JPH09139212A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte secondary battery

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JPH09139212A
JPH09139212A JP7322206A JP32220695A JPH09139212A JP H09139212 A JPH09139212 A JP H09139212A JP 7322206 A JP7322206 A JP 7322206A JP 32220695 A JP32220695 A JP 32220695A JP H09139212 A JPH09139212 A JP H09139212A
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JP
Japan
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active material
electrode active
positive electrode
lithium
secondary battery
Prior art date
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Application number
JP7322206A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mio Nishi
美緒 西
Naoyuki Kato
尚之 加藤
Yoshikatsu Yamamoto
佳克 山本
Chikahito Yoshikawa
周仁 吉川
Yoshiyuki Imai
美幸 今井
Yumiko Kawagoe
由美子 河越
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SEIDO CHEMICAL IND
SEIDOU KAGAKU KOGYO KK
Sony Corp
Original Assignee
SEIDO CHEMICAL IND
SEIDOU KAGAKU KOGYO KK
Sony Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH09139212A publication Critical patent/JPH09139212A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain reducing of capacity or cycle characteristics, despite of a case where a nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein a lithium containing composite oxide can be used as positive electrode active material, and carbon material capable of doping or dedoping lithium can be used as negative electrode active material, is preserved or used in a high-temperature environment. SOLUTION: In a nonaqueous electrolyte secondary battery, where a lithium containing composite oxide can be used as positive electrode active material, and carbon material, capable of doping and dedoping lithium, can be used as negative electrode active material; a compound, expressed in a formula Liw Nix Coy Mz O2 , is used as a lithium containing composite oxide. In the formula, M: at least one kind element selected from Zr and lanthanoid elements, w, x, y, and z: numbers satisfying all following expressions, 0.05<=w<=1.10, 0.5<=x<=0.995, y<=0.495, 0.005<=z<=0.20, x+y+z>=1.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム含有複合
酸化物を正極活物質として使用し、リチウムをドープ且
つ脱ドープしえる炭素材料を負極活物質として使用する
非水電解液二次電池に関する。より詳しくは、高いエネ
ルギー密度を有し、高温環境下でのサイクル特性に優れ
た非水電解液二次電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery using a lithium-containing composite oxide as a positive electrode active material and a carbon material capable of doping and dedoping lithium as a negative electrode active material. More specifically, it relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high energy density and excellent cycle characteristics under a high temperature environment.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子技術の進歩により電子機器の
高性能化、小型化、ポータブル化が進み、これら携帯用
電子機器に使用される高エネルギー密度電池の要求が強
まっている。従来、これらの電子機器に使用される二次
電池としては、ニッケル・カドミウム電池や鉛電池等が
挙げられるが、これらの電池では放電電位が低く、電池
重量および電池体積が大きく、エネルギー密度の高い電
池の要求には十分には応えられていないのが実情であ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, due to advances in electronic technology, high performance, miniaturization, and portability of electronic devices have advanced, and the demand for high energy density batteries used in these portable electronic devices has increased. Conventionally, secondary batteries used in these electronic devices include nickel-cadmium batteries and lead batteries, but these batteries have low discharge potential, large battery weight and battery volume, and high energy density. The reality is that the demand for batteries has not been fully met.

【0003】最近、これらの要求を満たす電池システム
として、金属リチウムやリチウム合金を負極とする非水
電解液二次電池が注目され、盛んに研究が行われてい
る。しかし、金属リチウムなどを負極とする非水電解液
二次電池の場合、金属リチウムの溶解、折出時のデンド
ライト生成や析出リチウムの微細化のために、サイクル
寿命や急速充電特性が実用上十分な特性を示さないとい
う問題がある。
Recently, as a battery system satisfying these requirements, a non-aqueous electrolyte secondary battery having a negative electrode made of metallic lithium or a lithium alloy has attracted attention and has been actively studied. However, in the case of non-aqueous electrolyte secondary batteries that use metallic lithium as the negative electrode, the cycle life and rapid charging characteristics are practically sufficient due to the dissolution of metallic lithium, the generation of dendrites at the time of cracking, and the miniaturization of precipitated lithium. There is a problem that it does not exhibit various characteristics.

【0004】そこで、これらの問題を解決するために、
リチウムイオンをドープ且つ脱ドープ可能な物質、例え
ば炭素材料を負極とするリチウムイオン非水電解液二次
電池の研究開発が活発化している。このような負極を使
用する非水電解液二次電池は、リチウムが金属状態で存
在しないため、金属リチウム負極に起因するサイクル特
性の低下や急速充電特性の低下等に関する問題はなく、
優れた電池特性を示す。また、ニッケル・カドミウム電
池に比較しても、二次電池として必要とされる低自己放
電性も改善されており、しかもメモリー効果もないとい
う利点を有する。更に、正極に酸化還元電位の高いリチ
ウム含有複合酸化物を用いることにより、電池の電圧が
高くなるため、高エネルギー密度の電池を実現できると
いう利点も有する。
[0004] In order to solve these problems,
Research and development of a lithium-ion non-aqueous electrolyte secondary battery in which a material capable of doping and de-doping with lithium ions, for example, a carbon material as a negative electrode is active. Non-aqueous electrolyte secondary battery using such a negative electrode, since lithium does not exist in the metal state, there is no problem related to deterioration of cycle characteristics and rapid charge characteristics due to the metal lithium negative electrode,
It exhibits excellent battery characteristics. Further, as compared with the nickel-cadmium battery, the low self-discharge property required for the secondary battery is also improved, and there is an advantage that there is no memory effect. Furthermore, by using a lithium-containing composite oxide having a high oxidation-reduction potential for the positive electrode, the voltage of the battery is increased, so that there is an advantage that a battery having a high energy density can be realized.

【0005】ところで、このようなリチウムイオン非水
電解液二次電池は、携帯用電子機器の電源として実際に
実用化されているが、そのような電子機器の保管や使用
の場所は千差万別である。そこで、非水電解液二次電池
に対しては、環境が変化しても十分な性能を発揮できる
ことが要望されており、特に、夏季の自動車内や高温多
湿雰囲気である倉庫内に保管されたりあるいは使用され
たりすることも想定する必要があり、高温雰囲気下にお
ける信頼性(高温保存性)を高めることが要望されてい
る。
By the way, although such a lithium ion non-aqueous electrolyte secondary battery has been actually put into practical use as a power source for portable electronic equipment, the storage and use locations of such electronic equipment vary widely. It's another. Therefore, it is required for non-aqueous electrolyte secondary batteries to exhibit sufficient performance even when the environment changes, especially when stored in automobiles in the summer or in warehouses where the temperature and humidity are high. It is also necessary to assume that it will be used, and there is a demand for higher reliability (high temperature storability) in a high temperature atmosphere.

【0006】このような要望に応えるために、従来より
電池の構成要素の多方面、例えば、電解液の非水溶媒や
支持電解質、あるいは正極活物質の面からの研究が行わ
れている。
[0006] In order to meet such a demand, research has been conventionally conducted from various aspects of battery constituent elements, for example, a nonaqueous solvent of an electrolytic solution, a supporting electrolyte, or a positive electrode active material.

