JPH09161799A - Manufacture of positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Manufacture of positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery

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JPH09161799A
JPH09161799A JP7316976A JP31697695A JPH09161799A JP H09161799 A JPH09161799 A JP H09161799A JP 7316976 A JP7316976 A JP 7316976A JP 31697695 A JP31697695 A JP 31697695A JP H09161799 A JPH09161799 A JP H09161799A
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JP
Japan
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lithium
manganese
positive electrode
soluble
iodide
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Application number
JP7316976A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihide Murata
年秀 村田
Yasuhiko Mifuji
靖彦 美藤
Masaki Hasegawa
正樹 長谷川
Shuji Ito
修二 伊藤
Yoshinori Toyoguchi
▲吉▼徳 豊口
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively improve a cycle characteristic in high energy density. SOLUTION: This manufacturing method contains a process of preparing an aqueous solution by dissolving at least one kind of water soluble lithium compound selected from a group composed of chloride, bromide, iodide, chlorate, perchlorate, hydrogen carbonate and oxalate of lithium and at least one kind of water soluble manganese compound selected from a group composed of chloride, bromide, iodide, perchlorate and sulfate of manganese and a process of generating lithium having a spinel structure and and a composite oxide of manganege by baking a obtained solid material by heating the aqueous solution.

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】本発明は非水電解質二次電池
の正極の改良に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to improvement of a positive electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】リチウムまたはリチウム化合物を負極と
する非水電解質二次電池は、起電力が高く、従来のニカ
ド蓄電池や鉛蓄電池に較べ高エネルギー密度になると期
待されることから多くの研究がなされている。これま
で、非水電解質二次電池の正極活物質としては、層状も
しくはトンネル構造を有し、リチウムイオンが出入りで
きる結晶構造を有する、LiCoO2、LiNiO2、L
iMn24、LiFeO2、MnO2、V25、Cr
25、TiS2あるいはMoS2などの遷移金属の酸化物
やカルコゲン化合物が提案されている。これらの中でも
特に、LiCoO2、LiNiO2およびLiMn24
4V級の非水電解質リチウム二次電池用正極活物質とし
て注目されている。LiCoO2は、整った層状構造を
有し、高電圧、高容量が得られるため、実用化が進めら
れている。しかし、コバルトは高価な元素であり、高コ
ストとなってしまうことや、世界情勢の変化による供給
不足、価格の高騰等、原料供給面での不安を有する。ま
た、LiCoO2と同じ結晶構造を有するLiNiO2
は、比較的低コストでなおかつLiCoO2を上回る高
容量が得られる材料であり、実用化に向け盛んに研究開
発が行われているが、結晶構造の安定性等の面で問題が
ある。
2. Description of the Related Art Many studies have been carried out because non-aqueous electrolyte secondary batteries using lithium or a lithium compound as a negative electrode have a high electromotive force and are expected to have a higher energy density than conventional nicad or lead acid batteries. ing. Hitherto, as a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, LiCoO 2 , LiNiO 2 , L having a layered structure or a tunnel structure and a crystal structure capable of allowing lithium ions to enter and exit.
iMn 2 O 4, LiFeO 2, MnO 2, V 2 O 5, Cr
Oxides of transition metals such as 2 O 5 , TiS 2 and MoS 2 and chalcogen compounds have been proposed. Of these, LiCoO 2 , LiNiO 2 and LiMn 2 O 4 are particularly attracting attention as positive electrode active materials for 4V class non-aqueous electrolyte lithium secondary batteries. LiCoO 2 has a well-ordered layered structure and can obtain high voltage and high capacity. However, cobalt is an expensive element, and there are concerns about the supply of raw materials such as high cost, supply shortage due to changes in the world situation, and soaring prices. Moreover, LiNiO 2 having the same crystal structure as LiCoO 2
Is a material that can obtain a high capacity exceeding LiCoO 2 at a relatively low cost and has been actively researched and developed for practical use, but there is a problem in terms of crystal structure stability and the like.

【0003】これに対し、LiMn24は、マンガンが
コバルトだけでなくニッケルと比較しても非常に低価格
であるという利点を有する。また、結晶構造はLiCo
2やLiNiO2とは異なり、三次元網目状トンネル構
造を有するスピネル型の構造をとり、安定で扱いやす
く、合成も容易であるため、LiCoO2にかわる4V
級の非水電解質リチウム二次電池用正極活物質のひとつ
として研究が進められている。
On the other hand, LiMn 2 O 4 has an advantage that manganese has a very low price compared with nickel as well as cobalt. Also, the crystal structure is LiCo
Unlike O 2 and LiNiO 2, have the structure of the spinel type having a three-dimensional net-like tunnel structure, easy to handle in a stable, because synthesis is easy, replaces the LiCoO 2 4V
Research is being carried out as one of the positive electrode active materials for high-grade non-aqueous electrolyte lithium secondary batteries.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、LiMn24
はコストの面では優れているが、容量が小さく、また、
充放電サイクルにともなう充放電容量の低下が大きなも
のであった。本発明は、上記問題点を解決するもので、
安価で、かつ高エネルギー密度でサイクル特性の優れ
た、非水電解質リチウム二次電池用正極を提供すること
を目的とする。
However, LiMn 2 O 4
Is excellent in terms of cost, but has a small capacity, and
The decrease in the charge / discharge capacity with the charge / discharge cycle was large. The present invention solves the above problems,
An object is to provide a positive electrode for a non-aqueous electrolyte lithium secondary battery that is inexpensive, has a high energy density, and has excellent cycle characteristics.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の非水電解質二次
電池用正極の製造法は、リチウムの塩化物、臭化物、ヨ
ウ化物、塩素酸塩、過塩素酸塩、炭酸水素塩およびシュ
ウ酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の水溶
性リチウム化合物と、マンガンの塩化物、臭化物、ヨウ
化物、過塩素酸塩および硫酸塩からなる群より選択され
る少なくとも1種の水溶性マンガン化合物を溶解させた
水溶液を調製する工程と、前記水溶液を加熱し、得られ
た固形分を焼成することにより、スピネル構造を有する
リチウムとマンガンの複合酸化物を生成する工程を含む
ものである。
The method for producing a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention comprises a lithium chloride, bromide, iodide, chlorate, perchlorate, hydrogen carbonate and oxalic acid. At least one water-soluble lithium compound selected from the group consisting of salts, and at least one water-soluble manganese compound selected from the group consisting of manganese chloride, bromide, iodide, perchlorate and sulfate. And a step of producing a composite oxide of lithium and manganese having a spinel structure by heating the aqueous solution and baking the obtained solid content.

【0006】また、リチウムの塩化物、臭化物、ヨウ化
物、塩素酸塩および過塩素酸塩からなる群より選択され
る少なくとも1種のアルコール可溶性のリチウム化合物
と、マンガンの塩化物、臭化物、ヨウ化物、過塩素酸塩
および硫酸塩からなる群より選択される少なくとも1種
のアルコール可溶性のマンガン化合物を溶解させたアル
コール溶液を調製する工程と、前記アルコール溶液にシ
ュウ酸を添加することにより固形分を生成する工程と、
前記固形分を焼成することにより、スピネル構造を有す
るリチウムとマンガンの複合酸化物を生成する工程を含
むものである。
Further, at least one alcohol-soluble lithium compound selected from the group consisting of lithium chloride, bromide, iodide, chlorate and perchlorate, and manganese chloride, bromide and iodide. , A step of preparing an alcohol solution in which at least one alcohol-soluble manganese compound selected from the group consisting of perchlorates and sulfates is dissolved, and solid content is added by adding oxalic acid to the alcohol solution. The process of generating,
It includes a step of producing a composite oxide of lithium and manganese having a spinel structure by firing the solid content.

