WO2010113403A1 - リチウムイオン電池用正極の製造方法、リチウムイオン電池用正極、および前記正極を用いたリチウムイオン電池 - Google Patents

リチウムイオン電池用正極の製造方法、リチウムイオン電池用正極、および前記正極を用いたリチウムイオン電池 Download PDF

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lithium ion
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出口正樹
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Definitions

  • the present invention relates to a lithium ion battery, and more particularly to an improved method for removing impurities from a positive electrode active material for a lithium ion battery.
  • the positive electrode of the lithium ion battery includes a lithium transition metal oxide as a positive electrode active material.
  • LiCoO 2 is generally used as the lithium transition metal oxide, but recently lithium nickel oxides such as LiNiO 2 have also been proposed.
  • a lithium transition metal oxide is synthesized by firing a compound containing a transition metal and a lithium compound.
  • lithium hydroxide and lithium carbonate are generated as by-products.
  • Lithium hydroxide generates gas by reacting with a nonaqueous solvent such as ethylene carbonate.
  • Lithium carbonate generates gas by oxidative decomposition in a high temperature environment. For this reason, when the by-product is mixed in the battery, the battery may expand due to the generation of gas, or the electrode may be deformed. The expansion of the battery and the deformation of the electrode are factors that cause deterioration in cycle characteristics and storage characteristics, and also cause damage to the battery and liquid leakage.
  • Patent Documents 2 to 4 disclose a method of washing with water after firing a raw material as a method for producing a lithium transition metal oxide such as lithium nickel oxide.
  • a method for manufacturing a positive electrode for a lithium ion battery in which a positive electrode including a positive electrode active material layer containing a lithium transition metal oxide as a positive electrode active material is washed with a cleaning solution.
  • LiZF 6-m R mn (Z is Represents any one of phosphorus, boron, arsenic and antimony, R represents a perfluoroalkyl group having 1 or 2 carbon atoms, m is an integer of 0 to 3 when Z is phosphorus, and Z is boron 2 in which Z is 0 when Z is arsenic and antimony, n is 0 when Z is phosphorus, arsenic and antimony, and is 2 when Z is boron. salt And at least one of hydrogen halide.
  • a positive electrode for a lithium ion battery includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on a surface of the positive electrode current collector, and the positive electrode active material layer is used as a positive electrode active material.
  • Lithium transition metal oxide is included, and the surface of the positive electrode active material has lithium halide attached thereto, and the amount of lithium halide attached is 300 to 4000 ⁇ g with respect to 1 g of the positive electrode active material.
  • a lithium ion battery includes the positive electrode for a lithium ion battery, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolyte.
  • a positive electrode for a lithium ion battery containing lithium transition metal oxide as a positive electrode active material from which lithium hydroxide and lithium carbonate are highly removed.
  • a lithium ion battery in which mixing of lithium hydroxide and lithium carbonate is highly suppressed, and which is excellent in cycle characteristics, storage characteristics, and reliability.
  • a positive electrode provided with a positive electrode active material layer containing a lithium transition metal oxide as a positive electrode active material is washed with a cleaning liquid, and the positive electrode active material is coated on the surface of the positive electrode active material with respect to 1 g of the positive electrode active material.
  • the cleaning liquid for cleaning the positive electrode contains an aprotic solvent and a solute.
  • the solute contains at least one of the fluorine-containing lithium salt represented by the general formula (1) and a hydrogen halide.
  • fluorine-containing lithium salt represented by the general formula (1) examples include LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , Examples include LiPF 4 (CF 3 ) 2 and LiPF 5 CF 3 .
  • the said fluorine-containing lithium salt can be used individually by 1 type, and can also be used in combination of 2 or more type.
  • the fluorine-containing lithium salt is particularly preferably LiPF 6 .
  • the hydrogen halide include hydrogen fluoride, hydrogen chloride, hydrogen bromide, and hydrogen iodide. One hydrogen halide can be used alone, or two or more hydrogen halides can be used in combination.
  • the hydrogen halide is particularly preferably hydrogen fluoride.
  • the fluorine-containing lithium salt of the general formula (1) has high hydrolyzability. Therefore, when the cleaning liquid contains the fluorine-containing lithium salt of the general formula (1), this fluorine-containing lithium salt is hydrolyzed by water adhering to the surface of the positive electrode active material to generate hydrogen fluoride. The produced hydrogen fluoride reacts with lithium hydroxide and lithium carbonate adhering to the surface of the positive electrode active material to produce lithium fluoride. When the cleaning liquid contains hydrogen halide, this hydrogen halide reacts with lithium hydroxide and lithium carbonate to produce lithium halide. Examples of the lithium halide generated by washing include lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, and lithium iodide. Among these, lithium fluoride is the most inert and stable among lithium halides. For this reason, it is particularly preferable that the cleaning liquid contains hydrogen fluoride as the hydrogen halide.
  • lithium hydroxide and lithium carbonate adhering to the surface of the positive electrode active material can be changed to lithium halides such as lithium fluoride.
  • Lithium halides are scattered on the surface of the positive electrode active material.
  • lithium halide is a compound that is inert to a non-aqueous electrolyte solvent and the like and is stable (not easily gasified). For this reason, the side reaction between the positive electrode active material and the non-aqueous electrolyte can be suppressed by converting lithium hydroxide and lithium carbonate on the surface of the positive electrode active material into lithium halide and inactivating them. .
  • Examples of the aprotic solvent used in the cleaning liquid include carbonate esters such as propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate; cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, and 1,3-dioxolane; N-methylformamide, N-methylacetamide, N-methylpropionamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N- N-substituted amides such as cyclohexylpyrrolidone and N-methylcaprolactam; N, N, N ′, N′-tetramethylurea, N, N′-dimethylimidazolidinone, N, N′-dimethylethyleneurea, N, N '-Jimee N- substituted urea
  • the aprotic solvent is preferably a carbonic acid ester, and more preferably propylene carbonate.
  • the content of propylene carbonate in the aprotic solvent is preferably 50 to 100% by mass and more preferably 80 to 100% by mass from the viewpoint of the vapor pressure of the solvent.
  • the concentration of the fluorine-containing lithium salt is preferably 0.5 to 1.5 mol / L as a molar amount with respect to 1 L of the cleaning liquid. 8 to 1.2 mol / L is more preferable. If the concentration of the fluorine-containing lithium salt is below the above range, the effect of changing lithium hydroxide and lithium carbonate attached to the positive electrode active material to lithium fluoride may be reduced. In this case, the effect of removing lithium hydroxide and lithium carbonate from the positive electrode is reduced. On the other hand, even if the fluorine-containing lithium salt is contained exceeding the concentration range, there is no change in the effect of removing lithium hydroxide and lithium carbonate from the positive electrode, which may increase the cost of the cleaning liquid.
  • the cleaning liquid containing the fluorine-containing lithium salt of the general formula (1) can further contain hydrogen halide.
  • hydrogen halide By including hydrogen halide in the cleaning liquid in advance, it is possible to efficiently convert lithium hydroxide and lithium carbonate adhering to the positive electrode active material into lithium halide even at room temperature. For this reason, the efficiency of removing lithium hydroxide and lithium carbonate from the positive electrode is further improved.
  • the concentration of hydrogen halide can be appropriately set according to the concentration of the fluorine-containing lithium salt. .
  • the concentration of the hydrogen halide is not limited to this, but is preferably 2000 ppm by mass or less, more preferably 300 to 1200 ppm by mass with respect to the entire cleaning liquid. If the concentration of hydrogen halide exceeds the above range, hydrogen halide may be excessive in the cleaning liquid. In this case, hydrogen halide may react with Li of the positive electrode active material to generate excessive lithium halide. If the amount of lithium halide adhering to the positive electrode active material becomes excessive, the resistance on the surface of the positive electrode active material may increase.
  • the concentration of hydrogen halide is preferably 300 to 4000 mass ppm, more preferably 500 to 1500 mass ppm with respect to the entire cleaning liquid. If the concentration of hydrogen halide is below the above range, the effect of changing lithium hydroxide and lithium carbonate attached to the positive electrode active material to lithium halide may be reduced. On the other hand, when the concentration of the hydrogen halide exceeds the above range, the hydrogen halide becomes excessive in the cleaning liquid, and there is a possibility that excessive lithium halide adheres to the positive electrode active material.
  • Examples of the positive electrode cleaning method include a method of immersing the positive electrode in the cleaning liquid.
  • the cleaning liquid is agitated as necessary.
  • the immersion time of the positive electrode is not limited to this, but is preferably 0.5 to 2 hours.
  • the temperature of the cleaning liquid when cleaning the positive electrode is preferably 40 to 90 ° C, more preferably 60 to 90 ° C.
  • the solute in the cleaning liquid and the water adhering to the positive electrode active material become difficult to react, and the amount of hydrogen halide generated may be insufficient.
  • the temperature of the cleaning liquid exceeds the above range, an excessive amount of hydrogen halide may be generated in the cleaning liquid. In this case, excess lithium halide may adhere to the positive electrode active material.
  • the positive electrode is rinsed as necessary.
  • the rinsing process is performed once or repeated a plurality of times as necessary. Thereby, the solute in the cleaning liquid adhering to the positive electrode surface can be rinsed off.
  • an aprotic solvent can be used.
  • the aprotic solvent include the same aprotic solvent as exemplified as the positive electrode cleaning liquid.
  • the aprotic solvent is used in a state not containing a solute such as a lithium salt.
  • the aprotic solvent used for the rinsing treatment is not particularly limited, but from the viewpoint of simplifying the drying after the rinsing treatment, it is preferable to use an aprotic solvent used as a nonaqueous solvent for the nonaqueous electrolyte described later.