【0007】電解液の非水溶媒に関しては、炭酸プロピ
レンと炭酸ジエチルとの混合有機溶媒をリチウムイオン
非水電解液二次電池の非水溶媒として使用することが提
案されており、45℃程度までのの高温環境下での保存
性の向上が実現されている(特開平4−184872号
公報)。また、このような非水溶媒に溶解させる支持電
解質として、LiC(SO2CF3)3、LiC(SO2
3)2F、LiC(SO2CF3)2SO2CH3等の1〜3個
のトリフルオロメチルスルホニル基で置換されたメチル
リチウム類を使用することが提案されている[Abstract
No.19,P33 in Extended Abstracts of the 184th Elec
trochemical Society,New Orieans(1993)]。
Regarding the non-aqueous solvent of the electrolytic solution, it has been proposed to use a mixed organic solvent of propylene carbonate and diethyl carbonate as the non-aqueous solvent of a lithium-ion non-aqueous electrolytic solution secondary battery, up to about 45 ° C. It has been realized that the storability is improved under high temperature environment (Japanese Patent Laid-Open No. 184872/1992). Further, as a supporting electrolyte dissolved in such a non-aqueous solvent, LiC (SO 2 CF 3 ) 3 and LiC (SO 2 C
F 3) 2 F, it has been proposed to use a LiC (SO 2 CF 3) 2 SO 2 CH 1~3 amino methyl lithium compounds substituted with a trifluoromethyl sulfonyl group such as 3 [Abstract
No.19, P33 in Extended Abstracts of the 184th Elec
Trochemical Society, New Orieans (1993)].

【0008】正極活物質に関しては、例えば正極活物質
の粒子径分布を特定範囲に限定することにより高温での
サイクル特性を改良することが提案されている(特開平
5−151988号公報)。また、リチウム複合酸化物
を構成する金属元素としてLi/Ni/Coの三種類の
元素を使用することも提案されている(特開平3−49
155号公報)。
Regarding the positive electrode active material, it has been proposed to improve the cycle characteristics at high temperature by limiting the particle size distribution of the positive electrode active material to a specific range (Japanese Patent Laid-Open No. 151988/1993). Further, it has been proposed to use three kinds of elements of Li / Ni / Co as metal elements constituting the lithium composite oxide (Japanese Patent Laid-Open No. 3-49).
No. 155).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炭酸プ
ロピレンと炭酸ジエチルとの混合有機溶媒を非水電解液
二次電池の非水溶媒として使用した場合、45℃程度ま
での高温環境下では十分な電池性能を実現することがで
きるが、実際に起こりうる60℃以上の高温環境下での
高温保存性が不十分であるという問題がある。
However, when a mixed organic solvent of propylene carbonate and diethyl carbonate is used as a non-aqueous solvent of a non-aqueous electrolyte secondary battery, the battery is sufficiently high in a high temperature environment up to about 45 ° C. Although it is possible to realize the performance, there is a problem that the high temperature storability in a high temperature environment of 60 ° C. or higher that may actually occur is insufficient.

【0010】また、支持電解質としてトリフルオロメチ
ルスルホニル基で置換されたメチルリチウム類を使用し
ようとする場合には、それらの支持電解質の量産製造方
法が確立されておらず、従って、現段階では実用電池に
適用することはできないというのが実情である。
Further, in the case of using methyllithium substituted with a trifluoromethylsulfonyl group as a supporting electrolyte, a mass production method of these supporting electrolytes has not been established, and therefore, it is practically used at this stage. The reality is that it cannot be applied to batteries.

【0011】また、正極活物質の粒子径分布を特定範囲
に限定しようとする場合、正極活物質を粉砕して、特定
範囲の粒子径分布とすることが現時点では技術的に困難
であるという問題がある。また、Li/Ni/Coの3
種類の金属元素と酸素とから構成されるリチウム複合酸
化物を使用した正極活物質は、充電時にリチウムが正極
活物質から脱ドープした場合に、その六方晶系結晶構造
が不安定となり、特に高温で保存した場合に正極活物質
自体の結晶構造が崩壊し、そのためリチウムイオンのド
ープおよび脱ドープが困難となって結果的に容量の低下
が生ずるという問題がある。
Further, when it is intended to limit the particle size distribution of the positive electrode active material to a specific range, it is technically difficult at present to grind the positive electrode active material to obtain the particle size distribution in the specific range. There is. In addition, 3 of Li / Ni / Co
A positive electrode active material using a lithium composite oxide composed of a kind of metal element and oxygen has an unstable hexagonal crystal structure when lithium is dedoped from the positive electrode active material at the time of charging, and particularly at high temperature. However, there is a problem in that the crystal structure of the positive electrode active material itself collapses when it is stored in, and it becomes difficult to dope and dedope lithium ions, resulting in a decrease in capacity.

【0012】このように、リチウム含有複合酸化物を正
極活物質として使用し、リチウムをドープ且つ脱ドープ
しうる炭素材料を負極活物質として使用する高エネルギ
ー密度の非水電解液二次電池を高温で保存したり使用し
たりした場合に、電池の容量特性の低下やサイクル特性
の低下を抑制する技術は未だ確立されていないのが現状
である。
As described above, a high energy density non-aqueous electrolyte secondary battery using a lithium-containing composite oxide as a positive electrode active material and a carbon material capable of doping and dedoping lithium as a negative electrode active material is used. At present, the technology for suppressing the deterioration of the capacity characteristics and the deterioration of the cycle characteristics of the battery when stored or used in is not established.

【0013】本発明は、以上の従来の技術の課題を解決
しようとするものであり、リチウム含有複合酸化物を正
極活物質として使用し、リチウムをドープ且つ脱ドープ
しえる炭素材料を負極活物質として使用する非水電解液
二次電池を、高温環境下で保存あるいは使用した場合で
も、容量特性の低下やサイクル特性の低下を抑制できる
ようにすることを目的とする。
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems of the prior art. A lithium-containing composite oxide is used as a positive electrode active material, and a carbon material capable of doping and dedoping lithium is used as a negative electrode active material. An object of the present invention is to make it possible to suppress deterioration of capacity characteristics and cycle characteristics even when the non-aqueous electrolyte secondary battery used as is stored or used in a high temperature environment.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者は、正極活物質
として特定のリチウム複合酸化物を使用することによ
り、上述の目的が達成できることを見出し、本発明を完
成させるに至った。
The present inventor has found that the above object can be achieved by using a specific lithium composite oxide as a positive electrode active material, and has completed the present invention.

