WO2012011212A1 - 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

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 Download PDF

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礼 小門
建作 森
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Definitions

  • the present invention relates to a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a manufacturing method thereof, and a non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • a lithium ion secondary battery includes a negative electrode, a positive electrode, an electrolyte, and the like, and a material capable of desorbing and inserting lithium is used as an active material for the negative electrode and the positive electrode.
  • lithium ion secondary batteries using a layered or spinel type lithium metal composite oxide as a positive electrode material are of the 4V class. Since a high voltage can be obtained, practical use is progressing as a battery having a high energy density.
  • lithium nickel composite oxide LiNiO 2
  • lithium nickel cobalt manganese composite oxide LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2
  • lithium manganese composite oxide Lithium nickel composite oxides such as lithium oxide (LiMn 2 O 4 ) can be mentioned, but at present, lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) is the mainstream because synthesis is relatively easy. .
  • lithium nickel composite oxides have attracted attention because they exhibit a capacity larger than that of lithium cobalt composite oxides and can manufacture inexpensive and high energy density batteries.
  • the lithium nickel composite oxide having the advantages as described above has a drawback that the thermal stability in the charged state is inferior to the lithium cobalt composite oxide. That is, pure lithium nickelate has problems in safety such as thermal stability, charge / discharge cycle characteristics, etc., and cannot be used as a practical battery. This is because the stability of the crystal structure in the charged state is lower than that of the lithium cobalt composite oxide.
  • Non-Patent Document 1 a part of nickel is substituted with a transition metal element such as cobalt, manganese, iron, etc., and a different element such as aluminum, vanadium, tin, etc.
  • a transition metal element such as cobalt, manganese, iron, etc.
  • a different element such as aluminum, vanadium, tin, etc.
  • the crystal structure in a detached state is stabilized to obtain a lithium-nickel composite oxide having good safety and charge / discharge cycle characteristics as a positive electrode active material (for example, Non-Patent Document 1). , See Patent Document 1).
  • Patent Document 2 discloses a hexagonal lithium-containing composite oxide represented by LiNi 1-xy Co x Ti y O 2 (where 0 ⁇ x ⁇ 0.20, 0 ⁇ y ⁇ 0.07) and having a layered structure. And when the sites 3a, 3b, and 6c in the lithium-containing composite oxide are represented by [Li] 3a [Ni 1-xy Co x Ti y ] 3b [O 2 ] 6c , the lithium in the 3a site A positive electrode active material in which the site occupancy of metal ions other than the above is 5% or less has been proposed. And when such a positive electrode active material is employ
  • Patent Document 3 discloses a composition formula LiNi 1-a M a O 2 (wherein M represents at least one element selected from transition metal elements other than Ni, group 2 elements, or group 13 elements, and a Discloses a technique of washing the fired powder having 0.01 ⁇ a ⁇ 0.5. And it is described that impurities or by-products adhering to the surface of the baked powder can be sufficiently removed by washing with water, improving thermal stability and achieving higher capacity.
  • lithium ion secondary batteries have been used for applications that need to take out a large current instantaneously, such as batteries for hybrid electric vehicles, and high output is required.
  • Patent Document 2 does not discuss a high output when a positive electrode active material is used as a positive electrode of a secondary battery. And when it uses as a secondary battery used for the use which needs to take out a large electric current instantaneously, it cannot be said that the performance of the positive electrode active material described in patent document 2 is enough.
  • the technique described in Patent Document 3 is intended to improve the characteristics of the lithium nickel composite oxide by the water washing treatment, the surface of the lithium nickel composite oxide is damaged by the water washing treatment, and the output characteristics The problem of worsening has arisen.
  • the present invention provides a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery having high capacity, high stability and excellent output characteristics, a method for producing the same, and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material.
  • the purpose is to do.
  • the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the first invention the general formula: Li t Ni 1-xyz Co x Al y Ti z O 2 (0.98 ⁇ t ⁇ 1.10,0 ⁇ x ⁇ 0.30,0.03 ⁇ y ⁇ 0.15, 0.001 ⁇ z ⁇ 0.03) and a hexagonal lithium-containing composite oxide having a layered structure composed of secondary particles composed of primary particles, the surface of the primary particles and / or Alternatively, a titanium concentrated layer is formed at a grain boundary between the primary particles.
