KR101257585B1 - 리튬 이온 전지용 정극 활물질, 2 차 전지용 정극 및 리튬 이온 전지 - Google Patents

리튬 이온 전지용 정극 활물질, 2 차 전지용 정극 및 리튬 이온 전지 Download PDF

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Abstract

층상 구조를 가지고 있는 LiaNixMnyCozO2 (1.0 ＜ a ＜ 1.3, 0.8 ＜ x ＋ y ＋ z ＜ 1.1) 로 나타내는 리튬 함유 니켈 망간 코발트 복합 산화물로 이루어지고, CuKα 선을 사용한 분말 X 선 회절 패턴에서의 (018) 면과 (113) 면으로부터 계산되는 격자 상수로부터 추정되는 몰 용적 Vm 을 세로축으로 하고, 금속 성분 중의 Co 비율 z (몰%) 을 가로축으로 한 영역에 있어서, 그 관계가 Vm = 21.276 － 0.0117z 를 상한으로 하고, Vm = 21.164 － 0.0122z 를 하한으로 하는 범위 내에 있고, 또한 (018) 면과 (113) 면의 반값 폭이 모두 0.200° 이하인 리튬 이온 전지 정극재용 정극 활물질. 결정 구조에 관여하는 것으로 생각되는 코발트 (Co) 의 비율과 격자 상수의 관계를 조사하여 이것을 규정하고, 이로써, 결정성이 높고, 고용량이고 또한 높은 안전성을 갖는 정극 활물질로 하고, 이 재료를 사용함으로써, 리튬 이온 전지의 특성 확보, 안전성 확보가 보다 가능한 리튬 이온 전지용 정극 활물질을 얻는 것을 과제로 한다.

Description

리튬 이온 전지용 정극 활물질, 2 차 전지용 정극 및 리튬 이온 전지{POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM ION BATTERY, POSITIVE ELECTRODE FOR RECHARGEABLE BATTERY, AND LITHIUM ION BATTERY}
본 발명은, 리튬 이온 전지용 정극 활물질에 관한 것으로, 결정성이 높고, 고용량을 확보하면서, 안전성이 높은 정극 활물질 및 2 차 전지용 정극 그리고 리튬 이온 전지에 관한 것이다.
최근, 고에너지 밀도 전지로서, 비수계의 리튬 2 차 전지의 수요가 급속히 높아지고 있다. 이 리튬 2 차 전지는, 정극 및 부극 그리고, 이들 전극 간에 개재되는 전해질을 유지한 세퍼레이터의, 3 개의 기본 요소로 구성되어 있다.
정극 및 부극으로서, 활물질, 도전재, 결합재 및, 필요에 따라 가소제를 분산매에 혼합 분산시킨 슬러리를 금속 박이나 금속 메시 등의 집전체에 담지시켜 사용되고 있다.
이 중에서, 정극 활물질로는 리튬과 천이 금속의 복합 산화물, 특히 코발트계 복합 산화물, 니켈계 복합 산화물, 망간계 복합 산화물이 대표적인 것이다. 이들 리튬 복합 산화물은, 일반적으로 주체가 되는 원소의 화합물 (Mn, Fe, Co, Ni 등의 탄산염, 산화물) 과 리튬 화합물 (탄산리튬 등) 을 소정의 비율로 혼합하고, 그것을 열 처리 (산화 처리) 함으로써 합성되고 있다 (특허문헌 1, 특허문헌 2, 특허문헌 3 참조).
이 중에서, 특히 Ni : Mn : Co = 1 : 1 : 1 조성의 3 원계 정극 재료가 제안되어 있다 (특허문헌 4 참조). 이 특허문헌 4 의 경우, Li/금속비가 0.97∼1.03 이고, 방전 용량 200 mAh/g 를 얻을 수 있는 것으로 기재되어 있다. 그러나 이 경우, 충전 종지 전압이 4.7 V 로 고전압이기 때문에, 4.3 V 에서 전압을 컷하면, 초기 방전 용량은 150 mAh/g 정도이다.