【0015】即ち、本発明は、リチウム含有複合酸化物
を正極活物質として使用し、リチウムをドープ且つ脱ド
ープしえる炭素材料を負極活物質として使用する非水電
解液二次電池において、リチウム含有複合酸化物が式
(1)
That is, the present invention provides a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a lithium-containing composite oxide is used as a positive electrode active material and a carbon material capable of doping and dedoping lithium is used as a negative electrode active material. The complex oxide has the formula (1)

【0016】[0016]

【化2】LiwNixCoyz2 (1) (式中、MはZr及びランタノイド元素から選ばれる少
なくとも1種の元素である。w、x、y及びzは、以下
の数式(i)〜(v)
Embedded image Li w Ni x Co y M z O 2 (1) (wherein, M is at least one element selected from Zr and lanthanoid elements. W , x, y and z are represented by the following mathematical formulas) (i) ~ (v)

【0017】[0017]

【数2】 0.05≦w≦1.10 (i) 0.5≦x≦0.995 (ii) y≦0.495 (iii) 0.005≦z≦0.20 (iv) x+y+z≧1 (v) を満足する数である。)で表されることを特徴とする非
水電解液二次電池を提供する。
2 ≦ 0.05 ≦ w ≦ 1.10 (i) 0.5 ≦ x ≦ 0.995 (ii) y ≦ 0.495 (iii) 0.005 ≦ z ≦ 0.20 (iv) x + y + z ≧ It is a number that satisfies 1 (v). And a non-aqueous electrolyte secondary battery.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の非水電解液二次電池にお
いては、正極活物質として式(1)のリチウム複合酸化
物を使用する。このリチウム複合酸化物は、従来の3種
類の金属元素(Li/Ni/Co)を含むリチウム複合
酸化物の金属元素の一部を、Zr及びランタノイド元素
(例えば、Ce、Sm、La,Dy等)から選ばれる少
なくとも1種の元素Mで置換したものに相当する。この
ように元素Mで置換することにより、高温環境下で非水
電解液二次電池を保存あるいは使用した場合でも容量特
性の低下やサイクル特性の低下を抑制できる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the lithium composite oxide of the formula (1) is used as the positive electrode active material. In this lithium composite oxide, some of the metal elements of the conventional lithium composite oxide containing three types of metal elements (Li / Ni / Co) are used as Zr and lanthanoid elements (for example, Ce, Sm, La, Dy, etc.). Corresponding to at least one element M selected from the above). By substituting with the element M in this way, it is possible to suppress deterioration of capacity characteristics and cycle characteristics even when the non-aqueous electrolyte secondary battery is stored or used in a high temperature environment.

【0019】このような効果が得られる理由は、明確で
はないが次のように考えられる。
Although the reason why such an effect is obtained is not clear, it is considered as follows.

【0020】即ち、従来の3種類の金属元素(Li/N
i/Co)を含むリチウム複合酸化物の金属元素の一部
を、Zr及びランタノイド元素から選ばれる少なくとも
1種の元素Mで置換することにより、充電時に正極活物
質からリチウムが脱ドープされた場合でも、リチウム複
合酸化物の六方晶系結晶構造が安定化し、高温で保存し
た場合でも正極活物質自体の結晶構造の崩壊が抑制さ
れ、そのためリチウムイオンのドープおよび脱ドープが
容易に行われ、電池の容量特性の低下が抑制されると考
えられる。
That is, three conventional metal elements (Li / N
When lithium is dedoped from the positive electrode active material at the time of charging by substituting at least one element M selected from Zr and lanthanoid elements for part of the metal elements of the lithium composite oxide containing i / Co) However, the hexagonal crystal structure of the lithium composite oxide is stabilized, the collapse of the crystal structure of the positive electrode active material itself is suppressed even when stored at high temperature, so that lithium ion doping and dedoping are easily performed, and the battery It is considered that the deterioration of the capacitance characteristic of is suppressed.

【0021】本発明において、前述したように、Mとし
てはZr及びランタノイド元素から選択される少なくと
も1種を使用する。Mとして他の元素を使用した場合に
は、六方晶系の結晶構造が合成されにくくなるので好ま
しくない。
In the present invention, as mentioned above, at least one selected from Zr and lanthanoid elements is used as M. The use of other elements as M is not preferable because it is difficult to synthesize a hexagonal crystal structure.

【0022】なお、元素Mの置換量が少な過ぎると、結
晶構造安定化の効果はほとんど認められず、電池の容量
特性の低下が生じ、また、元素Mの置換量が多すぎる
と、結晶構造の安定化は図られるものの、正極活物質自
体の充放電性能が低下し、電池容量が低下するので、元
素Mの含有割合を示すzは、0.005以上0.20以
下の数とする。また、Liの含有割合を示すwは、0.
05以上1.10以下の数とする。また、Niの含有割
合を示すxは、Niが少な過ぎると電池容量が小さくな
り、多過ぎると置換元素による活物質の結晶構造安定化
効果が充分に発揮できなくなるので、0.5以上0.9
95以下、好ましくは0.6以上0.995以下の数と
する。更にCoの含有割合を示すyは、Coが多過ぎる
と置換元素による活物質の結晶構造安定化効果が充分に
発揮できなくなるので、0.495以下、好ましくは
0.295以下の数とする。この場合、yは0でもよ
い。即ち、Coのすべてが元素Mで置換されてもよい。
If the amount of substitution of the element M is too small, the effect of stabilizing the crystal structure is hardly recognized, and the capacity characteristics of the battery are deteriorated. If the amount of the element M is substituted too much, the crystal structure is deteriorated. However, since the charge / discharge performance of the positive electrode active material itself is lowered and the battery capacity is lowered, z indicating the content ratio of the element M is set to a number of 0.005 or more and 0.20 or less. Moreover, w showing the content rate of Li is 0.
The number is from 05 to 1.10. Further, x, which indicates the content ratio of Ni, is 0.5 or more, since the battery capacity becomes small when Ni is too small, and the crystal structure stabilizing effect of the active material due to the substituting element cannot be sufficiently exhibited. 9
The number is 95 or less, preferably 0.6 or more and 0.995 or less. Further, y representing the content ratio of Co is set to 0.495 or less, preferably 0.295 or less, because the effect of the substitutional element to stabilize the crystal structure of the active material cannot be sufficiently exhibited when Co is too much. In this case, y may be 0. That is, all of Co may be replaced with the element M.

【0023】このようなリチウム複合酸化物は、例えば
リチウム塩、コバルト塩、ニッケル塩及び置換元素Mの
塩には、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、酸化物、水酸化物、
ハロゲン化物等を原料として製造することができる。例
えば、所望の組成に応じてリチウム塩、ニッケル塩、コ
バルト塩及び元素M塩の原料をそれぞれ計量し、十分に
混合した後に酸素存在雰囲気下600℃〜1000℃の
温度範囲で加熱焼成することにより製造することができ
る。この場合、各成分の混合方法は、特に限定されるも
のでなく、粉末状の塩類をそのまま乾式の状態で混合し
てもよく、あるいは粉末状の塩類を水に溶解して水溶液
の状態で混合してもよい。
Such lithium composite oxides include, for example, a lithium salt, a cobalt salt, a nickel salt and a salt of the substituting element M such as carbonate, nitrate, sulfate, oxide, hydroxide,
It can be produced using a halide or the like as a raw material. For example, according to a desired composition, raw materials of a lithium salt, a nickel salt, a cobalt salt and an element M salt are weighed, sufficiently mixed, and then heated and calcined in a temperature range of 600 ° C. to 1000 ° C. in an oxygen existing atmosphere. It can be manufactured. In this case, the mixing method of each component is not particularly limited, and powdery salts may be mixed as they are in a dry state, or powdery salts may be dissolved in water and mixed in an aqueous solution. You may.