  • the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to a second aspect of the present invention is the lithium-containing composite oxide according to the first aspect, wherein each of the sites 3a, 3b, and 6c is represented by [Li] 3a [Ni 1-xyz Co x when viewed in al y Ti z] 3b [O 2] 6c, site occupancy of the Li-containing complex oxide of the X-ray metal ions other than lithium in the 3a sites obtained from Rietveld analysis diffraction 2% It is characterized by being.
  • the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the third invention is characterized in that, in the first or second invention, the shape of the secondary particles is spherical or substantially spherical.
  • the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to a fourth aspect of the present invention is the first, second or third aspect of the present invention, wherein the secondary particles have an average particle size of 3 to 8 ⁇ m and an index indicating the spread of the particle size distribution. A certain [(d90 ⁇ d10) / average particle diameter] is 0.60 or less.
  • the manufacturing method of the positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries of 5th invention is a manufacturing method which manufactures the positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries of 1st, 2nd, 3rd or 4th invention, , general formula: Ni 1-x-y Co x Al y (OH) 2 ( Nickel cobalt aluminum composite hydroxide and / or nickel cobalt aluminum composite oxide obtained by heat-treating nickel cobalt aluminum composite hydroxide represented by 0 ⁇ x ⁇ 0.30, 0.03 ⁇ y ⁇ 0.15), lithium compound, And a titanium compound, and the mixture is fired under conditions of 700 to 820 ° C.
  • the method for producing a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to a sixth aspect of the invention is a method for producing the positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the first, second, third, or fourth aspect of the invention.
  • Ni 1-x-y- z Co x Al y Ti z (OH) 2 Nickel cobalt aluminum titanium composite hydroxide and / or nickel cobalt aluminum obtained by heat treatment of nickel cobalt aluminum titanium composite hydroxide represented by 0 ⁇ x ⁇ 0.30, 0.03 ⁇ y ⁇ 0.15, 0.001 ⁇ z ⁇ 0.03)
  • a titanium composite oxide and a lithium compound are mixed, and the mixture is fired at 700 to 820 ° C. for 4 hours or longer.
  • the method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to a seventh aspect of the present invention is the fifth or sixth aspect, wherein the composite hydroxide has an average particle size of 3 to 7 ⁇ m and exhibits a broad particle size distribution.
  • a composite hydroxide composite hydroxide having an index [(d90-d10) / average particle diameter] of 0.55 or less is used.
  • the method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to an eighth aspect of the invention is characterized in that, in the fifth, sixth or seventh aspect, a water washing treatment is performed after the firing.
  • Non-aqueous electrolyte secondary battery (Non-aqueous electrolyte secondary battery)
  • the nonaqueous electrolyte secondary battery of the ninth invention is characterized in that the positive electrode is formed using the positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the first, second, third or fourth invention. .
  • the titanium concentrated layer existing on the surface of the primary particles or the grain boundary between the primary particles works as a lithium ion conductor, the desorption / insertion of lithium ions becomes smooth. Therefore, when a positive electrode is formed using this lithium nickel composite oxide as a positive electrode active material, a secondary battery having high capacity, high stability, and high output characteristics can be formed. Moreover, since the proportion of unstable tetravalent nickel present in the lithium nickel composite oxide can be reduced, the thermal stability is improved when a positive electrode is formed using this lithium nickel composite oxide as a positive electrode active material. Can be made.
  • the titanium concentrated layer can be formed on the surface of the primary particles constituting the secondary particles in the positive electrode active material and / or the grain boundary between the primary particles.
  • the titanium concentrated layer can be formed on the surface of the primary particles constituting the secondary particles in the positive electrode active material and / or the grain boundary between the primary particles.
  • the particle size and particle size distribution of the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery can be strictly controlled.
  • the thermal stability of the secondary battery can be improved. Higher battery capacity can also be achieved.
  • FIG. 2 is an SEM photograph (observation magnification: 1,000 times) of the lithium nickel composite oxide of Example 1.
  • FIG. 7 is an SEM photograph (observation magnification: 5,000 times) of the lithium nickel composite oxide of Example 7.
  • It is a schematic sectional drawing of the coin-type battery 1 used for battery evaluation. It is a schematic explanatory drawing of the measurement example of impedance evaluation, and the equivalent circuit used for analysis. It is the table
  • the present invention relates to a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery employing a positive electrode formed using the positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery as a positive electrode active material.
