JPWO2016195036A1 - リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池 - Google Patents

リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池

Info

Publication number
JPWO2016195036A1
JPWO2016195036A1 JP2017522257A JP2017522257A JPWO2016195036A1 JP WO2016195036 A1 JPWO2016195036 A1 JP WO2016195036A1 JP 2017522257 A JP2017522257 A JP 2017522257A JP 2017522257 A JP2017522257 A JP 2017522257A JP WO2016195036 A1 JPWO2016195036 A1 JP WO2016195036A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
active material
electrode active
lithium
particle diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017522257A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6768647B2 (ja
Inventor
寛之 栗田
寛之 栗田
淳一 影浦
淳一 影浦
裕一郎 今成
裕一郎 今成
恭崇 飯田
恭崇 飯田
山下 大輔
大輔 山下
貴昭 増川
貴昭 増川
伊藤 博之
博之 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tanaka Chemical Corp
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Tanaka Chemical Corp
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tanaka Chemical Corp, Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Tanaka Chemical Corp
Publication of JPWO2016195036A1 publication Critical patent/JPWO2016195036A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6768647B2 publication Critical patent/JP6768647B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • C01G53/42Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
    • C01G53/44Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
    • C01G53/50Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese of the type [MnO2]n-, e.g. Li(NixMn1-x)O2, Li(MyNixMn1-x-y)O2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • C01G53/66Nickelates containing alkaline earth metals, e.g. SrNiO3, SrNiO2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/20Two-dimensional structures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50Solid solutions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/60Compounds characterised by their crystallite size
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/30Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/45Aggregated particles or particles with an intergrown morphology
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/50Agglomerated particles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/51Particles with a specific particle size distribution
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/61Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/11Powder tap density
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/14Pore volume
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/16Pore diameter
    • C01P2006/17Pore diameter distribution
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40Electric properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028Positive electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

少なくともニッケル、コバルト及びマンガンを含み、層状構造を有するリチウム二次電池用正極活物質であって、下記要件(1)〜(3)を満たすリチウム二次電池用正極活物質。(1)組成式Li[Lix(NiαCoβMnγMδ)1−x]O2で表される。[構造式(1)中、0≦x≦0.10、0.30<α≦0.34、0.30<β≦0.34、0.32≦γ<0.40、0≦δ≦0.10、β<γ、δ+α+β+γ=1であり、MはFe、Cu、Ti、Mg、Al、W、Zn、Sn、Zr、Ga及びVからなる群より選択される1種以上の金属を表す。](2)二次粒子径が2μm以上10μm以下。(3)水銀圧入法によって得られた細孔分布において、細孔径が90nm以上150nm以下の範囲に、細孔ピークの極大値を有する。