【0024】本発明の非水電解液二次電池を構成する負
極活物質としては、リチウムをドープ且つ脱ドープ可能
な炭素材料が用いられるが、このような炭素材料として
は2000℃以下の比較的低い温度で焼成して得られる
低結晶性炭素材料や、結晶化しやすい原料を3000℃
近くの高温で処理した高結晶性炭素材料等を使用するこ
とができる。例えば、熱分解炭素類、コークス類(ピッ
チコークス、ニードルコークス、石油コークス等)、人
造黒鉛類、天然黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化
合物焼成体(フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化
したもの)、炭素繊維、活性炭などを使用することがで
きる。中でも、(002)面の面間隔が3.70オング
ストローム以上、真密度が1.70g/cc未満、且つ
空気気流中における示差熱分析で700℃以上に発熱ピ
ークを持たない低結晶性炭素材料や、負極合剤充填性の
高い真比重が2.10g/cc以上の高結晶性炭素材料
を好ましく使用することができる。
As the negative electrode active material constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a carbon material capable of doping and dedoping lithium is used, and such a carbon material has a relatively low temperature of 2000 ° C. or lower. A low crystalline carbon material obtained by firing at a low temperature or a raw material that is easily crystallized is 3000 ° C.
It is possible to use a highly crystalline carbon material or the like that has been treated at a high temperature nearby. For example, pyrolytic carbons, cokes (pitch cokes, needle cokes, petroleum cokes, etc.), artificial graphites, natural graphites, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies (fired furan resin, etc. at an appropriate temperature) Carbonized), carbon fiber, activated carbon and the like can be used. Among them, a low crystalline carbon material having a (002) plane spacing of 3.70 angstroms or more, a true density of less than 1.70 g / cc, and having no exothermic peak at 700 ° C. or more in a differential thermal analysis in an air stream, A highly crystalline carbon material having a high negative electrode mixture filling property and a true specific gravity of 2.10 g / cc or more can be preferably used.

【0025】電解液としては、支持電解質としてのリチ
ウム塩を有機溶媒に溶解させた非水電解液を使用する。
ここで、有機溶媒としては特に限定されるものでない
が、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
ブチレンカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、γ
ーブチロラクトン、スルホラン、テトラヒドロフラン、
2−メチル−テトラヒドロフラン、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、ジプロピルカーボネート等を挙げることができる。
これらは単独でも2種類以上を混合して用いてもよい。
特に、環状炭酸エステル類と鎖状炭酸エステル類の混合
溶媒を好ましく使用することができる。
As the electrolytic solution, a non-aqueous electrolytic solution prepared by dissolving a lithium salt as a supporting electrolyte in an organic solvent is used.
Here, the organic solvent is not particularly limited, but propylene carbonate, ethylene carbonate,
Butylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, γ
-Butyrolactone, sulfolane, tetrahydrofuran,
2-Methyl-tetrahydrofuran, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, dipropyl carbonate and the like can be mentioned.
You may use these individually or in mixture of 2 or more types.
In particular, a mixed solvent of cyclic carbonic acid esters and chain carbonic acid esters can be preferably used.

【0026】支持電解質としては、一般に、リチウム電
池用として使用されるLiClO4、LiAsF6、Li
PF6、LiBF4、LiCl、LiBr、CH3SO3
i、CF3SO3Li等を挙げることがおできる。これら
は単独でも2種類以上を混合して用いてもよい。
As the supporting electrolyte, LiClO 4 , LiAsF 6 and Li which are generally used for lithium batteries are used.
PF 6 , LiBF 4 , LiCl, LiBr, CH 3 SO 3 L
i, CF 3 SO 3 Li and the like can be mentioned. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.

【0027】また、本発明において使用する非水電解液
は液体状に限定されるものでなく、非水有機溶媒中に支
持電解質が溶解している状態であれば、固体状でもゲル
状であってもよい。
The non-aqueous electrolyte used in the present invention is not limited to a liquid state, and may be solid or gel as long as the supporting electrolyte is dissolved in the non-aqueous organic solvent. May be.

【0028】なお、より安全性の高い密閉型非水電解液
二次電池を得るためには、過充電時の異常時に電池内圧
上昇に応じて電流を遮断させる手段を備えたものが望ま
しい。
In order to obtain a more safe sealed non-aqueous electrolyte secondary battery, it is desirable to provide a means for interrupting the current in response to an increase in the battery internal pressure when an abnormality occurs during overcharging.

【0029】電池の型は特に限定されるものでなく、円
筒型、角型、コイン型、ボタン型又はペーパー型であっ
てもよい。
The battery type is not particularly limited and may be a cylindrical type, a square type, a coin type, a button type or a paper type.

【0030】[0030]

【実施例】以下、本発明の非水電解液二次電池を実施例
により具体的に説明する。
EXAMPLES Hereinafter, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in detail with reference to examples.

【0031】実施例1 図11に示す電池の断面図を参照しながら具体的に説明
する。
Example 1 A specific description will be given with reference to the sectional view of the battery shown in FIG.

【0032】(正極(2)の作製)まず、水酸化リチウ
ム(LiOH・H2O)と酸化ニッケル(NiO)と酸
化コバルト(Co34)と酸化ジルコニウム(Zr
2)とを、Li/Ni/Co/Zrのモル比が1/
0.60/0.395/0.005となるように混合
し、酸素雰囲気中で750℃で5時間加熱することによ
り正極活物質としてのリチウム複合酸化物(LiNi
0.6Co0.395Zr0.0052)を得た。
(Production of Positive Electrode (2)) First, lithium hydroxide (LiOH.H 2 O), nickel oxide (NiO), cobalt oxide (Co 3 O 4 ) and zirconium oxide (Zr).
O 2 ) and the molar ratio of Li / Ni / Co / Zr is 1 /
The mixture was mixed so as to be 0.60 / 0.395 / 0.005, and the mixture was heated in an oxygen atmosphere at 750 ° C. for 5 hours to obtain a lithium composite oxide (LiNi
0.6 Co 0.395 Zr 0.005 O 2 ) was obtained.

【0033】得られた正極活物質のCu−Kα線を用い
たX線回折図を図1に示す。このX線回折パターンは、
JCPDSの16−427に登録されたLiCoO2
9−63に登録されたLiNiO2のX線回折パターン
に酷似していた。従って、この実施例で合成した正極活
物質は、LiCoO2やLiNiO2と同じ層状の六方晶
構造をもっていることが確認できた。このことは、置換
元素であるZrは酸化物中に固溶していることを示して
いる。
An X-ray diffraction diagram of the obtained positive electrode active material using Cu-Kα radiation is shown in FIG. This X-ray diffraction pattern is
It closely resembled the X-ray diffraction pattern of LiCoO 2 registered in JCPDS 16-427 and LiNiO 2 registered in 9-63. Therefore, it was confirmed that the positive electrode active material synthesized in this example had the same layered hexagonal crystal structure as LiCoO 2 and LiNiO 2 . This indicates that Zr, which is the substituting element, is in solid solution in the oxide.

