JPWO2018021557A1 - ニッケルマンガン複合水酸化物とその製造方法、非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、および非水系電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態のニッケルマンガン複合水酸化物の一例を示す模式図である。図1に示すように、ニッケルマンガン複合水酸化物(以下、「複合水酸化物」ともいう。)1は、複数の一次粒子2が凝集した二次粒子3から構成される。二次粒子3は、一次粒子2間に空隙4を有する。なお、複合水酸化物1は、主に一次粒子2が凝集した二次粒子3から構成されるが、例えば、二次粒子3として凝集しなかった一次粒子2や、凝集後に二次粒子3から脱落した一次粒子2など、少量の単独の一次粒子2を含んでもよい。
図2は、本実施形態のニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法の一例を示す図である。以下、図2を説明する際に、適宜、図1を参照する。
図2に示すように、本実施形態の複合水酸化物1の製造方法は、晶析反応槽内の反応溶液中において、少なくともニッケルとマンガンを含む塩を中和して共沈殿させる晶析工程を含む。本実施形態においては、この晶析工程の際、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度と、溶存酸素濃度と、反応水溶液に負荷する撹拌動力と、を調整することが重要である。これらの因子(パラメータ)を調整することにより、得られる二次粒子3の結晶性と二次粒子3内部の疎密度とをそれぞれを制御することが可能となる。
反応水溶液中の溶存酸素濃度は、例えば、6.0mg/Lを超え8.0mg/L以下の範囲で適宜調整する。溶存酸素濃度を上記の範囲で制御することで、二次粒子3の疎密度を制御して正極活物質の前駆体として好適な複合水酸化物を得ることができる。また、晶析工程中、溶存酸素濃度は、一定の範囲となるように制御することが好ましく、溶存酸素濃度の変動幅は、±0.2mg/L以内とすることが好ましく、±0.1mg/L以内とすることがより好ましい。なお、溶存酸素濃度は、ウインクラー法(化学分析法)、隔膜透過法(電気化学測定法)、蛍光測定法などの方法により測定できる。また、溶存酸素濃度の測定方法は、上記したいずれの方法を用いても同等の溶存酸素濃度の測定値が得られるため、上記したいずれの方法を用いてもよい。なお、反応水溶液中の溶存酸素濃度は、不活性ガス(例えば、N2ガスやArガスなど)、空気、あるいは酸素などのガスを反応槽内に導入し、これらのガスの流量や組成を制御することにより調整できる。なお、これらのガスは反応槽内空間に流してもよいし、反応水溶液中に吹き込んでもよい。
反応水溶液中の溶解ニッケル濃度は、例えば、反応水溶液の温度を基準として10mg/L以上400mg/L以下の範囲、好ましくは100mg/L以上350mg/L以下の範囲で調整する。溶解ニッケル濃度を上記範囲で、適宜調整することにより、粒径及び疎密度を上記の範囲に制御することができ、正極活物質の前駆体として好適な粒子形態や高い球状性を有するニッケルマンガン複合水酸化物を容易に得ることができる。また、晶析工程中、溶解ニッケル濃度は、一定の範囲となるように制御することが好ましく、溶解ニッケル濃度の変動幅は、±20mg/L以内とすることが好ましい。なお、溶解ニッケル濃度は、例えば、反応水溶液の液成分中のNi量をICP発光分光法により化学分析することにより測定することができる。
反応溶液に負荷する撹拌動力は、0.5kW/m3以上11.0kW/m3以下の範囲で調整することが好ましく、1.0kW/m3以上10.0kW/m3以下の範囲とすることがより好ましい。攪拌動力を上記範囲とすることで、二次粒子の過度の微細化や粗大化を抑制し、複合水酸化物1の粒径を正極活物質としてより好適なものとすることができる。また、晶析工程中、撹拌動力は、一定の範囲となるように制御することが好ましく、撹拌動力の変動幅は、±0.2kW/m3以内とすることが好ましい。なお、攪拌動力は、例えば、6.0kW/m3以下の範囲で調製してもよい。また、撹拌動力が0.5kW/m3未満である場合、一次粒子2が凝集しやすくなり、粗大化した二次粒子3が形成させることがある。これにより政局活物質の充填性が低下することがある。一方、11.0kW/m3を超えると、一次粒子の凝集が過度に抑制されやすく、二次粒子3が小さくなり過ぎることがある。
晶析反応槽内の反応水溶液の温度は、35℃以上60℃以下の範囲であることが好ましく、38℃以上50℃以下の範囲とすることがより好ましい。反応水溶液の温度が60℃超える場合、反応水溶液中で、粒子成長よりも核生成の優先度が高まり、複合水酸化物1を構成する一次粒子2の形状が微細になり過ぎやすい。このような複合水酸化物1を用いると、得られる正極活物質の充填性が低くなるという問題がある。一方、反応水溶液の温度が35℃未満の場合、反応水溶液中で、核生成よりも、粒子成長が優先的となる傾向があるため、複合水酸化物1を構成する一次粒子2及び二次粒子3の形状が粗大になりやすい。このような粗大な二次粒子3を有する複合水酸化物を正極活物質の前駆体として用いた場合、電極作製時に凹凸が発生するほどの非常に大きい粗大粒子を含む正極活物質が形成されるという問題がある。さらに、反応水溶液が35℃未満の場合、反応水液中の金属イオンの残存量が高く反応効率が非常に悪いという問題が発生するとともに、不純物元素を多く含んだ複合水酸化物が生成してしまう問題が生じやすい。