Description

本発明は、リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池に関するものである。
本願は、2015年6月2日に、日本に出願された特願2015−112440号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
リチウム金属複合酸化物は、リチウム二次電池の正極活物質として用いられている。リチウム二次電池は、既に携帯電話用途やノートパソコン用途などの小型電源として実用化されており、更に自動車用途や電力貯蔵用途などの中型・大型電源においても、適用が試みられてきた。
従来の正極活物質として、例えば特許文献1には、組成式がLiNi1/3Co1/3Mn1/3で表されるリチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物を用いたリチウム二次電池用正極活物質であって、細孔径が10〜200nm範囲にあるリチウム二次電池用正極活物質が開示されている。
特開2015−018678号公報
しかしながら、従来のリチウム含有金属複合化合物を正極活物質として用いて得られるリチウム二次電用正極は、正極の電極密度を高めるために加圧した際に、正極活物質の粒子が潰れやすく、更なる改良の余地があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、正極活物質を加圧した際の正極活物質の粒子の潰れが防止できるリチウム二次電池用正極活物質を提供することを目的とする。また、このようなリチウム二次電池用正極活物質を用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池を提供することを併せて目的とする。
本発明の第1の態様は、少なくともニッケル、コバルト及びマンガンを含み、層状構造を有するリチウム二次電池用正極活物質であって、下記要件(1)、(2)及び(3)を満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質である。
(1)組成式Li[Li(NiαCoβMnγδ1−x]Oで表される。
[構造式(1)中、0≦x≦0.10、0.30<α≦0.34、0.30<β≦0.34、0.32≦γ<0.40、0≦δ≦0.10、β<γ、δ+α+β+γ=1であり、MはFe、Cu、Ti、Mg、Al、W、Zn、Sn、Zr、Ga及びVからなる群より選択される1種以上の金属を表す。]
(2)前記正極活物質の二次粒子径が2μm以上10μm以下である。
(3)前記正極活物質は、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、細孔径が90nm以上150nm以下の範囲に、細孔ピークの極大値を有する。
本発明の第1の態様においては、二次粒子径が2.5μm以上7μm以下であることが好ましい。
本発明の第1の態様においては、BET比表面積が1.5m/g以上2.5m/g以下であることが好ましい。
本発明の第1の態様においては、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、10nm以上200nm以下の範囲の細孔容積が0.025cm/g以上0.045cm/g以下であることが好ましい。
本発明の第2の態様は、前記本発明の第1の態様のリチウム二次電池用正極活物質を有するリチウム二次電池用正極である。
本発明の第3の態様は、前記本発明の第2の態様のリチウム二次電池用正極を有するリチウム二次電池である。
本発明によれば、正極活物質を加圧した際の正極活物質の粒子の潰れが防止できるリチウム二次電池用正極活物質を提供することができる。また、このようなリチウム二次電池用正極活物質を用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池を提供することができる。
図1は、リチウムイオン二次電池の一例を示す概略構成図である。
[リチウム二次電池用正極活物質]
本発明の第1の態様のリチウム二次電池用正極活物質は、少なくともニッケル、コバルト及びマンガンを含み、層状構造を有するリチウム二次電池用正極活物質であって、下記要件(1)、(2)及び(3)を満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質である。
(1)組成式Li[Li(NiαCoβMnγδ1−x]Oで表される。
[構造式(1)中、0≦x≦0.10、0.30<α≦0.34、0.30<β≦0.34、0.32≦γ<0.40、0≦δ≦0.10、β<γ、δ+α+β+γ=1であり、MはFe、Cu、Ti、Mg、Al、W、Zn、Sn、Zr、Ga及びVからなる群より選択される1種以上の金属を表す。]
(2)前記正極活物質の二次粒子径が2μm以上10μm以下である。
(3)前記正極活物質は、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、細孔径が90nm以上150nm以下の範囲に、細孔ピークの極大値を有する。
要件(1):組成式
前記組成式中、αは0.30<α<0.33が好ましく、0.30<α≦0.32がより好ましい。
前記組成式中、γは0.33<γ<0.40が好ましく、0.33<γ≦0.38がより好ましい。
(層状構造)
本発明の第1の態様のリチウム二次電池用正極活物質に用いられるリチウム金属複合酸化物の結晶構造は、層状構造である。該層状構造は、六方晶型の結晶構造または単斜晶型の結晶構造であることがより好ましい。
六方晶型の結晶構造は、P3、P3、P3、R3、P−3、R−3、P312、P321、P312、P321、P312、P321、R32、P3m1、P31m、P3c1、P31c、R3m、R3c、P−31m、P−31c、P−3m1、P−3c1、R−3m、R−3c、P6、P6、P6、P6、P6、P6、P−6、P6/m、P6/m、P622、P622、P622、P622、P622、P622、P6mm、P6cc、P6cm、P6mc、P−6m2、P−6c2、P−62m、P−62c、P6/mmm、P6/mcc、P6/mcm、P6/mmcからなる群から選ばれるいずれか一つの空間群に帰属する。
また、単斜晶型の結晶構造は、P2、P2、C2、Pm、Pc、Cm、Cc、P2/m、P2/m、C2/m、P2/c、P2/c、C2/cからなる群から選ばれるいずれか一つの空間群に帰属する。
これらのうち、得られるリチウム二次電池の放電容量を増大させるため、リチウム金属複合酸化物の結晶構造は、空間群R−3mに帰属される六方晶型の結晶構造、またはC2/mに帰属される単斜晶型の結晶構造であることが特に好ましい。
本実施形態におけるリチウム金属複合酸化物の空間群は、次のようにして確認することができる。
まず、リチウム金属複合酸化物について、Cu−Kαを線源とし、かつ回折角2θの測定範囲を10°以上90°以下とする粉末X線回折測定を行う。次いでその結果をもとにリートベルト解析を行い、リチウム金属複合酸化物が有する結晶構造およびこの結晶構造における空間群を決定する。リートベルト解析は、材料の粉末X線回折測定における回折ピークのデータ(回折ピーク強度、回折角2θ)を用いて、材料の結晶構造を解析する手法であり、従来から使用されている手法である(例えば「粉末X線解析の実際−リートベルト法入門−」2002年2月10日発行、日本分析化学会X線分析研究懇談会編、参照)。
(粒子径)
本発明のリチウム二次電池用正極活物質の粒子形態は、一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含み、一次粒子と一次粒子が凝集して形成された二次粒子との混合物であってもよい。
本発明においてリチウム二次電池用正極活物質の一次粒子径は、0.1μm以上1μm以下が好ましい。
一次粒子の平均粒子径は、SEMで観察することにより、測定することができる。
要件(2):正極活物質の二次粒子径
本実施形態において、一次粒子が凝集して形成された二次粒子径は、2μm以上10μm以下である。
二次粒子径の下限値は2.5μmであることがより好ましく、3μmであることが更に好ましい。二次粒子径の上限値は、8μmがより好ましく、7μmが更に好ましく、6μmがとりわけ好ましい。二次粒子径の上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。二次粒子径の上限値と下限値の組み合わせとしては、2.5μm以上7μm以下であることが好ましく、3.5μm以上5.0μm以下であることがより好ましい。
二次粒子径が上記の範囲であると、正極活物質を加圧した際の潰れが防止され、加圧時のロール等に正極活物質粉が付着することを防止できる。
本実施形態において、リチウム二次電池用正極活物質の「二次粒子径」とは、以下の方法(レーザー回折散乱法)によって測定される値を指す。
まず、リチウム二次電池用正極活物質の粉末0.1gを、0.2質量%ヘキサメタりん酸ナトリウム水溶液50mlに投入し、該粉末を分散させた分散液を得る。得られた分散液についてマルバーン社製マスターサイザー2000(レーザー回折散乱粒度分布測定装置)を用いて、粒度分布を測定し、体積基準の累積粒度分布曲線を得る。得られた累積粒度分布曲線において、50%累積時の微小粒子側から見た粒子径(D50)の値を、リチウム二次電池用正極活物質の二次粒子径とした。
要件(3):水銀圧入法による細孔分布
本発明の第1の態様のリチウム二次電池用正極活物質は、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、細孔径が90nm以上150nm以下の範囲に細孔ピークの極大値を有する。
細孔径が上記上限値以下であると、電極にした際に高い充填率とすることができる。このため、正極活物質粒子の潰れが防止できる。
細孔径が上記下限値以上であると、正極活物質と電解液の接触界面が低下することなく、電池抵抗が減少し、高い出力特性を維持できる。
本発明の効果をより高める意味で、細孔ピークの極大値を示す細孔径の上限値は145nmであることがより好ましく、140nmであることが更に好ましい。細孔径の下限値は95nmであることがより好ましく、100nmであることが更に好ましい。細孔径の上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明のリチウム二次電池用正極活物質を用いたリチウム二次電池の出力特性を向上させるという観点においては、細孔径が10nm以上200nmの範囲での細孔容積が0.025cm/g以上0.045cm/g以下であることが好ましい。該範囲での細孔容積の上限値は、0.0425cm/gであることがより好ましく、0.040cm/gであることが更に好ましい。該範囲での細孔容積の下限値は0.0275cm/g以上であることが好ましく、0.030cm/g以上であることが更に好ましい。該範囲での細孔容積の上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。
本実施形態において、正極活物質の細孔径は下記のような方法で得ることができる。
まず、試料の入った容器内を真空排気した上で、容器内に水銀を満たす。水銀は表面張力が高く、そのままでは試料の表面の細孔には水銀は浸入しないが、水銀に圧力をかけ、徐々に昇圧していくと、径の大きい細孔から順に径の小さい細孔へと、徐々に細孔の中に水銀が浸入していく。圧力を連続的に増加させながら細孔への水銀圧入量を検出していけば、水銀に加えた圧力と水銀圧入量との関係から水銀圧入曲線が得られる。ここで、細孔の形状を円筒状と仮定し、水銀に加えられた圧力をP、その細孔径(細孔直径)をD、水銀の表面張力をσ、水銀と試料との接触角をθとすると、細孔径は、下記式(A)で表される。
D=−4σ×cosθ/P ・・・(A)
すなわち水銀に加えた圧力Pと水銀が浸入する細孔の直径Dとの間には相関があることから、得られた水銀圧入曲線に基づいて、試料の細孔半径の大きさとその体積との関係を表す細孔分布曲線を得ることができる。なお、水銀圧入法による細孔径のおおよその測定限界は、下限が約2nm以上、上限が約200μm以下である。水銀圧入法による測定は、水銀ポロシメータ等の装置を用いて行うことができる。水銀ポロシメータの具体例としては、オートポアIII9420(Micromeritics 社製)等が挙げられる。
(BET比表面積)
また、本実施形態の正極活物質のBET比表面積は、1.5m/g以上2.5m/g以下であることが好ましい。BET比表面積が上記の範囲であると、正極活物質を加圧した際に、正極活物質粒子の潰れがさらに防止される。
リチウム金属複合酸化物のBET比表面積は、1.6m/g以上であることが好ましく、1.7m/g以上であることが好ましく、1.8m/g以上であることが更に好ましい。また、充填性の観点で好ましいBET比表面積は2.45m/g以下であることが好ましく、2.4m/g以下であることが好ましく、2.3m/g以下であることが好ましい。BET比表面積の上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。
リチウム金属複合酸化物のBET比表面積が上記の範囲であると、正極活物質を加圧した際の、正極活物質粒子の潰れ防止にさらに寄与できる。
(結晶子サイズ)
リチウム金属複合酸化物は、CuKα線を使用した粉末X線回折測定において、2θ=18.7±1°の範囲内のピーク(以下、ピークAと呼ぶこともある)における結晶子サイズが100〜1200Åの範囲であり、かつ、2θ=44.6±1°の範囲内のピーク(以下、ピークBと呼ぶこともある)における結晶子サイズが100〜800Åであることが好ましい。ピークAにおける結晶子サイズの上限値は、1100Åが好ましく、1000Åであることがより好ましく、950Åであることが更に好ましい。ピークAにおける結晶子サイズの下限値は、400Åであることが好ましく、500Åであることがより好ましく、600Åであることが更に好ましい。ピークBにおける結晶子サイズの上限値は、750Åが好ましく、700Åであることがより好ましく、650Åであることが更に好ましい。ピークBにおける結晶子サイズの下限値は、300Åであることが好ましく、400Åであることがより好ましく、500Åであることが更に好ましい。ピークA、ピークBそれぞれにおける結晶子サイズの上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。上記の好ましいピークAにおける結晶子サイズとピークBにおける結晶子サイズは任意に組み合わせることができる。これにより、得られるリチウム二次電池のサイクル特性を良好なものとすることができる。
本実施形態において、正極活物質のピークAにおける結晶子サイズおよびピークBにおける結晶子サイズは、以下のようにして確認することが出来る。
まず、正極活物質について、Cu−Kαを線源とし、かつ回折角2θの測定範囲を10°以上90°以下とする粉末X線回折測定を行い、ピークAおよびピークBに対応するピークを決定する。さらに、決定したそれぞれのピークの半値幅を算出し、Scherrer式 D=Kλ/Bcosθ (D:結晶子サイズ、K:Scherrer定数、B:ピーク線幅)を用いることで結晶子サイズを算出することが出来る。該式により、結晶子サイズを算出することは従来から使用されている手法である(例えば「X線構造解析−原子の配列を決める−」2002年4月30日第3版発行、早稲田嘉夫、松原栄一郎著、参照)。
(二次粒子内部の空隙)
また、本実施形態の正極活物質は二次粒子内部に空隙を有する粒子が含有されることが好ましい。該空隙とは、正極活物質粒子の断面を観察したとき、該粒子内部に存在する、直径50nm以上の空間を指す。該空隙は一粒子内部に二個以上存在することが好ましく、五個以上存在することがより好ましく、十個以上存在することが更に好ましい。該空隙を有することにより、得られるリチウム二次電池の高い電流レートにおける放電容量を高めることができる。また、空隙の直径は60nm以上1000nm以下の範囲であることが好ましく、70nm以上800nm以下の範囲であることがより好ましく、75nm以上600nm以下の範囲であることが更に好ましい。空隙の直径が上記の範囲であることにより、該正極活物質粒子を用いた電極の密度が高まり、高容量のリチウム二次電池が得られる。
該空隙の測定方法としては、具体的に以下の測定方法が挙げられる。
測定する正極活物質粒子を、エポキシ樹脂に分散し、固化させ、該エポキシ樹脂をGatan社製Ilionを使用したArイオンミリング法で断面加工し、加工したサンプルを日立ハイテクノロジーズ製S−4800を用いて、加速電圧が2kVの電子線を照射してSEM観察を行う。SEM観察により得られた画像(SEM写真)から任意に粒子を抽出し、該粒子内部の空間について、該空間の投影像を一定方向から引いた平行線ではさんだ平行線間の距離(定方向径)を空間の直径として測定し、該直径が、50nm以上であれば、空隙とする。
さらに、本実施形態の正極活物質は二次粒子内部に空隙を有する粒子を20%以上含むことが好ましく、50%以上含むことがより好ましく、80%以上含むことが更に好ましい。なお、二次粒子内部に空隙を有する粒子の割合は、例えば、二次粒子100個に対して、二次粒子内部に空隙を有する粒子が20個以上含む場合を20%以上含むと定義する。これらにより、該正極活物質粒子を用いた電極の保液量が高まり、高サイクル特性を有するリチウム二次電池が得られる。
(正極活物質のタップかさ密度)
本実施形態において、リチウム二次電池用正極活物質のタップかさ密度は、電極密度が高いリチウム二次電池を得る意味で、1.20g/mL以上であることが好ましく、1.25g/mL以上であることがより好ましく、1.30g/mL以上であることが更に好ましい。また、電解液の含浸性が高い電極を得る意味で、1.80g/mL以下であることが好ましく、1.65g/mL以下であることがより好ましく、1.50g/mL以下であることが更に好ましい。
タップかさ密度はJIS R 1628−1997に基づいて測定することができる。
なお、本明細書において、「重装密度」とは上記JIS R 1628−1997におけるタップかさ密度に該当する。
(正極活物質の細孔容積/(1/タップかさ密度))
さらに本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、電極にした際の正極活物質の割れや潰れを抑制する観点から、細孔径の小さな細孔容積を有することが好ましい。つまり、前記二次粒子の集合体が有する空隙および二次粒子間空隙の総体積をVc(Vc(mL/g)=1/(タップかさ密度))、細孔分布測定における細孔径が10nmから100nmの範囲の細孔容積の和をVs(mL/g)としたときに、Vcに対するVsの割合(Vs/Vc×100)が4.0%以下であることが好ましく、3.5%以下であることがより好ましく、3.3%以下であることが更に好ましい。また、電解液の含浸性が高いリチウム二次電池用正極活物質を得る意味で、1.0%以上であることが好ましく、1.5%以上であることがより好ましく、1.7%以上であることが更に好ましい。
以上のような構成の正極活物質は、上述したリチウム金属複合酸化物を用いているため、正極活物質粒子の潰れを防止できる。このため、加圧時に生じる正極活物質粉の付着を防止することができるので、操作性が良好なものである。
これに加え、以上のような構成の正極活物質は、電池抵抗が従来よりも優れたものとすることができる。
[リチウム金属複合酸化物の製造方法]
本発明のリチウム金属複合酸化物を製造するにあたって、まず、リチウム以外の金属、すなわち、Ni、Co及びMnからなる群から構成される少なくとも1種の必須金属、並びに、Fe、Cu、Ti、Mg、Al、W、Zn、Sn、Zr、Ga、Vのうちいずれか1種以上の任意金属を含む金属複合化合物を調製し、当該金属複合化合物を適当なリチウム塩と焼成することが好ましい。金属複合化合物としては、金属複合水酸化物又は金属複合酸化物が好ましい。以下に、正極活物質の製造方法の一例を、金属複合化合物の製造工程と、リチウム金属複合酸化物の製造工程とに分けて説明する。
(金属複合化合物の製造工程)
金属複合化合物は、通常公知の製造法により製造することが可能である。以下、金属として、ニッケル、コバルト及びマンガンを含む金属複合水酸化物を例に、その製造方法を詳述する。
まず共沈殿法、特に特開2002−201028号公報に記載された連続法により、ニッケル塩溶液、コバルト塩溶液、マンガン塩溶液、及び錯化剤を反応させ、NiCoMn(OH)(式中、x+y+z=1)で表される複合金属水酸化物を製造する。
上記ニッケル塩溶液の溶質であるニッケル塩としては、特に限定されないが、例えば硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、塩化ニッケル及び酢酸ニッケルのうちの何れかを使用することができる。上記コバルト塩溶液の溶質であるコバルト塩としては、例えば硫酸コバルト、硝酸コバルト、及び塩化コバルトのうちの何れかを使用することができる。上記マンガン塩溶液の溶質であるマンガン塩としては、例えば硫酸マンガン、硝酸マンガン、及び塩化マンガンのうちの何れかを使用することができる。以上の金属塩は、上記NiCoMn(OH)の組成比に対応する割合で用いられる。また、溶媒として水が使用される。
錯化剤としては、水溶液中で、ニッケル、コバルト、及びマンガンのイオンと錯体を形成可能なものであり、例えばアンモニウムイオン供給体(硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、弗化アンモニウム等)、ヒドラジン、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸、ウラシル二酢酸、及びグリシンが挙げられる。
沈殿に際しては、水溶液のpH値を調整するため、必要ならばアルカリ金属水酸化物(例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム)を添加する。
上記ニッケル塩溶液、コバルト塩溶液、及びマンガン塩溶液のほか、錯化剤を反応槽に連続して供給させると、ニッケル、コバルト、及びマンガンが反応し、NiCoMn(OH)が製造される。反応に際しては、反応槽の温度が例えば10℃以上60℃以下、好ましくは20〜60℃の範囲内で制御され、反応槽内のpH値は例えばpH9以上pH13以下、好ましくはpH11〜13の範囲内で制御され、反応槽内の物質が適宜撹拌される。反応槽は、形成された反応沈殿物を分離のためオーバーフローさせるタイプのものである。