【0034】次に、91重量%の正極活物質(LiNi
0.6Co0.395Zr0.0052)、6重量%の導電材として
グラファイト、及び3重量%の結着剤としてポリフッ化
ビニリデンを混合し正極合剤を調製し、これをN−メチ
ル−2−ピロリドンに分散させてスラリー状にした。さ
らに、このスラリーを正極集電体(11)であるアルミ
ニウム箔の両面に塗布し、乾燥後ローラープレス機で圧
縮成型を行うことにより正極(2)を得た。
Next, 91% by weight of the positive electrode active material (LiNi
0.6 Co 0.395 Zr 0.005 O 2 ), 6% by weight of graphite as a conductive material, and 3% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to prepare a positive electrode mixture, which was added to N-methyl-2-pyrrolidone. Dispersed into a slurry. Further, this slurry was applied to both sides of an aluminum foil as the positive electrode current collector (11), dried and then compression molded with a roller press machine to obtain a positive electrode (2).

【0035】(負極(1)の作製)石油ピッチに酸素を
含む官能基を10〜20%導入(酸素架橋)した後、不
活性ガス中1000℃で焼成することにより、ガラス状
炭素材料に近い性質の難黒鉛化炭素材料を得た。次に、
得られた炭素材料90重量%と結着剤としてポリフッ化
ビニリデン10重量%とを混合して負極合剤を調製し、
これをN−メチル−2−ピロリドンに分散させてスラリ
ー状にした。さらに、このスラリーを負極集電体(1
0)である銅箔の両面に塗布し、乾燥後ローラープレス
機で圧縮成型を行うことにより負極(1)を得た。
(Preparation of Negative Electrode (1)) After introducing a functional group containing oxygen into petroleum pitch in an amount of 10 to 20% (oxygen cross-linking), it is fired at 1000 ° C. in an inert gas to approximate a glassy carbon material. A non-graphitizable carbon material having properties was obtained. next,
90% by weight of the obtained carbon material and 10% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture,
This was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to form a slurry. Furthermore, this slurry was added to the negative electrode current collector (1
Negative electrode (1) was obtained by applying it to both surfaces of the copper foil which is 0), drying and then compression molding with a roller press.

【0036】(テスト用非水電解液二次電池の作製)以
上のように作製した帯状の負極(1)と正極(2)と、
厚さが25μmの微多孔性ポリエチレンフイルムからな
るセパレータ(3)とを順に積層してセンターピン(1
4)の回りに多数巻回することにより、図11に示した
ように渦巻式電極体を作製した。
(Preparation of Non-Aqueous Electrolyte Secondary Battery for Test) Strip-shaped negative electrode (1) and positive electrode (2) prepared as described above,
A center pin (1) is formed by sequentially laminating a separator (3) made of a microporous polyethylene film having a thickness of 25 μm.
By making many turns around 4), a spirally wound electrode body was produced as shown in FIG.

【0037】次に、この渦巻式電極体をニッケルメッキ
を施した鉄製の電池缶(5)に収納した。渦巻式電極体
上下両面に絶縁板(4)を配置し、正極(2)及び負極
(1)の集電を行うために、アルミニウムからなる正極
リード(13)を正極集電体(11)から導出して電流
遮断装置としてのPTC素子(9)を備えた安全弁装置
(8)を介して電池蓋(7)に接続した。また、ニッケ
ルからなる負極リード(12)を負極集電体(10)か
ら導出して電池缶(5)に熔接した。
Next, the spiral electrode body was housed in a nickel-plated iron battery can (5). Insulating plates (4) are arranged on the upper and lower surfaces of the spirally wound electrode body, and a positive electrode lead (13) made of aluminum is connected from the positive electrode current collector (11) to collect the positive electrode (2) and the negative electrode (1). It was led out and connected to the battery lid (7) through a safety valve device (8) equipped with a PTC element (9) as a current cutoff device. Further, a negative electrode lead (12) made of nickel was led out of the negative electrode current collector (10) and was welded to the battery can (5).

【0038】次に、電池缶(5)の中にプロピレンカー
ボネート50vol%とジエチルカーボネート50vo
l%との混合溶媒に、LiPF6を1モル/lの濃度で
溶解させた電解液を注入した。そして、アスファルトを
塗布したガスケット(6)を介して電池蓋(7)と電池
缶(5)とをかしめることで電池蓋(7)を固定した。
これにより、図11に示すような直径18mmで高さ6
5mmの円筒型電池を作製した。
Next, 50 vol% of propylene carbonate and 50 vo of diethyl carbonate were placed in the battery can (5).
An electrolyte solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / l was injected into a mixed solvent with 1%. The battery lid (7) was fixed by caulking the battery lid (7) and the battery can (5) through the gasket (6) coated with asphalt.
This gives a diameter of 18 mm and a height of 6 as shown in FIG.
A 5 mm cylindrical battery was prepared.

【0039】実施例2 水酸化リチウム(LiOH・H2O)と酸化ニッケル
(NiO)と酸化コバルト(Co34)と酸化ジルコニ
ウム(ZrO2)とを、Li/Ni/Co/Zrのモル
比が1/0.60/0.20/0.20となるように混
合し焼成することによりリチウム複合酸化物からなる正
極活物質を得た。得られた正極活物質のCu−Kα線に
よるX線回析図を図2に示す。その結果、実施例1の正
極活物質と同様の層状の六方晶構造を有することがわか
った。
Example 2 Li / Ni / Co / Zr mol of lithium hydroxide (LiOH.H 2 O), nickel oxide (NiO), cobalt oxide (Co 3 O 4 ) and zirconium oxide (ZrO 2 ). A positive electrode active material made of a lithium composite oxide was obtained by mixing and firing so that the ratio was 1 / 0.60 / 0.20 / 0.20. The X-ray diffraction diagram of the obtained positive electrode active material by Cu-Kα ray is shown in FIG. As a result, it was found that the positive electrode active material of Example 1 had a layered hexagonal crystal structure.

【0040】得られた正極活物質を用いること以外は実
施例1と同様にして円筒型電池を作製した。
A cylindrical battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode active material was used.

【0041】比較例1 置換元素が添加されていない正極活物質として、水酸化
リチウムと酸化ニッケルと酸化コバルトとをLi/Ni
/Coの比が1/0.60/0.40となるように混合
し焼成することによりリチウム複合酸化物からなる正極
活物質を得た。得られた正極活物質のCu−Kα線によ
るX線回析図を図3に示す。その結果、実施例1の正極
活物質と同様の層状の六方晶構造を有することがわかっ
た。
Comparative Example 1 As a positive electrode active material to which no substituting element was added, lithium hydroxide, nickel oxide and cobalt oxide were used as Li / Ni.
A positive electrode active material made of a lithium composite oxide was obtained by mixing and firing so that the ratio of / Co was 1 / 0.60 / 0.40. An X-ray diffraction diagram of the obtained positive electrode active material by Cu-Kα ray is shown in FIG. As a result, it was found that the positive electrode active material of Example 1 had a layered hexagonal crystal structure.