反応水溶液のpH値は、液温25℃基準として10.0以上13.0以下の範囲であることが好ましい。pH値が上記範囲である場合、一次粒子2の大きさ及び形状を適度に制御して疎密度を制御しながら、二次粒子のモフォロジーを適切に制御して、正極活物質の前駆体としてより好適な複合水酸化物1を得ることができる。また、pH値が10.0未満である場合、複合水酸化物1の生成速度が著しく遅くなり、濾液中にニッケルが残留し、得られる複合水酸化物1の組成が目標値から大きくずれることがある。一方、pH値が13.0を超える場合、粒子の成長速度が速く、核生成が起こりやすくなるため、小粒径かつ球状性の悪い粒子となりやすい。
本実施形態の製造方法は、反応溶液中において、少なくともニッケルとマンガンとを含む塩を中和してニッケルマンガン複合水酸化物粒子を生成させる晶析工程を含む。晶析工程の具体的な実施態様としては、例えば、反応槽内の少なくともニッケル(Ni)、マンガン(Mn)を含む混合水溶液を一定速度にて撹拌しながら、中和剤(例えば、アルカリ溶液など)を加えて中和することによりpHを制御して、複合水酸化物1粒子を共沈殿により生成させることができる。本実施形態の製造方法においては、バッチ方式による晶析法、あるいは連続晶析法のいずれの方法も採用できる。ここで、連続晶析法とは、上記混合水溶液を連続的に供給しながら中和剤を供給してpHを制御しつつ、オーバーフローにより生成した複合水酸化物粒子を回収する晶析法である。連続晶析法は、バッチ法と比較して粒度分布の広い粒子が得られ、充填性の高い粒子が得られやすい。また、連続晶析法は、大量生産に向いており、工業的にも有利な製造方法となる。例えば、上述した本実施形態の複合水酸化物1の製造を、連続晶析法で行う場合、得られる複合水酸化物1粒子の充填性(タップ密度)をより向上させることができ、より高い充填性及び疎密度を有する複合水酸化物1を、簡便かつ大量に生産することができる。
本実施形態の正極活物質は、一般式(2):Li1+tNixMnyMzO2+β(式(2)中、Mは、Co、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Fe、及びWから選択される少なくとも1種以上の元素であり、tは、−0.05≦t≦0.5であり、xは、0.1≦x≦0.9、yは、0.05≦y≦0.8、zは、0≦z≦0.8であり、かつ、x+y+z=1.0を満たし、βは、0≦β≦0.5である。)で表され、一次粒子が凝集した二次粒子からなるリチウムニッケルマンガン複合酸化物(以下、「リチウム金属複合酸化物」ともいう。)で構成される。なお、上記式(2)中、βは、リチウム金属複合酸化物に含まれるリチウム以外の金属元素の価数、及びリチウム以外の金属元素に対するリチウムの原子数比に応じて変化する係数である。
本実施形態の正極活物質の製造方法は、一般式(2):Li1+tNixMnyMzOH2+β(式(2)中、Mは、Co、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Fe、及びWから選択される少なくとも1種以上の元素であり、−0.05≦t≦0.5、0.1≦x≦0.9、0.05≦y≦0.8、0≦z≦0.8かつx+y+z=1.0、0≦β≦0.5である。)で表され、一次粒子が凝集した二次粒子からなるリチウムニッケルマンガン複合酸化物(以下、「リチウム金属複合酸化物」ともいう。)で構成された非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法である。
まず、上述の複合水酸化物1とリチウム化合物と混合して、リチウム混合物を形成する。リチウム化合物としては、特に限定されず公知のリチウム化合物が用いられることができ、例えば、入手が容易であるという観点から、水酸化リチウム、硝酸リチウム、炭酸リチウム、又は、これらの混合物が好ましく用いられる。これらの中でも、リチウム化合物としては、取り扱いの容易さ、品質の安定性の観点から、酸化リチウム又は炭酸リチウムがより好ましい。混合工程の前に複合水酸化物1を酸化してニッケルマンガン複合酸化物の形態にした後、混合してもよい。