【0007】このように、原料となるリチウム化合物と
マンガン化合物を水又はアルコール中に溶解させること
により、リチウムとマンガンを均一に混合することがで
き、これを熱処理することにより、部位によって組成や
構造にばらつきのないリチウムとマンガンの複合酸化物
を得ることができる。この製造法により得られたスピネ
ル構造を有する酸化物は、組成の偏りがないため、脱
離、挿入しにくいリチウムが少なく、これを非水電解質
二次電池の正極活物質に用いると、大きな充放電容量を
得ることができる。また、構造が均一であるため、充放
電に伴う結晶格子の膨張、収縮により生じる応力の集中
する部分がなく、充放電による結晶格子の崩壊が抑えら
れ、優れたサイクル性を実現することができる。本発明
は、式LiMn24で表される複合酸化物を生成するの
に適している。この場合、リチウム化合物とマンガン化
合物配合比を原子の数で概ね1:2にすることが好まし
い。
As described above, by dissolving the lithium compound and the manganese compound, which are the raw materials, in water or alcohol, the lithium and manganese can be uniformly mixed. By heat treating the lithium compound and the manganese compound, the composition and the structure can be changed depending on the site. It is possible to obtain a composite oxide of lithium and manganese that does not vary. Since the oxide having a spinel structure obtained by this production method has no compositional bias, there is little lithium that is difficult to be desorbed and inserted, and when this is used as the positive electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery, a large charge is obtained. The discharge capacity can be obtained. In addition, since the structure is uniform, there is no portion where stress caused by expansion and contraction of the crystal lattice due to charge and discharge is concentrated, collapse of the crystal lattice due to charge and discharge is suppressed, and excellent cycleability can be realized. . The present invention is suitable for producing a complex oxide represented by the formula LiMn 2 O 4 . In this case, it is preferable that the compounding ratio of the lithium compound and the manganese compound is approximately 1: 2 in terms of the number of atoms.

【0008】さらに、リチウムの塩化物、臭化物、ヨウ
化物、塩素酸塩、過塩素酸塩、炭酸水素塩およびシュウ
酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の水溶性
リチウム化合物と、マンガンの塩化物、臭化物、ヨウ化
物、過塩素酸塩及び硫酸塩からなる群より選択される少
なくとも1種の水溶性マンガン化合物と、金属M1(但
し、M1はCo、NiおよびCrからなる群より選択さ
れる少なくとも1種である)の水溶性化合物を溶解させ
た水溶液を調製する工程と、前記水溶液を加熱し、得ら
れた固形分を焼成することにより、原子数比がMn:M
1=2−y:y(但し、0.01≦y≦0.3とす
る。)であるスピネル構造を有するリチウムとマンガン
を含む複合酸化物を生成する工程を含むものである。
Further, at least one water-soluble lithium compound selected from the group consisting of lithium chloride, bromide, iodide, chlorate, perchlorate, hydrogencarbonate and oxalate, and manganese At least one water-soluble manganese compound selected from the group consisting of chloride, bromide, iodide, perchlorate and sulfate, and a metal M 1 (where M 1 is a group consisting of Co, Ni and Cr) A step of preparing an aqueous solution in which at least one selected water-soluble compound is dissolved, and heating the aqueous solution and calcining the obtained solid content to obtain an atomic ratio of Mn: M
1 = 2-y: y (provided that 0.01 ≦ y ≦ 0.3), which includes a step of producing a composite oxide containing lithium and manganese having a spinel structure.

【0009】また、リチウムの塩化物、臭化物、ヨウ化
物、塩素酸塩および過塩素酸塩からなる群より選択され
る少なくとも1種のアルコール可溶性のリチウム化合物
と、マンガンの塩化物、臭化物、ヨウ化物、過塩素酸塩
および硫酸塩からなる群より選択される少なくとも1種
のアルコール可溶性のマンガン化合物と、金属M2(但
し、M2はCoおよびNiの少なくとも一方である)の
アルコール可溶性化合物を溶解させたアルコール溶液を
調製する工程と、前記アルコール溶液にシュウ酸を添加
することにより固形分を生成する工程と、前記固形分を
焼成することにより、原子数比がMn:M2=2−y:
y(但し、0.01≦y≦0.3とする。)であるスピ
ネル構造を有するリチウムとマンガンを含む複合酸化物
を生成する工程を含むものである。リチウムとマンガン
のほかに、サイクル性向上のための第三成分としてコバ
ルト、ニッケルまたはクロムを添加する場合にも、その
可溶性の化合物を同様に水またはアルコール中に溶解さ
せることにより均一に分散させることができ、固相で合
成した場合に比べ、より効果的に添加効果を得ることが
できる。さらに、前記焼成温度が300℃〜1000℃
であるものである。本発明は、式LiMn2-yy
4(但し、MはCo、NiおよびCrからなる群より選
択される少なくとも1種である。)で表される複合酸化
物を生成するのに適している。この場合、リチウム化合
物とマンガン化合物と金属Mの化合物の配合比を、原子
数の比で概ねLi:(Mn+M)=1:2とすることが
好ましい。
Further, at least one alcohol-soluble lithium compound selected from the group consisting of lithium chloride, bromide, iodide, chlorate and perchlorate, and manganese chloride, bromide and iodide. , At least one alcohol-soluble manganese compound selected from the group consisting of perchlorates and sulfates, and an alcohol-soluble compound of a metal M 2 (M 2 is at least one of Co and Ni) are dissolved. The step of preparing the alcohol solution thus prepared, the step of producing a solid content by adding oxalic acid to the alcohol solution, and the solid content being calcined so that the atomic ratio is Mn: M 2 = 2-y. :
It includes a step of producing a composite oxide containing lithium and manganese having a spinel structure of y (provided that 0.01 ≦ y ≦ 0.3). In addition to lithium and manganese, when adding cobalt, nickel or chromium as a third component for improving the cycle property, also dissolve the soluble compound in water or alcohol to disperse it uniformly. Therefore, the effect of addition can be obtained more effectively than in the case of synthesizing in a solid phase. Further, the firing temperature is 300 ° C to 1000 ° C.
It is something that is. The present invention provides the formula LiMn 2- y My O
4 (provided that M is at least one selected from the group consisting of Co, Ni and Cr) is suitable for producing a composite oxide. In this case, the compounding ratio of the lithium compound, the manganese compound, and the compound of the metal M is preferably approximately Li: (Mn + M) = 1: 2 in terms of the number of atoms.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に、本発明を、実施例により
詳細に説明する。 [実施例1]水溶性リチウム化合物と水溶性マンガン化
合物を出発原料として、スピネル構造を有するリチウム
とマンガンの複合酸化物を合成する方法について説明す
る。水溶性のリチウム化合物とマンガン化合物をリチウ
ムとマンガンの原子数の比が1:2になるように秤量
し、各々に水を加え、完全に溶解させた。出発原料には
水溶性リチウム化合物として塩化物(LiCl)、臭化
物(LiBr)、ヨウ化物(LiI)、塩素酸塩(Li
ClO3)、過塩素酸塩(LiClO4・3H2O)、炭
酸水素塩(LiHCO3)およびシュウ酸塩(Li2(C
24))をそれぞれ用い、水溶性マンガン化合物として
塩化物(MnCl2)、臭化物(MnBr2)、ヨウ化物
(MnI2)、過塩素酸塩(Mn(ClO42・8H
2O)、および硫酸塩(MnSO4)をそれぞれ用いた。
これらのリチウム化合物の水溶液とマンガン化合物の水
溶液を混合し、攪拌しながら加熱して水を蒸発させるこ
とにより、前駆体となる固形分を得た。この固形分を空
気雰囲気下、600℃で焼成することにより、リチウム
とマンガンの複合酸化物を合成した。この酸化物は、概
ね均一なスピネル構造を有し、その組成は概ねLiMn
24であった。正極活物質であるこの酸化物と、導電剤
であるアセチレンブラックと、結着剤として用いるポリ
4フッ化エチレン樹脂を、重量比で7:2:1の割合で
混合し、充分乾燥させて正極合剤を得た。この正極合剤
を2トン/cm2の圧力で直径17.5mmの円板状ペ
レットに加圧成型して正極とした。また、比較例とし
て、炭酸リチウム粉末と二酸化マンガン粉末をリチウム
とマンガンの原子数の比でLi:Mn=1:2として混
合し、800℃で48時間、空気中で焼成することによ
り合成した複合化合物を用いて同様に正極を作製した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to Examples. [Example 1] A method for synthesizing a composite oxide of lithium and manganese having a spinel structure using a water-soluble lithium compound and a water-soluble manganese compound as starting materials will be described. The water-soluble lithium compound and the manganese compound were weighed so that the ratio of the numbers of lithium and manganese atoms was 1: 2, and water was added to each and completely dissolved. As a starting material, chloride (LiCl), bromide (LiBr), iodide (LiI), chlorate (Li) as a water-soluble lithium compound is used.
ClO 3), perchlorate (LiClO 4 · 3H 2 O) , bicarbonate (LiHCO 3) and oxalate (Li 2 (C
Using 2 O 4)), respectively, chloride as water-soluble manganese compound (MnCl 2), bromide (MnBr 2), iodide (MnI 2), perchlorate (Mn (ClO 4) 2 · 8H
2 O) and sulfate (MnSO 4 ) were used respectively.
An aqueous solution of the lithium compound and an aqueous solution of the manganese compound were mixed, and heated with stirring to evaporate the water to obtain a solid content as a precursor. The solid content was fired at 600 ° C. in an air atmosphere to synthesize a composite oxide of lithium and manganese. This oxide has a substantially uniform spinel structure and its composition is approximately LiMn.
2 O 4 . This oxide, which is a positive electrode active material, acetylene black, which is a conductive agent, and polytetrafluoroethylene resin, which is used as a binder, are mixed in a weight ratio of 7: 2: 1 and sufficiently dried to obtain a positive electrode. A mixture was obtained. This positive electrode mixture was pressure-molded into a disk-shaped pellet having a diameter of 17.5 mm at a pressure of 2 ton / cm 2 to obtain a positive electrode. Also, as a comparative example, a composite synthesized by mixing lithium carbonate powder and manganese dioxide powder at a ratio of the number of atoms of lithium and manganese of Li: Mn = 1: 2, and calcining in air at 800 ° C. for 48 hours. A positive electrode was similarly prepared using the compound.