  • the positive electrode having a positive electrode active material layer containing a lithium transition metal oxide as a positive electrode active material is attached to the surface of the positive electrode active material by performing the above-described cleaning and, if necessary, performing the above-described rinsing treatment.
  • the adhesion amount of lithium halide to 1 g of the positive electrode active material can be adjusted to be 300 to 4000 ⁇ g.
  • the adhesion amount of lithium halide to 1 g of the positive electrode active material is particularly preferably 700 to 3200 ⁇ g, more preferably 1100 to 3200 ⁇ g, and particularly preferably 1800 to 3200 ⁇ g with respect to 1 g of the positive electrode active material, in the above range.
  • the adhesion amount of lithium halide per 1 g of the positive electrode active material exceeds 4000 ⁇ g, the amount of lithium halide adhering to the positive electrode active material is excessive, and the resistance on the surface of the positive electrode active material may increase.
  • the adhesion amount of lithium halide per 1 g of the positive electrode active material exceeds 4000 ⁇ g because the fluorine-containing lithium salt and hydrogen halide represented by the general formula (1) are excessive in the cleaning liquid for cleaning the positive electrode. The probability that it existed is high.
  • the amount of hydrogen halide such as hydrogen fluoride present in the cleaning liquid greatly exceeds the amount necessary to convert lithium hydroxide and lithium carbonate adhering to the surface of the positive electrode active material to lithium halide. It will be.
  • the adhesion amount of lithium halide per 1 g of the positive electrode active material is less than 300 ⁇ g, the lithium hydroxide and lithium carbonate adhering to the surface of the positive electrode active material cannot be sufficiently converted into lithium halide. The probability is high.
  • the amount of lithium halide adhering to the surface of the positive electrode active material is several ⁇ g or less per 1 g of the positive electrode active material, or lower than the detection limit.
  • Quantification of lithium halide on the surface of the positive electrode active material layer can be performed by utilizing, for example, that lithium halide dissolves in water. Specifically, first, the positive electrode is immersed in water, whereby lithium halide adhering to the surface of the positive electrode active material is dissolved in water. The temperature of water for immersing the positive electrode is preferably 15 to 25 ° C., and the time for immersing the positive electrode in water is preferably 10 minutes to 1 hour. Next, halide ions in water in which lithium halide is dissolved are quantified by ion chromatography or the like. Thereby, the adhesion amount of lithium halide per 1 g of the positive electrode active material can be calculated.
  • the positive electrode for a lithium ion battery includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer containing a lithium transition metal oxide formed on the surface of the positive electrode current collector.
  • a current collector used for a positive electrode of a lithium ion battery can be used without any particular limitation. Specifically, a current collector made of aluminum, an aluminum alloy, or the like can be given.
  • the thickness of the positive electrode current collector is not particularly limited, but is preferably 5 to 100 ⁇ m.
  • the positive electrode active material forming the positive electrode active material layer contains a lithium transition metal oxide.
  • the lithium transition metal oxide include various lithium transition metal oxides used as a positive electrode active material for lithium ion batteries. Of these, lithium nickel oxide is preferable.
  • As the lithium nickel oxide general formula (2): Li x Ni w M z Me 1- (w + z) O 2 + d (M represents at least one element of cobalt and manganese, Me represents M Represents at least one element selected from the group consisting of a metal element different from, boron, phosphorus and sulfur, d represents an oxygen defect or oxygen excess, 0.98 ⁇ x ⁇ 1, 0.3 ⁇ w ⁇ 1.0, 0 ⁇ z ⁇ 0.7, 0.9 ⁇ (w + z) ⁇ 1.0) are more preferable.
  • positive electrode active materials other than lithium transition metal oxides can also be included as the positive electrode active material. As such a positive electrode active material, the positive electrode active material used for a lithium ion battery can be used
  • the atomic ratio of Li represented by x changes due to charge / discharge. Therefore, the value of x is not particularly limited, but is generally 0.98 or more and 1 or less, and preferably 0.98 or more and 0.99 or less.
  • the atomic ratio of Ni represented by w is 0.3 or more and 1.0 or less, preferably 0.7 or more and 0.95 or less, and more preferably 0.75 or more and 0.9 or less. When w is less than 0.3, the effect of further improving the capacity of the lithium transition metal oxide by adding Ni to the lithium transition metal oxide cannot be obtained sufficiently.
  • M represents either cobalt (Co) or manganese (Mn), or both Co and Mn.
  • the atomic ratio of M represented by z is 0 or more and 0.7 or less, and preferably 0.05 or more and 0.25 or less.
  • Me represents at least one element selected from the group consisting of a metal element different from M, boron (B), phosphorus (P), and sulfur (S). Examples of other metal elements different from M include Al, Cr, Fe, Mg, Zn, and Al is particularly preferable.
  • M includes one or more elements selected from the group consisting of the other metal elements, B, P, and S.
  • the atomic ratio of Me represented by 1- (w + z) is 0 or more and 0.1 or less, and preferably 0 or more and 0.05 or less.
  • the oxygen defect or oxygen excess represented by d is usually within ⁇ 1%, preferably within ⁇ 0.5% with respect to the stoichiometric composition ratio of oxygen. That is, ⁇ 0.02 ⁇ d ⁇ 0.02, preferably ⁇ 0.01 ⁇ d ⁇ 0.01.
  • the lithium transition metal oxide can be produced by a known method. As an example, there is a method in which a compound containing nickel (Ni), element M and element Me, and a lithium compound are baked and then washed with a cleaning liquid described later.
  • the compound containing Ni, element M and element Me can be used in the form of hydroxide, oxide, carbonate, oxalate and the like. Such a compound can be obtained as a commercial product, and can also be synthesized by a known method.
  • the lithium compound include lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium nitrate, lithium peroxide and the like, and lithium hydroxide or lithium carbonate is particularly preferable.
  • the lithium compound can be obtained as a commercial product, and can also be synthesized by a known method.
  • the firing conditions of the compound containing Ni, element M and element Me and the lithium compound are not particularly limited, and known firing conditions can be employed.
  • a preferred firing temperature is 650 to 900 ° C.
  • the lithium transition metal oxide can also be synthesized by multi-stage firing.
  • Examples of the atmosphere during firing include an air atmosphere and an oxygen atmosphere.
  • the atmosphere at the time of baking it is preferable to raise oxygen partial pressure, so that there are many nickel contents of the lithium transition metal oxide to produce. It is preferable that the atmosphere during firing does not substantially contain carbon dioxide.
  • the atmosphere during firing preferably has a dew point of ⁇ 20 ° C. or lower.
  • Lithium hydroxide and lithium carbonate are attached to the surface of the lithium transition metal oxide synthesized by firing. This is because the lithium transition metal oxide synthesized by firing adsorbs water during cooling or the like. The water adsorbed on the lithium transition metal oxide causes an exchange reaction between H + ions and Li + ions with lithium of the lithium transition metal oxide, thereby generating lithium hydroxide. Furthermore, lithium hydroxide reacts with air to produce lithium carbonate. Lithium hydroxide and lithium carbonate adhering to the surface of the lithium transition metal oxide are converted into lithium halide by producing the positive electrode and then washing the obtained positive electrode with the above washing liquid. Thereby, lithium hydroxide and lithium carbonate can be removed from the surface of the lithium transition metal oxide.
  • the positive electrode active material layer of the positive electrode for a lithium ion battery includes, for example, a positive electrode active material layer including a lithium transition metal oxide as a positive electrode active material, a binder, a dispersion medium, and a conductive agent as necessary. It is obtained by applying the forming paste to the surface of the positive electrode current collector and drying it.
  • Examples of the dispersion medium include NMP, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethylacetamide, tetramethylurea, and trimethyl phosphate.
  • Examples of the binder include various known binders such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, styrene butadiene rubber, and carboxymethyl cellulose.
  • Examples of the conductive agent include graphite, carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black, carbon fiber, and various metal fibers.
  • the content ratio of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is the total amount of the positive electrode active material, the binder, and the additive such as a conductive agent (amount obtained by removing the dispersion medium from the total amount of the positive electrode active material layer forming paste).
  • the amount is preferably 70 to 98 parts by mass, more preferably about 85 parts by mass with respect to parts by mass.
  • FIG. 1 is a partially cutaway perspective view schematically showing the structure of a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.
  • 1 includes an electrode group 1 formed by winding the above-described positive electrode for a lithium ion battery, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte (not shown). Is provided.
  • the electrode group 1 is housed in a battery case 2 together with a non-aqueous electrolyte (not shown) and sealed by a sealing plate 5.
  • the electrode group 1 includes a positive electrode lead 3 connected to the positive electrode at one end in the winding axis direction and a negative electrode lead 4 connected to the negative electrode.
  • the positive electrode lead 3 is connected to the sealing plate 5 on the opening end side of the battery case 2.
  • the sealing plate 5 is also used as a positive electrode terminal.
  • the negative electrode lead 4 is connected to the negative electrode terminal 6 on the opening end side of the battery case 2.
  • the insulating plate 7 disposed in the battery case 2 isolates the electrode group 1 and the sealing plate 5 and further isolates the positive electrode lead 3 and the negative electrode lead 4.
  • the negative electrode terminal 6 is disposed in a through hole provided in the sealing plate 5, and the sealing plate 5 and the negative electrode terminal 6 are separated from each other by an insulating packing 8 disposed in the through hole.
  • the sealing plate 5 further includes a nonaqueous electrolyte pouring port, a cap 9 for sealing the pouring port, and a battery safety valve 10.
  • the negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed on the negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector include various current collectors used for the negative electrode of a lithium ion battery. Therefore, it is not particularly limited, and examples thereof include metals such as stainless steel, nickel, copper, and titanium, and thin films made of carbon, conductive resin, and the like. These negative electrode current collectors may be further surface-treated with carbon, nickel, titanium, or the like.