次いで、リチウム混合物を焼成して、リチウムニッケルマンガン複合酸化物を得る。焼成は、酸化性雰囲気中で、700℃以上1100℃以下で行う。焼成温度が700℃未満である場合、焼成が十分行われず、タップ密度が低下することがある。また、焼成温度が700℃未満である場合、リチウムの拡散が十分に進行せず、余剰のリチウムが残存し、結晶構造が整わなくなったり、粒子内部のニッケル、マンガンなどの組成の均一性が十分に得られず、電池に用いられた場合に十分な特性が得られないことがある。一方、1100℃を超えると、粒子表面の疎の部分が緻密化してしまう。また、リチウムニッケルマンガン複合酸化物の粒子間で激しく焼結が生じるとともに異常粒成長を生じる可能性があり、このため、焼成後の粒子が粗大となって略球状の粒子形態を保持できなくなる可能性がある。このような正極活物質は、比表面積が低下するため、電池に用いた場合、正極の抵抗が上昇して電池容量が低下する問題が生じる。また、焼成時間は、特に限定されないが、1時間以上24時間以内程度である。
本実施形態の非水系電解質二次電池(以下、「二次電池」ともいう。)の一例について、構成要素ごとにそれぞれ説明する。本実施形態の二次電池は、正極、負極及び非水電解液を含み、一般のリチウムイオン二次電池と同様の構成要素から構成される。なお、以下で説明する実施形態は例示に過ぎず、非水系電解質二次電池は、下記実施形態をはじめとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。また、二次電池は、その用途を特に限定するものではない。
上記の正極活物質10を用いて、非水系電解質二次電池の正極を作製する。以下に正極の製造方法の一例を説明する。まず、上記の正極活物質10(粉末状)、導電材および結着剤(バインダー)を混合し、さらに必要に応じて活性炭や、粘度調整などの目的の溶剤を添加し、これを混練して正極合材ペーストを作製する。
負極は、金属リチウム、リチウム合金等を用いることができる。また、負極は、リチウムイオンを吸蔵・脱離できる負極活物質に結着剤を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状にした負極合材を、銅等の金属箔集電体の表面に塗布、乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものを用いてもよい。
正極と負極との間には、セパレータを挟み込んで配置する。セパレータは、正極と負極とを分離し、電解質を保持するものであり、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどの薄い膜で、微少な孔を多数有する膜を用いることができる。
非水系電解液は、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートおよびトリフルオロプロピレンカーボネートなどの環状カーボネート、また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジプロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート、さらに、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランおよびジメトキシエタンなどのエーテル化合物、エチルメチルスルホンやブタンスルトンなどの硫黄化合物、リン酸トリエチルやリン酸トリオクチルなどのリン化合物などから選ばれる1種を単独、又は2種以上を混合して用いることができる。
以上のように説明してきた正極、負極、セパレータおよび非水系電解液で構成される本発明の非水系電解質二次電池は、円筒形や積層形など、種々の形状にすることができる。いずれの形状を採る場合であっても、正極および負極を、セパレータを介して積層させて電極体とし、得られた電極体に、非水系電解液を含浸させ、正極集電体と外部に通ずる正極端子との間、および、負極集電体と外部に通ずる負極端子との間を、集電用リードなどを用いて接続し、電池ケースに密閉して、非水系電解質二次電池を完成させる。
[複合水酸化物の作製]
反応槽(60L)に純水を所定量入れ、攪拌動力を5.2kW/m3に調整した。次いで、攪拌しながら反応槽内の温度(液温)を45℃に設定した。このとき反応槽内に、空気を供給しつつ、反応槽液中の溶存酸素濃度が6.2mg/LとなるようになるようにN2流量を調整した。この反応槽内にニッケル:コバルト:マンガンのモル比が35:35:30となるように硫酸ニッケル、硫酸コバルト及び硫酸マンガンを溶解した2.0mol/Lの混合水溶液と、アルカリ溶液である25質量%水酸化ナトリウム水溶液と、錯化剤として25質量%アンモニア水と、を反応槽に同時に連続的に添加し、中和晶析反応を行った。溶解ニッケル濃度が300mg/LとなるようにpH値とアンモニウムイオン濃度で調整した。この際、反応槽内のアンモニウムイオン濃度は、12〜15g/Lの範囲であった。また、混合水溶液に含まれる金属塩の滞留時間は8時間となるように混合溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水の合計の流量を制御した。反応槽内で中和晶析反応が安定した後、オーバーフロー口からニッケルマンガン複合水酸化物を含むスラリーを回収し、吸引濾過してニッケルマンガン複合水酸化物のケーキを得た。濾過後、濾過機内にあるニッケルマンガン複合水酸化物ケーキ140gに対して1Lの純水を供給しながら吸引濾過して通液することで、不純物の洗浄を行った。さらに、洗浄後のニッケルマンガン複合水酸化物ケーキを120℃で大気乾燥してニッケルマンガン複合水酸化物を得た。