  • the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a hexagonal lithium composite oxide having a layered structure in which a part of nickel constituting the lithium active material is replaced with cobalt, aluminum, and titanium. The titanium concentration of the grain boundary between the primary particle surface and the primary particle of the contained composite oxide is controlled.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode active material of the present invention (hereinafter, simply referred to as the positive electrode active material of the present invention) have the general formula: Li t Ni 1-xyz Co x Al y Ti z O 2 ( 0.98 ⁇ t ⁇ 1.10, 0 ⁇ x ⁇ 0.30, 0.03 ⁇ y ⁇ 0.15, 0.001 ⁇ z ⁇ 0.03), and a hexagonal lithium having a layered structure composed of secondary particles composed of primary particles In the composite oxide, a titanium enriched layer is formed on the surface of the primary particles and / or the grain boundary between the primary particles.
  • the titanium enriched layer When the titanium enriched layer is formed on the surface of the primary particles and / or the grain boundary between the primary particles in the titanium enriched layer as in the positive electrode active material of the present invention, the titanium enriched layer functions as a lithium ion conductor. Lithium ion insertion and removal is smooth. Therefore, if a positive electrode is formed from the positive electrode active material of the present invention, the output characteristics of a non-aqueous electrolyte secondary battery employing this positive electrode can be improved.
  • the titanium enriched layer of the positive electrode active material of the present invention is considered to be lithium titanium oxide or an intermediate between lithium titanium oxide and lithium nickelate, but the titanium enriched layer is not limited to these intermediates. .
  • the titanium concentrated layer is formed as described above, when the positive electrode active material is washed with water, damage to the surface layer of the lithium nickel composite oxide particles, for example, from the crystal lattice Lithium elution and heterogeneous phase formation due to proton exchange can be prevented. Therefore, even when the positive electrode active material of the present invention is washed with water to form a positive electrode, and this positive electrode is used in a non-aqueous electrolyte secondary battery, the deterioration of the output characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery is suppressed. Can do.
  • the amount of substitution of titanium with respect to nickel is preferably 0.1 at% or more and 3 at% or less (0.001 ⁇ z ⁇ 0.03).
  • the substitution amount of titanium with respect to nickel is less than 0.1 at%, the titanium enriched layer as described above is not formed, so the effect of improving the output characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery cannot be obtained, and the particles during the water washing treatment The effect of preventing damage to the surface layer cannot be obtained.
  • the substitution amount of titanium with respect to nickel exceeds 3 at%, the amount of titanium entering the 3b site described later increases, and sufficient battery capacity cannot be obtained when used as the positive electrode of the positive electrode active material for non-aqueous secondary batteries.
  • the amount of substitution of titanium with respect to nickel is preferably 0.1 at% or more and 3 at% or less (0.001 ⁇ z ⁇ 0.03), and 0.3 at% or more and 1.5 at% or less. (0.003 ⁇ z ⁇ 0.015) is more preferable because both high battery capacity and good output characteristics can be achieved.
  • at% is an atomic composition percentage.
  • substitution amount of cobalt and aluminum to nickel it is preferable to substitute a part of nickel with cobalt or aluminum. If such substitution is performed, the proportion of unstable tetravalent nickel present in the positive electrode active material of the present invention can be reduced. Therefore, when a positive electrode is formed from the positive electrode active material of the present invention, thermal stability is improved. Can be improved. In addition, the stability of the crystal structure of the positive electrode active material of the present invention is enhanced, and the expansion and contraction of the crystal at the time of lithium desorption / insertion associated with charge / discharge is suppressed, so that cycle stability due to repeated charge / discharge can be improved. . The reason is as follows.
  • lithium nickel composite oxide When the lithium nickel composite oxide is considered as a battery active material, charging / discharging is performed by lithium desorption / insertion. For example, a charged state of about 200 mAh / g is about 70% higher than that of the lithium nickel composite oxide. In this state, nickel is trivalent and tetravalent. However, tetravalent nickel is very unstable, and easily releases oxygen and becomes divalent (NiO) at high temperatures. And when tetravalent nickel increases, it becomes a factor which promotes thermal runaway.
  • the lithium-nickel composite oxide when a part of nickel is substituted with cobalt, and the nickel at the 3b site is further substituted with trivalent and stable aluminum, the ratio of unstable tetravalent nickel is obtained. Can be reduced. In addition, since the stability of the crystal structure of the lithium nickel composite oxide is increased, the expansion and contraction of the crystal is suppressed when lithium is detached from or inserted into the crystal.
  • the positive electrode active material of the present invention which is a lithium nickel composite oxide
  • a positive electrode is formed from the positive electrode active material of the present invention and this positive electrode is adopted for a secondary battery.