  • the thickness of the negative electrode current collector is not particularly limited, but is generally 5 to 100 ⁇ m.
  • the negative electrode active material layer includes a negative electrode active material, and, if necessary, a conductive agent and a binder.
  • the negative electrode active material include various negative electrode active materials used in lithium ion batteries. Therefore, although not particularly limited, carbon materials such as graphite and amorphous carbon, silicon or tin alone, alloys containing silicon or tin, solid solutions, or composite materials thereof may be used.
  • the conductive agent and the binder include those exemplified as the conductive agent and the binder used for the positive electrode.
  • the separator examples include a microporous thin film, a woven fabric, or a non-woven fabric having a high ion permeability, a predetermined mechanical strength, and an insulating property.
  • a microporous thin film such as lithium ion batteries
  • a woven fabric such as a woven fabric
  • a non-woven fabric having a high ion permeability, a predetermined mechanical strength, and an insulating property.
  • polyolefin microporous membranes such as polypropylene and polyethylene having excellent durability and a shutdown function are preferable.
  • the thickness of the separator is generally 10 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, and preferably 10 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less.
  • the nonaqueous electrolyte includes, for example, a lithium salt as a solute and a nonaqueous solvent.
  • Non-aqueous solvents include carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate, ethers such as tetrahydrofuran and 1,3-dioxolane, and aprotic organic solvents such as carboxylic acid esters such as ⁇ -butyrolactone. Is mentioned. These non-aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • lithium salt examples include a fluorine-containing lithium salt used for a cleaning solution for a positive electrode for a lithium ion battery, and various other solutes used for a non-aqueous electrolyte. Of these, LiPF 6 and LiBF 4 are preferable. Moreover, lithium salt may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
  • the lithium ion battery since the residual of lithium hydroxide and lithium carbonate in the positive electrode is highly suppressed, mixing of lithium hydroxide and lithium carbonate into the battery can be highly suppressed. it can. In addition, this makes it possible to obtain a lithium ion battery excellent in cycle characteristics, storage characteristics, reliability, and the like.
  • the shape of the lithium ion battery is not limited to this.
  • Various shapes such as a coin type, a cylindrical type, a sheet type, a button type, a flat type, and a laminated type can be appropriately selected depending on the use of the lithium ion battery.
  • the present invention is not limited to a lithium ion battery for small devices, but is also effective as a large and large capacity lithium ion battery such as a power source for electric vehicles and a power storage power source.
  • Example 1 Production and cleaning of positive electrode 1 kg of LiNi 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O 2 powder, 0.5 kg of polyvinylidene fluoride NMP solution (manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd., # 1320, solid content concentration: 12% by mass), acetylene
  • a positive electrode active material layer forming paste was prepared by charging 40 g of black together with an appropriate amount of NMP into a double-arm kneader and stirring at 30 ° C. for 30 minutes. The obtained paste was applied on both surfaces of a 20 ⁇ m thick aluminum foil as a positive electrode current collector and dried at 120 ° C. for 15 minutes to form a positive electrode active material layer.
  • the positive electrode was obtained by pressing with a roll press and adjusting the total thickness of the positive electrode current collector and the positive electrode active material layer to 160 ⁇ m.
  • the obtained positive electrode was cut and formed into a size suitable for being accommodated in a rectangular battery case (height 50 mm, width 34 mm, thickness 5 mm).
  • a positive electrode lead was attached to a part of the positive electrode.
  • LiPF 6 / PC a cleaning solution for positive electrode having a concentration of LiPF 6 of 1.0 mol / L
  • the positive electrode was wound and placed in a beaker having a capacity of 50 mL, and about 50 mL of the positive electrode cleaning solution (LiPF 6 / PC) was poured into the beaker.
  • the beaker was placed in a thermostatic bath and left at 20 ° C. for 1 hour to clean the positive electrode (cleaning treatment).
  • the positive electrode After winding the positive electrode subjected to the cleaning treatment, the positive electrode was put into a beaker having a capacity of 50 mL, and about 50 mL of propylene carbonate was poured into the beaker. The whole positive electrode was immersed in propylene carbonate and left for 5 minutes with slight stirring, and then the propylene carbonate was removed (rinsing treatment). This rinsing operation was repeated three times to rinse off LiPF 6 from the positive electrode. The positive electrode thus rinsed was vacuum-dried for 10 minutes in an environment of a temperature of 80 ° C. and an atmospheric pressure of 1 mmHg to remove propylene carbonate from the positive electrode.
  • the total thickness of the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer was adjusted to 160 ⁇ m by pressing with a roll press to obtain a negative electrode.
  • the obtained negative electrode was cut and formed into a size suitable for being accommodated in the prismatic battery case.
  • a negative electrode lead was attached to a part of the negative electrode.
  • nonaqueous electrolyte Ethylene carbonate, propylene carbonate, and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 3: 4.
  • a nonaqueous electrolyte was prepared by dissolving LiPF 6 and vinylene carbonate in the nonaqueous solvent thus obtained.
  • the concentration of LiPF 6 in the nonaqueous electrolyte was 1.0 mol / L, and the concentration of vinylene carbonate was 5% by mass.
  • Lithium Ion Battery Composite film of the positive electrode subjected to the above-described cleaning treatment, the negative electrode, the nonaqueous electrolyte, and polyethylene and polypropylene as a separator product number “2300”, manufactured by Celgard Co., Ltd.
  • a square lithium ion battery (design capacity: 900 mAh) shown in FIG. 1 was obtained.
  • Charging / discharging conditions of the charging / discharging cycle In the charging process, the maximum current was 630 mA, the upper limit voltage was 4.2 V, and constant current / constant voltage charging was performed for 2 hours 30 minutes. The rest time after charging was 10 minutes. In the discharge treatment, a constant current discharge was performed with a discharge current of 900 mA and a discharge end voltage of 2.5V. The rest time after discharge was 10 minutes.
  • the positive electrode cut piece and 25 mL of ion exchange water were added to a 50 mL sample bottle, and the positive electrode cut piece was immersed in ion exchange water.
  • the ion-exchanged water was stirred for 30 minutes in a state where the entire positive electrode cut piece was immersed in the ion-exchanged water.
  • the ion exchange water in the sample bottle was filtered with a filter having a pore diameter of 0.45 ⁇ m. The filtrate obtained by filtration was used as a measurement sample.
  • the content ( ⁇ g) of fluoride ions in the measurement sample was quantified by ion chromatography, and the amount of lithium fluoride deposited ( ⁇ g / g) per gram of the positive electrode active material was calculated.
  • the measurement results are shown in Table 1 below.
  • a sample for measuring the adhesion amount of lithium fluoride a sample that was subjected to three charge / discharge cycles was used. Quantification of the amount of lithium fluoride adhered in the state immediately after the produced positive electrode was washed with the above cleaning liquid and in the state where the battery was assembled using the washed positive electrode and the charge / discharge cycle was repeated several times. No significant difference was observed in the results.
  • Examples 2-8 A lithium ion battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature during the positive electrode cleaning treatment was set to the values shown in Table 1 below, and the physical properties thereof were evaluated. Comparative Example 1 A lithium ion battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode was not washed, and its physical properties were evaluated.
  • Examples 9 to 16 15.2 g of LiPF 6 was dissolved in 100 mL of PC, and hydrogen fluoride (HF) was further added to prepare a positive electrode cleaning solution.
  • the concentration of LiPF 6 in the obtained cleaning liquid (LiPF 6 + HF / PC) was 1.0 mol / L, and the concentration of HF was 400 ppm.
  • Lithium ion batteries were produced in the same manner as in Examples 1 to 8, except that the positive electrode cleaning solution (LiPF 6 + HF / PC) was used instead of LiPF 6 / PC.
  • the physical properties of the obtained lithium ion battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The above results are shown in Table 2 below.
  • Examples 17-24 HF was added to PC to prepare a positive electrode cleaning solution.
  • the content of HF was 400 ppm with respect to the total mass of the positive electrode cleaning liquid.
  • Lithium ion batteries were produced in the same manner as in Examples 1 to 8, except that the positive electrode cleaning solution (HF / PC) was used instead of LiPF 6 / PC.
  • the physical properties of the obtained lithium ion battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The above results are shown in Table 3 below.
  • Examples 25-32 HF was added to PC to prepare a positive electrode cleaning solution.
  • the content of HF was 2000 ppm with respect to the total mass of the positive electrode cleaning liquid.
  • Lithium ion batteries were produced in the same manner as in Examples 1 to 8, except that the above positive electrode cleaning solution (HF / PC) was used instead of LiPF 6 / PC.
  • physical properties of the obtained lithium ion battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The above results are shown in Table 4 below.
  • Examples 33 to 40 and Comparative Example 2 Examples 1 to 8 and Example 1 except that 1 kg of LiNi 1/30 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 powder was used instead of 1 kg of LiNi 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O 2 powder as the positive electrode active material.
  • a lithium ion battery was produced in the same manner as in Comparative Example 1.
  • the physical properties of the obtained lithium ion battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5 below.
  • Examples 41-48 Examples 9 to 16 except that 1 kg of LiNi 1/30 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 powder was used instead of 1 kg of LiNi 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O 2 powder as the positive electrode active material. Similarly, a lithium ion battery was manufactured. The physical properties of the obtained lithium ion battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The above results are shown in Table 6 below.
  • Examples 49-56 Examples 17 to 24 except that 1 kg of LiNi 1/30 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 powder was used instead of 1 kg of LiNi 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O 2 powder as the positive electrode active material. Similarly, a lithium ion battery was manufactured. The physical properties of the obtained lithium ion battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The above results are shown in Table 7 below.
  • Examples 33 to 40 in which the positive electrode was cleaned with a cleaning solution containing LiPF 6 and PC, the capacity retention rate of the lithium ion battery was improved, and the amount of battery swelling after the charge / discharge cycle was improved. Reduced.