上記ニッケルマンガン複合水酸化物と炭酸リチウムを、Li/Meが1.06なるように秤量した後、前駆体の形骸が維持される程度の強さでシェーカーミキサー装置(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製TURBULA TypeT2C)を用いて十分に混合してリチウム混合物を得た(混合工程)。
得られた正極活物質52.5mg、アセチレンブラック15mg、およびポリテトラフッ化エチレン樹脂(PTFE)7.5mgを混合し、100MPaの圧力で直径11mm、厚さ100μmにプレス成形し、図6に示す正極(評価用電極)PEを作製した。作製した正極PEを真空乾燥機中120℃で12時間乾燥した後、この正極PEを用いて2032型コイン電池CBAを、露点が−80℃に管理されたAr雰囲気のグローブボックス内で作製した。負極NEには、直径17mm厚さ1mmのリチウム(Li)金属を用い、電解液には、1MのLiClO4を支持電解質とするエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の等量混合液(富山薬品工業株式会社製)を用いた。セパレータSEには膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用いた。また、コイン電池は、ガスケットGAとウェーブワッシャーWWを有し、正極缶PCと負極缶NCとでコイン型の電池に組み立てた。
晶析工程における反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を350mg/LとなるようにpH値を制御したこと以外は、実施例1と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物および正極活物質を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。また、得られた正極活物質の特性および電気化学特性評価結果を表2に示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
晶析工程における溶存酸素濃度を7.5mg/Lとなるように空気流量を調整したこと以外は、実施例1と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物および正極活物質を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。また、得られた正極活物質の特性および電気化学特性評価結果を表2に示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
[複合水酸化物の作製]
反応槽(60L)に純水を所定量入れ、攪拌動力を5.5kW/m3に調整した。次いで、攪拌しながら反応槽内の温度(液温)を45℃に設定した。このとき反応槽内に、空気を供給しつつ、反応槽液中の溶存酸素濃度が7.8mg/LとなるようになるようにN2流量を調整した。この反応槽内にニッケル:コバルト:マンガンのモル比が60:20:20となるように硫酸ニッケル、硫酸コバルト及び硫酸マンガンを溶解した2.0mol/Lの混合水溶液と、アルカリ溶液である25質量%水酸化ナトリウム水溶液と、錯化剤として25質量%アンモニア水と、を反応槽に同時に連続的に添加し、中和晶析反応を行った。溶解ニッケル濃度が150mg/LとなるようにpH値とアンモニウムイオン濃度で調整した。この際、反応槽内のアンモニウムイオン濃度は、12〜15g/Lの範囲であった。また、混合水溶液に含まれる金属塩の滞留時間は8時間となるように混合溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水の合計の流量を制御した。反応槽内で中和晶析反応が安定した後、オーバーフロー口からニッケルマンガン複合水酸化物を含むスラリーを回収し、吸引濾過してニッケルマンガン複合水酸化物のケーキを得た。濾過後、濾過機内にあるニッケルマンガン複合水酸化物ケーキ140gに対して1Lの純水を供給しながら吸引濾過して通液することで、不純物の洗浄を行った。さらに、洗浄後のニッケルマンガン複合水酸化物ケーキを120℃で大気乾燥してニッケルマンガン複合水酸化物を得た。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の物性を表1に示す。
[正極活物質の作製]
上記ニッケルマンガン複合水酸化物と炭酸リチウムを、Li/Meが1.025となるように秤量した後、前駆体の形骸が維持される程度の強さでシェーカーミキサー装置(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製TURBULA TypeT2C)を用いて十分に混合してリチウム混合物を得た(混合工程)。