일반적으로, 전지의 초기 특성이나 사이클 특성 혹은 내부 저항은, 재료의 결정 구조에 따라 크게 상이하다. 층상 구조를 가지고 있어도, 국부적으로 혼재하는 스피넬 구조 등에 의해 전지 특성의 열화로 이어진다는 문제를 가지고 있다.
이 때문에, 결정 구조의 동정이 중요해지지만, 이 결정 구조의 동정에는, 종래 XRD (X 선 회절법) 가 주로 이용되어 왔다. 그러나, 피크 위치가 가까운 등의 이유에 의해, 상 (相) 의 혼재를 확인하는 것이 곤란하였다.
이와 같은 점에서, 정극 활물질을 라만 분광에 의한 규정을 실시하는 제안이 있다 (특허문헌 5 참조). 이 특허문헌 5 에서는, 화학식 LiCoMA2 (0.95
Figure 112010065362063-pct00001
Li
Figure 112010065362063-pct00002
1.0, A 에는 O, F, S, P 를 포함한다) 의 라만 스펙트럼 분석에 있어서, 스피넬 구조와 육방정 구조의 피크 강도비를 규정하고 있는데, 메인 피크가 스피넬 구조의 피크로 되어 있고, 층상 구조는 아니기 때문에, 충분한 특성이 얻어진다고는 하기 어렵다.
상기와 같이, 리튬 2 차 전지 재료는, 종래 기술에 비해 우수한 특성을 갖는 것이지만, 소결성 및 전지 특성에 대해서는, 더욱 개선이 요구되는 것이다.
또, 리튬 이온 전지용 정극 활물질로서 층상의 리튬 니켈 망간 코발트 복합 산화물은, 코발트산리튬이나 망간산리튬과 비교하여 고용량이고 안전성이 높은 점에서 유망시되고 있다. 그러나, 그 조성과 결정성에 대한 기술은 적고, 특히 격자 상수에 대해서는, 대략적인 폭으로 기재되어 있을 뿐이다.
LiaNixMnyCozO2 조성의 리튬 이온 전지용 정극 활물질에 있어서, 격자 상수를 규정한 것에는, 이하의 특허문헌 (특허문헌 6-9 참조) 이 존재한다.
예를 들어, 특허문헌 6 에서는, 리튬 2 차 전지 정극 재료용 리튬 니켈 망간 코발트계 복합 산화물로, 격자 상수가 2.855 Å
Figure 112010065362063-pct00003
a
Figure 112010065362063-pct00004
2.870 Å, 14.235 Å
Figure 112010065362063-pct00005
c
Figure 112010065362063-pct00006
14.265 Å 의 범위에 있는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 7 에서는, 층상 리튬 니켈계 복합 산화물에 있어서, 부피 밀도가 2.0 g/cc 이상이고, 2 차 입자의 메디안 직경이 9-20 um, BET 비표면적이 0.5∼1 ㎡/g 인 것이 기재되어 있다. 특허문헌 8 에서는, 리튬 함유 천이 금속 복합 산화물에 있어서, a 축의 격자 상수가 2.895∼2.925 Å, c 축의 격자 상수가 14.28∼14.38 Å 인 것이 기재되어 있다. 또한 특허문헌 9 에서는, 리튬 함유 천이 금속 복합 산화물에 있어서, a 축의 격자 상수가 2.830∼2.890 Å, c 축의 격자 상수가 14.150∼14.290 Å 인 것이 기재되어 있다.
그러나, 이들은 a 축의 격자 상수, c 축의 격자 상수를 규정하는 기재는 있지만, 추가로 조성과 몰 용적까지 깊게 다룬 기재는 없기 때문에, 리튬 이온 전지의 특성 확보, 안전성 확보의 면에서는 충분하지 않다는 문제가 있다.