【0042】得られた正極活物質を用いること以外は実
施例1と同様にして円筒型電池を作製した。
A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode active material was used.

【0043】比較例2 水酸化リチウムと酸化ニッケルと酸化コバルトと酸化ジ
ルコニウムとを、Li/Ni/Co/Zrの比が1/
0.60/0.15/0.25となるように混合し焼成
することによりリチウム複合酸化物からなる正極活物質
を得た。得られた正極活物質のCu−Kα線によるX線
回析図を図4に示す。その結果、不純物と思われるピー
クが観察された。
Comparative Example 2 Lithium hydroxide, nickel oxide, cobalt oxide and zirconium oxide were used, and the ratio of Li / Ni / Co / Zr was 1 /.
A positive electrode active material made of a lithium composite oxide was obtained by mixing and firing so as to be 0.60 / 0.15 / 0.25. An X-ray diffraction diagram of the obtained positive electrode active material by Cu-Kα ray is shown in FIG. As a result, a peak considered to be an impurity was observed.

【0044】得られた正極活物質を用いること以外は実
施例1と同様にして円筒型電池を作製した。
A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode active material was used.

【0045】実施例3 水酸化リチウム(LiOH・H2O)と酸化ニッケル
(NiO)と酸化コバルト(Co34)と酸化セリウム
(CeO2)とを、Li/Ni/Co/Ceのモル比が
1/0.60/0.35/0.05となるように混合し
焼成することにより、Mがランタノイド元素の一種のC
eであるリチウム複合酸化物からなる正極活物質を得
た。得られた正極活物質のCu−Kα線によるX線回析
図を図5に示す。その結果、実施例1と同様に層状の六
方晶構造を有することがわかった。
Example 3 Lithium hydroxide (LiOH.H 2 O), nickel oxide (NiO), cobalt oxide (Co 3 O 4 ) and cerium oxide (CeO 2 ) were added in a molar ratio of Li / Ni / Co / Ce. By mixing and firing so that the ratio becomes 1 / 0.60 / 0.35 / 0.05, M is a kind of lanthanoid element C
A positive electrode active material composed of the lithium composite oxide of e was obtained. An X-ray diffraction diagram of the obtained positive electrode active material by Cu-Kα ray is shown in FIG. As a result, it was found to have a layered hexagonal crystal structure as in Example 1.

【0046】得られた正極活物質を用いること以外は実
施例1と同様にして円筒型電池を作製した。
A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode active material was used.

【0047】実施例4 水酸化リチウム(LiOH・H2O)と酸化ニッケル
(NiO)と酸化コバルト(Co34)と酸化サマリウ
ム(Sm23)とを、Li/Ni/Co/Smのモル比
が1/0.60/0.35/0.05となるように混合
し焼成することによりMがランタノイド元素の一種のS
mであるリチウム複合酸化物からなる正極活物質を得
た。得られた正極活物質のCu−Kα線によるX線回析
図を図6に示す。その結果、実施例1と同様に層状の六
方晶構造を有することがわかった。
Example 4 Li / Ni / Co / Sm was prepared by adding lithium hydroxide (LiOH.H 2 O), nickel oxide (NiO), cobalt oxide (Co 3 O 4 ) and samarium oxide (Sm 2 O 3 ). M is a kind of lanthanoid element by mixing and firing so that the molar ratio of S becomes 1 / 0.60 / 0.35 / 0.05.
A positive electrode active material composed of a lithium composite oxide of m was obtained. FIG. 6 shows an X-ray diffraction diagram of the obtained positive electrode active material by Cu-Kα radiation. As a result, it was found to have a layered hexagonal crystal structure as in Example 1.

【0048】得られた正極活物質を用いること以外は実
施例1と同様にして円筒型電池を作製した。
A cylindrical battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode active material was used.

【0049】実施例5 水酸化リチウム(LiOH・H20)と酸化ニッケル
(NiO)と酸化セリウム(CeO2)とを、Li/N
i/Ceのモル比が1/0.995/0.005となる
ように混合し焼成することにより、リチウム複合酸化物
からなる正極活物質を得た。得られた正極活物質のCu
−Kα線によるX線回析図を図7に示す。その結果、実
施例1と同様に層状の六方晶構造を有することがわかっ
た。
Example 5 Li / N was added to lithium hydroxide (LiOH.H 2 0), nickel oxide (NiO) and cerium oxide (CeO 2 ).
A positive electrode active material made of a lithium composite oxide was obtained by mixing and firing so that the molar ratio of i / Ce was 1 / 0.995 / 0.005. Cu of the obtained positive electrode active material
The X-ray diffraction diagram by -Kα ray is shown in FIG. 7. As a result, it was found to have a layered hexagonal crystal structure as in Example 1.

【0050】得られた正極活物質を用いること以外は実
施例1と同様にして円筒型電池を作製した。
A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode active material was used.

【0051】実施例6 水酸化リチウム(LiOH・H2O)と酸化ニッケル
(NiO)と酸化コバルト(Co34)と酸化ジルコニ
ウム(ZrO2)とを、Li/Ni/Co/Zrのモル
比が1/0.70/0.295/0.005となるよう
に混合し焼成することにより、リチウム複合酸化物から
なる正極活物質を得た。得られた正極活物質のCu−K
α線によるX線回析図を図8に示す。その結果、実施例
1と同様に層状の六方晶構造を有することがわかった。
Example 6 Lithium hydroxide (LiOH.H 2 O), nickel oxide (NiO), cobalt oxide (Co 3 O 4 ) and zirconium oxide (ZrO 2 ) were mixed in a molar ratio of Li / Ni / Co / Zr. The positive electrode active material made of the lithium composite oxide was obtained by mixing and firing so that the ratio was 1 / 0.70 / 0.295 / 0.005. Cu-K of the obtained positive electrode active material
An X-ray diffraction diagram of α rays is shown in FIG. As a result, it was found to have a layered hexagonal crystal structure as in Example 1.

【0052】得られた正極活物質を用いること以外は実
施例1と同様にして円筒型電池を作製した。
A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode active material was used.

【0053】実施例7 水酸化リチウム(LiOH・H2O)と酸化ニッケル
(NiO)と酸化コバルト(Co34)と酸化ジルコニ
ウム(ZrO2)とを、Li/Ni/Co/Zrのモル
比が1/0.50/0.495/0.005となるよう
に混合し焼成することにより、リチウム複合酸化物から
なる正極活物質を得た。得られた正極活物質のCu−K
α線によるX線回析図を図9に示す。その結果、実施例
1と同様に層状の六方晶構造を有することがわかった。
Example 7 Li / Ni / Co / Zr was mixed with lithium hydroxide (LiOH.H 2 O), nickel oxide (NiO), cobalt oxide (Co 3 O 4 ) and zirconium oxide (ZrO 2 ). The positive electrode active material made of a lithium composite oxide was obtained by mixing and firing so that the ratio was 1 / 0.50 / 0.495 / 0.005. Cu-K of the obtained positive electrode active material
An X-ray diffraction diagram of α rays is shown in FIG. As a result, it was found to have a layered hexagonal crystal structure as in Example 1.