  • lithium fluoride was adhered in the range of 700 ⁇ g to 4000 ⁇ g per 1 g of the positive electrode active material.
  • Examples 41 to 48 in which the positive electrode was cleaned with a cleaning solution containing LiPF 6 , PC and HF, the capacity retention rate of the lithium ion battery was high, and the battery swelled after the charge / discharge cycle The amount was reduced.
  • lithium fluoride was adhered in the range of 1100 ⁇ g to 4000 ⁇ g per 1 g of the mass of the positive electrode active material.
  • Examples 49 to 56 in which the positive electrode was cleaned with a cleaning solution containing PC and HF, the capacity retention rate of the lithium ion battery was improved, and the amount of swelling of the battery after the charge / discharge cycle was increased. Reduced.
  • lithium fluoride was adhered in the range of 300 ⁇ g to 700 ⁇ g per 1 g of the mass of the positive electrode active material.
  • Examples 57 to 64 in which the positive electrode was cleaned with a cleaning solution containing PC and HF, all improved the capacity retention rate of the lithium ion battery, and the amount of battery swelling after the charge / discharge cycle was high. Reduced. In Examples 57 to 64, after assembling the batteries, lithium fluoride was adhered in the range of 1800 ⁇ g to 3200 ⁇ g per gram of the positive electrode active material.
  • the present invention is useful in the field of lithium ion batteries such as lithium ion batteries.
  • power sources for portable electronic devices such as mobile phones, personal digital assistants (PDAs), notebook personal computers, digital cameras, and portable game machines, in-vehicle power sources such as electric vehicles and hybrid vehicles, and uninterruptible power sources Useful in the field.
  • portable electronic devices such as mobile phones, personal digital assistants (PDAs), notebook personal computers, digital cameras, and portable game machines
  • in-vehicle power sources such as electric vehicles and hybrid vehicles
  • uninterruptible power sources Useful in the field.

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Abstract

　正極としてリチウムニッケル酸化物などのリチウム遷移金属酸化物を含む正極活物質層を備えたリチウムイオン電池用正極を、プロピレンカーボネートなどを含む非プロトン性溶媒と、ＬｉＰＦ6などのフッ素含有リチウム塩およびフッ化水素などのハロゲン化水素の少なくともいずれか１つと、を含む洗浄液で洗浄する。この洗浄液を用いて正極を洗浄することにより、正極活物質の表面に、正極活物質１ｇに対して３００～４０００μｇのハロゲン化リチウムを付着させる。

Description

リチウムイオン電池用正極の製造方法、リチウムイオン電池用正極、および前記正極を用いたリチウムイオン電池
　本発明は、リチウムイオン電池に関し、詳しくは、リチウムイオン電池用正極活物質の不純物を除去する方法の改良に関する。
　リチウムイオン電池の正極は、正極活物質としてリチウム遷移金属酸化物などを含む。リチウム遷移金属酸化物はＬｉＣｏＯ2が一般的であるが、近年、ＬｉＮｉＯ2などのリチウムニッケル酸化物も提案されている。特許文献１は、ＬｉaＭbＮｉcＣｏdＯ2（ＭはＡｌ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅなどから選択される少なくとも１種の金属、ｂ＋ｃ＋ｄ＝１）で表されるリチウムニッケル酸化物を開示している。
　一般に、リチウム遷移金属酸化物は、遷移金属を含む化合物とリチウム化合物とを焼成することにより合成される。リチウム遷移金属酸化物の合成時には、副生物として水酸化リチウムおよび炭酸リチウムが生成する。水酸化リチウムは、エチレンカーボネートなどの非水溶媒と反応することによりガスを発生する。炭酸リチウムは、高温環境下で酸化分解することによりガスを発生する。このため、上記副生物が電池内に混入すると、ガスの発生によって電池が膨張したり、電極が変形したりするおそれがある。電池の膨張および電極の変形は、サイクル特性および保存特性が低下する要因であり、電池の破損および液漏れを引き起こす要因でもある。
　特許文献２～４は、リチウムニッケル酸化物などのリチウム遷移金属酸化物を製造する方法として、原料の焼成後に水洗する方法を開示している。
特開平５－２４２８９１号公報 特開２００３－１７０５４号公報 特開平６－３４２６５７号公報 特開平１０－２７００２５号公報
　特許文献２～４に開示されているようにリチウム遷移金属酸化物を水で洗浄した時は、リチウム遷移金属酸化物と水との間でＬｉ+イオンとＨ+イオンとの交換反応が発生する。この交換反応は、リチウム遷移金属酸化物と、水洗後のリチウム遷移金属酸化物に残存する水との間にも生じる。また、この交換反応は、遷移金属としてＮｉを含むリチウムニッケル酸化物において特に顕著である。
　水に溶け出したＬｉ+イオンは、リチウム遷移金属酸化物の表面に新たに水酸化リチウムを析出させる要因となる。また、このように新たに析出した水酸化リチウムは、空気中の二酸化炭素と反応することにより、炭酸リチウムを生成させる要因となる。このため、リチウム遷移金属酸化物の水洗は、リチウム遷移金属酸化物から水酸化リチウムおよび炭酸リチウムを除去する方法として不十分である。
　本発明の一局面のリチウムイオン電池用正極の製造方法は、正極活物質としてリチウム遷移金属酸化物を含む正極活物質層を備えた正極を洗浄液で洗浄して、正極活物質の表面に、正極活物質１ｇに対して３００～４０００μｇのハロゲン化リチウムを付着させる工程を含み、洗浄液が、非プロトン性溶媒および溶質を含み、溶質が、一般式（１）：ＬｉＺＦ6-mＲm-n　（Ｚはリン、ホウ素、ヒ素およびアンチモンのいずれか１つを示し、Ｒは炭素数１または２のパーフルオロアルキル基を示し、ｍはＺがリンである場合に０～３の整数、Ｚがホウ素である場合に２、Ｚがヒ素およびアンチモンである場合に０を示し、ｎはＺがリン、ヒ素およびアンチモンである場合に０、Ｚがホウ素である場合に２を示す）で表されるフッ素含有リチウム塩、およびハロゲン化水素の少なくともいずれか１つを含む。
　本発明の他の一局面のリチウムイオン電池用正極は、正極集電体と、正極集電体の表面に形成された正極活物質層と、を備え、正極活物質層が、正極活物質としてリチウム遷移金属酸化物を含み、正極活物質の表面はハロゲン化リチウムが付着しており、ハロゲン化リチウムの付着量が正極活物質１ｇに対して３００～４０００μｇである。
　本発明のさらに他の一局面のリチウムイオン電池は、上記リチウムイオン電池用正極と、負極と、正極と負極との間に介在されるセパレータと、非水電解質と、を備える。
　本発明によれば、リチウム遷移金属酸化物を正極活物質として含有する、水酸化リチウムおよび炭酸リチウムが高度に除去されたリチウムイオン電池用正極を得ることができる。また、本発明の他の一局面によれば、水酸化リチウムおよび炭酸リチウムの混入が高度に抑制され、サイクル特性、保存特性および信頼性に優れたリチウムイオン電池を得ることができる。
リチウムイオン電池の一実施形態を示す一部切欠き斜視図である。
　本発明の目的、特徴、局面および利点は、以下の詳細な説明および添付図面によってより明白となる。
　最初に、本発明のリチウムイオン電池用正極の製造方法について説明する。
　リチウムイオン電池用正極の製造方法は、正極活物質としてリチウム遷移金属酸化物を含む正極活物質層を備えた正極を洗浄液で洗浄して、正極活物質の表面に、正極活物質１ｇに対して３００～４０００μｇのハロゲン化リチウムを付着させる工程を含む。