일본 공개특허공보 평1-294364호 일본 공개특허공보 평11-307094호 일본 공개특허공보 2005-285572호 일본 공개특허공보 2003-59490호 일본 공개특허공보 2005-44785호 일본 공개특허공보 2006-253119호 일본 특허 제4003759호 일본 공개특허공보 2002-145623호 일본 공개특허공보 2003-068298호
상기와 같이, 리튬 이온 전지용 정극 활물질로서 층상의 리튬 니켈 망간 코발트 복합 산화물은, 코발트산리튬이나 망간산리튬과 비교하여 고용량이고 안전성이 높은 점에서 유망시되고 있는 물질이기는 하지만, 그 조성과 결정성에 대해, 충분하게 해명이 이루어지지는 않았다. 이 점을 감안하여, 본 발명은, 상기 조성에 있어서, 주로 결정 구조에 관여하는 것으로 생각되는 코발트 (Co) 의 비율과 격자 상수의 관계를 조사하여 이것을 규정하고, 이로써, 결정성이 높고, 고용량이고 또한 높은 안전성을 갖는 정극 활물질을 제공하고, 이 재료를 사용함으로써, 리튬 이온 전지의 특성 확보, 안전성 확보가, 보다 가능한 리튬 이온 전지용 정극을 얻는 것을 과제로 하는 것이다.
상기의 과제를 감안하여, 본 발명은 이하의 발명을 제공하는 것이다.
1) 층상 구조를 가지고 있는 LiaNixMnyCozO2 (1.0 ＜ a ＜ 1.3, 0.8＜ x ＋ y ＋ z ＜ 1.1) 로 나타내는 리튬 함유 니켈 망간 코발트 복합 산화물로 이루어지고, CuKα 선을 사용한 분말 X 선 회절 패턴에서의 (018) 면과 (113) 면으로부터 계산되는 격자 상수로부터 추정되는 몰 용적 Vm 을 세로축으로 하고, 금속 성분 중의 Co 비율 n (몰%) 을 가로축으로 한 영역에 있어서, 그 관계가 Vm = 21.276 － 0.0117n 를 상한으로 하고, Vm = 21.164 － 0.0122n 를 하한으로 하는 범위 내에 있고, 또한 (018) 면과 (113) 면의 반값 폭이 모두 0.200° (도) 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지 정극재용 정극 활물질.
2) 상기 산화물 분체의 평균 입경이 5 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하이고, 비표면적이 1.0 ㎡/g 이상 1.6 ㎡/g 이하이고, 탭 밀도가 1.5 이상 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 청구항 1 에 기재된 리튬 이온 전지 정극재용 정극 활물질.
3) 상기 1) 또는 2) 에 기재된 정극 활물질을 사용한 리튬 이온 2 차 전지용 정극.
4) 상기 3) 의 정극을 사용한 리튬 이온 2 차 전지.
본 발명은, 상기 조성에 있어서, 주로 결정 구조에 관여하는 것으로 생각되는 코발트 (Co) 의 비율과 격자 상수의 관계를 규정함으로써, 결정성이 높고, 고용량이고 또한 높은 안전성을 갖는 정극 활물질을 얻을 수 있고, 이 정극 활물질을 사용함으로써, 리튬 이온 전지의 특성 및 안전성을, 보다 효과적으로 확보할 수 있다는 우수한 효과를 갖는다.
도 1 은, 몰 용적 Vm 을 세로축으로 하고, Co 비율 n (몰%) 를 가로축으로 한 영역에 있어서, Vm = 21.276 － 0.0117n 를 상한으로 하고, Vm = 21.164 － 0.0122n 를 하한으로 하는 범위를 나타내고, 또한 실시예 및 비교예의 조건을 플롯한 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
리튬 이온 전지의 정극 활물질로서, 리튬 함유 천이 금속 산화물이 사용된다. 구체적으로는, 코발트산리튬 (LiCoO2), 니켈산리튬 (LiNiO2), 망간산리튬 (LiMn2O4) 등이고, 특성 개선 (고용량화, 사이클 특성, 보존 특성, 내부 저항 저감, 충방전 특성) 이나 안전성을 높이기 위해서 이들을 복합화한다.