以上の反応後、得られた反応沈殿物を水で洗浄した後、乾燥し、ニッケルコバルトマンガン複合化合物としてのニッケルコバルトマンガン水酸化物を単離する。また、必要に応じて弱酸水で洗浄しても良い。なお、上記の例では、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を製造しているが、ニッケルコバルトマンガン複合酸化物を調製しても良い。
反応槽に供給する金属塩の濃度、攪拌速度、反応温度、反応pH、及び後述する焼成条件等を適宜制御することにより、下記工程で最終的に得られるリチウム金属複合酸化物の一次粒子径、二次粒子径、各結晶子サイズ、BET比表面積等の各種物性を制御することができる。また、所望の細孔分布や空隙を実現するためには、上記の条件の制御に加えて、各種気体、例えば、窒素、アルゴン、二酸化炭素等の不活性ガス、空気、酸素等によるバブリングを併用しても良い。反応条件については、使用する反応槽のサイズ等にも依存することから、最終的に得られるリチウム複合酸化物の各種物性をモニタリングしつつ、反応条件を最適化すれば良い。
(リチウム金属複合酸化物の製造工程)
上記金属複合酸化物又は水酸化物を乾燥した後、リチウム塩と混合する。乾燥条件は、特に制限されないが、例えば、金属複合酸化物又は水酸化物が酸化・還元されない条件(酸化物→酸化物、水酸化物→水酸化物)、金属複合水酸化物が酸化される条件(水酸化物→酸化物)、金属複合酸化物が還元される条件(酸化物→水酸化物)のいずれの条件でもよい。酸化・還元がされない条件のためには、窒素、ヘリウム及びアルゴン等の希ガス等の不活性ガスを使用すれば良く、水酸化物が酸化される条件では、酸素又は空気を雰囲気下として行えば良い。また、金属複合酸化物が還元される条件としては、不活性ガス雰囲気下、ヒドラジン、亜硫酸ナトリウム等の還元剤を使用すれば良い。リチウム塩としては、炭酸リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム、水酸化リチウム、水酸化リチウム水和物、酸化リチウムのうち何れか一つ、または、二つ以上を混合して使用することができる。
金属複合酸化物又は水酸化物の乾燥後に、適宜分級を行っても良い。以上のリチウム塩と金属複合水酸化物とは、最終目的物の組成比を勘案して用いられる。例えば、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を用いる場合、リチウム塩と当該複合金属水酸化物は、LiNiCoMn(式中、x+y+z=1)の組成比に対応する割合で用いられる。ニッケルコバルトマンガン複合金属水酸化物及びリチウム塩の混合物を焼成することによって、リチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物が得られる。なお、焼成には、所望の組成に応じて乾燥空気、酸素雰囲気、不活性雰囲気等が用いられ、必要ならば複数の加熱工程が実施される。
上記金属複合酸化物又は水酸化物と、水酸化リチウム、炭酸リチウム等のリチウム化合物との焼成温度としては、特に制限はないが、好ましくは850℃以上1100℃以下、より好ましくは850℃以上1050℃以下、とりわけ好ましくは850℃〜1025℃である。焼成温度が850℃を下回ると、エネルギー密度(放電容量)及び高率放電性能が低下するという問題を生じやすい。これ以下の領域ではLiの移動を妨げる構造的要因が内在している可能性がある。
一方、焼成温度が1100℃を上回ると、Liの揮発によって目標とする組成の複合酸化物が得られにくいなどの作製上の問題や、粒子の高密度化によって電池性能が低下するという問題が生じやすい。これは、1100℃を上回ると、一次粒子成長速度が増加し、複合酸化物の結晶粒子が大きくなりすぎることに起因しているが、それに加えて、局所的にLi欠損量が増大して、構造的に不安定となっていることも原因ではないかと考えられる。さらに、高温になるほど、Li元素の占有するサイトと、遷移金属元素が占有してなるサイト間の元素置換が極度に生じ、Li伝導パスが抑制されることによって放電容量は低下する。焼成温度を850℃以上1025℃以下の範囲とすることによって、特に高いエネルギー密度(放電容量)を示し、充放電サイクル性能に優れた電池を作製できる。焼成時間は、3時間〜50時間が好ましい。焼成時間が50時間を超えると、電池製造上問題はないが、Liの揮発によって実質的に電池性能に劣る傾向となる。焼成時間が3時間より少ないと、結晶の発達が悪く、電池性能が悪くなる傾向となる。なお、上記の焼成の前に、仮焼成を行うことも有効である。この様な仮焼成の温度は、300〜850℃の範囲で、1〜10時間行うことが好ましい。
焼成によって得たリチウム金属複合酸化物は、粉砕後に適宜分級され、リチウム二次電池に適用可能な正極活物質とされる。
[リチウム二次電池用正極、及びリチウム二次電池]
次いで、リチウム二次電池の構成を説明しながら、上述したリチウム含有複合金属酸化物をリチウム二次電池用正極活物質として用いた本発明の第2の態様のリチウム二次電池用正極、及びこのリチウム二次電池用正極を有する本発明の第3の態様のリチウム二次電池について説明する。
本実施形態のリチウム二次電池の一例は、正極および負極、正極と負極との間に挟持されるセパレータ、正極と負極との間に配置される電解液を有する。
図1は、本実施形態のリチウム二次電池の一例を示す模式図である。本実施形態の円筒型のリチウム二次電池10は、次のようにして製造する。
まず、図1(a)に示すように、帯状を呈する一対のセパレータ1、一端に正極リード21を有する帯状の正極2、および一端に負極リード31を有する帯状の負極3を、セパレータ1、正極2、セパレータ1、負極3の順に積層し、巻回することにより電極群4とする。
次いで、図1(b)に示すように、電池缶5に電極群4および不図示のインシュレーターを収容した後、缶底を封止し、電極群4に電解液6を含浸させ、正極2と負極3との間に電解質を配置する。さらに、電池缶5の上部をトップインシュレーター7および封口体8で封止することで、リチウム二次電池10を製造することができる。
電極群4の形状としては、例えば、電極群4を巻回の軸に対して垂直方向に切断したときの断面形状が、円、楕円、長方形、角を丸めた長方形となるような柱状の形状を挙げることができる。
また、このような電極群4を有するリチウム二次電池の形状としては、国際電気標準会議(IEC)が定めた電池に対する規格であるIEC60086、またはJIS C 8500で定められる形状を採用することができる。例えば、円筒型、角型などの形状を挙げることができる。
さらに、リチウム二次電池は、上記巻回型の構成に限らず、正極、セパレータ、負極、セパレータの積層構造を繰り返し重ねた積層型の構成であってもよい。積層型のリチウム二次電池としては、いわゆるコイン型電池、ボタン型電池、ペーパー型(またはシート型)電池を例示することができる。
以下、各構成について順に説明する。
(正極)
本実施形態の正極は、まず正極活物質、導電材およびバインダーを含む正極合剤を調整し、正極合剤を正極集電体に担持させることで製造することができる。
(導電材)
本実施形態の正極が有する導電材としては、炭素材料を用いることができる。炭素材料として黒鉛粉末、カーボンブラック(例えばアセチレンブラック)、繊維状炭素材料などを挙げることができる。カーボンブラックは、微粒で表面積が大きいため、少量を正極合剤中に添加することにより正極内部の導電性を高め、充放電効率および出力特性を向上させることができるが、多く入れすぎるとバインダーによる正極合剤と正極集電体との結着力、および正極合剤内部の結着力がいずれも低下し、かえって内部抵抗を増加させる原因となる。
正極合剤中の導電材の割合は、正極活物質100質量部に対して5質量部以上20質量部以下であると好ましい。導電材として黒鉛化炭素繊維、カーボンナノチューブなどの繊維状炭素材料を用いる場合には、この割合を下げることも可能である。
(バインダー)
本実施形態の正極が有するバインダーとしては、熱可塑性樹脂を用いることができる。
この熱可塑性樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVdFということがある。)、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEということがある。)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル系共重合体などのフッ素樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂;を挙げることができる。
これらの熱可塑性樹脂は、2種以上を混合して用いてもよい。バインダーとしてフッ素樹脂およびポリオレフィン樹脂を用い、正極合剤全体に対するフッ素樹脂の割合を1質量%以上10質量%以下、ポリオレフィン樹脂の割合を0.1質量%以上2質量%以下とすることによって、正極集電体との密着力および正極合剤内部の結合力がいずれも高い正極合剤を得ることができる。
(正極集電体)
本実施形態の正極が有する正極集電体としては、Al、Ni、ステンレスなどの金属材料を形成材料とする帯状の部材を用いることができる。なかでも、加工しやすく、安価であるという点でAlを形成材料とし、薄膜状に加工したものが好ましい。
正極集電体に正極合剤を担持させる方法としては、正極合剤を正極集電体上で加圧成型する方法が挙げられる。
本実施形態においては、上述したリチウム含有複合金属酸化物をリチウム二次電池用正極活物質として用いているため、この加圧成型した際に正極活物質の潰れが防止される。
このため、加圧するためのロール等の部品に正極活物質が粉砕されたことにより生じる正極活物質粉の付着を防止することができる。
また、有機溶媒を用いて正極合剤をペースト化し、得られる正極合剤のペーストを正極集電体の少なくとも一面側に塗布して乾燥させ、プレスし固着することで、正極集電体に正極合剤を担持させてもよい。
正極合剤をペースト化する場合、用いることができる有機溶媒としては、N,N―ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチレントリアミンなどのアミン系溶媒;テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒;メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒;酢酸メチルなどのエステル系溶媒;ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPということがある。)などのアミド系溶媒;が挙げられる。
正極合剤のペーストを正極集電体へ塗布する方法としては、例えば、スリットダイ塗工法、スクリーン塗工法、カーテン塗工法、ナイフ塗工法、グラビア塗工法および静電スプレー法が挙げられる。
以上に挙げられた方法により、正極を製造することができる。
(負極)
本実施形態のリチウム二次電池が有する負極は、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープかつ脱ドープが可能であればよく、負極活物質を含む負極合剤が負極集電体に担持されてなる電極、および負極活物質単独からなる電極を挙げることができる。
(負極活物質)
負極が有する負極活物質としては、炭素材料、カルコゲン化合物(酸化物、硫化物など)、窒化物、金属または合金で、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープかつ脱ドープが可能な材料が挙げられる。
負極活物質として使用可能な炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維および有機高分子化合物焼成体を挙げることができる。
負極活物質として使用可能な酸化物としては、SiO、SiOなど式SiO(ここで、xは正の実数)で表されるケイ素の酸化物;TiO、TiOなど式TiO(ここで、xは正の実数)で表されるチタンの酸化物;V、VOなど式VO(ここで、xは正の実数)で表されるバナジウムの酸化物;Fe、Fe、FeOなど式FeO(ここで、xは正の実数)で表される鉄の酸化物;SnO、SnOなど式SnO(ここで、xは正の実数)で表されるスズの酸化物;WO、WOなど一般式WO(ここで、xは正の実数)で表されるタングステンの酸化物;LiTi12、LiVOなどのリチウムとチタンまたはバナジウムとを含有する複合金属酸化物;を挙げることができる。
負極活物質として使用可能な硫化物としては、Ti、TiS、TiSなど式TiS(ここで、xは正の実数)で表されるチタンの硫化物;V、VS2、VSなど式VS(ここで、xは正の実数)で表されるバナジウムの硫化物;Fe、FeS、FeSなど式FeS(ここで、xは正の実数)で表される鉄の硫化物;Mo、MoSなど式MoS(ここで、xは正の実数)で表されるモリブデンの硫化物;SnS2、SnSなど式SnS(ここで、xは正の実数)で表されるスズの硫化物;WSなど式WS(ここで、xは正の実数)で表されるタングステンの硫化物;Sbなど式SbS(ここで、xは正の実数)で表されるアンチモンの硫化物;Se、SeS、SeSなど式SeS(ここで、xは正の実数)で表されるセレンの硫化物;を挙げることができる。
負極活物質として使用可能な窒化物としては、LiN、Li3−xN(ここで、AはNiおよびCoのいずれか一方または両方であり、0<x<3である。)などのリチウム含有窒化物を挙げることができる。
これらの炭素材料、酸化物、硫化物、窒化物は、1種のみ用いてもよく2種以上を併用して用いてもよい。また、これらの炭素材料、酸化物、硫化物、窒化物は、結晶質または非晶質のいずれでもよい。
また、負極活物質として使用可能な金属としては、リチウム金属、シリコン金属およびスズ金属などを挙げることができる。
負極活物質として使用可能な合金としては、Li−Al、Li−Ni、Li−Si、Li−Sn、Li−Sn−Niなどのリチウム合金;Si−Znなどのシリコン合金;Sn−Mn、Sn−Co、Sn−Ni、Sn−Cu、Sn−Laなどのスズ合金;CuSb、LaNiSnなどの合金;を挙げることもできる。
これらの金属や合金は、例えば箔状に加工された後、主に単独で電極として用いられる。
上記負極活物質の中では、充電時に未充電状態から満充電状態にかけて負極の電位がほとんど変化しない(電位平坦性が良い)、平均放電電位が低い、繰り返し充放電させたときの容量維持率が高い(サイクル特性が良い)などの理由から、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛を主成分とする炭素材料が好ましく用いられる。炭素材料の形状としては、例えば天然黒鉛のような薄片状、メソカーボンマイクロビーズのような球状、黒鉛化炭素繊維のような繊維状、または微粉末の凝集体などのいずれでもよい。
前記の負極合剤は、必要に応じて、バインダーを含有してもよい。バインダーとしては、熱可塑性樹脂を挙げることができ、具体的には、PVdF、熱可塑性ポリイミド、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンおよびポリプロピレンを挙げることができる。
(負極集電体)
負極が有する負極集電体としては、Cu、Ni、ステンレスなどの金属材料を形成材料とする帯状の部材を挙げることができる。なかでも、リチウムと合金を作り難く、加工しやすいという点で、Cuを形成材料とし、薄膜状に加工したものが好ましい。
このような負極集電体に負極合剤を担持させる方法としては、正極の場合と同様に、加圧成型による方法、溶媒などを用いてペースト化し負極集電体上に塗布、乾燥後プレスし圧着する方法が挙げられる。
(セパレータ)
本実施形態のリチウム二次電池が有するセパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、含窒素芳香族重合体などの材質からなる、多孔質膜、不織布、織布などの形態を有する材料を用いることができる。また、これらの材質を2種以上用いてセパレータを形成してもよいし、これらの材料を積層してセパレータを形成してもよい。
セパレータとしては、例えば特開2000−30686号公報、特開平10−324758号公報などに記載のセパレータを挙げることができる。セパレータの厚みは電池の体積エネルギー密度が上がり、内部抵抗が小さくなるという点で、機械的強度が保たれる限り薄くした方がよく、好ましくは5〜200μm程度、より好ましくは5〜40μm程度である。
セパレータは、好ましくは、熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムを有する。リチウム二次電池においては、正極−負極間の短絡などが原因で電池内に異常電流が流れた際に、短絡箇所の電流を遮断して、過大電流が流れることを阻止(シャットダウン)する機能を有することが好ましい。ここで、シャットダウンは、短絡により短絡箇所のセパレータが過熱され、予め想定された使用温度を越えた場合に、セパレータにおける多孔質フィルムが軟化または融解して微細孔を閉塞することによりなされる。そして、セパレータはシャットダウンした後、ある程度の高温まで電池内の温度が上昇しても、その温度により破膜することなく、シャットダウンした状態を維持することが好ましい。
このようなセパレータとしては、耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層されてなる積層フィルムが挙げられる。このような積層フィルムをセパレータとして用いることにより、本実施形態における二次電池の耐熱性をより高めることが可能となる。積層フィルムにおいては、耐熱多孔層は、多孔質フィルムの両面に積層されていてもよい。
(積層フィルム)
以下、前記の耐熱多孔層と多孔質フィルムとが互いに積層された積層フィルムについて説明する。
本実施形態のリチウム二次電池のセパレータとして用いられる積層フィルムにおいて、耐熱多孔層は、多孔質フィルムよりも耐熱性の高い層である。耐熱多孔層は、無機粉末から形成されていてもよいし(第1の耐熱多孔層)、耐熱樹脂から形成されていてもよいし(第2の耐熱多孔層)、耐熱樹脂とフィラーとを含んで形成されていてもよい(第3の耐熱多孔層)。耐熱多孔層が、耐熱樹脂を含有することにより、塗工などの容易な手法で、耐熱多孔層を形成することができる。
(第1の耐熱多孔層)
耐熱多孔層が無機粉末から形成されている場合、耐熱多孔層に用いられる無機粉末としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物、炭酸塩、硫酸塩などの無機物からなる粉末が挙げられ、これらの中でも、導電性の低い(絶縁体の)無機物からなる粉末が好ましく用いられる。具体的に例示すると、アルミナ、シリカ、二酸化チタンまたは炭酸カルシウムなどからなる粉末が挙げられる。このような無機粉末は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いることもできる。
これらの無機粉末の中でも、化学的安定性が高いことから、アルミナ粉末が好ましい。
また、無機粉末を構成する粒子のすべてがアルミナ粒子であることがより好ましく、無機粉末を構成する粒子のすべてがアルミナ粒子であり、その一部または全部が略球状のアルミナ粒子であることが更に好ましい。
(第2の耐熱多孔層)
耐熱多孔層が耐熱樹脂から形成されている場合、耐熱多孔層に用いられる耐熱樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、芳香族ポリエステル、ポリエーテルサルホンおよびポリエーテルイミドを挙げることができる。積層フィルムの耐熱性をより高めるためには、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルホンおよびポリエーテルイミドが好ましく、より好ましくは、ポリアミド、ポリイミドまたはポリアミドイミドである。
耐熱多孔層に用いられる耐熱樹脂として更に好ましくは、芳香族ポリアミド(パラ配向芳香族ポリアミド、メタ配向芳香族ポリアミド)、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミドイミドなどの含窒素芳香族重合体であり、とりわけ好ましくは芳香族ポリアミド、製造しやすいために特に好ましいのは、パラ配向芳香族ポリアミド(以下、パラアラミドということがある。)である。
また、耐熱樹脂として、ポリ−4−メチルペンテン−1および環状オレフィン系重合体を挙げることもできる。
これらの耐熱樹脂を用いることにより、リチウム二次電池のセパレータとして用いられる積層フィルムの耐熱性、すなわち、積層フィルムの熱破膜温度をより高めることができる。これらの耐熱樹脂のうち、含窒素芳香族重合体を用いる場合には、その分子内の極性によるためか、電解液との相性、すなわち、耐熱多孔層における保液性も向上する場合があり、リチウム二次電池製造時における電解液の含浸の速度も高く、リチウム二次電池の充放電容量もより高まる。
かかる積層フィルムの熱破膜温度は、耐熱樹脂の種類に依存し、使用場面、使用目的に応じ、選択使用される。より具体的には、耐熱樹脂として、上記含窒素芳香族重合体を用いる場合は400℃程度に、また、ポリ−4−メチルペンテン−1を用いる場合は250℃程度に、環状オレフィン系重合体を用いる場合は300℃程度に、夫々、熱破膜温度をコントロールすることができる。また、耐熱多孔層が、無機粉末からなる場合には、熱破膜温度を、例えば、500℃以上にコントロールすることも可能である。
上記パラアラミドは、パラ配向芳香族ジアミンとパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドとの縮合重合により得られるものであり、アミド結合が芳香族環のパラ位またはそれに準じた配向位(例えば、4,4’−ビフェニレン、1,5−ナフタレン、2,6−ナフタレンなどのような反対方向に同軸または平行に延びる配向位)で結合される繰り返し単位から実質的になるものである。具体的には、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)、ポリ(パラベンズアミド)、ポリ(4,4’−ベンズアニリドテレフタルアミド)、ポリ(パラフェニレン−4,4’−ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(パラフェニレン−2,6−ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(2−クロロ−パラフェニレンテレフタルアミド)、パラフェニレンテレフタルアミド/2,6−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体などのパラ配向型またはパラ配向型に準じた構造を有するパラアラミドが例示される。