【0054】得られた正極活物質を用いること以外は実
施例1と同様にして円筒型電池を作製した。
A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode active material was used.

【0055】比較例3 水酸化リチウム(LiOH・H2O)と酸化ニッケル
(NiO)と酸化コバルト(Co34)と酸化ジルコニ
ウム(ZrO2)とを、Li/Ni/Co/Zrのモル
比が1/0.40/0.595/0.005となるよう
に混合し焼成することにより、リチウム複合酸化物から
なる正極活物質を得た。得られた正極活物質のCu−K
α線によるX線回析図を図10に示す。
Comparative Example 3 Lithium hydroxide (LiOH.H 2 O), nickel oxide (NiO), cobalt oxide (Co 3 O 4 ) and zirconium oxide (ZrO 2 ) were added in a molar ratio of Li / Ni / Co / Zr. The positive electrode active material made of a lithium composite oxide was obtained by mixing and firing so that the ratio was 1 / 0.40 / 0.595 / 0.005. Cu-K of the obtained positive electrode active material
An X-ray diffraction diagram of α rays is shown in FIG.

【0056】得られた正極活物質を用いること以外は実
施例1と同様にして円筒型電池を作製した。
A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode active material was used.

【0057】(電池性能の評価)このようにして作製し
た実施例1〜実施例7および比較例1〜比較例3の円筒
型非水電解液二次電池について、以下に示すサイクル寿
命試験を行った。
(Evaluation of Battery Performance) Cylindrical non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 thus produced were subjected to the cycle life test shown below. It was

【0058】はじめに、充電電圧4.20V、充電電流
1000mAで充電時間2.5hの条件で充電を行い、
続いて放電電流500mAで終止電圧2.75Vの条件
で放電を行う充放電条件で初期容量を測定し、その後、
60℃高温環境雰囲気で300回のサイクル寿命試験を
行った。
First, charging was performed under the conditions of a charging voltage of 4.20 V and a charging current of 1000 mA for a charging time of 2.5 h,
Subsequently, the initial capacity was measured under charge / discharge conditions in which discharge was performed at a discharge current of 500 mA and a final voltage of 2.75 V, and then
A cycle life test was performed 300 times in a 60 ° C. high temperature environment atmosphere.

【0059】なお、表1において、Ni比率、Co比率
及び置換元素の比率は、正極活物質中においてLiを1
原子(モル)に対する各元素の原子(モル)比率を示し
ている。また、容量維持率は、2回目のサイクル時の放
電容量に対する300回目のサイクル時の放電容量の割
合(%)を意味する。
In Table 1, the Ni ratio, the Co ratio, and the ratio of the substituting elements are 1 for Li in the positive electrode active material.
The atom (mol) ratio of each element to the atom (mol) is shown. The capacity retention ratio means the ratio (%) of the discharge capacity in the 300th cycle to the discharge capacity in the second cycle.

【0060】[0060]

【表1】 置換元素 初期容量 容量維持率 Ni比率 Co比率 種類 比率 (mAh) (%) 比較例1 0.60 0.40 無し 無し 1080 68 実施例1 0.60 0.395 Zr 0.005 1060 85 実施例2 0.60 0.20 Zr 0.20 1050 87 比較例2 0.60 0.15 Zr 0.25 890 75 実施例3 0.60 0.35 Ce 0.05 1070 86 実施例4 0.60 0.35 Sm 0.05 1050 85 実施例5 0.995 0 Zr 0.005 1130 84 実施例6 0.70 0.295 Zr 0.005 1100 88 実施例7 0.50 0.495 Zr 0.005 1050 89比較例3 0.40 0.595 Zr 0.005 1050 66 [Table 1] Substitution element Initial capacity Capacity retention ratio Ni ratio Co ratio Type ratio (mAh) (%) Comparative example 1 0.60 0.40 None None 1080 68 Example 1 0.60 0.395 Zr 0.005 1060 85 Example 2 0.60 0.20 Zr 0.20 1050 87 Comparative example 2 0.60 0.15 Zr 0.25 890 75 Example 3 0.60 0.35 Ce 0.05 1070 86 Example 4 0.60 0.35 Sm 0.05 1050 85 Example 5 0.995 0 Zr 0.005 1130 84 Example 6 0.70 0.295 Zr 0.005 1100 88 Example 7 0.50 0.495 Zr 0.005 1050 89 Comparative Example 3 0.40 0.595 Zr 0.005 1050 66

【0061】表1の実施例1及び2並びに比較例1及び
2の結果から、正極活物質中のCoとZrの比率を変化
させた場合、置換元素であるZrの比率が大きくなるほ
ど、高温環境下における容量維持率は向上することがわ
かる。これはZrが正極活物質であるリチウム複合酸化
物の結晶構造を安定化させる作用があるためと考えられ
る。
From the results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 in Table 1, when the ratio of Co and Zr in the positive electrode active material was changed, the higher the ratio of Zr as the substituting element, the higher the temperature environment. It can be seen that the capacity retention ratio below improves. It is considered that this is because Zr has a function of stabilizing the crystal structure of the lithium composite oxide that is the positive electrode active material.

【0062】しかし、比較例2の結果から、Zrの比率
が大きすぎるとZrが正極活物質中に固溶しきれなくな
ってX線回折図に不純物ピークが現れる。このことは六
方晶構造の乱れを意味し、これにより電池の初期容量が
小さくなることがわかる。
However, according to the result of Comparative Example 2, when the ratio of Zr is too large, Zr cannot be completely dissolved in the positive electrode active material and an impurity peak appears in the X-ray diffraction pattern. This means that the hexagonal crystal structure is disordered, and this reduces the initial capacity of the battery.

【0063】また、比較例1の結果から、Zrを添加し
ないと初期容量の低下はみられないが、正極活物質を安
定化させることができず、高温環境下における容量維持
率は大きく低下してしまうことがわかる。
From the results of Comparative Example 1, the initial capacity was not reduced unless Zr was added, but the positive electrode active material could not be stabilized, and the capacity retention ratio in a high temperature environment was significantly decreased. You can see that

【0064】実施例1及び2におけるZrに代えてラン
タノイド元素(Ce、Sm)を使用した実施例3及び4
の電池は、実施例1及び2の場合と同様に、初期容量を
損ねることなく高温環境下でも良好な容量維持率を示し
ていることがわかる。従って、CeあるいはSmは、L
i/Ni/Co複合酸化物に固溶することにより、高温
雰囲気においても正極活物質の結晶構造の安定化を図る
効果があるものと考えられる。
Examples 3 and 4 using lanthanoid elements (Ce, Sm) in place of Zr in Examples 1 and 2.
It can be seen that the battery of No. 1 shows a good capacity retention rate even in a high temperature environment without impairing the initial capacity, as in the case of Examples 1 and 2. Therefore, Ce or Sm is L
It is considered that the solid solution in the i / Ni / Co composite oxide has the effect of stabilizing the crystal structure of the positive electrode active material even in a high temperature atmosphere.