【0011】正極の充放電特性の評価は、図1に示す試
験セルを用いて行った。以下に試験セルの製造法を示
す。得られた正極1をケース2の中に置き、次に、微孔
性のポリプロピレンフィルムからなるセパレータ3を正
極1上に置いた。1モル/リットルの六フッ化リン酸リ
チウム(LiPF6)を溶解したエチレンカーボネート
と、炭酸ジエチルを体積比で1:1で混合した溶液を、
非水電解質としてセパレータ3に注液した。この上に、
内側に直径17.5mmの円板状の金属Liからなる負
極4を張り付け、外周部にポリプロピレン製ガスケット
5を付けた封口板6を置いて封口し、試験セルとした。
これらの試験セルについて、0.5mAの定電流、電圧
範囲3.0V〜4.5Vの電圧規制で充放電を行い、正
極活物質重量当りの容量で評価した。各々の出発原料の
組合せから製造した正極の初期放電容量と50サイクル
後の容量維持率を表1に示す。
The charge and discharge characteristics of the positive electrode were evaluated using the test cell shown in FIG. The manufacturing method of the test cell is shown below. The obtained positive electrode 1 was placed in the case 2, and then the separator 3 made of a microporous polypropylene film was placed on the positive electrode 1. A solution prepared by mixing 1 mol / liter of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in ethylene carbonate and diethyl carbonate at a volume ratio of 1: 1 was used.
The non-aqueous electrolyte was poured into the separator 3. On top of this,
A disk-shaped negative electrode 4 made of metal Li having a diameter of 17.5 mm was attached to the inner side, and a sealing plate 6 having a polypropylene gasket 5 was placed on the outer peripheral portion to seal the cell, and a test cell was prepared.
These test cells were charged and discharged under a constant current of 0.5 mA and voltage regulation of a voltage range of 3.0 V to 4.5 V, and the capacity per weight of the positive electrode active material was evaluated. Table 1 shows the initial discharge capacity and the capacity retention rate after 50 cycles of the positive electrode produced from each combination of the starting materials.

【0012】[0012]

【表1】 [Table 1]

【0013】実施例の試験セルでは、どの原料の組合せ
を用いても初期放電容量は135mAh/g程度と優れ
た値を示した。50サイクル後の容量維持率も90%以
上の値を示した。これに対して、比較例の固相から合成
した化合物からなる正極を用いた試験セル(以下、比較
例1のセルとする)では、初期容量は125mAh/g
となり、実施例の試験セルと較べて若干低い値を示し
た。また、50サイクル後の容量維持率は60%と大き
なサイクル劣化を示した。
In the test cells of the examples, the initial discharge capacity showed an excellent value of about 135 mAh / g regardless of which combination of raw materials was used. The capacity retention rate after 50 cycles also showed a value of 90% or more. On the other hand, in the test cell using the positive electrode made of the compound synthesized from the solid phase of Comparative Example (hereinafter referred to as the cell of Comparative Example 1), the initial capacity was 125 mAh / g.
The value was slightly lower than that of the test cell of the example. Further, the capacity retention ratio after 50 cycles was 60%, which was a large cycle deterioration.

【0014】この違いについては以下のように考えてい
る。比較例のように、固相から合成する場合には、原料
を固体どうしで混合するため、焼成前の原料混合物中で
のリチウムとマンガンの分布に偏りを無くすことは困難
である。この偏りは焼成中の原子の拡散によりある程度
は解消されるが、完全に均一にはなり難く、合成された
化合物中に組成、構造の不均一が生じる。そのため、リ
チウムが挿入、脱離されにくく、正極に用いた場合には
初期容量が低下する。また、構造上不均一な部分がある
ため、充放電時の格子の膨張、収縮による結晶構造の破
壊が起こりやすく、サイクル劣化も大くなると思われ
る。
The difference is considered as follows. When synthesizing from a solid phase as in Comparative Example, since the raw materials are mixed with each other, it is difficult to eliminate the uneven distribution of lithium and manganese in the raw material mixture before firing. This bias is eliminated to some extent by the diffusion of atoms during firing, but it is difficult to make it completely uniform, and the composition and structure of the synthesized compound become uneven. Therefore, lithium is less likely to be inserted and desorbed, and when used for the positive electrode, the initial capacity decreases. In addition, since there are structurally non-uniform portions, the crystal structure is likely to be destroyed due to expansion and contraction of the lattice during charge and discharge, and cycle deterioration is considered to be large.

【0015】これに対して、本実施例のリチウムとマン
ガンの複合酸化物では、水溶液として原料を混合するた
め、前駆体中でリチウムとマンガンを均一に分布させる
ことができる。そのため、焼成して得られる酸化物は組
成に偏りがなく、構造も均一なスピネル構造を有する。
したがって、充放電に関与できないリチウムが少なく、
初期容量が理論容量である148mAh/gに近づく。
充放電サイクルを繰り返した場合でも、構造が均一であ
るため、充放電による結晶格子の膨張収縮の応力が集中
する部分がなく、充放電にともなう結晶格子の崩壊が抑
えられ、優れたサイクル性が実現できる。以上の結果か
ら、本実施例の製造法により、初期容量、サイクル性と
もに優れた非水電解質二次電池用正極を製造できること
を明かになった。
On the other hand, in the composite oxide of lithium and manganese of this embodiment, since the raw materials are mixed as an aqueous solution, lithium and manganese can be uniformly distributed in the precursor. Therefore, the oxide obtained by firing has a uniform composition and has a uniform spinel structure.
Therefore, there is less lithium that cannot participate in charging and discharging,
The initial capacity approaches the theoretical capacity of 148 mAh / g.
Even when the charge and discharge cycle is repeated, the structure is uniform, so there is no part where the stress of expansion and contraction of the crystal lattice due to charge and discharge concentrates, and the collapse of the crystal lattice due to charge and discharge is suppressed, and excellent cycleability realizable. From the above results, it became clear that a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in initial capacity and cycleability can be manufactured by the manufacturing method of this example.