　正極を洗浄する洗浄液は、非プロトン性溶媒および溶質を含む。溶質は、上記一般式（１）で表されるフッ素含有リチウム塩、およびハロゲン化水素の少なくともいずれか１つを含む。
　一般式（１）で表されるフッ素含有リチウム塩としては、具体的に、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ3（ＣＦ3）3、ＬｉＰＦ3（Ｃ2Ｆ5）3、ＬｉＰＦ4（ＣＦ3）2、ＬｉＰＦ5ＣＦ3などが挙げられる。上記フッ素含有リチウム塩は１種を単独で用いることができ、２種以上を組み合わせて用いることもできる。上記フッ素含有リチウム塩は、特にＬｉＰＦ6が好ましい。
　ハロゲン化水素としては、フッ化水素、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素などが挙げられる。ハロゲン化水素は１種を単独で用いることができ、２種以上を組み合わせて用いることもできる。また、ハロゲン化水素は、特にフッ化水素が好ましい。
　一般式（１）のフッ素含有リチウム塩は、加水分解性が高い。従って、洗浄液が一般式（１）のフッ素含有リチウム塩を含むときは、このフッ素含有リチウム塩が、正極活物質の表面に付着している水により加水分解して、フッ化水素を生成する。生成したフッ化水素は、正極活物質の表面に付着している水酸化リチウムおよび炭酸リチウムと反応して、フッ化リチウムを生成する。
　洗浄液がハロゲン化水素を含むときは、このハロゲン化水素が、水酸化リチウムおよび炭酸リチウムと反応して、ハロゲンリチウムを生成する。洗浄により生成するハロゲン化リチウムとしては、フッ化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウムなどが挙げられる。なかでも、フッ化リチウムは、ハロゲン化リチウムのなかでも最も不活性で安定である。このため、洗浄液は、ハロゲン化水素としてフッ化水素を含むことが特に好ましい。
　上述のように、正極活物質を上記洗浄液で洗浄することにより、正極活物質の表面に付着している水酸化リチウムおよび炭酸リチウムを、フッ化リチウムなどのハロゲン化リチウムへと変えることができる。ハロゲン化リチウムは正極活物質の表面に点在する。また、ハロゲン化リチウムは、非水電解質の溶媒などに対して不活性で、安定な（ガス化しにくい）化合物である。このため、正極活物質の表面の水酸化リチウムおよび炭酸リチウムをハロゲン化リチウムに変換して不活性化することにより、正極活物質と非水電解液との間の副反応を抑制することができる。
　洗浄液に用いられる非プロトン性溶媒としては、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などの炭酸エステル；テトラヒドロフラン、１，４－ジオキサン、１，３－ジオキソランなど環状エーテル；Ｎ－メチルホルムアミド、Ｎ－メチルアセトアミド、Ｎ－メチルプロピオンアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ－シクロヘキシルピロリドン、Ｎ－メチルカプロラクタムなどのＮ－置換アミド；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチル尿素、Ｎ，Ｎ’－ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’－ジメチルエチレン尿素、Ｎ，Ｎ’－ジメチルプロピレン尿素などのＮ－置換尿素；ジメチルスルホキシド、テトラメチレンスルホキシドなどのスルホキシド；スルホラン、ジメチルスルホランなどのスルホラン類；アセトニトリル、プロピオノニトリルなどのニトリル類、が挙げられる。非プロトン性溶媒は１種を単独で用いることができ、２種以上を組み合わせて用いることもできる。
　また、非プロトン性溶媒は、炭酸エステルが好ましく、なかでも、プロピレンカーボネートがより好ましい。
　非プロトン性溶媒がプロピレンカーボネートを含む場合に、非プロトン性溶媒中のプロピレンカーボネートの含有割合は、溶媒の蒸気圧の観点より、５０～１００質量％が好ましく、８０～１００質量％がさらに好ましい。
　洗浄液が、溶質として一般式（１）のフッ素含有リチウム塩を含む場合において、上記フッ素含有リチウム塩の濃度は、洗浄液１Ｌに対するモル量として、０．５～１．５ｍｏｌ／Ｌが好ましく、０．８～１．２ｍｏｌ／Ｌがさらに好ましい。上記フッ素含有リチウム塩の濃度が上記範囲を下回ると、正極活物質に付着した水酸化リチウムおよび炭酸リチウムをフッ化リチウムに変化させる効果が低下するおそれがある。この場合、正極から水酸化リチウムおよび炭酸リチウムを除去する効果が低下する。一方、上記フッ素含有リチウム塩を、上記濃度範囲を超えて含有させたとしても、正極から水酸化リチウムおよび炭酸リチウムを除去する効果に変化はなく、洗浄液のコストが増大するおそれがある。
　一般式（１）のフッ素含有リチウム塩を含む洗浄液には、さらにハロゲン化水素を含有させることができる。洗浄液に予めハロゲン化水素を含有させることで、常温下においても、正極活物質に付着している水酸化リチウムおよび炭酸リチウムをハロゲン化リチウムへと効率よく変換させることができる。このため、水酸化リチウムおよび炭酸リチウムを正極から除去する効率がより一層向上する。
　一般式（１）のフッ素含有リチウム塩を含む洗浄液に対して、さらにハロゲン化水素を含有させる場合において、ハロゲン化水素の濃度は、上記フッ素含有リチウム塩の濃度に応じて適宜設定することができる。ハロゲン化水素の濃度はこれに限定されないが、洗浄液全体に対して２０００質量ｐｐｍ以下が好ましく、３００～１２００質量ｐｐｍがさらに好ましい。ハロゲン化水素の濃度が上記範囲を上回ると、洗浄液中でハロゲン化水素が過剰になるおそれがある。この場合、ハロゲン化水素が正極活物質のＬｉと反応して、ハロゲン化リチウムを過剰に生成するおそれがある。正極活物質に付着するハロゲン化リチウムの量が過剰になると、正極活物質表面の抵抗が増大するおそれがある。
　洗浄液が、溶質を含まずにハロゲン化水素を含む場合において、ハロゲン化水素の濃度は、洗浄液全体に対して、３００～４０００質量ｐｐｍが好ましく、５００～１５００質量ｐｐｍがさらに好ましい。ハロゲン化水素の濃度が上記範囲を下回ると、正極活物質に付着した水酸化リチウムおよび炭酸リチウムをハロゲン化リチウムに変化させる効果が低下するおそれがある。一方、ハロゲン化水素の濃度が上記範囲を上回ると、洗浄液中でハロゲン化水素が過剰になって、正極活物質に過剰のハロゲン化リチウムが付着するおそれがある。
　正極の洗浄方法としては、例えば、正極を上記洗浄液中に浸漬する方法が挙げられる。洗浄液は、必要に応じて攪拌する。正極の浸漬時間は、これに限定されないが、０．５～２時間が好ましい。
　また、正極を洗浄する時の洗浄液の温度は、４０～９０℃が好ましく、６０～９０℃がさらに好ましい。洗浄液の温度が上記範囲を下回ると、上記洗浄液中の溶質と、正極活物質に付着した水とが反応しにくくになって、ハロゲン化水素の生成量が不十分になるおそれがある。この場合、正極活物質に付着した水酸化リチウムおよび炭酸リチウムがフッ化リチウムに変化されにくくなるため、正極から水酸化リチウムや炭酸リチウムを除去する効果が低下する。一方、洗浄液の温度が上記範囲を上回ると、洗浄液中に過剰な量のハロゲン化水素が生成するおそれがある。この場合、正極活物質に過剰のハロゲン化リチウムが付着するおそれがある。
　正極を洗浄液で洗浄した後、必要に応じて、正極に対して濯ぎ処理を施す。濯ぎ処理は、１回行うか、必要に応じて、複数回繰り返す。これにより、正極表面に付着した洗浄液中の溶質を濯ぎ落とすことができる。濯ぎ処理には、例えば非プロトン性溶媒を用いることができる。非プロトン性溶媒の具体例としては、正極の洗浄液として例示したものと同じ非プロトン性溶媒が挙げられる。濯ぎ処理において、非プロトン性溶媒は、リチウム塩などの溶質を含有しない状態で使用する。
　濯ぎ処理に用いられる非プロトン性溶媒は特に限定されないが、濯ぎ処理後の乾燥を簡略化する観点より、後述する非水電解質の非水溶媒として用いられる非プロトン性溶媒を用いることが好ましい。
　正極活物質としてリチウム遷移金属酸化物を含む正極活物質層を備えた正極に対し、上述の洗浄を施し、さらに必要に応じて、上述の濯ぎ処理を施すことにより、正極活物質の表面に付着している水酸化リチウムおよび炭酸リチウムを、フッ化リチウムなどのハロゲン化リチウムに変化させて、正極活物質１ｇに対するハロゲン化リチウムの付着量を３００～４０００μｇとなるように調整することができる。正極活物質１ｇに対するハロゲン化リチウムの付着量は、上記範囲のなかでも特に、正極活物質１ｇに対して７００～３２００μｇが好ましく、１１００～３２００μｇがより好ましく、１８００～３２００μｇが特に好ましい。
　正極活物質１ｇあたりのハロゲン化リチウムの付着量が４０００μｇを上回るときは、正極活物質に付着するハロゲン化リチウムの量が過剰であって、正極活物質表面の抵抗が増大するおそれがある。
　正極活物質の質量１ｇあたりのハロゲン化リチウムの付着量が４０００μｇを上回るのは、正極を洗浄するための洗浄液において、一般式（１）で表されるフッ素含有リチウム塩およびハロゲン化水素が過剰に存在していた蓋然性が高い。この場合、洗浄液中に存在するフッ化水素などのハロゲン化水素の量が、正極活物質の表面に付着している水酸化リチウムおよび炭酸リチウムをハロゲン化リチウムに変えるために必要な量を大きく上回ることになる。このような過剰のハロゲン化水素は、ハロゲン化水素由来のＨ+イオンと正極内のＬｉ+イオンとの交換反応を進行させて、正極活物質層の表面に新たにハロゲン化リチウムを生成させる。こうして正極活物質の表面において過剰に生成したハロゲン化リチウムは、正極活物質の表面抵抗を上昇させる要因となる。
　一方、正極活物質１ｇあたりのハロゲン化リチウムの付着量が３００μｇを下回るときは、正極活物質の表面に付着している水酸化リチウムおよび炭酸リチウムを、ハロゲン化リチウムへと充分に変換できていない蓋然性が高い。
　なお、正極活物質としてリチウム遷移金属酸化物を含む正極活物質層を備えた正極を、上記洗浄液による洗浄を施さないで、非水電解質と接触させてリチウムイオン電池を組み立てた場合には、その後に充放電処理を施したとしても、正極活物質の表面に付着するハロゲン化リチウムの量が、正極活物質１ｇあたり数μｇ以下であるか、あるいは検出限界を下回る。