晶析工程における攪拌動力を5.5kW/m3に調整し、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を410mg/L、溶存酸素濃度を5.8mg/Lとなるように空気に加えて窒素ガスを供給し、その流量とpH値を調整したこと以外は、実施例1と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物および正極活物質を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。また、得られた正極活物質の特性および電気化学特性評価結果を表2に示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
晶析工程における攪拌動力を6.0kW/m3に調整し、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を1080mg/L、溶存酸素濃度を2.8mg/Lとなるように空気に替えてN2を供給し、その流量とpH値を調整したこと以外は、実施例1と同様にしてニッケルコバルトマンガン複合水酸化物および正極活物質を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。また、得られた正極活物質の特性および電気化学特性評価結果を表2に示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
晶析工程における攪拌動力を5.8kW/m3に調整し、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を970mg/L、溶存酸素濃度を4.5mg/Lとなるように空気に替えてN2を供給し、その流量とpH値を調整したこと以外は、実施例1と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物および正極活物質を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。また、得られた正極活物質の特性および電気化学特性評価結果を表2に示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
2…一次粒子
3…二次粒子
4…空隙
d…二次粒子の粒径
PE…正極(評価用電極)
NE…負極
SE…セパレータ
GA…ガスケット
WW…ウェーブワッシャー
PC…正極缶
NC…負極缶
Claims (16)
- 一般式(1):NixMnyMz(OH)2+α(前記式(1)中、Mは、Co、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Fe、及びWから選択される少なくとも1種以上の添加元素であり、xは、0.1≦x≦0.9、yは、0.05≦y≦0.8、zは、0≦z≦0.8であり、かつ、x+y+z=1.0を満たし、αは、0≦α≦0.4である。)で表され、複数の一次粒子が凝集した二次粒子から構成されたニッケルマンガン複合水酸化物であって、
X線回折測定により得られる(001)面の回折ピークの半価幅が0.40°以上であり、〔(前記二次粒子内部の空隙面積/前記二次粒子断面積)×100〕(%)で表される疎密度が22%を超え40%以下の範囲であることを特徴とするニッケルマンガン複合水酸化物。 - 前記ニッケルマンガン複合水酸化物の窒素吸着法により測定される細孔容積が0.05cm3/g以上であることを特徴とする請求項1に記載のニッケルマンガン複合水酸化物。
- 前記ニッケルマンガン複合水酸化物の粒度分布の広がりを示す指標である〔(D90−D10)/平均体積粒径MV〕が0.7以上であり、体積平均粒径MVが5μm以上20μm以下である、ことを特徴とする請求項1又は2に記載のニッケルマンガン複合水酸化物。
- 前記ニッケルマンガン複合水酸化物の比表面積が15m2/g以上30m2/g以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のニッケルマンガン複合水酸化物。
- 前記ニッケルマンガン複合水酸化物のタップ密度が1.0g/cm3以上1.8g/cm3以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のニッケルマンガン複合水酸化物。
- 一般式(1):NixMnyMz(OH)2+α(前記式(1)中、Mは、Co、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Fe、及びWから選択される少なくとも1種以上の添加元素であり、xは、0.1≦x≦0.9、yは、0.05≦y≦0.8、zは、0≦z≦0.8であり、かつ、x+y+z=1.0を満たし、αは、0≦α≦0.4である。)で表され、複数の一次粒子が凝集した二次粒子から構成されたニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法であって、