前記の芳香族ポリイミドとしては、芳香族の二酸無水物とジアミンとの縮重合で製造される全芳香族ポリイミドが好ましい。
縮重合に用いられる芳香族の二酸無水物の具体例としては、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’−ビス(3,4―ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンおよび3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。
縮重合に用いられるジアミンの具体例としては、オキシジアニリン、パラフェニレンジアミン、ベンゾフェノンジアミン、3,3’−メチレンジアニリン、3,3’−ジアミノベンソフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルスルフォンおよび1,5−ナフタレンジアミンが挙げられる。
また、芳香族ポリイミドとしては、溶媒に可溶なポリイミドが好適に使用できる。このようなポリイミドとしては、例えば、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの重縮合物のポリイミドが挙げられる。
前記の芳香族ポリアミドイミドとしては、芳香族ジカルボン酸および芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるもの、芳香族二酸無水物および芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるものが挙げられる。芳香族ジカルボン酸の具体例としてはイソフタル酸およびテレフタル酸が挙げられる。また芳香族二酸無水物の具体例としては無水トリメリット酸が挙げられる。芳香族ジイソシアネートの具体例としては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、オルソトリレンジイソシアネートおよびm−キシレンジイソシアネートが挙げられる。
また、イオン透過性をより高めるためには、積層フィルムが有する耐熱多孔層の厚みは、1μm以上10μm以下、更には1μm以上5μm以下、特に1μm以上4μm以下という薄い耐熱多孔層であることが好ましい。また、耐熱多孔層は微細孔を有し、その孔のサイズ(直径)は、好ましくは3μm以下、より好ましくは1μm以下である。
(第3の耐熱多孔層)
また、耐熱多孔層が耐熱樹脂とフィラーとを含んで形成されている場合、耐熱樹脂は、上記第2の耐熱多孔層に用いられる耐熱樹脂と同じものを使用することができる。フィラーは、有機粉末、無機粉末またはこれらの混合物からなる群から選ばれる1種以上を用いることができる。フィラーを構成する粒子は、その平均粒子径が、0.01μm以上1μm以下であることが好ましい。
フィラーとして用いることができる有機粉末としては、例えば、スチレン、ビニルケトン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、アクリル酸メチルなどの単独または2種類以上の共重合体;PTFE、4フッ化エチレン−6フッ化プロピレン共重合体、4フッ化エチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライドなどのフッ素系樹脂;メラミン樹脂;尿素樹脂;ポリオレフィン樹脂;ポリメタクリレート;などの有機物からなる粉末が挙げられる。このような有機粉末は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いることもできる。これらの有機粉末の中でも、化学的安定性が高いことから、PTFEの粉末が好ましい。
フィラーとして用いることができる無機粉末としては、上記耐熱多孔層に用いられる無機粉末と同じものを例示することができる。
耐熱多孔層が耐熱樹脂とフィラーとを含んで形成されている場合、フィラーの含有量としては、フィラーの材質の比重にもよるが、例えば、フィラーを構成する粒子のすべてがアルミナ粒子である場合には、耐熱多孔層の総質量を100質量部としたとき、フィラーの質量は、好ましくは5質量部以上95質量部以下であり、より好ましくは20質量部以上95質量部以下であり、更に好ましくは30質量部以上90質量部以下である。これらの範囲は、フィラーの材質の比重により、適宜設定できる。
フィラーの形状については、略球状、板状、柱状、針状、繊維状などの形状が挙げられ、いずれの粒子も用いることができるが、均一な孔を形成しやすいことから、略球状粒子であることが好ましい。略球状粒子としては、粒子のアスペクト比(粒子の長径/粒子の短径)が1以上1.5以下である粒子が挙げられる。粒子のアスペクト比は、電子顕微鏡写真により測定することができる。
本実施形態のリチウム二次電池のセパレータとして用いられる積層フィルムにおいて多孔質フィルムは、微細孔を有し、シャットダウン機能を有することが好ましい。この場合、多孔質フィルムは、熱可塑性樹脂を含有する。
多孔質フィルムにおける微細孔のサイズは、好ましくは3μm以下、より好ましくは1μm以下である。多孔質フィルムの空孔率は、好ましくは30体積%以上80体積%以下、より好ましくは40体積%以上70体積%以下である。リチウム二次電池において、予め想定された使用温度を越えた場合には、熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムは、多孔質フィルムを構成する熱可塑性樹脂の軟化または融解により、微細孔を閉塞することができる。
多孔質フィルムに用いられる熱可塑性樹脂は、リチウム二次電池における電解液に溶解しないものを選択すればよい。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂および熱可塑性ポリウレタン樹脂を挙げることができ、これらの2種以上の混合物を用いてもよい。
セパレータがより低温で軟化してシャットダウンさせるためには、多孔質フィルムがポリエチレンを含有することが好ましい。ポリエチレンとして、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレンなどのポリエチレンを挙げることができ、分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレンを挙げることもできる。
多孔質フィルムの突刺し強度をより高めるためには、多孔質フィルムを構成する熱可塑性樹脂は、少なくとも超高分子量ポリエチレンを含有することが好ましい。また、多孔質フィルムの製造面において、熱可塑性樹脂は、低分子量(重量平均分子量1万以下)のポリオレフィンからなるワックスを含有することが好ましい場合もある。
また、積層フィルムにおける多孔質フィルムの厚みは、好ましくは3μm以上30μm以下であり、より好ましくは3μm以上25μm以下である。また、本実施形態において、積層フィルムの厚みは、好ましくは40μm以下、より好ましくは、30μm以下である。また、耐熱多孔層の厚みをA(μm)、多孔質フィルムの厚みをB(μm)としたときには、A/Bの値が、0.1以上1以下であることが好ましい。
本実施形態において、セパレータは、電池使用時(充放電時)に電解質を良好に透過させるため、JIS P 8117で定められるガーレー法による透気抵抗度が、50秒/100cc以上、300秒/100cc以下であることが好ましく、50秒/100cc以上、200秒/100cc以下であることがより好ましい。
また、セパレータの空孔率は、好ましくは30体積%以上80体積%以下、より好ましくは40体積%以上70体積%以下である。セパレータは空孔率の異なるセパレータを積層したものであってもよい。
(電解液)
本実施形態のリチウム二次電池が有する電解液は、電解質および有機溶媒を含有する。
電解液に含まれる電解質としては、LiClO、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiBF、LiCFSO、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(COCF)、Li(CSO)、LiC(SOCF、Li10Cl10、LiBOB(ここで、BOBは、bis(oxalato)borateのことである。)、LiFSI(ここで、FSIはbis(fluorosulfonyl)imideのことである)、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlClなどのリチウム塩が挙げられ、これらの2種以上の混合物を使用してもよい。なかでも電解質としては、フッ素を含むLiPF、LiAsF、LiSbF、LiBF、LiCFSO、LiN(SOCFおよびLiC(SOCFからなる群より選ばれる少なくとも1種を含むものを用いることが好ましい。
また前記電解液に含まれる有機溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,2−ジ(メトキシカルボニルオキシ)エタンなどのカーボネート類;1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類;3−メチル−2−オキサゾリドンなどのカーバメート類;スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,3−プロパンサルトンなどの含硫黄化合物、またはこれらの有機溶媒にさらにフルオロ基を導入したもの(有機溶媒が有する水素原子のうち1以上をフッ素原子で置換したもの)を用いることができる。
有機溶媒としては、これらのうちの2種以上を混合して用いることが好ましい。中でもカーボネート類を含む混合溶媒が好ましく、環状カーボネートと非環状カーボネートとの混合溶媒および環状カーボネートとエーテル類との混合溶媒が更に好ましい。環状カーボネートと非環状カーボネートとの混合溶媒としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートを含む混合溶媒が好ましい。このような混合溶媒を用いた電解液は、動作温度範囲が広く、高い電流レートにおける充放電を行っても劣化し難く、長時間使用しても劣化し難く、かつ負極の活物質として天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛材料を用いた場合でも難分解性であるという多くの特長を有する。
また、電解液としては、得られるリチウム二次電池の安全性が高まるため、LiPFなどのフッ素を含むリチウム塩およびフッ素置換基を有する有機溶媒を含む電解液を用いることが好ましい。ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテルなどのフッ素置換基を有するエーテル類とジメチルカーボネートとを含む混合溶媒は、高い電流レートにおける充放電を行っても容量維持率が高いため、更に好ましい。
上記の電解液の代わりに固体電解質を用いてもよい。固体電解質としては、例えばポリエチレンオキサイド系の高分子化合物、ポリオルガノシロキサン鎖またはポリオキシアルキレン鎖の少なくとも一種以上を含む高分子化合物などの有機系高分子電解質を用いることができる。また、高分子化合物に非水電解液を保持させた、いわゆるゲルタイプのものを用いることもできる。またLiS−SiS、LiS−GeS、LiS−P、LiS−B、LiS−SiS−LiPO、LiS−SiS−LiSO、LiS−GeS−Pなどの硫化物を含む無機系固体電解質が挙げられ、これらの2種以上の混合物を用いてもよい。これら固体電解質を用いることで、リチウム二次電池の安全性をより高めることができることがある。
また、本実施形態のリチウム二次電池において、固体電解質を用いる場合には、固体電解質がセパレータの役割を果たす場合もあり、その場合には、セパレータを必要としないこともある。
以上のような構成の正極は、上述したリチウム金属複合酸化物を用いた正極活物質を有するため、正極活物質粒子の潰れを改善することができる。このため、加圧時に生じる正極活物質粉の付着を防止することができるので、操作性が良好なものである。
これに加え、以上のような構成の正極は、電池抵抗が従来よりも優れたものとすることができる。
さらに、以上のような構成のリチウム二次電池は、上述した正極を有するため、正極活物質粒子の潰れを改善することができる。このため、加圧時に生じる正極活物質粉の付着を防止することができるので、操作性が良好なものである。
これに加え、電池抵抗が従来よりも優れたものとすることができる。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
本実施例においては、リチウム金属複合酸化物(正極活物質)の評価、正極およびリチウム二次電池の作製評価を、次のようにして行った。
(1)リチウム二次電池用正極活物質の評価
1.リチウム二次電池用正極活物質の組成分析
後述の方法で製造されるリチウム金属複合酸化物の組成分析は、得られたリチウム金属複合酸化物の粉末を塩酸に溶解させた後、誘導結合プラズマ発光分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、SPS3000)を用いて行った。
2.リチウム二次電池用正極活物質の一次粒子径の測定
測定するリチウム金属複合酸化物の粒子を、サンプルステージの上に貼った導電性シート上に載せ、日本電子株式会社製JSM−5510を用いて、加速電圧が20kVの電子線を照射してSEM観察を行った。SEM観察により得られた画像(SEM写真)から任意に50個の一次粒子を抽出し、それぞれの1次粒子について、一次粒子の投影像を一定方向から引いた平行線ではさんだ平行線間の距離(定方向径)を一次粒子の粒子径として測定した。得られた粒子径の算術平均値を、リチウム金属複合酸化物の平均一次粒子径とした。
3.リチウム二次電池用正極活物質の二次粒子径の測定
測定するリチウム金属複合酸化物の粉末0.1gを、0.2質量%ヘキサメタりん酸ナトリウム水溶液50mlに投入し、該粉末を分散させた分散液を得た。得られた分散液についてマルバーン社製マスターサイザー2000(レーザー回折散乱粒度分布測定装置)を用いて、粒度分布を測定し、体積基準の累積粒度分布曲線を得た。得られた累積粒度分布曲線において、50%累積時の微小粒子側から見た粒子径(D50)の値を、リチウム金属複合酸化物の平均二次粒子径とした。
4.リチウム二次電池用正極活物質の結晶子サイズ測定
リチウム金属複合酸化物の粉末X線回折測定は、X線回折装置(X‘Prt PRO、PANalytical社)を用いて行った。得られたリチウム金属複合酸化物を専用の基板に充填し、Cu−Kα線源を用いて、回折角2θ=10°〜90°の範囲にて測定を行うことで、粉末X線回折図形を得た。粉末X線回折パターン総合解析ソフトウェアJADE5を用い、該粉末X線回折図形からピークAに対応するピークの半価幅およびピークBに対応するピークの半値幅を得て、Scherrer式により、結晶子径を算出した。
ピークA : 2θ=18.7±1°
ピークB : 2θ=44.6±1°
5.リチウム二次電池用正極活物質の水銀圧入法による細孔分布測定
前処理としてリチウム金属複合酸化物を120℃、4時間、恒温乾燥した。オートポアIII9420(Micromeritics 社製)を用いて、下記の測定条件にて細孔分布測定を実施した。なお水銀の表面張力は480dynes/cm、水銀と試料の接触角は140°とした。
測定条件
測定温度 : 25℃
測定圧力 : 1.07psia〜59256.3psia
6.リチウム二次電池用正極活物質のBET比表面積測定
測定するリチウム金属複合酸化物の粉末1gを窒素雰囲気中、150℃で15分間乾燥させた後、マイクロメリティックス製フローソーブII2300を用いて測定した。
(2)正極活物質の加圧試験、及び加圧前後の二次粒子径の変化
測定するリチウム金属複合酸化物の粉末0.5gを、φ13mmの金型に充填し、一軸プレス機を用い50MPaでプレスした。その後金型から粉末を取り出し、上記3と同様の手法にて、プレス(加圧)後のリチウム二次電池用正極活物質の二次粒子径を測定した。
本実施例において、加圧前後の二次粒子径の変化(ΔD50)が1.0μm以上であると、正極活物質が潰れてしまっていることを示す。
(実施例1)
1.正極活物質A1の製造
攪拌機およびオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加した。
硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.315:0.330:0.355となるように混合して、混合原料液を調整した。
次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、反応槽内の溶液の温度を50℃に保持しながら、pHが12.1になるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物粒子を得た。得られた粒子を、濾過後水洗し、100℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末を得た。このニッケルコバルトマンガン複合水酸化物のBET比表面積は、38.6m/gであった。
以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.085となるように秤量して混合した後、大気雰囲気下950℃で10時間焼成して、目的の正極活物質A1すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A1を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A1の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mnのモル比は、1.09:0.315:0.330:0.355であった。この時、xは、0.04であった。
正極活物質A1の二次粒子径は、2.1μmであった。
正極活物質A1のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ778Å、510Åであった。
正極活物質A1の細孔分布測定結果から、92nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.039cm/gであった。また、BET比表面積は、2.4m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、1.7μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.4μmであった。
(実施例2)
1.正極活物質A2の製造
反応槽内の溶液のpHを11.7に設定したこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。このニッケルコバルトマンガン複合水酸化物のBET比表面積は、32.5m/gであった。実施例1と同様にしてリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A2を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A2の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mnのモル比は、1.13:0.315:0.330:0.355であった。この時、xは、0.06であった。
正極活物質A2の二次粒子径は、4.3μmであった。
正極活物質A2のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ830Å、508Åであった。
正極活物質A2の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.037cm/gであった。また、BET比表面積は、2.4m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、4.0μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.3μmであった。
(実施例3)
1.正極活物質A3の製造
反応槽内の溶液のpHを11.3に設定したこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。このニッケルコバルトマンガン複合水酸化物のBET比表面積は、29.7m/gであった。実施例1と同様にしてリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A3を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A3の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mnのモル比は、1.12:0.315:0.330:0.355であった。この時、xは、0.06であった。
正極活物質A3の二次粒子径は、5.2μmであった。
正極活物質A3のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ746Å、434Åであった。
正極活物質A3の細孔分布測定結果から、134nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.033cm/gであった。また、BET比表面積は、2.1m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、4.6μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.6μmであった。
(実施例4)
1.正極活物質A4の製造