【0016】上記実施例では、出発原料の混合水溶液を
加熱して前駆体となる固形分を得る工程と前駆体を焼成
して複合酸化物を得る工程とを分離して行ったが、両工
程を1回の加熱で行い、混合水溶液から直接、リチウム
とマンガンの複合酸化物を合成させた場合でも同様に均
質のスピネル型構造の化合物が得られ、これを用いるこ
とにより優れた非水電解質二次電池が得られる。
In the above embodiment, the step of heating the mixed aqueous solution of the starting materials to obtain the solid content as the precursor and the step of firing the precursor to obtain the composite oxide were performed separately. The same homogeneous spinel structure compound is obtained even when the composite oxide of lithium and manganese is directly synthesized from the mixed aqueous solution by using the above method. By using this, excellent non-aqueous electrolyte electrolyte is obtained. The next battery is obtained.

【0017】[実施例2]次に、リチウム化合物および
マンガン化合物のアルコール溶液から非水電解質二次電
池用正極を製造する例について示す。アルコール可溶性
のリチウム化合物と、同じくアルコール可溶性のマンガ
ン化合物を、リチウムとマンガンの原子数の比が1:2
になるように秤量し、各々にエタノールを加え、完全に
溶解させた。ここで、リチウム化合物として塩化物、臭
化物、ヨウ化物、塩素酸塩および過塩素酸塩のいずれか
を用い、マンガン化合物として塩化物、臭化物、ヨウ化
物、過塩素酸塩および硫酸鉛のいずれかを用いた。これ
らのリチウム化合物のエタノール溶液とマンガン化合物
のエタノール溶液を混合した。この混合溶液を攪拌しな
がら、シュウ酸のエタノール溶液を加え、沈前駆体とな
る沈殿物を生成させた。なお、このシュウ酸の添加は反
応が終了するまで行った。生成された沈殿物を乾燥さ
せ、空気雰囲気中750℃で焼成することにより、リチ
ウムとマンガンの複合酸化物を合成した。この酸化物
は、均一でスピネル構造を有し、その組成は概ねLiM
24であった。正極活物質であるこの酸化物と、導電
剤であるアセチレンブラックと、結着剤であるポリ4フ
ッ化エチレン樹脂を、重量比で7:2:1の割合で混合
し、充分乾燥させて正極合剤を得た。この正極合剤を、
2トン/cm2の圧力で直径17.5mmの円板状ペレ
ットに加圧成型して正極とした。
[Example 2] Next, an example of producing a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery from an alcohol solution of a lithium compound and a manganese compound will be described. An alcohol-soluble lithium compound and an alcohol-soluble manganese compound were used, and the ratio of the number of lithium and manganese atoms was 1: 2.
Were weighed, and ethanol was added to each to completely dissolve them. Here, any one of chloride, bromide, iodide, chlorate and perchlorate is used as the lithium compound, and any one of chloride, bromide, iodide, perchlorate and lead sulfate is used as the manganese compound. Using. An ethanol solution of these lithium compounds and an ethanol solution of manganese compounds were mixed. While stirring the mixed solution, an ethanol solution of oxalic acid was added to generate a precipitate that was a precipitation precursor. The oxalic acid was added until the reaction was completed. The produced precipitate was dried and calcined at 750 ° C. in an air atmosphere to synthesize a composite oxide of lithium and manganese. This oxide has a uniform spinel structure and its composition is approximately LiM.
It was n 2 O 4 . This oxide, which is a positive electrode active material, acetylene black, which is a conductive agent, and polytetrafluoroethylene resin, which is a binder, are mixed in a weight ratio of 7: 2: 1, and sufficiently dried to produce a positive electrode. A mixture was obtained. This positive electrode mixture,
A positive electrode was obtained by pressure molding into a disk-shaped pellet having a diameter of 17.5 mm at a pressure of 2 ton / cm 2 .

【0018】これらの正極を用いて実施例1と同様の試
験セルを作製し、実施例1と同様の充放電試験を行っ
た。表2に正極の初期放電容量と50サイクル後の放電
維持率を示す。
A test cell similar to that of Example 1 was prepared using these positive electrodes, and a charge / discharge test similar to that of Example 1 was conducted. Table 2 shows the initial discharge capacity of the positive electrode and the discharge retention rate after 50 cycles.

【0019】[0019]

【表2】 [Table 2]

【0020】本実施例のセルは、どの化合物の組合せを
用いた場合でも初期放電容量は135mAh/g程度、
50サイクル後の容量維持率も90%以上となり、比較
例である固相から合成した正極を用いた比較例1のセル
の、初期容量125mAh/g、50サイクル後の容量
維持率60%と比べて優れた特性を示した。このような
結果が得られる理由については次のように考えられる。
リチウム化合物とマンガン化合物の混合アルコール溶液
にシュウ酸を加えると前駆体となる固形分が生成される
が、この固形分もリチウムとマンガンは均一に混合され
た状態で生成される。そのため、これを前駆体として焼
成により得られる複合酸化物も組成、構造ともに均一と
なり、実施例1と同様の理由で優れた初期容量とサイク
ル性が得られる。この結果から、本実施例の製造法によ
り、初期容量、サイクル性ともに優れた非水電解質二次
電池用正極が得られることを明かになった。
The cell of this example has an initial discharge capacity of about 135 mAh / g, whichever combination of compounds is used.
The capacity retention ratio after 50 cycles was also 90% or more, which was compared with the initial capacity of 125 mAh / g and the capacity retention ratio after 50 cycles of 60% in the cell of Comparative Example 1 using the positive electrode synthesized from the solid phase as a comparative example. And showed excellent characteristics. The reason why such a result is obtained is considered as follows.
When oxalic acid is added to a mixed alcohol solution of a lithium compound and a manganese compound, a solid content as a precursor is produced, and this solid content is also produced in a state where lithium and manganese are uniformly mixed. Therefore, the composite oxide obtained by firing with this as a precursor also has a uniform composition and structure, and excellent initial capacity and cycle property can be obtained for the same reason as in Example 1. From this result, it was revealed that the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in initial capacity and cycleability was obtained by the production method of this example.

【0021】[実施例3]LiMn24のサイクル性改
善の方法として、マンガンの一部をコバルト、ニッケル
またはクロムなどに置換する方法があるが、本実施例で
は、このような活物質を用いた正極を水溶性の原料から
製造する場合について述べる。水溶性のリチウム化合物
として塩化リチウムを、マンガン化合物として塩化マン
ガンを、水溶性のコバルト化合物として塩化コバルトを
それぞれ用いた。これらをリチウム、マンガンおよびコ
バルトの原子数の比が1:2−y:yになるように秤量
し、各々に水を加え、完全に溶解させた。これらの水溶
液を混合し、攪拌しながら加熱して水を蒸発させること
により、前駆体となる固形分を得た。この固形分を空気
雰囲気下、550℃で焼成し、リチウムとマンガンとコ
バルトの複合酸化物を合成した。ニッケルおよびクロム
をそれぞれ添加した試料についても同様の方法を用いて
合成した。水溶性のニッケル化合物およびクロム化合物
にはともに2価の塩化物を用いた。これらの酸化物は、
均一でスピネル構造を有し、その組成はおおむねLiM
2-yy4(但し、MはCo、NおよびCrのうちの
いずれかである。)であった。
[Embodiment 3] As a method of improving the cycle property of LiMn 2 O 4 , there is a method of substituting a part of manganese with cobalt, nickel, chromium or the like. In this embodiment, such an active material is used. A case where the used positive electrode is manufactured from a water-soluble raw material will be described. Lithium chloride was used as the water-soluble lithium compound, manganese chloride was used as the manganese compound, and cobalt chloride was used as the water-soluble cobalt compound. These were weighed so that the ratio of the numbers of lithium, manganese, and cobalt atoms was 1: 2-y: y, and water was added to each to completely dissolve them. These aqueous solutions were mixed, and heated with stirring to evaporate water to obtain a solid content as a precursor. This solid content was fired at 550 ° C. in an air atmosphere to synthesize a composite oxide of lithium, manganese and cobalt. The samples to which nickel and chromium were added were also synthesized using the same method. Divalent chloride was used for both the water-soluble nickel compound and the chromium compound. These oxides
It has a uniform spinel structure and its composition is generally LiM.
n 2-y M y O 4 ( where, M is Co, is any one of N and Cr.) it was.