　正極活物質層の表面におけるハロゲン化リチウムの定量は、例えば、ハロゲン化リチウムが水に溶けることを利用して行うことができる。具体的には、まず、正極を水に浸し、これにより、正極活物質の表面に付着しているハロゲン化リチウムを水に溶解させる。正極を浸漬する水の温度は１５～２５℃が好ましく、正極を水に浸漬する時間は１０分～１時間が好ましい。次いで、ハロゲン化リチウムが溶解した水中のハロゲン化物イオンを、イオンクロマトグラフィ法などによって定量する。これにより、正極活物質１ｇあたりのハロゲン化リチウムの付着量を算出することができる。
　上述したリチウムイオン電池用正極の製造方法によれば、正極および電池内への水酸化リチウムおよび炭酸リチウムの混入を高度に抑制することができる。このため、上記製造方法により得られた正極をリチウムイオン電池に用いることにより、電池を使用したときのガスの発生を低減させる効果をより一層高めることができる。その結果、リチウムイオン電池のサイクル特性、保存特性、信頼性などを向上させることができ、特に高温環境下でのガス低減効果を高めることができる。
　次に、本発明のリチウムイオン電池用正極について説明する。
　リチウムイオン電池用正極は、正極集電体と、正極集電体の表面に形成されたリチウム遷移金属酸化物を含む正極活物質層と、を備えている。
　正極集電体としては、リチウムイオン電池の正極に用いられる集電体を特に限定なく用いることができる。具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金などからなる集電体が挙げられる。正極集電体の厚みは特に限定されないが、５～１００μｍが好ましい。
　正極活物質層を形成する正極活物質は、リチウム遷移金属酸化物を含む。リチウム遷移金属酸化物としては、リチウムイオン電池の正極活物質として用いられる各種のリチウム遷移金属酸化物が挙げられる。なかでも、リチウムニッケル酸化物が好ましい。
　リチウムニッケル酸化物としては、一般式（２）：ＬｉxＮｉwＭzＭｅ1-(w+z)Ｏ2+d（Ｍはコバルトおよびマンガンの少なくともいずれか１の元素を示し、ＭｅはＭとは異なる金属元素、ホウ素、リンおよび硫黄からなる群より選ばれる少なくとも１の元素を示し、ｄは酸素欠陥分または酸素過剰分を示し、０．９８≦ｘ≦１、０．３≦ｗ≦１．０、０≦ｚ≦０．７、０．９≦（ｗ＋ｚ）≦１．０）で表される化合物がより好ましい。
　また、正極活物質として、リチウム遷移金属酸化物以外の正極活物質を含むこともできる。このような正極活物質としては、リチウムイオン電池に用いられる正極活物質を特に限定なく用いることができる。
　一般式（１）のリチウムニッケル酸化物において、ｘで表されるＬｉの原子割合は充放電によって変化する。それゆえ、ｘの値は特に限定されないが、一般に、０．９８以上１以下であり、好ましくは、０．９８以上０．９９以下である。
　ｗで表されるＮｉの原子割合は０．３以上１．０以下であり、０．７以上０．９５以下が好ましく、０．７５以上０．９以下がより好ましい。ｗが０．３を下回ると、リチウム遷移金属酸化物にＮｉを含有させることによってリチウム遷移金属酸化物の容量をさらに向上させるという効果が十分に得られなくなる。
　Ｍは、コバルト（Ｃｏ）およびマンガン（Ｍｎ）のいずれか、または、ＣｏおよびＭｎの両方を示す。ｚで表されるＭの原子割合は０以上０．７以下であり、０．０５以上０．２５以下が好ましい。
　Ｍｅは、Ｍとは異なる金属元素、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）からなる群より選ばれる少なくとも１の元素を示す。Ｍとは異なる他の金属元素としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｚｎなどが挙げられ、特にＡｌが好ましい。Ｍは、上記他の金属元素と、Ｂと、Ｐと、Ｓとからなる群より選ばれる元素を単独で含むか、２種以上含む。１－（ｗ＋ｚ）で表されるＭｅの原子割合は０以上０．１以下であり、０以上０．０５以下が好ましい。
　ｄで表される酸素欠陥分または酸素過剰分は、通常、酸素の化学量論的組成比に対して±１％以内、好ましくは±０．５％以内である。すなわち、－０．０２≦ｄ≦０．０２、好ましくは－０．０１≦ｄ≦０．０１である。
　リチウムニッケル酸化物の具体例は、これに限定されないが、ＬｉＮｉwＣｏzＡｌ1-(w+z)Ｏ2+δ、ＬｉＮｉwＣｏz'Ｍｎz''Ｏ2+δ（ｚ’＋ｚ”＝ｚ）などが挙げられる。
　リチウム遷移金属酸化物は、公知の方法により製造することができる。一例として、ニッケル（Ｎｉ）、元素Ｍおよび元素Ｍｅを含む化合物と、リチウム化合物とを焼成した後、後述する洗浄液で洗浄する方法が挙げられる。
　Ｎｉ、元素Ｍおよび元素Ｍｅを含む化合物は、水酸化物、酸化物、炭酸塩、シュウ酸塩などの形態で用いることができる。このような化合物は市販品として得ることができ、公知の方法により合成することもできる。
　リチウム化合物としては、水酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、過酸化リチウムなどが挙げられ、特に、水酸化リチウムまたは炭酸リチウムが好適である。リチウム化合物は市販品として得ることができ、公知の方法により合成することもできる。
　Ｎｉ、元素Ｍおよび元素Ｍｅを含む化合物と、リチウム化合物との焼成条件は特に限定されず、公知の焼成条件を採用することができる。好ましい焼成温度は６５０～９００℃である。リチウム遷移金属酸化物は、多段焼成により合成することもできる。焼成時の雰囲気としては、大気雰囲気、酸素雰囲気などが挙げられる。焼成時の雰囲気は、製造するリチウム遷移金属酸化物のニッケルの含有割合が多いほど、酸素分圧を高くすることが好ましい。焼成時の雰囲気は、二酸化炭素を実質的に含まないことが好ましい。また、焼成時の雰囲気は、露点が－２０℃以下であることが好ましい。
　焼成により合成されたリチウム遷移金属酸化物の表面は、水酸化リチウムおよび炭酸リチウムが付着している。これは、焼成により合成されたリチウム遷移金属酸化物が、冷却時などにおいて水を吸着することに起因する。リチウム遷移金属酸化物に吸着した水は、リチウム遷移金属酸化物のリチウムとの間でＨ+イオンとＬｉ+イオンとの交換反応を生じさせ、水酸化リチウムが生成する。さらに、水酸化リチウムは、空気と反応して炭酸リチウムを生成する。
　リチウム遷移金属酸化物の表面に付着している水酸化リチウムおよび炭酸リチウムは、正極を作製した後、得られた正極を上記洗浄液で洗浄することにより、ハロゲン化リチウムへと変換される。これにより、リチウム遷移金属酸化物の表面から水酸化リチウムおよび炭酸リチウムを除去することができる。
　上記リチウムイオン電池用正極の正極活物質層は、例えば、正極活物質としてのリチウム遷移金属酸化物と、結着剤と、分散媒と、さらに必要に応じて導電剤などを含む正極活物質層形成用ペーストを、正極集電体の表面に塗布し、乾燥させることにより得られる。
　分散媒としては、ＮＭＰ、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセタミド、テトラメチル尿素、リン酸トリメチルなどが挙げられる。
　結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロースなどの、公知の各種結着剤が挙げられる。
　導電剤としては、黒鉛類や、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラックや、炭素繊維、各種金属繊維などが挙げられる。
　正極活物質層中の正極活物質の含有割合は、正極活物質と、バインダと、導電剤などの添加剤との総量（正極活物質層形成用ペーストの総量から分散媒を除いた量）１００質量部に対し、７０～９８質量部が好ましく、８５質量部程度がさらに好ましい。
　次に、本発明のリチウムイオン電池について説明する。
　図１は、本発明を一実施形態であるリチウムイオン電池の構造を概略的に示す一部切欠き斜視図である。図１のリチウムイオン電池１１は、上述のリチウムイオン電池用正極と、負極と、正極および負極の間に介在されるセパレータと、を捲回して形成された電極群１、および図示しない非水電解質を備える。
　電極群１は、図示しない非水電解質とともに電池ケース２内に収納されて、封口板５により封口されている。電極群１は、捲回軸方向の一端に正極と接続された正極リード３と、負極と接続された負極リード４と、を備える。正極リード３は、電池ケース２の開口端側で封口板５と接続する。封口板５は正極端子として兼用される。負極リード４は、電池ケース２の開口端側で負極端子６と接続する。電池ケース２内に配置される絶縁板７は、電極群１と封口板５とを隔離し、さらに、正極リード３と負極リード４とを隔離する。負極端子６は封口板５に設けられた貫通孔内に配置されており、封口板５と負極端子６とは、貫通孔に配置された絶縁パッキン８によって隔離される。封口板５は、さらに、非水電解質の注液口と、注液口を封鎖するキャップ９と、電池の安全弁１０とを備えている。
　負極は、負極集電体と、負極集電体上に形成された負極活物質層と、を備えている。
　負極集電体としては、リチウムイオン電池の負極に用いられる各種の集電体が挙げられる。それゆえ、特に限定されないが、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタンなどの金属や、炭素、導電性樹脂などからなる薄膜などが挙げられる。これら負極集電体は、さらに、カーボン、ニッケル、チタンなどで表面処理が施されていてもよい。負極集電体の厚みは、特に限定されないが、一般に、５～１００μｍである。
　負極活物質層は、負極活物質と、必要に応じて、導電剤と、結着剤とを含んでいる。
　負極活物質としては、リチウムイオン電池に用いられている各種の負極活物質が挙げられる。それゆえ、特に限定されないが、グラファイト、非晶質カーボンなどの炭素材料、ケイ素またはスズの単体、ケイ素またはスズを含む合金、固溶体またはこれらの複合材料、などが挙げられる。
　導電剤や結着剤としては、正極に用いられる導電剤や結着剤として例示したものと同様のものが挙げられる。