본원 발명의 리튬 이온 전지의 정극 활물질로서, 층상 구조를 갖는 3 원계 재료 LiaNixMnyCozO2 (1.0 ＜ a ＜1.3, 0.8 ＜ x ＋ y ＋ z ＜ 1.1) 을 사용하는 것이다.
발명자들은, 이 층상 구조를 갖는 재료에 대해, CuKα 선을 사용한 X 선 회절 패턴을 상세하게 검토한 결과, 고용량이고 안전성이 우수한 재료가 얻어진 경우에는, (018) 면과 (113) 면으로부터 계산되는 격자 상수로부터 추정되는 몰 용적과 3 원계 재료의 Co 비율에 일정한 상관이 있는 것, 또한 평균 입경, 비표면적, 탭 밀도를 소정의 범위으로 해야 하는 것을 알아내었다.
구체적으로는, 결정 구조는 층상 R3m 에 귀속되는 구조이다. 또, 전체 금속에 대한 Li 의 비율을 나타내는 a 값은 1.0 을 초과하고 1.3 미만이다. 1.0 이하에서는 안정적인 결정 구조를 유지하기 어렵고, 1.3 이상에서는 고용량을 확보할 수 없게 되기 때문이다.
또한 전체 금속의 몰비를 나타내는 (x ＋ y ＋ z) 값은 0.8 을 초과하고 1.1 미만의 범위로 한다. 0.8 이하에서는 산소량이 많아 용량 확보가 곤란해지고, 1.1 이상에서는 산소 결손이 생겨 안전성을 확보하기 어려워지기 때문이다.
이 결정 구조에 있어서의 몰 용적 (Vm) 은, CuKα 선을 사용하여 얻어지는 X 선 회절 패턴으로부터, 이하의 식을 활용하여 계산할 수 있다. 여기서, a 는 a 축의 격자 상수, c 는 c 축의 격자 상수를 나타낸다.
Vm = 0.17906 × a × a × c
또, 격자 상수 (a, c) 는 육방정계의 면 간격과 격자 상수의 관계식으로부터 구할 수 있다. 보다 상세한 격자 상수는 고각측의 데이터를 사용하지만, 여기에서는 (018) 면과 (113) 면의 데이터를 사용한다. 또한, (018) 면은 2θ = 64.0∼64.4°에 위치하고, (113) 면은 2θ = 67.8∼68.2° 에 위치하는 것이다.
금속 성분 중의 Co 비율 n 은 상기 화학식의 x, y, z 를 사용하면, 이하의 계산식으로 나타낼 수 있다.
z = z × 100/(x ＋ y ＋ z)
이 Vm 과 n 를 플롯하면, 고용량과 많은 안전성을 확보할 수 있는 재료인 경우에는, Vm 과 n 에 상관 관계가 발견되고, Vm 을 세로축으로, z 를 가로축으로 한 영역 내에서 하기의 식으로 정의되는 범위가 되는 것을 알았다.
Vm = 21.276 － 0.0117n (상한)
Vm = 21.164 － 0.0122n (하한)
상한을 초과하는 영역에서는 용량의 확보가 곤란해지고, 하한을 밑도는 영역에서는 안전성의 확보가 곤란해진다. 따라서, 상기의 범위는, 중요한 의미를 가지는 것이다.
결정성에 관해서, (018) 면과 (113) 면의 반값 폭이 어느 쪽도 0.200° 이하인 것이 바람직하다. 바람직하게는 0.180° 이하이다. 범위 외에서는 결정성이 나쁘고, 고용량을 확보하는 것이 곤란해진다.