【0022】正極活物質であるこの化合物と、導電剤で
あるアセチレンブラックと、結着剤であるポリ4フッ化
エチレン樹脂を、重量比で7:2:1の割合で混合し、
充分乾燥させた。こうして得た正極合剤を、2トン/c
2の圧力で直径17.5mmの円板状ペレットに加圧
成型して正極とした。これらの正極を用いて、実施例1
と同様の試験セルを作製した。マンガンの一部をコバル
ト、ニッケルおよびクロムで置換した正極を用いた試験
セルを、それぞれ実施例3−1、実施例3−2および実
施例3−3のセルとする。
This compound, which is a positive electrode active material, acetylene black, which is a conductive agent, and polytetrafluoroethylene resin, which is a binder, are mixed at a weight ratio of 7: 2: 1,
Allowed to dry sufficiently. 2 tons / c of the positive electrode mixture thus obtained
A positive electrode was obtained by pressure molding into a disk-shaped pellet having a diameter of 17.5 mm with a pressure of m 2 . Example 1 using these positive electrodes
A test cell similar to the above was prepared. Test cells using a positive electrode in which a part of manganese is replaced with cobalt, nickel, and chromium are referred to as cells of Example 3-1, Example 3-2, and Example 3-3, respectively.

【0023】比較例として、実施例と同量の配合で、上
記比較例1と同様の固相反応により生成した活物質を用
いて正極の作製を行った。炭酸リチウム、二酸化マンガ
ン、水酸化コバルトの各粉末を原子数の比で、Li:M
n:Co=1:2−y:yとなるように固体のまま混合
し、800℃、48時間空気中で焼成することにより、
コバルト置換試料を得た。ニッケルおよびクロムによる
置換も、ともに水酸化物を用い同様の方法により行っ
た。これらを用いて上記実施例と同様の正極を成型し
た。これらの正極を用いて、実施例1と同様の試験セル
を作製した。マンガンをそれぞれコバルト、ニッケルお
よびクロムで置換した正極活物質を用いた試験セルを比
較例3−1、比較例3−2および比較例3−3のセルと
する。これらのセルを用いて、実施例1と同様の充放電
方法を行った。表3に、コバルトを添加した場合の添加
量と初期容量、および50サイクル後の容量維持率の関
係を示す。
As a comparative example, a positive electrode was prepared by using the active material produced by the same solid phase reaction as in Comparative Example 1 with the same amount of the compound as in Example. Lithium carbonate, manganese dioxide, and cobalt hydroxide powders were used in an atomic ratio of Li: M.
By mixing the solid as it is so that n: Co = 1: 2-y: y and firing in air at 800 ° C. for 48 hours,
A cobalt substitution sample was obtained. The replacement with nickel and chromium was also carried out by the same method using hydroxide. Using these, a positive electrode similar to that in the above-mentioned example was molded. A test cell similar to that of Example 1 was produced using these positive electrodes. The test cells using the positive electrode active material in which manganese was replaced with cobalt, nickel, and chromium are referred to as cells of Comparative Example 3-1, Comparative Example 3-2, and Comparative Example 3-3. The same charging / discharging method as in Example 1 was performed using these cells. Table 3 shows the relationship between the amount of cobalt added and the initial capacity, and the capacity retention rate after 50 cycles.

【0024】[0024]

【表3】 [Table 3]

【0025】コバルトを添加することにより、実施例3
−1、比較例3−1のどちらのセルも容量維持率は向上
するが、初期容量は低下する。初期容量は、添加量の増
加とともに小さくなり、特に添加量yが0.3を超える
と急速に大きくなることから、コバルトの添加量は0.
3以下が適している。コバルトの添加量の増加による容
量維持率の変化には、実施例3−1および比較例3−1
のセルとで差があり、比較例3−1のセルではy=0.
1以上添加しないと容量維持率の増加は見られないが、
実施例3−1のセルではy=0.01といったごく少量
の添加によっても容量維持率が増加する。そのため、比
較例3−1のセルでは良好なサイクル性が得られるまで
添加量を増やすと、初期容量が大きく低下するが、実施
例3−1のセルでは初期容量の低下が僅かしか現われな
い少量のコバルト添加でサイクル性が改善できる。
Example 3 by adding cobalt
-1, the capacity retention rate is improved in both cells of Comparative Example 3-1, but the initial capacity is reduced. The initial capacity decreases with an increase in the amount of addition, and particularly when the amount y of addition exceeds 0.3, the initial capacity rapidly increases.
3 or less is suitable. The change in the capacity retention rate due to the increase in the amount of cobalt added was measured in Example 3-1 and Comparative Example 3-1.
The cell of Comparative Example 3-1 has a difference of y = 0.
The capacity retention rate does not increase unless more than 1 is added,
In the cell of Example 3-1, the capacity retention rate is increased by adding a very small amount such as y = 0.01. Therefore, in the cell of Comparative Example 3-1, when the addition amount is increased until good cycleability is obtained, the initial capacity is greatly reduced, but in the cell of Example 3-1, a small decrease in the initial capacity appears. Cycle performance can be improved by adding cobalt.

【0026】初期容量の低下とサイクル性向上の効果を
合わせると、実施例3−1のセルは、コバルトとマンガ
ンの比が0.01:1.99〜0.3:1.7の範囲に
おいて、初期容量、サイクル性ともに良好な結果が得ら
れ、特に0.15:1.85またはこれよりもコバルト
添加量が少ない場合、初期容量の低下も小さく、有効に
サイクル性を改善できる。これは、実施例2でも示した
ように、実施例3−1のセルでは試料中の元素の分布が
均一であるため、コバルト添加の効果が充分に発揮され
やすいためと考えられる。ニッケルおよびクロムをそれ
ぞれ添加した正極活物質を用いたセル(それぞれ実施例
3−2および実施例3−3のセルとする。)についての
結果を表4および表5に示す。
When the effect of reducing the initial capacity and improving the cycleability are combined, the cell of Example 3-1 has a cobalt to manganese ratio of 0.01: 1.99 to 0.3: 1.7. In addition, good results were obtained in terms of initial capacity and cycleability. Particularly, when 0.15: 1.85 or a smaller amount of cobalt was added, the decrease in initial capacity was small and cycleability could be effectively improved. This is presumably because, as shown in Example 2, the cell of Example 3-1 had a uniform distribution of elements in the sample, and therefore the effect of cobalt addition was sufficiently exhibited. Tables 4 and 5 show the results for the cells using the positive electrode active materials to which nickel and chromium were added (the cells of Example 3-2 and Example 3-3, respectively).

【0027】[0027]

【表4】 [Table 4]

【0028】[0028]

【表5】 [Table 5]

【0029】ニッケルおよびクロムをそれぞれ添加した
場合も、コバルト添加の場合と同様の傾向を示し、実施
例3−2および実施例3−3のセルはともに、ニッケル
またはクロムとマンガンの比が0.01:1.99〜
0.3:1.7の範囲において、初期容量およびサイク
ル性がともに良好であり、特にニッケルについては0.
1:1.9またはこれよりもニッケル添加量が少ない場
合、クロムについては0.15:1.85またはこれよ
りもクロム添加量が少ない場合、初期容量の低下も小さ
く有効にサイクル性を改善できる。以上の結果から、ス
ピネル構造を有するリチウムとマンガンの複合酸化物に
コバルト、ニッケル、またはクロムを添加する場合で
も、本実施例の製造法を用いることにより、初期容量、
サイクル性ともに優れた非水電解質二次電池用正極が得
られる。
When nickel and chromium were added respectively, the same tendency as in the case of adding cobalt was exhibited, and in the cells of Examples 3-2 and 3-3, the ratio of nickel or chromium to manganese was 0. 01: 1.99 ~
In the range of 0.3: 1.7, both the initial capacity and the cycle property are good, and especially nickel has a capacity of 0.
When the amount of nickel added is 1: 1.9 or less, or when the amount of chromium added is 0.15: 1.85 or less, the decrease in initial capacity is small and the cycleability can be effectively improved. . From the above results, even when adding cobalt, nickel, or chromium to the composite oxide of lithium and manganese having a spinel structure, by using the manufacturing method of the present example, the initial capacity,
A positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent cycleability can be obtained.