反応槽内の溶液の温度を40℃に、pHを11.3に設定したこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。このニッケルコバルトマンガン複合水酸化物のBET比表面積は、22.1m/gであった。実施例1と同様にしてリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A4を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A4の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mnのモル比は、1.10:0.315:0.330:0.355であった。この時、xは、0.05であった。
正極活物質A4の二次粒子径は、8.2μmであった。
正極活物質A4のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ879Å、546Åであった。
正極活物質A4の細孔分布測定結果から、121nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.031cm/gであった。また、BET比表面積は、1.9m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、7.6μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.6μmであった。
(実施例5)
1.正極活物質A5の製造
反応槽内の溶液の温度を40℃に、pHを11.1に設定したこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。このニッケルコバルトマンガン複合水酸化物のBET比表面積は、18.6m/gであった。実施例1と同様にしてリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A5を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A5の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mnのモル比は、1.10:0.315:0.330:0.355であった。この時、xは、0.05であった。
正極活物質A5の二次粒子径は、9.8μmであった。
正極活物質A5のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ820Å、511Åであった。
正極活物質A5の細孔分布測定結果から、112nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.030cm/gであった。また、BET比表面積は、1.6m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、9.2μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.6μmであった。
(比較例1)
1.正極活物質B1の製造
反応槽内の溶液の温度を30℃に、pHを12.7に設定したこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。このニッケルコバルトマンガン複合水酸化物のBET比表面積は、46.6m/gであった。実施例1と同様にしてリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物B1を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質B1の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mnのモル比は、1.09:0.315:0.330:0.355であった。この時、xは、0.04であった。
正極活物質B1の二次粒子径の測定は、1.5μmであった。
正極活物質B1のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ895Å、504Åであった。
正極活物質B1の細孔分布測定結果から、53nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.042cm/gであった。また、BET比表面積は、2.9m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、0.4μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は1.1μmであった。
(比較例2)
1.正極活物質B2の製造
反応槽内の溶液の温度を30℃に、pHを12.0に設定したこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。このニッケルコバルトマンガン複合水酸化物のBET比表面積は、19.2m/gであった。実施例1と同様にしてリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物B2を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質B2の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mnのモル比は、1.10:0.315:0.330:0.355であった。この時、xは、0.05であった。
正極活物質B2の二次粒子径は、11.5μmであった。
正極活物質B2のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ976Å、623Åであった。
正極活物質B2の細孔分布測定結果から、76nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.013cm/gであった。また、BET比表面積は、1.3m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、10.2μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は1.3μmであった。
(比較例3)
1.正極活物質B3の製造
硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.334:0.333:0.333となるように混合して混合原料液を調整し、反応槽内の溶液の温度を30℃に、pHを12.4に設定したこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。このニッケルコバルトマンガン複合水酸化物のBET比表面積は、21.3m/gであった。実施例1と同様にしてリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物B3を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質B3の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mnのモル比は、1.11:0.334:0.333:0.333であった。この時、xは、0.05であった。
正極活物質B3の二次粒子径は、3.0μmであった。
正極活物質B3のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ1006Å、605Åであった。
正極活物質B3の細孔分布測定結果から、86nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.020cm/gであった。また、BET比表面積は、1.6m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.0μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は1.0μmであった。
(比較例4)
1.正極活物質B4の製造
硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.334:0.333:0.333となるように混合して混合原料液を調整し、反応槽内の溶液の温度を30℃に、pHを11.1に設定したこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。このニッケルコバルトマンガン複合水酸化物のBET比表面積は、11.6m/gであった。実施例1と同様にしてリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物B4を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質B4の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mnのモル比は、1.10:0.334:0.333:0.333であった。この時、xは、0.05であった。
正極活物質B4の二次粒子径は、8.9μmであった。
正極活物質B4のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ1187Å、721Åであった。
正極活物質B4の細孔分布測定結果から、極大の細孔ピークを有さなかった。また、BET比表面積は、0.6m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、7.8μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は1.1μmであった。
(比較例5)
1.正極活物質B5の製造
硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.334:0.333:0.333となるように混合して混合原料液を調整し、反応槽内の溶液の温度を40℃に、pHを11.0に設定したこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。このニッケルコバルトマンガン複合水酸化物のBET比表面積は、10.2m/gであった。実施例1と同様にしてリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物B5を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質B5の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mnのモル比は、1.10:0.334:0.333:0.333であった。この時、xは、0.05であった。
正極活物質B5の二次粒子径は、11.8μmであった。
正極活物質B5のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ1201Å、743Åであった。
正極活物質B5の細孔分布測定結果から、極大の細孔ピークを有さなかった。また、BET比表面積は、0.6m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、10.5μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は1.3μmであった。
(比較例6)
1.正極活物質B6の製造
硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.334:0.333:0.333となるように混合して混合原料液を調整し、反応槽内の溶液のpHを11.1に設定したこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。このニッケルコバルトマンガン複合水酸化物のBET比表面積は、22.3m/gであった。
実施例1と同様にしてリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物B6を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質B6の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mnのモル比は、1.11:0.334:0.333:0.333であった。この時、xは、0.05であった。
正極活物質B6の二次粒子径は、4.3μmであった。
正極活物質B6のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ1046Å、661Åであった。
正極活物質B6の細孔分布測定結果から、167nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.029cm/gであった。また、BET比表面積は、1.4m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、3.2μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は1.1μmであった。
(比較例7)
1.正極活物質B7の製造
硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.35:0.30:0.35となるように混合して混合原料液を調整し、反応槽内の溶液のpHを11.4に設定したこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。このニッケルコバルトマンガン複合水酸化物のBET比表面積は、20.0m/gであった。実施例1と同様にしてリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物B7を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質B7の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mnのモル比は、1.11:0.35:0.30:0.35であった。この時、xは、0.05であった。
正極活物質B7の二次粒子径は、4.2μmであった。
正極活物質B7のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ920Å、526Åであった。
正極活物質B7の細孔分布測定結果から、168nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.039cm/gであった。また、BET比表面積は、1.7m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、3.2μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は1.0μmであった。
下記表1に、実施例1〜5、比較例1〜7のそれぞれについて、組成比(Ni/Co/Mn)、二次粒子径(μm)、結晶子サイズ(ピークA/ピークB、単位;Å)、細孔ピークの極大(nm)、10nm〜200nmにおける細孔容積(cm/g)、BET比表面積(m/g)及び二次粒子径の変化(表1中「ΔD50」と記載する。単位:μm)をまとめて記載する。
Figure 2016195036
評価の結果、実施例1〜5のリチウム金属複合酸化物を用いた正極活物質では、加圧前後の二次粒子径の変化(ΔD50)が0.6μm以下と小さく、加圧時の正極活物質の潰れは大幅に抑制されていた。
これに対し、比較例1〜7のリチウム金属複合酸化物を用いた正極活物質は、加圧前後の二次粒子径の変化(ΔD50)が1.0μm以上と大きく、加圧時に正極活物質が潰れてしまった。
(実施例6)
1.正極活物質A6の製造
攪拌機およびオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加した。
硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.315:0.330:0.355となるように混合して、混合原料液を調整した。
次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、反応槽内の溶液の温度を50℃に保持しながら、pHが12.3になるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物粒子を得た。得られた粒子を、濾過後水洗し、100℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末を得た。このニッケルコバルトマンガン複合水酸化物のBET比表面積は、34.7m/gであった。
以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、Mg/(Ni+Co+Mn+Mg)=0.001となるようにMgOを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A6すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A6を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A6の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Mgのモル比は、1.13:0.317:0.329:0.353:0.001であった。この時、xは、0.06であった。
正極活物質A6の二次粒子径は、3.1μmであった。
正極活物質A6のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ905Å、533Åであった。
正極活物質A6の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.032cm/gであった。また、BET比表面積は、2.2m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.5μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.6μmであった。
(実施例7)
1.正極活物質A7の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、Mg/(Ni+Co+Mn+Mg)=0.005となるようにMgOを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A7すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A7を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A7の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Mgのモル比は、1.14:0.316:0.327:0.353:0.004であった。この時、xは、0.07であった。
正極活物質A7の二次粒子径は、3.1μmであった。
正極活物質A7のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ936Å、543Åであった。
正極活物質A7の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.036cm/gであった。また、BET比表面積は、2.2m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.4μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.7μmであった。
(実施例8)
1.正極活物質A8の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、Mg/(Ni+Co+Mn+Mg)=0.03となるようにMgOを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A8すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A8を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A8の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Mgのモル比は、1.14:0.306:0.321:0.344:0.029であった。この時、xは、0.07であった。
正極活物質A8の二次粒子径は、3.2μmであった。
正極活物質A8のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ947Å、550Åであった。
正極活物質A8の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.034cm/gであった。また、BET比表面積は、2.1m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.6μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.6μmであった。
(実施例9)
1.正極活物質A9の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、Al/(Ni+Co+Mn+Al)=0.001となるようにAlを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A9すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A9を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A9の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Alのモル比は、1.13:0.317:0.328:0.354:0.001であった。この時、xは、0.06であった。
正極活物質A9の二次粒子径は、3.2μmであった。
正極活物質A9のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ875Å、530Åであった。