또한 분체 특성에 있어서, 평균 입경이 5 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하이고, 비표면적이 1.0 ㎡/g 이상 1.8 ㎡/g 이하이고, 탭 밀도가 1.5 이상 2.0 이하인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 평균 입경이 6 ㎛ 이상 9 ㎛ 이하이고, 비표면적이 1.1 ㎡/g 이상 1.6 ㎡/g 이하이고, 탭 밀도가 1.6 이상 2.0 이하이다. 이들 범위를 이탈하면, 도포성이 악화되어, 고용량을 확보하기 어려워짐과 함께, 안전성에도 영향을 준다.
또한 이들 정극 활물질을 사용하여, 리튬 이온 전지용 정극을 제조할 수 있다. 또, 이 정극을 사용하여 리튬 이온 전지를 얻을 수 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 설명한다. 또한, 본 실시예는 어디까지나 일례이며, 이 예에만 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술 사상에 포함되는 다른 양태 또는 변형을 포함하는 것이다.
(실시예 1-8)
Ni, Mn, Co 의 금속염 용액과 탄산리튬을 사용한 습식법에 의해 전구체인 탄산염을 제조하였다. 이것을 건조 후, 산화 처리하여, 표 1 의 조성의 정극 재료를 제조하였다. 이 표 1 에 있어서, 시료 No.1 에서 시료 No.8 까지, 각각 실시예 1 에서 8 까지를 나타낸다.
Li, Ni, Mn, Co 함유량은 ICP 로 측정하고, Co 비율은 Li 를 제외한 각 금속 함유량의 합계에 대한 Co 함유량으로 구하였다. 격자 상수는 CuKα 선을 사용한 분말 X 선 회절 패턴에 있어서의 (018) 면과 (113) 면에서의 면 간격으로부터 구하여 몰 용적을 계산하였다. 또, (018) 면과 (113) 면에서의 반값 폭을 측정하고, 이들 결과를 마찬가지로 표 1 에 나타내었다.
표 1 의 시료 No.1 에서 시료 No.8 까지 나타내는 조건은, 본원 청구항 1 에 기재하는 「Vm = 21.276 － 0.0117n 를 상한으로 하고, Vm = 21.164 － 0.0122n 를 하한으로 하는 범위 내에 있고, 또한 (018) 면과 (113) 면의 반값 폭이 모두 0.200°이하이다」라는 조건을 만족하는 것이다. 상기의 「Vm = 21.276 － 0.0117n 를 상한으로 하고, Vm = 21.164 － 0.0122n 를 하한으로 하는 범위」에 대해서는, 알기 쉽게 하기 위해서, 도 1 에 그 범위를 나타내었다. 도 1 의 가로축은, n : Co 비율 (몰%) 이고, 세로축은, Vm : 몰 용적 (CC/몰) 이다. 도 1 에 있어서의 상하 2 개의 선 안이 본원 발명의 조건 범위이고, 실시예 1 내지 실시예 8 에 상당하는 8 개의 ○ 이 플롯되어 있는 것을 알 수 있다.
Figure 112010065362063-pct00007
또한 평균 입경은, 레이저 회절법에 의한 입도 분포에 있어서의 50 % 직경으로 하고, 비표면적은 BET 값을, 탭 밀도는 200 회 탭 후의 밀도로 하였다. 이 정극 재료와 도전재 및 바인더를 85 : 8 : 7 의 비율로 칭량하고, 바인더를 유기 용매 (N-메틸피롤리돈) 에 용해한 것에, 재료와 도전재를 혼합하여 슬러리화하고, Al 박 상에 도포하고 건조 후에 프레스하여 정극으로 하였다. 또한, 도전재 및 바인더는, 공지된 일반적인 재료를 사용할 수 있기 때문에, 특별히 여기에서는 표시하지 않는다.
다음으로, 반대극을 Li 로 한 평가용의 2032 형 코인 셀을 제조하고, 전해액에 1M-LiPF6 를 EC-DMC (1 : 1) 에 용해한 것을 사용하여, 충전 조건을 4.3 V, 방전 조건을 3.0 V 에서 충방전을 실시하였다. 초기 용량의 확인은, 0.1 C 에서의 충방전으로 확인하였다.