【0030】なお、水溶性のリチウム化合物としては、
塩化物、臭化物、ヨウ化物、塩素酸塩、過塩素酸塩、炭
酸水素塩およびシュウ酸塩を用いた場合でも、同様の効
果が得られる。また、これらのうち数種を用いた場合に
も、同様の効果が得られる。また、水溶性のマンガン化
合物としては、塩化物、臭化物、ヨウ化物、過塩素酸塩
および硫酸塩を用いた場合でも、同様の効果が得られ
る。コバルト、ニッケルまたはクロムの化合物として
は、これらの塩化物以外にも硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、
過塩素酸塩など種々の水溶性化合物を用いた場合でも、
同様の効果が得られる。また、上記実施例では出発原料
の混合水溶液を加熱して前駆体となる固形分を得る工程
と、前駆体を焼成して複合酸化物を得る工程とを分離し
たが、両工程を1回の加熱で行い、混合水溶液から直接
複合酸化物を生成させた場合でも同様の効果が得られ
る。
As the water-soluble lithium compound,
Similar effects can be obtained even when chloride, bromide, iodide, chlorate, perchlorate, hydrogen carbonate and oxalate are used. Also, the same effect can be obtained when several of these are used. Similar effects can be obtained even when chloride, bromide, iodide, perchlorate or sulfate is used as the water-soluble manganese compound. As compounds of cobalt, nickel or chromium, in addition to these chlorides, sulfates, nitrates, acetates,
Even when using various water-soluble compounds such as perchlorate,
Similar effects can be obtained. Further, in the above-described example, the step of heating the mixed aqueous solution of the starting materials to obtain the solid content which becomes the precursor and the step of firing the precursor to obtain the composite oxide are separated, but both steps are performed once. The same effect can be obtained even when the composite oxide is produced directly from the mixed aqueous solution by heating.

【0031】[実施例4]次に、コバルト、ニッケルを
含む正極をアルコールに可溶な原料から製造する場合に
ついて説明する。アルコールに可溶なリチウム化合物と
して過塩素酸リチウムを用いた。また、アルコールに可
溶なマンガン化合物として過塩素酸マンガンを用いた。
これらと混合するコバルト化合物またはニッケル化合物
として、過塩素酸コバルトまたは過塩素酸ニッケルを用
いた。これらをリチウム、マンガン、およびコバルトま
たはニッケルの原子数の比が1:2−y:yになるよう
に秤量し、各々にエタノールを加え完全に溶解させた。
これらのエタノール溶液を混合し、攪拌しながら、シュ
ウ酸のエタノール溶液を沈澱の生成反応が終了するまで
加えた。生成した固形分を乾燥させ、空気雰囲気中80
0℃で焼成することにより、リチウムおよびマンガンに
コバルトまたはニッケルを添加した複合酸化物を合成し
た。これらの酸化物は、均一でスピネル構造を有し、そ
の組成はおおむねLiMn2-yMyO4(但し、MはCo
およびNiのうちのいずれかとする。)であった。
[Embodiment 4] Next, a case where a positive electrode containing cobalt and nickel is manufactured from a raw material soluble in alcohol will be described. Lithium perchlorate was used as the alcohol-soluble lithium compound. Further, manganese perchlorate was used as a manganese compound soluble in alcohol.
As a cobalt compound or a nickel compound mixed with these, cobalt perchlorate or nickel perchlorate was used. These were weighed so that the atomic ratio of lithium, manganese, and cobalt or nickel was 1: 2-y: y, and ethanol was added to each and completely dissolved.
These ethanol solutions were mixed and, with stirring, an ethanol solution of oxalic acid was added until the precipitation-forming reaction was completed. The solid content produced is dried and dried in an air atmosphere at 80
By firing at 0 ° C., a composite oxide in which cobalt or nickel was added to lithium and manganese was synthesized. These oxides are uniform and have a spinel structure, and their composition is roughly LiMn 2-y MyO 4 (where M is Co.
And Ni. )Met.

【0032】正極活物質であるこの複合酸化物と、導電
剤であるアセチレンブラックと、結着剤であるポリ4フ
ッ化エチレン樹脂を重量比で7:2:1の割合で混合
し、充分乾燥させた。こうして得た正極合剤を2トン/
cm2の圧力で直径17.5mmの円板状ペレットに加
圧成型して正極とした。これらの正極を用いて実施例1
と同様の試験電池を作製した。コバルトおよびニッケル
を添加した正極活物質を用いたセルを、それぞれ実施例
4−1および実施例4−2の試験セルとする。これら試
験セルについて、実施例1と同様の特性評価を行った。
表6に、正極のコバルト添加量に対する、セルの初期容
量、および50サイクル後の容量維持率の関係を示す。
This composite oxide, which is a positive electrode active material, acetylene black, which is a conductive agent, and polytetrafluoroethylene resin, which is a binder, are mixed in a weight ratio of 7: 2: 1 and dried sufficiently. Let 2 tons of the positive electrode mixture thus obtained
A disk-shaped pellet having a diameter of 17.5 mm was pressure-molded with a pressure of cm 2 to obtain a positive electrode. Example 1 using these positive electrodes
A test battery similar to the above was manufactured. The cells using the positive electrode active material to which cobalt and nickel were added are referred to as the test cells of Example 4-1 and Example 4-2, respectively. The characteristics of these test cells were evaluated in the same manner as in Example 1.
Table 6 shows the relationship between the initial capacity of the cell and the capacity retention rate after 50 cycles with respect to the amount of cobalt added to the positive electrode.

【0033】[0033]

【表6】 [Table 6]

【0034】コバルト添加量の増加にともなって初期容
量は低下し、添加量yが0.3を超えると急速に小さく
なることから、添加量yは0.3以下が適している。こ
の低下の傾向は、実施例4−1および比較例3−1のセ
ルにおいてともに同様である。一方、添加量の増加によ
る容量維持率の変化には差があり、比較例3−1のセル
では、y=0.1以上コバルトを添加しないと容量維持
率の増加は見られないが、実施例4−1のセルではy=
0.01といったごく少量の添加で容量維持率が増加す
る。そのため、比較例3−1のセルでは、良好なサイク
ル性が得られるまでコバルト添加量を増やすと初期容量
の低下が大きくなってしまうが、実施例4−1のセルで
は、初期容量の低下が僅かしか現われない少量の添加で
サイクル性を改善できる。初期容量の低下とサイクル性
向上の効果を合わせると、コバルトとマンガンの原子数
の比が0.01:1.99〜0.3:1.7の範囲で、
初期容量、サイクル性ともに優れた正極が得られ、特に
0.15:1.85またはこれよりもコバルト添加量が
少ない場合、初期容量とサイクル性の双方とも優れた正
極が得られる。これは、実施例2でも示したように、実
施例4−1のセルでは試料中での元素の分布が均一であ
るため、添加元素も試料中に均一に分散しており、添加
の効果が充分に発揮されやすいためと考えている。ニッ
ケル添加を行った正極についての結果を表7に示す。
The initial capacity decreases as the amount of cobalt added increases, and it rapidly decreases when the amount y of addition exceeds 0.3. Therefore, the amount y of addition of 0.3 or less is suitable. This tendency of decrease is the same in the cells of Example 4-1 and Comparative example 3-1. On the other hand, there is a difference in the change in the capacity retention rate due to the increase in the addition amount, and in the cell of Comparative Example 3-1, no increase in the capacity retention rate was observed unless cobalt was added at y = 0.1 or more. In the cell of Example 4-1, y =
Addition of a very small amount such as 0.01 increases the capacity retention rate. Therefore, in the cell of Comparative Example 3-1, when the amount of cobalt added was increased until good cycleability was obtained, the initial capacity decreased significantly, but in the cell of Example 4-1, the initial capacity decreased. The cycleability can be improved by adding a small amount that appears only slightly. When the effect of reducing the initial capacity and improving the cycle property are combined, the ratio of the number of atoms of cobalt and manganese is in the range of 0.01: 1.99 to 0.3: 1.7,
A positive electrode excellent in both initial capacity and cycleability can be obtained. Particularly, when 0.15: 1.85 or a smaller amount of cobalt added, a positive electrode excellent in both initial capacity and cycleability can be obtained. This is because, as shown in Example 2, the cell of Example 4-1 has a uniform distribution of elements in the sample, so that the additive element is also dispersed uniformly in the sample, and the effect of the addition is I think that it is because it is easily demonstrated. Table 7 shows the results for the positive electrode to which nickel was added.