正極活物質A9の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.035cm/gであった。また、BET比表面積は、2.3m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.4μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.8μmであった。
(実施例10)
1.正極活物質A10の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、Al/(Ni+Co+Mn+Al)=0.005となるようにAlを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A10すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A10を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A10の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Alのモル比は、1.13:0.316:0.327:0.352:0.005であった。この時、xは、0.06であった。
正極活物質A10の二次粒子径は、3.1μmであった。
正極活物質A10のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ885Å、533Åであった。
正極活物質A10の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.034cm/gであった。また、BET比表面積は、2.3m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.5μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.6μmであった。
(実施例11)
1.正極活物質A11の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、Al/(Ni+Co+Mn+Al)=0.03となるようにAlを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A11すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A11を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A11の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Alのモル比は、1.12:0.308:0.319:0.344:0.029であった。この時、xは、0.06であった。
正極活物質A11の二次粒子径は、3.2μmであった。
正極活物質A11のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ895Å、565Åであった。
正極活物質A11の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.032cm/gであった。また、BET比表面積は、2.3m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.5μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.7μmであった。
(実施例12)
1.正極活物質A12の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、Zr/(Ni+Co+Mn+Zr)=0.001となるようにZrOを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A12すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A12を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A12の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Zrのモル比は、1.13:0.315:0.330:0.354:0.001であった。この時、xは、0.06であった。
正極活物質A12の二次粒子径は、3.1μmであった。
正極活物質A12のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ915Å、550Åであった。
正極活物質A12の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.032cm/gであった。また、BET比表面積は、2.1m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.6μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.5μmであった。
(実施例13)
1.正極活物質A13の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、Zr/(Ni+Co+Mn+Zr)=0.005となるようにZrOを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A13すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A13を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A13の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Zrのモル比は、1.13:0.315:0.328:0.352:0.005であった。この時、xは、0.06であった。
正極活物質A13の二次粒子径は、3.2μmであった。
正極活物質A13のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ875Å、530Åであった。
正極活物質A13の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.034cm/gであった。また、BET比表面積は、2.3m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.3μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.9μmであった。
(実施例14)
1.正極活物質A14の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、Zr/(Ni+Co+Mn+Zr)=0.03となるようにZrOを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A14すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A14を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A14の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Zrのモル比は、1.10:0.308:0.318:0.342:0.032であった。この時、xは、0.05であった。
正極活物質A14の二次粒子径は、3.2μmであった。
正極活物質A14のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ866Å、533Åであった。
正極活物質A14の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.035cm/gであった。また、BET比表面積は、2.5m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.4μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.8μmであった。
(実施例15)
1.正極活物質A15の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、V/(Ni+Co+Mn+V)=0.001となるようにVを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A15すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A15を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A15の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Vのモル比は、1.13:0.317:0.329:0.353:0.001であった。この時、xは、0.06であった。
正極活物質A15の二次粒子径は、3.1μmであった。
正極活物質A15のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ905Å、558Åであった。
正極活物質A15の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.033cm/gであった。また、BET比表面積は、2.1m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.2μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.9μmであった。
(実施例16)
1.正極活物質A16の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、V/(Ni+Co+Mn+V)=0.005となるようにVを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A16すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A16を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A16の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Vのモル比は、1.12:0.314:0.328:0.352:0.005であった。この時、xは、0.06であった。
正極活物質A16の二次粒子径は、3.2μmであった。
正極活物質A16のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ895Å、550Åであった。
正極活物質A16の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.033cm/gであった。また、BET比表面積は、2.2m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.4μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.8μmであった。
(実施例17)
1.正極活物質A17の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、V/(Ni+Co+Mn+V)=0.03となるようにVを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A17すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A17を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A17の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Vのモル比は、1.07:0.308:0.318:0.343:0.030であった。この時、xは、0.03であった。
正極活物質A17の二次粒子径は、3.3μmであった。
正極活物質A17のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ970Å、572Åであった。
正極活物質A17の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.027cm/gであった。また、BET比表面積は、1.9m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.5μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.8μmであった。
(実施例18)
1.正極活物質A18の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、Sn/(Ni+Co+Mn+Sn)=0.001となるようにSnOを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A18すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A18を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A18の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Snのモル比は、1.14:0.317:0.329:0.353:0.001であった。この時、xは、0.07であった。
正極活物質A18の二次粒子径は、3.2μmであった。
正極活物質A18のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ959Å、547Åであった。
正極活物質A18の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.031cm/gであった。また、BET比表面積は、2.2m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.5μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.7μmであった。
(実施例19)
1.正極活物質A19の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、Sn/(Ni+Co+Mn+Sn)=0.005となるようにSnOを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A19すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A19を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A19の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Snのモル比は、1.13:0.315:0.328:0.352:0.005であった。この時、xは、0.06であった。
正極活物質A19の二次粒子径は、3.1μmであった。
正極活物質A19のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ915Å、543Åであった。
正極活物質A19の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.034cm/gであった。また、BET比表面積は、2.1m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.6μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.5μmであった。
(実施例20)
1.正極活物質A20の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量し、Sn/(Ni+Co+Mn+Sn)=0.03となるようにSnOを添加して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いで大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A20すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A20を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A20の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Snのモル比は、1.10:0.308:0.320:0.344:0.028であった。この時、xは、0.05であった。
正極活物質A20の二次粒子径は、3.1μmであった。
正極活物質A20のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ936Å、569Åであった。
正極活物質A20の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.033cm/gであった。また、BET比表面積は、2.2m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.4μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.7μmであった。
(実施例21)
1.正極活物質A21の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
WOを61g/Lで溶解したLiOH水溶液を作製した。作製したW溶解LiOH水溶液をレディゲミキサーにてW/(Ni+Co+Mn+W)=0.005となるように前記ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物に被着させた。得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.09となるように秤量して混合した後、690℃で5時間焼成し、大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A21すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A21を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A21の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Wのモル比は、1.11:0.315:0.329:0.351:0.005であった。この時、xは、0.05であった。
正極活物質A21の二次粒子径は、3.2μmであった。
正極活物質A21のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ875Å、496Åであった。
正極活物質A21の細孔分布測定結果から、90nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.043cm/gであった。また、BET比表面積は、2.4m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.7μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.5μmであった。
(実施例22)
1.正極活物質A22の製造
実施例6と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得た。
得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の乾燥粉末と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.1となるように秤量して混合した後、690℃で5時間焼成した。次いでこの焼成粉にW/(Ni+Co+Mn+W)=0.001となるようにWOを添加し、大気雰囲気下925℃で6時間焼成して、目的の正極活物質A22すなわちリチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物A22を得た。
2.リチウム金属複合酸化物の評価
得られた正極活物質A22の組成分析を行ったところ、Li:Ni:Co:Mn:Wのモル比は、1.13:0.317:0.329:0.353:0.001であった。この時、xは、0.06であった。
正極活物質A22の二次粒子径は、3.2μmであった。
正極活物質A22のピークA、ピークBから算出される結晶子サイズは、それぞれ936Å、569Åであった。
正極活物質A22の細孔分布測定結果から、108nmに極大の細孔ピークを有し、10nmから200nmの範囲での細孔容積は0.035cm/gであった。また、BET比表面積は、2.2m/gであった。
3.正極活物質の加圧後の二次粒子径
前記加圧試験条件にて正極活物質の加圧試験を実施した後の二次粒子径は、2.5μmであり、二次粒子径の変化(ΔD50)は0.7μmであった。
下記表2に、実施例6〜22のそれぞれについて、組成比(Li/Ni/Co/Mn/M)、金属Mの種類、二次粒子径(μm)、結晶子サイズ(ピークA/ピークB、単位;Å)、細孔ピークの極大(nm)、10nm〜200nmにおける細孔容積(cm/g)、BET比表面積(m/g)及び二次粒子径の変化(表1中「ΔD50」と記載する。単位:μm)をまとめて記載する。
Figure 2016195036
1…セパレータ、2…正極、3…負極、4…電極群、5…電池缶、6…電解液、7…トップインシュレーター、8…封口体、10…非水電解質二次電池、21…正極リード、31…負極リード