이 결과를, 표 2 에 정리하였다. 표 2 에 나타내는 안전성에 대해서는, 상기한 바와 같이 제조한 코인 셀을 4.3 V 까지 충전한 후, 셀로부터 정극재를 꺼내어, DSC (시차 주사 열량계) 에 의한 분석을 실시하고, 발열 개시 온도를 비교하여, 안전성을 평가한 것이다.
종래의 층상 구조를 갖는 LiCoO2 와 비교한 경우의 결과를, 마찬가지로 표 1 에 나타낸다. 표 2 에 나타내는 평가 결과는, ○ (보다 안전), △ (종래와 동등), × (그 이하) 로 하였다.
Figure 112010065362063-pct00008
표 2 에 나타내는 결과로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 8 (시료 No.1 내지 시료 No.8) 에 대해서는, 모두 안전성은 ○ 이고, 안전성이 종래에 비해 향상되어 있었다. 또, 용량에 대해서는, 모두 148 mAh/g 이상이고, 190 mAh/g 에 이르는 것도 있었다. 이와 같은 경우에도, 종래에 비해 안전성은 향상되어 있었다. 따라서, 실시예에 나타내는 것은, 모두 리튬 이온 전지 정극재용 정극 활물질로서 우수한 물질인 것을 알 수 있다.
또한, 표 2 에 나타내는 시료에 대해서는, 평균 입경, 비표면적, 탭 밀도는 모두, 본원 청구항 2 에 기재하는 조건을 만족하고 있는 것을 선택했지만, 청구항 2 의 조건으로부터, ±20 % 정도의 이탈이면, 용량과 안전성의 변화는 그다지 크지는 않았다. 즉, 충방전 용량은 140 mAh/g 를 초과하고 있고, 안전성은, 종래보다 향상되었 (○) 거나, 또는 종래와 동등 (△) 했다.
이상으로부터, 본원 청구항 1 의 발명에 있어서 기재하는 「Vm = 21.276 － 0.0117n 를 상한으로 하고, Vm = 21.164 － 0.0122n 를 하한으로 하는 범위 내에 있고, 또한 (018) 면과 (113) 면의 반값 폭이 모두 0.200° 이하이다」라는 조건을 만족하는 것이, 제일의적인 요건인 것을 알 수 있다.
그러나, 본원의 청구항 2 의 발명에 있어서 기재하는, 산화물 분체의 평균 입경이 5 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하이고, 비표면적이 1.0 ㎡/g 이상 1.6 ㎡/g 이하이고, 탭 밀도가 1.5 이상 2.0 이하인 조건은, 보다 바람직한 조건인 것은 말할 필요도 없다.
(비교예 1-9)
Ni, Mn, Co 의 산화물과 탄산리튬을 사용하고, 각 원료를 혼합하여 분쇄한 후, 분무 건조시키고 산화 처리하여 정극 재료를 얻었다. 이 정극 재료를 실시예와 동일하게 처리하고, 동일한 평가를 실시하였다. 몰 용적, 반값 폭 (018), 반값 폭 (113) 을 표 3 에 나타낸다. 표 3 에 기재하는 조건은, 모두 실시예 1-8 에 기재하는 조건과 동일한 것이다.
표 3 과 후술하는 표 4 에 나타내는 시료 No.9 내지 시료 No.17 에 나타내는 것은, 각각 비교예 1 내지 비교예 9 에 대응하는 것이다.
또, 표 4 에는, 시료 No.9 내지 시료 No.17 의 평균 입경, 비표면적, 탭 밀도를 나타낸다. 또, 용량과 안전성에 대해서도 동일하게 나타낸다.