【0035】[0035]

【表7】 [Table 7]

【0036】これらの結果もコバルト添加の場合と同様
の傾向を示し、実施例4−2のセルでも、ニッケルとマ
ンガンの原子数の比が0.01:1.99〜0.3:
1.7の範囲で初期容量、サイクル性ともに良好な結果
が得られ、特に0.1:1.9またはこれよりもニッケ
ル添加量が少ない場合、初期容量とサイクル性の双方と
も優れた正極が得られることがわかる。以上の結果か
ら、スピネル構造を有するリチウムとマンガンの複合酸
化物のマンガンの一部をコバルトまたはニッケルで置換
する場合、本実施例の製造法を用いることにより初期容
量、サイクル性ともに優れた非水電解質二次電池用正極
が得られる。アルコールに可溶なリチウム化合物として
は、リチウムの塩化物、臭化物、ヨウ化物、塩素酸塩お
よび過塩素酸塩を用いても同様の効果が得られる。アル
コールに可溶なマンガン化合物としては、マンガンの塩
化物、臭化物、ヨウ化物、過塩素酸塩および硫酸塩を用
いても同様の効果が得られる。コバルトまたはニッケル
としては、これらのハロゲン化物、硝酸塩、酢酸塩な
ど、種々のアルコール可溶性化合物を用いた場合でも、
同様の効果が得られる。
These results also show the same tendency as in the case of adding cobalt, and in the cell of Example 4-2 as well, the ratio of the numbers of nickel and manganese atoms is 0.01: 1.99 to 0.3 :.
In the range of 1.7, good results were obtained in both initial capacity and cycleability. Especially when 0.1: 1.9 or less nickel was added, a positive electrode excellent in both initial capacity and cycleability was obtained. You can see that you can get it. From the above results, when substituting a part of manganese of the composite oxide of lithium and manganese having a spinel structure with cobalt or nickel, by using the manufacturing method of this example, the initial capacity and the cycle property are excellent in non-aqueous. A positive electrode for an electrolyte secondary battery is obtained. Similar effects can be obtained by using lithium chloride, bromide, iodide, chlorate and perchlorate as the alcohol-soluble lithium compound. Similar effects can be obtained by using manganese chloride, bromide, iodide, perchlorate and sulfate as the alcohol-soluble manganese compound. As cobalt or nickel, even when various alcohol-soluble compounds such as halides, nitrates and acetates thereof are used,
Similar effects can be obtained.

【0037】[実施例5]次に、焼成時の温度について
の検討を行った。リチウム化合物として塩素酸リチウ
ム、マンガン化合物として硫酸マンガンを用い、実施例
1と同様の手順でリチウムとマンガンを含む前駆体とな
る固形分を得、この固形分を種々の温度で焼成した。得
られた各試料についてX線回折を用いて分析すると、3
00℃以上で焼成して得た複合酸化物は、スピネル構造
を有し、均一なLiMn24であることが確認された
が、それより低い温度で焼成したものは不純物ピークが
数多くみられた。これらの複合酸化物を用いて実施例1
と同様の試験セルを作製し、実施例1と同様の電極特性
の評価を行った。焼成温度と初期容量の関係を図2に示
す。300℃以上の温度で焼成した正極を用いたセルは
大きな初期容量が得られた。一方、焼成温度が1000
℃を超えると徐々に容量が低下する傾向が見られた。以
上の結果から、加熱温度としては300℃〜1000℃
の温度範囲が適していることがわかる。
Example 5 Next, the temperature during firing was examined. Using lithium chlorate as the lithium compound and manganese sulfate as the manganese compound, a solid content as a precursor containing lithium and manganese was obtained by the same procedure as in Example 1, and the solid content was calcined at various temperatures. When each obtained sample was analyzed by X-ray diffraction, it was 3
It was confirmed that the composite oxide obtained by firing at a temperature of 00 ° C. or higher had a spinel structure and was uniform LiMn 2 O 4 , but there were many impurity peaks seen at a temperature lower than that. It was Example 1 using these composite oxides
A test cell similar to the above was prepared, and the same electrode characteristics as in Example 1 were evaluated. The relationship between the firing temperature and the initial capacity is shown in FIG. A large initial capacity was obtained in the cell using the positive electrode fired at a temperature of 300 ° C. or higher. On the other hand, the firing temperature is 1000
When the temperature exceeded ℃, the capacity tended to decrease gradually. From the above results, the heating temperature is 300 ° C to 1000 ° C.
It can be seen that the temperature range of is suitable.

【0038】なお、ここでは塩素酸リチウムと硫酸マン
ガンを原料として水溶液から生成した前駆体を焼成する
場合について示したが、塩素酸リチウムに代えて、リチ
ウムの塩化物、臭化物、ヨウ化物、過塩素酸塩、炭酸水
素塩およびシュウ酸塩のうちのいずれかを用いても同様
の効果が得られる。また、硫酸マンガンに代えて、マン
ガンの塩化物、臭化物、ヨウ化物および過塩素酸塩を用
いても同様の効果が得られる。さらに、実施例2〜4に
示す様な、アルコール溶液から生成した場合や、マンガ
ンの一部をコバルト、ニッケル、クロムなどにより置換
した場合についても、同様の温度範囲で焼成することに
より良好な初期容量が得られる。
Although the case where the precursor produced from the aqueous solution is fired using lithium chlorate and manganese sulfate as raw materials is shown here, lithium chloride, bromide, iodide or perchlorine may be used in place of lithium chlorate. The same effect can be obtained by using any one of acid salt, hydrogen carbonate and oxalate. The same effect can be obtained by using manganese chloride, bromide, iodide and perchlorate instead of manganese sulfate. Further, as shown in Examples 2 to 4, even when it is produced from an alcohol solution or when a part of manganese is replaced by cobalt, nickel, chromium, etc., good initial temperature is obtained by firing in the same temperature range. Capacity is obtained.

【0039】上記実施例ではコイン電池を用いた場合に
ついて説明したが、本発明で示した優れたサイクル性な
どの技術思想は同一のものであることから、この構造に
限定されるものではなく、円筒型、角型、偏平型などの
形状の二次電池においても全く同様の効果が得られる。
また、上記実施例では、セルの負極活物質として金属リ
チウムを用いたが、アルミニウム、アルミニウム合金等
をはじめとするリチウムと合金化する金属材料、あるい
は炭素材料等のリチウムを可逆的に吸蔵放出することが
できる材料を用いても同様の効果が得られる。さらに、
非水電解液についても、本実施例では1モル/リットル
の六フッ化リン酸リチウムを溶解したエチレンカーボネ
ートと、炭酸ジエチルを体積比で1:1になるよう混合
したものを用いたが、他の電解質塩や溶媒を用いても同
様の効果が得られることは言うまでもない。なお、本実
施例では、あらかじめリチウム化合物およびマンガン化
合物をそれぞれ溶解させた水溶液もしくはアルコール溶
液を混合したものを用いたが、リチウム化合物とマンガ
ン化合物を同時に溶解させたものを用いることも可能で
ある。リチウムとマンガンを含む前駆体を焼成する際
に、焼成条件によってはリチウムが飛散し、焼成前後で
LiとMnの比が変動する。そのため、配合次にLiを
若干多めに加える必要が生じる場合もある。また、若
干、組成比が変動した場合でも、正極活物質として良好
な性能を示す。
Although a coin battery is used in the above embodiments, the technical idea of the present invention, such as excellent cycleability, is the same. Therefore, the present invention is not limited to this structure. The same effect can be obtained in a secondary battery having a cylindrical shape, a rectangular shape, a flat shape, or the like.
Further, in the above-mentioned examples, metallic lithium was used as the negative electrode active material of the cell, but metallic materials such as aluminum and aluminum alloys which are alloyed with lithium, or lithium such as carbon material reversibly absorbs and releases lithium. The same effect can be obtained by using a material that can be used. further,
As the non-aqueous electrolytic solution, in this example, a mixture of ethylene carbonate in which 1 mol / liter of lithium hexafluorophosphate was dissolved and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1 was used. It goes without saying that the same effect can be obtained by using the electrolyte salt or solvent. In this example, an aqueous solution or an alcohol solution in which a lithium compound and a manganese compound were previously dissolved was used, but it is also possible to use a solution in which a lithium compound and a manganese compound are simultaneously dissolved. When firing a precursor containing lithium and manganese, lithium is scattered depending on firing conditions, and the ratio of Li to Mn varies before and after firing. Therefore, it may be necessary to add Li in a slightly larger amount next to the composition. Further, even if the composition ratio is slightly changed, it shows good performance as a positive electrode active material.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によると、組成や構造が均一なス
ピネル構造を有するリチウムとマンガンの複合酸化物を
提供することができる。また、これを非水電解質二次電
池の正極に用いることにより、高エネルギー密度でかつ
サイクル特性の優れた非水電解質二次電池を提供するこ
とができる。
According to the present invention, a composite oxide of lithium and manganese having a spinel structure having a uniform composition and structure can be provided. Further, by using this as a positive electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having high energy density and excellent cycle characteristics.