　セパレータとしては、例えば、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度と、絶縁性とを有する、微多孔薄膜、織布、または不織布が挙げられる。なかでも、リチウムイオン電池などのリチウムイオン電池の信頼性向上の観点から、耐久性に優れ、かつシャットダウン機能を有する、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン微多孔膜が好適である。セパレータの厚みは、一般的に、１０μｍ以上３００μｍ以下であり、好ましくは、１０μｍ以上４０μｍ以下である。
　非水電解質は、例えば、溶質としてのリチウム塩と、非水溶媒とを含んでいる。
　非水溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの炭酸エステル、テトラヒドロフラン、１，３－ジオキソランなどのエーテル、γ－ブチロラクトンなどのカルボン酸エステル、などの非プロトン性有機溶媒が挙げられる。これら非水溶媒は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　リチウム塩としては、例えば、リチウムイオン電池用正極の洗浄液に用いられるフッ素含有リチウム塩や、その他、非水電解質に用いられる各種の溶質が挙げられる。なかでも、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4などが好ましい。また、リチウム塩は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　上記リチウムイオン電池によれば、正極内での水酸化リチウムおよび炭酸リチウムの残留が高度に抑制されていることから、これら水酸化リチウムおよび炭酸リチウムの電池内への混入を高度に抑制することができる。また、このことにより、サイクル特性、保存特性、信頼性などに優れたリチウムイオン電池を得ることができる。
　上記の説明では、捲回式の角型のリチウムイオン電池への適用例を示したが、リチウムイオン電池の形状はこれに限定されるものではない。リチウムイオン電池の用途などに応じて、コイン型、円筒型、シート型、ボタン型、扁平型、積層型などの各種形状を適宜選択することができる。また、本発明は、小型機器用のリチウムイオン電池に限定されるものではなく、電気自動車用電源、電力貯蔵用電源などの、大型かつ大容量用のリチウムイオン電池としても有効である。
　　実施例１
　（１）正極の作製および洗浄
　ＬｉＮｉ0.80Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2の粉末１ｋｇと、ポリフッ化ビニリデンのＮＭＰ溶液（呉羽化学株式会社製、＃１３２０、固形分濃度１２質量％）０．５ｋｇと、アセチレンブラック４０ｇとを、適量のＮＭＰとともに双腕式練合機に投入して、３０℃で３０分間攪拌することにより、正極活物質層形成用ペーストを調製した。得られたペーストを、正極集電体としての厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布して、１２０℃で１５分間乾燥させることにより、正極活物質層を形成した。次いで、ロールプレスで加圧して、正極集電体と正極活物質層との厚みの合計を１６０μｍに調整することにより、正極を得た。得られた正極を切断して、角型の電池ケース（高さ５０ｍｍ、幅３４ｍｍ、厚さ５ｍｍ）へ収容するのに適したサイズに成形した。正極の一部には正極リードを取り付けた。
　プロピレンカーボネート１００ｍＬにＬｉＰＦ6を１５．２ｇ溶解させることにより、ＬｉＰＦ6の濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌの正極用洗浄液（ＬｉＰＦ6／ＰＣ）を調製した。上記正極を捲回して容量５０ｍＬのビーカーに投入し、このビーカーに上記正極用洗浄液（ＬｉＰＦ6／ＰＣ）約５０ｍＬを注いだ。正極全体が正極用洗浄液に浸漬されている状態で、ビーカーを恒温槽に入れて２０℃で１時間放置することにより、正極を洗浄した（洗浄処理）。
　洗浄処理が施された正極を捲回した後、容量５０ｍＬのビーカーに投入して、このビーカーにプロピレンカーボネート約５０ｍＬを注いだ。正極全体がプロピレンカーボネートに浸漬されている状態で、少し攪拌しながら５分間放置し、その後、プロピレンカーボネートを除去した（濯ぎ処理）。この濯ぎ処理の操作を３回繰り返すことにより、正極からＬｉＰＦ6を濯ぎ落とした。こうして濯ぎ処理が施された正極を、温度８０℃、気圧１ｍｍＨｇの環境下で１０分間真空乾燥することにより、正極からプロピレンカーボネートを除去した。
　（２）負極の作製
　人造黒鉛３ｋｇと、変性スチレン－ブタジエンゴムの分散液（日本ゼオン株式会社製、ＢＭ－４００Ｂ、固形分４０質量％）２００ｇと、カルボキシメチルセルロース５０ｇとを、適量の水とともに双腕式練合機に投入し、攪拌することにより、負極活物質層形成用ペーストを調製した。得られた負極活物質層形成用ペーストを、負極集電体としての厚さ１２μｍの銅箔の両面に塗布し、１２０℃で乾燥させることにより、負極活物質層を形成した。次に、ロールプレスで加圧することにより、負極集電体と負極活物質層との厚みの合計を１６０μｍに調整して、負極を得た。得られた負極を切断して、上記角型電池ケースへ収容するのに適したサイズに成形した。負極の一部には負極リードを取り付けた。
　（３）非水電解質の調製
　エチレンカーボネートと、プロピレンカーボネートと、ジエチルカーボネートとを、体積比３：３：４で混合した。こうして得られた非水溶媒に、ＬｉＰＦ6と、ビニレンカーボネートとを溶解させることにより、非水電解質を調製した。非水電解質中のＬｉＰＦ6の濃度は１．０ｍｏｌ／Ｌであり、ビニレンカーボネートの濃度は５質量％であった。
　（４）リチウムイオン電池の製造
　上述の洗浄処理が施された正極と、上記負極と、上記非水電解質と、セパレータとしてのポリエチレンとポリプロピレンとの複合フィルム（セルガード株式会社製、品番「２３００」、厚さ２５μｍ）とを用いて、図１に示す角型のリチウムイオン電池（設計容量９００ｍＡｈ）を得た。
　（５）リチウムイオン電池の物性評価
　（ｉ）容量維持率と電池膨れ量の測定
　上記リチウムイオン電池に対して、下記条件による充放電サイクルを、４５℃で繰り返した。３サイクル目の放電容量を１００％とみなし、５００サイクルを経過した時の放電容量を百分率で表し、これを容量維持率（％）とした。また、３サイクル目の充電後と、５０１サイクル目の充電後とにおいて、角型電池の最大平面（縦５０ｍｍ、横３４ｍｍ）における中央部の厚みをそれぞれ測定して、４５℃での充放電サイクルの繰返しに伴う電池膨れ量（ｍｍ）を求めた。測定結果を下記表１に示す。
　充放電サイクルの充放電条件：
　充電処理は、最大電流を６３０ｍＡ、上限電圧を４．２Ｖとし、定電流・定電圧充電を２時間３０分行った。充電後の休止時間は１０分間とした。放電処理は、放電電流を９００ｍＡ、放電終止電圧を２．５Ｖとし、定電流放電を行った。放電後の休止時間は１０分間とした。
　（ii）正極表面に付着したフッ化リチウムの定量
　上記リチウムイオン電池に対して、上記条件による充放電サイクルを、２５℃で３サイクル繰り返した。３サイクル目の放電が完了した状態の電池を分解して正極を取り出し、正極の中央部分を縦２．０ｃｍ、横２．０ｃｍのサイズに切断した。得られた正極切断片をエチルメチルカーボネートに浸漬し、洗浄する操作を３回繰り返すことにより、正極切断片に付着していた非水電解質などを除去した。
　次いで、５０ｍＬのサンプル瓶に正極切断片と、イオン交換水２５ｍＬとを加えて、正極切断片をイオン交換水に浸漬させた。正極切断片全体がイオン交換水に浸漬されている状態で、イオン交換水を３０分間攪拌した。攪拌後、１０分以内に、サンプル瓶内のイオン交換水を、孔径０．４５μｍのフィルタでろ過した。ろ過により得られたろ液を測定試料とした。測定試料中のフッ化物イオンの含有量（μｇ）をイオンクロマトグラフィにより定量して、正極活物質の質量１ｇあたりのフッ化リチウムの付着量（μｇ／ｇ）を算出した。測定結果を下記表１に示す。
　本実施例では、フッ化リチウムの付着量を測定するサンプルとして、充放電サイクルを３サイクル経たものを用いた。なお、作製された正極を上記洗浄液で洗浄した直後の状態と、洗浄後の正極を用いて電池を組み立てて、充放電サイクルを数回程度繰り返した状態とにおいて、フッ化リチウムの付着量の定量結果に有意な差は観察されなかった。
　　実施例２～８
　正極の洗浄処理時の温度を下記表１に示す値に設定したこと以外は実施例１と同様にして、リチウムイオン電池を製造し、その物性を評価した。
　　比較例１
　正極の洗浄処理を行わなかったこと以外は実施例１と同様にして、リチウムイオン電池を製造し、その物性を評価した。
　　実施例９～１６
　ＰＣ１００ｍＬに対し、ＬｉＰＦ6を１５．２ｇ溶解させ、さらに、フッ化水素（ＨＦ）を加えて、正極用洗浄液を調製した。得られた洗浄液（ＬｉＰＦ6＋ＨＦ／ＰＣ）におけるＬｉＰＦ6の濃度は１．０ｍｏｌ／Ｌであり、ＨＦの濃度は４００ｐｐｍであった。ＬｉＰＦ6／ＰＣに代えて、上記正極用洗浄液（ＬｉＰＦ6＋ＨＦ／ＰＣ）を用いたこと以外は実施例１～８と同様にして、リチウムイオン電池を製造した。また、得られたリチウムイオン電池の物性を実施例１と同様にして評価した。以上の結果を下記表２に示す。
　　実施例１７～２４
　ＰＣにＨＦを加えて、正極用洗浄液を調製した。得られた洗浄液（ＨＦ／ＰＣ）において、ＨＦの含有量は、正極用洗浄液全体の質量に対して４００ｐｐｍであった。ＬｉＰＦ6／ＰＣに代えて、上記正極用洗浄液（ＨＦ／ＰＣ）を用いたこと以外は実施例１～８と同様にして、リチウムイオン電池を製造した。また、得られたリチウムイオン電池の物性を実施例１と同様にして評価した。以上の結果を下記表３に示す。
　　実施例２５～３２
　ＰＣにＨＦを加えて、正極用洗浄液を調製した。得られた洗浄液（ＨＦ／ＰＣ）において、ＨＦの含有量は、正極用洗浄液全体の質量に対して２０００ｐｐｍであった。ＬｉＰＦ6／ＰＣに代えて、上記正極用洗浄液（ＨＦ／ＰＣ）を用いたこと以外は実施例１～８と同様にして、リチウムイオン電池を製造した。また、得られたリチウムイオン電池の物性評価を、実施例１と同様にして行った。以上の結果を下記表４に示す。