【0065】また、正極活物質中のZrの比率を固定し
てNiとCoの比率を変化させた実施例5〜7及び比較
例3の結果並びに実施例1の結果から、正極活物質中の
NiとCoの比率によって、高温環境下の容量維持率は
変化することがわかる。即ち、Niの比率が0.50よ
り小さく且つCoの比率が0.495より大きくなる
と、容量維持率が低下することがわかる。
From the results of Examples 5 to 7 and Comparative Example 3 in which the ratio of Ni and Co was changed by fixing the ratio of Zr in the positive electrode active material and the result of Example 1, it was found that It can be seen that the capacity retention ratio under high temperature environment changes depending on the ratio of Ni and Co. That is, it can be seen that when the Ni ratio is smaller than 0.50 and the Co ratio is larger than 0.495, the capacity retention ratio decreases.

【0066】なお、この詳細な理由については不明であ
るが、Coの比率が大きい組成比では、Zrの正極活物
質の結晶構造安定化効果が現れないものと考えられる。
Although the detailed reason for this is not clear, it is considered that the effect of stabilizing the crystal structure of the Zr positive electrode active material does not appear at a composition ratio with a large Co ratio.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明によれば、リチウム含有複合酸化
物を正極活物質として使用し、リチウムをドープ且つ脱
ドープしえる炭素材料を負極活物質として使用する高エ
ネルギー密度の非水電解液二次電池の高温保存性(サイ
クル特性)を向上させることができる。
According to the present invention, a lithium-containing composite oxide is used as a positive electrode active material, and a carbon material capable of doping and dedoping lithium is used as a negative electrode active material. The high temperature storability (cycle characteristics) of the secondary battery can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1の正極活物質のX線回折図である。FIG. 1 is an X-ray diffraction diagram of the positive electrode active material of Example 1.

【図2】実施例2の正極活物質のX線回折図である。2 is an X-ray diffraction diagram of the positive electrode active material of Example 2. FIG.

【図3】比較例1の正極活物質のX線回折図である。FIG. 3 is an X-ray diffraction diagram of the positive electrode active material of Comparative Example 1.

【図4】比較例2の正極活物質のX線回折図である。FIG. 4 is an X-ray diffraction diagram of the positive electrode active material of Comparative Example 2.

【図5】実施例3の正極活物質のX線回折図である。5 is an X-ray diffraction diagram of the positive electrode active material of Example 3. FIG.

【図6】実施例4の正極活物質のX線回折図である。6 is an X-ray diffraction diagram of the positive electrode active material of Example 4. FIG.

【図7】実施例5の正極活物質のX線回折図である。7 is an X-ray diffraction diagram of the positive electrode active material of Example 5. FIG.

【図8】実施例6の正極活物質のX線回折図である。8 is an X-ray diffraction diagram of the positive electrode active material of Example 6. FIG.

【図9】実施例7の正極活物質のX線回折図である。9 is an X-ray diffraction diagram of the positive electrode active material of Example 7. FIG.

【図10】比較例3の正極活物質のX線回折図である。FIG. 10 is an X-ray diffraction diagram of the positive electrode active material of Comparative Example 3.

【図11】本発明の非水電解液二次電池の断面図であ
る。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 負極 2 正極 3 セパレータ 4 絶縁板 5 電池缶 6 ガスケット 7 電池蓋 8 安全弁装置 9 PTC素子 10 負極集電体 11 正極集電体 12 負極リ−ド 13 正極リード 14 センターピン 1 Negative electrode 2 Positive electrode 3 Separator 4 Insulating plate 5 Battery can 6 Gasket 7 Battery lid 8 Safety valve device 9 PTC element 10 Negative electrode current collector 11 Positive electrode current collector 12 Negative electrode lead 13 Positive electrode lead 14 Center pin

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 尚之 福島県郡山市日和田町高倉字下杉下1番地 の1 株式会社ソニー・エナジー・テック 内 (72)発明者 山本 佳克 福島県郡山市日和田町高倉字下杉下1番地 の1 株式会社ソニー・エナジー・テック 内 (72)発明者 吉川 周仁 大阪府大阪市中央区北浜二丁目1番26号 正同化学工業株式会社内 (72)発明者 今井 美幸 大阪府大阪市中央区北浜二丁目1番26号 正同化学工業株式会社内 (72)発明者 河越 由美子 大阪府大阪市中央区北浜二丁目1番26号 正同化学工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Naoyuki Kato No. 1 Shimosugishita, Takakura, Hiwata-cho, Koriyama-shi, Fukushima Prefecture Sony Energy Tech Co., Ltd. (72) Inventor Yoshikatsu Yamamoto, Koriyama-shi, Fukushima Prefecture 1 in Shimo-Sugishita, Takakura, Wada-machi 1) Sony Energy Tech Co., Ltd. (72) Inventor Shuhito Yoshikawa 2-26 Kitahama, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Shodo Chemical Industry Co., Ltd. (72) Invention Person Miyuki Imai 1-226 Kitahama, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Shodo Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Yumiko Kawagoe 2-1-2, Kitahama, Chuo-ku, Osaka City, Osaka

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウム含有複合酸化物を正極活物質と
して使用し、リチウムをドープ且つ脱ドープしえる炭素
材料を負極活物質として使用する非水電解液二次電池に
おいて、リチウム含有複合酸化物が式(1) 【化1】LiwNixCoyz2 (1) (式中、MはZr及びランタノイド元素から選ばれる少
なくとも1種の元素である。w、x、y及びzは、以下
の数式(i)〜(v) 【数1】 0.05≦w≦1.10 (i) 0.5≦x≦0.995 (ii) y≦0.495 (iii) 0.005≦z≦0.20 (iv) x+y+z≧1 (v) を満足する数である。)で表されることを特徴とする非
水電解液二次電池。
1. A non-aqueous electrolyte secondary battery using a lithium-containing composite oxide as a positive electrode active material, and using a carbon material capable of doping and dedoping lithium as a negative electrode active material. Formula (1) embedded image Li w Ni x Co y M z O 2 (1) (In the formula, M is at least one element selected from Zr and lanthanoid elements. W , x, y and z are , The following equations (i) to (v): 0.05 ≦ w ≦ 1.10 (i) 0.5 ≦ x ≦ 0.995 (ii) y ≦ 0.495 (iii) 0.005 ≦ z ≦ 0.20 (iv) x + y + z ≧ 1 (v), which is a number satisfying the following condition.) A non-aqueous electrolyte secondary battery.
【請求項2】 リチウム含有複合酸化物が六方晶系結晶
である請求項1記載の非水電解液二次電池。
2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the lithium-containing composite oxide is a hexagonal crystal.
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