反応水溶液中で少なくともニッケルとマンガンを含む塩を中和してニッケルマンガン複合水酸化物を生成させる晶析工程を含み、
前記晶析工程において、反応水溶液中の溶存酸素濃度を6.0mg/Lを超え8.0mg/L以下の範囲に調整し、溶解ニッケル濃度を10mg/L以上400mg/L以下の範囲に調整することを特徴とするニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法。 - 前記晶析工程において、前記撹拌動力を0.5kW/m3以上11.0kW/m3以下の範囲で調整することを特徴とする請求項6に記載のニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法。
- 前記晶析工程において、反応水溶液の温度を35℃以上60℃以下の範囲で調整することを特徴とする請求項6又は7に記載のニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法。
- 前記晶析工程において、反応水溶液の液温25℃基準として測定されるpH値が10.0以上13.0以下の範囲に調整することを特徴とするで請求項6〜8のいずれか一項に記載のニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法。
- 前記晶析工程は、反応槽にニッケルとマンガンを含む混合水溶液を連続的に加えて、中和させて生成するニッケルマンガン複合水酸化物粒子を含むスラリーをオーバーフローさせて粒子を回収することを特徴とする請求項6〜9のいずれか一項に記載のニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法。
- 一般式(2):Li1+tNixMnyMzO2+β(式(2)中、Mは、Co、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Fe、及びWから選択される少なくとも1種以上の添加元素であり、tは、−0.05≦t≦0.5であり、xは、0.1≦x≦0.9、yは、0.05≦y≦0.8、zは、0≦z≦0.8であり、かつ、x+y+z=1.0を満たし、βは、0≦β≦0.5である。)で表され、一次粒子が凝集した二次粒子からなるリチウムニッケルマンガン複合酸化物で構成された非水系電解質二次電池用正極活物質であって、
前記二次粒子の〔(前記二次粒子内部の空隙面積/前記二次粒子断面積)×100〕(%)で表される平均疎密度が20%以上40%以下であり、JIS規格のK6217−4:2008に準拠して測定されるDBP吸収量が28cm3/100gを超え40ml/100g以下であることを特徴とする非水系電解質二次電池用正極活物質。 - タップ密度が1.2g/cm3以上1.8g/cm3以下であることを特徴とする請求項11に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。
- X線回折測定による104面のピーク強度I(104)に対する003面の回折ピーク強度I(003)の比I(003)/I(104)が1.7以上であることを特徴とする請求項11又は12に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。
- 一般式(2):Li1+tNixMnyMzO2+β(前記式(2)中、Mは、Co、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Fe、及びWから選択される少なくとも1種以上の元素であり、tは、−0.05≦t≦0.5であり、xは、0.1≦x≦0.9、yは、0.05≦y≦0.8、zは、0≦z≦0.8であり、かつ、x+y+z=1.0を満たし、βは、0≦β≦0.5である。)で表され、一次粒子が凝集した二次粒子からなるリチウムニッケルマンガン複合酸化物で構成された非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法であって、
請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のニッケルマンガン複合水酸化物と、リチウム化合物とを混合して混合物を得る工程と、前記混合物を焼成してリチウムニッケルマンガン複合酸化物を得る工程と、を含むことを特徴とする非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 - 前記ニッケルマンガン複合水酸化物を、請求項6〜10のいずれか一項に記載の製造方法によって得ることを特徴とする請求項14に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
- 請求項11〜13のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質を正極に用いたことを特徴とする非水系電解質二次電池。
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