　なお、容量維持率、電池膨れ、およびＬｉＦの付着量の測定結果については、Ａ＋（極めて良好）、Ａ（良好）、Ｂ（可）およびＣ（不良）の４段階で評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表１より明らかなように、ＬｉＰＦ6とＰＣとを含む洗浄液で正極を洗浄した実施例１～８は、いずれもリチウムイオン電池の容量維持率が向上し、充放電サイクル後における電池の膨れ量が低減した。実施例１～８は、電池の組立て後において、正極活物質の質量１ｇあたり３００μｇ以上４０００μｇ以下の範囲でフッ化リチウムが付着していた。
　表２より明らかなように、ＬｉＰＦ6とＰＣとＨＦとを含む洗浄液で正極を洗浄した実施例９～１６は、いずれもリチウムイオン電池の容量維持率が高く、充放電サイクル後における電池の膨れ量が低減した。実施例９～１６は、電池の組立て後において、正極活物質の質量１ｇあたり７００μｇ以上４０００μｇ以下の範囲でフッ化リチウムが付着していた。
　表３より明らかなように、ＰＣとＨＦとを含む洗浄液で正極を洗浄した実施例１７～２４は、いずれもリチウムイオン電池の容量維持率が向上し、充放電サイクル後における電池の膨れ量が低減した。実施例１７～２４は、電池の組立て後において、正極活物質の質量１ｇあたり３００μｇ以上７００μｇ以下の範囲でフッ化リチウムが付着していた。
　表４より明らかなように、ＰＣとＨＦとを含む洗浄液で正極を洗浄した実施例２５～３２では、いずれもリチウムイオン電池の容量維持率が向上し、充放電サイクル後における電池の膨れ量が低減した。実施例２５～３２は、電池の組立て後において、正極活物質の質量１ｇあたり１８００μｇ以上３２００μｇ以下の範囲でフッ化リチウムが付着していた。
　　実施例３３～４０および比較例２
　正極活物質として、ＬｉＮｉ0.80Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2の粉末１ｋｇに代えて、ＬｉＮｉ1/30Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2の粉末１ｋｇを用いたこと以外は、実施例１～８および比較例１と同様にして、リチウムイオン電池を製造した。また、得られたリチウムイオン電池の物性を実施例１と同様にして評価した。以上の結果を下記表５に示す。
　　実施例４１～４８
　正極活物質として、ＬｉＮｉ0.80Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2の粉末１ｋｇに代えて、ＬｉＮｉ1/30Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2の粉末１ｋｇを用いたこと以外は、実施例９～１６と同様にして、リチウムイオン電池を製造した。また、得られたリチウムイオン電池の物性を実施例１と同様にして評価した。以上の結果を下記表６に示す。
　　実施例４９～５６
　正極活物質として、ＬｉＮｉ0.80Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2の粉末１ｋｇに代えて、ＬｉＮｉ1/30Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2の粉末１ｋｇを用いたこと以外は、実施例１７～２４と同様にして、リチウムイオン電池を製造した。また、得られたリチウムイオン電池の物性を実施例１と同様にして評価した。以上の結果を下記表７に示す。
　　実施例５７～６４
　正極活物質として、ＬｉＮｉ0.80Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2の粉末１ｋｇに代えて、ＬｉＮｉ1/30Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2の粉末１ｋｇを用いたこと以外は、実施例２５～３２と同様にして、リチウムイオン電池を製造した。また、得られたリチウムイオン電池の物性を実施例１と同様にして評価した。以上の結果を下記表８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表５より明らかなように、ＬｉＰＦ6とＰＣとを含む洗浄液で正極を洗浄した実施例３３～４０は、いずれもリチウムイオン電池の容量維持率が向上し、充放電サイクル後における電池の膨れ量が低減した。実施例３３～４０は、電池の組立て後において、正極活物質の質量１ｇあたり７００μｇ以上４０００μｇ以下の範囲でフッ化リチウムが付着していた。
　表６より明らかなように、ＬｉＰＦ6とＰＣとＨＦとを含む洗浄液で正極を洗浄した実施例４１～４８は、いずれもリチウムイオン電池の容量維持率が高く、充放電サイクル後における電池の膨れ量が低減した。実施例４１～４８は、電池の組立て後において、正極活物質の質量１ｇあたり１１００μｇ以上４０００μｇ以下の範囲でフッ化リチウムが付着していた。
　表７より明らかなように、ＰＣとＨＦとを含む洗浄液で正極を洗浄した実施例４９～５６は、いずれもリチウムイオン電池の容量維持率が向上し、充放電サイクル後における電池の膨れ量が低減した。実施例４９～５６は、電池の組立て後において、正極活物質の質量１ｇあたり３００μｇ以上７００μｇ以下の範囲でフッ化リチウムが付着していた。
　表８より明らかなように、ＰＣとＨＦとを含む洗浄液で正極を洗浄した実施例５７～６４は、いずれもリチウムイオン電池の容量維持率を向上し、充放電サイクル後における電池の膨れ量が低減した。これら実施例５７～６４は、電池の組立て後において、正極活物質の質量１ｇあたり１８００μｇ以上３２００μｇ以下の範囲でフッ化リチウムが付着していた。
　本発明は、リチウムイオン電池などのリチウムイオン電池の分野において有用である。特に、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、携帯ゲーム機などの携帯用電子機器の電源や、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車載用電源や、無停電電源などの分野において有用である。

Claims (16)

  1. 　正極活物質としてリチウム遷移金属酸化物を含む正極活物質層を備えた正極を洗浄液で洗浄して、前記正極活物質の表面に、前記正極活物質１ｇに対して３００～４０００μｇのハロゲン化リチウムを付着させる工程を含み、
    　前記洗浄液が、非プロトン性溶媒および溶質を含み、
    　前記溶質が、一般式（１）：ＬｉＺＦ6-mＲm-n　（Ｚはリン、ホウ素、ヒ素およびアンチモンのいずれか１つを示し、Ｒは炭素数１または２のパーフルオロアルキル基を示し、ｍはＺがリンである場合に０～３の整数、Ｚがホウ素である場合に２、Ｚがヒ素およびアンチモンである場合に０を示し、ｎはＺがリン、ヒ素およびアンチモンである場合に０、Ｚがホウ素である場合に２を示す）で表されるフッ素含有リチウム塩、およびハロゲン化水素の少なくともいずれか１つを含む、リチウムイオン電池用正極の製造方法。
  2. 　前記一般式（１）で表されるフッ素含有リチウム塩が、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ3（ＣＦ3）3、ＬｉＰＦ3（Ｃ2Ｆ5）3、ＬｉＰＦ4（ＣＦ3）2およびＬｉＰＦ5ＣＦ3からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項１に記載のリチウムイオン電池用正極の製造方法。
  3. 　前記一般式（１）で表されるフッ素含有リチウム塩がＬｉＰＦ6を含む、請求項２に記載のリチウムイオン電池用正極の製造方法。
  4. 　前記洗浄液が前記一般式（１）で表されるフッ素含有リチウム塩を０．５～１．５ｍｏｌ／Ｌの濃度で含む、請求項１に記載のリチウムイオン電池用正極の製造方法。
  5. 　前記洗浄液が、さらにハロゲン化水素を２０００質量ｐｐｍ以下の割合で含む、請求項４に記載のリチウムイオン電池用正極の製造方法。
  6. 　前記ハロゲン化水素がフッ化水素を含む、請求項５に記載のリチウムイオン電池用正極の製造方法。
  7. 　前記洗浄液がハロゲン化水素を３００～４０００質量ｐｐｍの割合で含む、請求項１に記載のリチウムイオン電池用正極の製造方法。
  8. 　前記ハロゲン化水素がフッ化水素を含む、請求項７に記載のリチウムイオン電池用正極の製造方法。
  9. 　前記非プロトン性溶媒がプロピレンカーボネートを含む、請求項１に記載のリチウムイオン電池用正極の製造方法。
  10. 　前記非プロトン性溶媒中のプロピレンカーボネートの含有割合が５０～１００質量％である、請求項９に記載のリチウムイオン電池用正極の製造方法。
  11. 　前記洗浄液の液温が４０～９０℃である、請求項１に記載のリチウムイオン電池用正極の製造方法。
  12. 　正極集電体と、前記正極集電体の表面に形成された正極活物質層と、を備え、
    　前記正極活物質層が、正極活物質としてリチウム遷移金属酸化物を含み、
    　前記正極活物質の表面にはハロゲン化リチウムが付着しており、前記ハロゲン化リチウムの付着量が前記正極活物質１ｇに対して３００～４０００μｇである、リチウムイオン電池用正極。
  13. 　前記ハロゲン化リチウムがフッ化リチウムを含む、請求項１２に記載のリチウムイオン電池用正極。
  14. 　前記リチウム遷移金属酸化物がリチウムニッケル酸化物を含む、請求項１２に記載のリチウムイオン電池用正極。
  15. 　前記リチウム遷移金属酸化物が、一般式（２）：ＬｉxＮｉwＭzＭｅ1-(w+z)Ｏ2+d　（Ｍはコバルトおよびマンガンの少なくともいずれか１の元素を示し、ＭｅはＭとは異なる金属元素、ホウ素、リンおよび硫黄からなる群より選ばれる少なくとも１の元素を示し、ｄは酸素欠陥分または酸素過剰分を示し、０．９８≦ｘ≦１、０．３≦ｗ≦１、０≦ｚ≦０．７、０．９≦（ｗ＋ｚ）≦１）で表される、請求項１４に記載のリチウムイオン電池用正極。
  16. 　請求項１２に記載のリチウムイオン電池用正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在されるセパレータと、非水電解質と、を備える、リチウムイオン電池。
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