Claims (9)

  1. 少なくともニッケル、コバルト及びマンガンを含み、層状構造を有するリチウム二次電池用正極活物質であって、下記要件(1)、(2)及び(3)を満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。
    (1)組成式Li[Li(NiαCoβMnγδ1−x]Oで表される。
    [組成式(1)中、0≦x≦0.10、0.30<α≦0.34、0.30<β≦0.34、0.32≦γ<0.40、0≦δ≦0.10、β<γ、δ+α+β+γ=1であり、MはFe、Cu、Ti、Mg、Al、W、Zn、Sn、Zr、Ga及びVからなる群より選択される1種以上の金属を表す。]
    (2)前記正極活物質の二次粒子径が2μm以上10μm以下である。
    (3)前記正極活物質は、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、細孔径が90nm以上150nm以下の範囲に、細孔ピークの極大値を有する。
  2. 前記二次粒子径が2.5μm以上7μm以下である請求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
  3. BET比表面積が1.5m/g以上2.5m/g以下である請求項1又は2に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
  4. 水銀圧入法によって得られた細孔分布において、10nm以上200nm以下の範囲の細孔容積が0.025cm/g以上0.045cm/g以下である請求項1又は2に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
  5. 水銀圧入法によって得られた細孔分布において、10nm以上200nm以下の範囲の細孔容積が0.025cm/g以上0.045cm/g以下である請求項3に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
  6. 請求項1又は2に記載のリチウム二次電池用正極活物質を有するリチウム二次電池用正極。
  7. 請求項3に記載のリチウム二次電池用正極活物質を有するリチウム二次電池用正極。
  8. 請求項4に記載のリチウム二次電池用正極活物質を有するリチウム二次電池用正極。
  9. 請求項6に記載のリチウム二次電池用正極を有するリチウム二次電池。
JP2017522257A 2015-06-02 2016-06-02 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池 Active JP6768647B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015112440 2015-06-02
JP2015112440 2015-06-02
PCT/JP2016/066467 WO2016195036A1 (ja) 2015-06-02 2016-06-02 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2016195036A1 true JPWO2016195036A1 (ja) 2018-03-29
JP6768647B2 JP6768647B2 (ja) 2020-10-14