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

【図1】本発明の実施例で正極の評価に用いた試験セル
の縦断面略図である。
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a test cell used for evaluation of a positive electrode in an example of the present invention.

【図2】本発明の実施例5における、正極活物質の前駆
体の焼成温度と、得られた正極活物質を用いたセルの初
期放電容量の関係を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a firing temperature of a precursor of a positive electrode active material and an initial discharge capacity of a cell using the obtained positive electrode active material in Example 5 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極 2 ケース 3 セパレータ 4 Li負極 5 ガスケット 6 封口板 1 Positive electrode 2 Case 3 Separator 4 Li negative electrode 5 Gasket 6 Sealing plate

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 修二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 豊口 ▲吉▼徳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内Continuing on the front page (72) Inventor Shuji Ito 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムの塩化物、臭化物、ヨウ化物、
塩素酸塩、過塩素酸塩、炭酸水素塩およびシュウ酸塩か
らなる群より選択される少なくとも1種の水溶性リチウ
ム化合物と、マンガンの塩化物、臭化物、ヨウ化物、過
塩素酸塩および硫酸塩からなる群より選択される少なく
とも1種の水溶性マンガン化合物を溶解させた水溶液を
調製する工程と、前記水溶液を加熱し、得られた固形分
を焼成することにより、スピネル構造を有するリチウム
とマンガンの複合酸化物を生成する工程を含む非水電解
質二次電池用正極の製造法。
1. A lithium chloride, bromide, iodide,
At least one water-soluble lithium compound selected from the group consisting of chlorates, perchlorates, hydrogencarbonates and oxalates, and chlorides, bromides, iodides, perchlorates and sulfates of manganese Lithium and manganese having a spinel structure by preparing an aqueous solution in which at least one water-soluble manganese compound selected from the group consisting of is dissolved, and heating the aqueous solution and firing the obtained solid content. A method for producing a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the method including the step of producing a composite oxide.
【請求項2】 リチウムの塩化物、臭化物、ヨウ化物、
塩素酸塩および過塩素酸塩からなる群より選択される少
なくとも1種のアルコール可溶性のリチウム化合物と、
マンガンの塩化物、臭化物、ヨウ化物、過塩素酸塩およ
び硫酸塩からなる群より選択される少なくとも1種のア
ルコール可溶性のマンガン化合物を溶解させたアルコー
ル溶液を調製する工程と、前記アルコール溶液にシュウ
酸を添加することにより固形分を生成する工程と、前記
固形分を焼成することにより、スピネル構造を有するリ
チウムとマンガンの複合酸化物を生成する工程を含む非
水電解質二次電池用正極の製造法。
2. A chloride, bromide, iodide of lithium,
At least one alcohol-soluble lithium compound selected from the group consisting of chlorates and perchlorates;
A step of preparing an alcohol solution in which at least one alcohol-soluble manganese compound selected from the group consisting of manganese chloride, bromide, iodide, perchlorate and sulfate is dissolved; Production of a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery including a step of producing a solid content by adding an acid and a step of producing a composite oxide of lithium and manganese having a spinel structure by baking the solid content. Law.
【請求項3】 リチウムの塩化物、臭化物、ヨウ化物、
塩素酸塩、過塩素酸塩、炭酸水素塩およびシュウ酸塩か
らなる群より選択される少なくとも1種の水溶性リチウ
ム化合物と、マンガンの塩化物、臭化物、ヨウ化物、過
塩素酸塩および硫酸塩からなる群より選択される少なく
とも1種の水溶性マンガン化合物と、金属M1(但し、
1はCo、NiおよびCrからなる群より選択される
少なくとも1種である)の水溶性化合物を溶解させた水
溶液を調製する工程と、前記水溶液を加熱し、得られた
固形分を焼成することにより、原子数比がMn:M1
2−y:y(但し、0.01≦y≦0.3とする。)で
あるスピネル構造を有するリチウムとマンガンの複合酸
化物を生成する工程を含む非水電解質二次電池用正極の
製造法。
3. Lithium chloride, bromide, iodide,
At least one water-soluble lithium compound selected from the group consisting of chlorates, perchlorates, hydrogencarbonates and oxalates, and chlorides, bromides, iodides, perchlorates and sulfates of manganese At least one water-soluble manganese compound selected from the group consisting of, and a metal M 1 (provided that
M 1 is at least one selected from the group consisting of Co, Ni and Cr), a step of preparing an aqueous solution in which a water-soluble compound is dissolved, and the aqueous solution is heated, and the obtained solid content is calcined. As a result, the atomic ratio is Mn: M 1 =
2-y: Manufacture of a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, including a step of producing a composite oxide of lithium and manganese having a spinel structure of y (where 0.01 ≦ y ≦ 0.3) Law.
【請求項4】 リチウムの塩化物、臭化物、ヨウ化物、
塩素酸塩および過塩素酸塩からなる群より選択される少
なくとも1種のアルコール可溶性のリチウム化合物と、
マンガンの塩化物、臭化物、ヨウ化物、過塩素酸塩およ
び硫酸塩からなる群より選択される少なくとも1種のア
ルコール可溶性のマンガン化合物と、金属M2(但し、
2はCoおよびNiの少なくとも一方である)のアル
コール可溶性化合物を溶解させたアルコール溶液を調製
する工程と、前記アルコール溶液にシュウ酸を添加する
ことにより固形分を生成する工程と、前記固形分を焼成
することにより、原子数比がMn:M2=2−y:y
(但し、0.01≦y≦0.3とする。)であるスピネ
ル構造を有するリチウムとマンガンを含む複合酸化物を
生成する工程を含む非水電解質二次電池用正極の製造
法。
4. Lithium chloride, bromide, iodide,
At least one alcohol-soluble lithium compound selected from the group consisting of chlorates and perchlorates;
At least one alcohol-soluble manganese compound selected from the group consisting of manganese chloride, bromide, iodide, perchlorate and sulfate, and a metal M 2 (provided that
M 2 is at least one of Co and Ni), a step of preparing an alcohol solution in which an alcohol-soluble compound of Co and Ni is dissolved, a step of producing a solid content by adding oxalic acid to the alcohol solution, By firing, the atomic ratio is Mn: M 2 = 2-y: y
(However, 0.01 ≦ y ≦ 0.3.) A method for producing a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising the step of producing a composite oxide containing lithium and manganese having a spinel structure.
【請求項5】 前記焼成温度が300℃〜1000℃で
ある請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解質二次電
池用正極の製造法。
5. The method for producing a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the firing temperature is 300 ° C. to 1000 ° C.
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