또한, 도 1 에 나타내는 「Vm = 21.276 － 0.0117n 를 상한으로 하고, Vm = 21.164 － 0.0122n 를 하한으로 하는 범위」의 외측에, 비교예 1-9 (시료 No.9 내지 시료 No.17) 이 존재하고, 비교예 1 내지 비교예 9 에 상당하는 9 개의 □ 가 플롯되어 있는 것을 알 수 있다.
Figure 112010065362063-pct00009
Figure 112010065362063-pct00010
상기 표 3, 표 4 및 도 1 로부터 분명한 바와 같이, 충방전 용량은 높은 것은 150 mAh/g (시료 No.11) 과 145 mAh/g (시료 No.12) 가 존재하지만, 이 경우에는, 안전성이 모두 열등하다. 그 이외에는, 모두 140 mAh/g 이하로, 용량이 낮고, 또 안전성은 종래 수준이거나 더욱 열등한 것을 알 수 있다.
이상으로부터, 비교예 1 내지 비교예 9 (시료 No.9 내지 No.17) 에 대해서는, 모두 안전성은 △ 이거나 × 이고, 안전성이 종래와 동등하거나 또는 열등하다. 또, 용량에 대해서도 종래 수준이거나 또는 열등하다.
이상의 실시예와 비교예의 대비로부터, 본원 발명의 실시예에 나타내는 것은, 모두 리튬 이온 전지 정극재용 정극 활물질로서 우수한 물질인 것을 알 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명 리튬 이온 전지 정극재용 정극 활물질은, CuKα 선을 사용한 분말 X 선 회절 패턴에서의 (018) 면과 (113) 면으로부터 계산되는 격자 상수로부터 추정되는 몰 용적 Vm 을 세로축으로 하고, 금속 성분 중의 Co 비율 n (몰%) 를 가로축으로 한 영역에 있어서, 그 관계가 Vm = 21.276 － 0.0117n 를 상한으로 하고, Vm = 21.164 － 0.0122n 를 하한으로 하는 범위 내에 있고, 또한 (018) 면과 (113) 면의 반값 폭이 모두 0.200°이하로 함으로써, 결정성이 높고, 고용량이고 또한 높은 안전성을 갖는 정극 활물질을 얻을 수 있다는 우수한 효과를 가지므로, 리튬 2 차 전지용 재료로서 유용하다.

Claims (7)

  1. 층상 구조를 가지고 있는 LiaNixMnyCozO2 (1.0 ＜ a ＜ 1.3, 0.8 ＜ x ＋ y ＋ z ＜ 1.1, x ＞ y) 로 나타내는 리튬 함유 니켈 망간 코발트 복합 산화물로 이루어지고, CuKα 선을 사용한 분말 X 선 회절 패턴에서의 (018) 면과 (113) 면으로부터 계산되는 격자 상수로부터 산출되는 몰 용적 Vm 을 세로축으로 하고, 금속 성분 중의 Co 비율 n (몰%) 를 가로축으로 한 영역에 있어서, 그 관계가 Vm = 21.276 － 0.0117n 를 상한으로 하고, Vm = 21.164 － 0.0122n 를 하한으로 하는 범위 내에 있고, 또한 (018) 면과 (113) 면의 반값 폭이 모두 0.200° 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지 정극재용 정극 활물질.
  2. 제 1 항에 있어서,
    Co 비율이 20 몰% 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지 정극재용 정극 활물질
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 산화물 분체의 평균 입경이 5 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하이고, 비표면적이 1.0 ㎡/g 이상 1.6 ㎡/g 이하이고, 탭 밀도가 1.5 이상 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지 정극재용 정극 활물질.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 정극 활물질을 사용한 리튬 이온 2 차 전지용 정극.
  5. 제 4 항에 기재된 정극을 사용한 리튬 이온 2 차 전지.

  6. 제 3 항에 기재된 정극 활물질을 사용한 리튬 이온 2 차 전지용 정극.
  7. 제 6 항에 기재된 정극을 사용한 리튬 이온 2 차 전지.

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