Family

ID=57440317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017522257A Active JP6768647B2 (ja) 2015-06-02 2016-06-02 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10756343B2 (ja)
EP (1) EP3306713B1 (ja)
JP (1) JP6768647B2 (ja)
KR (1) KR102566584B1 (ja)
CN (1) CN107615530B (ja)
WO (1) WO2016195036A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013111356B4 (de) 2013-10-15 2019-04-18 Lemken Gmbh & Co. Kg Säherz für Einzelkornsämaschine
KR20180130579A (ko) * 2016-04-27 2018-12-07 캠엑스 파워 엘엘씨 나노-결정을 포함하는 다결정질 레이어드 금속 옥사이드
JP6343753B2 (ja) * 2016-12-07 2018-06-20 住友化学株式会社 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP6388978B1 (ja) * 2017-03-31 2018-09-12 住友化学株式会社 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP6368022B1 (ja) * 2017-05-31 2018-08-01 住友化学株式会社 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP7056035B2 (ja) * 2017-08-22 2022-04-19 住友金属鉱山株式会社 非水系二次電池用正極活物質の製造方法及び遷移金属化合物
JP6495997B1 (ja) * 2017-11-20 2019-04-03 住友化学株式会社 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP6523508B1 (ja) * 2018-03-30 2019-06-05 住友化学株式会社 リチウム複合金属化合物、リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、リチウム二次電池、及びリチウム複合金属化合物の製造方法
JP7055899B2 (ja) 2018-11-29 2022-04-18 株式会社東芝 電極、電池、及び電池パック
US11424449B2 (en) 2019-01-25 2022-08-23 Camx Power Llc Stable cathode materials
WO2023136609A1 (ko) * 2022-01-11 2023-07-20 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 양극 및 이의 제조 방법
CN115084508B (zh) * 2022-08-23 2023-01-31 欣旺达电动汽车电池有限公司 正极活性材料、电池及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011228292A (ja) * 2010-04-01 2011-11-10 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム二次電池用正極活物質材料及びその製造方法、並びにそれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP2015018678A (ja) * 2013-07-10 2015-01-29 株式会社田中化学研究所 リチウム二次電池用正極活物質、正極および二次電池

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10162860A (ja) 1996-11-29 1998-06-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解液二次電池
JP4038868B2 (ja) 1997-03-26 2008-01-30 住友化学株式会社 パラアラミド系多孔質フィルムおよびそれを用いた電池用セパレーターとリチウム二次電池
JP3175730B2 (ja) 1998-04-27 2001-06-11 住友化学工業株式会社 非水電解質電池セパレーターとリチウム二次電池
TW460505B (en) 1998-04-27 2001-10-21 Sumitomo Chemical Co Separator for nonaqueous electrolyte battery and lithium secondary battery made from the same
JP2001076724A (ja) 1999-09-02 2001-03-23 Sumitomo Metal Ind Ltd リチウム電池用正極材料とその製造方法
JP2002201028A (ja) 2000-11-06 2002-07-16 Tanaka Chemical Corp 高密度コバルトマンガン共沈水酸化ニッケル及びその製造法
US20020053663A1 (en) 2000-11-06 2002-05-09 Tanaka Chemical Corporation High density cobalt-manganese coprecipitated nickel hydroxide and process for its production
WO2002086993A1 (fr) 2001-04-20 2002-10-31 Yuasa Corporation Matiere active anodique et son procede de production, anode pour pile secondaire a electrolyte non aqueux et pile secondaire a electrolyte non aqueux
US7393476B2 (en) 2001-11-22 2008-07-01 Gs Yuasa Corporation Positive electrode active material for lithium secondary cell and lithium secondary cell
US8241790B2 (en) 2002-08-05 2012-08-14 Panasonic Corporation Positive electrode active material and non-aqueous electrolyte secondary battery containing the same
EP1667260A4 (en) 2003-09-26 2007-10-03 Mitsubishi Chem Corp LITHIUM COMPOSITE OXIDE PARTICLE FOR POSITIVE ELECTRODE MATERIAL WITH LITHIUM ACCUMULATOR CONTAINING SAME, POSITIVE ELECTRODE FOR LITHIUM ACCUMULATOR, AND LITHIUM ACCUMULATOR
JP2005123179A (ja) * 2003-09-26 2005-05-12 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム二次電池正極材用リチウム複合酸化物粒子、並びにそれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
CN100492728C (zh) 2003-09-26 2009-05-27 三菱化学株式会社 用于锂二次电池正极材料的锂复合氧化物颗粒、使用该颗粒的锂二次电池正极以及锂二次电池
JP4781004B2 (ja) 2005-04-28 2011-09-28 パナソニック株式会社 非水電解液二次電池
CN102044673B (zh) 2006-04-07 2012-11-21 三菱化学株式会社 锂二次电池正极材料用锂镍锰钴系复合氧化物粉体
JP4591717B2 (ja) 2006-09-22 2010-12-01 三菱化学株式会社 リチウム二次電池正極材料用リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体、その製造方法、及び噴霧乾燥粉体、並びにそれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP2010278015A (ja) 2006-09-22 2010-12-09 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム二次電池正極材料用リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体、その製造方法、及び噴霧乾燥粉体、並びにそれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP4613943B2 (ja) 2006-11-10 2011-01-19 三菱化学株式会社 リチウム遷移金属系化合物粉体、その製造方法、及びその焼成前躯体となる噴霧乾燥体、並びにそれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
US8340284B2 (en) 2007-02-13 2012-12-25 Nec Corporation Key generation device, key derivation device, encryption device, decryption device, method and program
KR101165999B1 (ko) 2007-06-21 2012-07-16 에이지씨 세이미 케미칼 가부시키가이샤 리튬 함유 복합 산화물 분말 및 그 제조 방법
US8962195B2 (en) 2007-09-04 2015-02-24 Mitsubishi Chemical Corporation Lithium transition metal-based compound powder, method for manufacturing the same, spray-dried substance serving as firing precursor thereof, and lithium secondary battery positive electrode and lithium secondary battery using the same
EP2065887A1 (en) 2007-11-30 2009-06-03 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method for manufacturing magnetic disk unit
WO2009099158A1 (ja) 2008-02-06 2009-08-13 Agc Seimi Chemical Co., Ltd. リチウムイオン二次電池正極活物質用の造粒体粉末の製造方法
US20110206990A1 (en) 2008-10-27 2011-08-25 Ryuichi Akagi Sintered lithium complex oxide
KR101287092B1 (ko) 2009-04-10 2013-07-17 히다치 막셀 가부시키가이샤 전극용 활물질, 그 제조방법, 비수 2차 전지용 전극 및 비수 2차 전지
CN106395918A (zh) 2009-10-22 2017-02-15 户田工业株式会社 镍-钴-锰类化合物颗粒粉末和锂复合氧化物颗粒粉末及其制造方法和非水电解质二次电池
WO2011083861A1 (ja) 2010-01-08 2011-07-14 三菱化学株式会社 リチウム二次電池正極材料用粉体及びその製造方法、並びにそれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP5447248B2 (ja) 2010-07-14 2014-03-19 住友金属鉱山株式会社 非水系電解質二次電池用正極活物質およびその製造方法、ならびにこの正極活物質を用いた非水系電解質二次電池
JP5522844B2 (ja) * 2010-09-02 2014-06-18 日立マクセル株式会社 電気化学素子用電極およびリチウムイオン二次電池
JP5772197B2 (ja) * 2011-05-09 2015-09-02 ソニー株式会社 リチウムイオン二次電池用活物質、リチウムイオン二次電池用電極、リチウムイオン二次電池、電子機器、電動工具、電動車両および電力貯蔵システム
JP2015041600A (ja) * 2013-08-23 2015-03-02 Agcセイミケミカル株式会社 リチウムイオン二次電池用のリチウム含有複合酸化物の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011228292A (ja) * 2010-04-01 2011-11-10 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム二次電池用正極活物質材料及びその製造方法、並びにそれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP2015018678A (ja) * 2013-07-10 2015-01-29 株式会社田中化学研究所 リチウム二次電池用正極活物質、正極および二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
JP6768647B2 (ja) 2020-10-14
KR102566584B1 (ko) 2023-08-11
US20180159127A1 (en) 2018-06-07
KR20180014724A (ko) 2018-02-09
CN107615530A (zh) 2018-01-19
WO2016195036A1 (ja) 2016-12-08
EP3306713A1 (en) 2018-04-11
US10756343B2 (en) 2020-08-25
EP3306713B1 (en) 2020-04-08
CN107615530B (zh) 2020-12-11
EP3306713A4 (en) 2019-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5701343B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、正極および二次電池
WO2016195036A1 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP5287520B2 (ja) 電極活物質、電極および非水電解質二次電池
JP6343753B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP5644392B2 (ja) 遷移金属複合水酸化物およびリチウム複合金属酸化物
US8852805B2 (en) Electrode active material comprising a mixture of a layered crystal structure material and a spinel crystal structure material, electrode, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5842478B2 (ja) リチウム複合金属酸化物およびその製造方法
JP5504800B2 (ja) リチウム複合金属酸化物および正極活物質
JP2009238587A (ja) 正極活物質粉末
WO2014007360A1 (ja) リチウム複合金属酸化物、リチウム複合金属酸化物の製造方法、正極活物質、正極および非水電解質二次電池
JP2009158484A (ja) 非水電解液二次電池
KR20120038983A (ko) 분말 재료 및 정극 합제
JP6068530B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、正極および二次電池
WO2014007357A1 (ja) リチウム複合金属酸化物、正極活物質、正極および非水電解質二次電池
JP2011216472A (ja) 正極用粉末
JP5742193B2 (ja) リチウム複合金属酸化物および非水電解質二次電池
JP2010118161A (ja) 非水電解質二次電池
JP2011088812A (ja) 遷移金属水酸化物の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190131

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200218

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200407

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200901

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200923

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6768647

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250