  • the rechargeable battery has improved thermal stability and can improve cycle stability due to repeated charge and discharge.
  • the amount of substitution of cobalt or aluminum with respect to nickel is not particularly limited, but the amount of substitution of cobalt with respect to nickel is preferably 30 at% or less (0 ⁇ x ⁇ 0.30).
  • the amount of aluminum substitution is preferably 3 at% or more and 15 at% or less (0.03 ⁇ y ⁇ 0.15). This is because when the amount of substitution of cobalt and aluminum with respect to nickel deviates from the above range, problems such as a decrease in battery capacity and deterioration in crystallinity occur.
  • the positive electrode active material of the present invention in case of displaying 6c each site in [Li] 3a [Ni 1- xyz Co x Al y Ti z] 3b [O 2] 6c, X -ray diffraction It is preferable that the site occupancy of metal ions other than lithium at the 3a site obtained from Rietveld analysis by is adjusted to be 2% or less. The reason is as follows.
  • the study of the stoichiometry in the lithium nickel composite oxide is based on the above-mentioned X Rietveld analysis by line diffraction [eg RAYoung, ed., “The Rietveld Method ”, Oxford University Press (1992).]
  • the index is the site occupancy of each ion.
  • the charging / discharging reaction of the battery proceeds by reversibly entering and exiting lithium ions at the 3a site, but diffusion occurs when metal ions other than lithium are mixed into the 3a site, which is a lithium diffusion path in the solid phase. The path is obstructed. And the occupation rate of metal ions other than lithium at the 3a site is 2% Exceeding the limit increases the inhibition of the diffusion path by metal ions other than lithium, so that sufficient battery capacity and output characteristics cannot be obtained, which may cause deterioration of charge / discharge characteristics of the battery.
  • the site occupancy of metal ions other than lithium at the 3a site is preferably 2% or less, and more preferably 1.5% or less.
  • the lithium nickel composite oxide that is the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is in the form of particles, but the particle shape is preferably spherical or substantially spherical.
  • the spherical shape is a concept including an elliptical sphere. If the shape is spherical or substantially spherical, the surface properties can be brought close to a uniform state, and local reactions in the particles can be suppressed. Then, in a secondary battery having a positive electrode formed by the positive electrode active material of the present invention, cycle characteristics can be improved. Further, when the shape is spherical or substantially spherical, the packing density of the positive electrode active material in the positive electrode can be increased, so that the output per battery volume can be improved.
  • the average particle diameter can be adjusted to 3 to 8 ⁇ m and [(d90 ⁇ d10) / average particle diameter], which is an index indicating the spread of the particle size distribution, can be adjusted to 0.60 or less. preferable.
  • a secondary battery having a positive electrode formed from the positive electrode active material of the present invention can also be provided with high output characteristics and high durability characteristics.
  • the average particle size is less than 3 ⁇ m, there is a possibility that when the positive electrode is formed, the packing density of the particles decreases and the battery capacity per positive electrode volume decreases.
  • the average particle size exceeds 8 ⁇ m, the specific surface area of the positive electrode active material may decrease, and the interface with the battery electrolyte may decrease, thereby increasing the resistance of the positive electrode and reducing the output characteristics of the battery. is there. Therefore, in the positive electrode active material of the present invention, it is preferable to adjust the average particle size to 3 to 8 ⁇ m, and within this range, the reaction area between lithium and the electrolyte on the surface of the positive electrode active material can be increased.
  • a secondary battery having a positive electrode formed by the positive electrode active material of the invention can have high output.
  • the particle size distribution is wide, that is, when [(d90-d10) / average particle size] exceeds 0.60, the particle size is very small relative to the average particle size, In this case, there are many particles having a large particle size (large particle).
  • a positive electrode is formed using a positive electrode active material in which a large amount of fine particles are present, heat may be generated due to local reaction of the fine particles, which may reduce safety, and the fine particles are selectively deteriorated. As a result, the cycle characteristics may deteriorate.
  • the reaction area between the electrolyte and the positive electrode active material may not be sufficient, and the battery output may decrease due to an increase in reaction resistance. is there. Therefore, in the positive electrode active material of the present invention, it is preferable to make the particle size distribution uniform by setting [(d90 ⁇ d10) / average particle size], which is an index indicating the spread of the particle size distribution, to 0.60 or less. With such a range, the redox reaction accompanying the desorption / insertion of lithium ions in the active material particles is performed uniformly, so that the cycle characteristics can be further improved.
  • d10 is the cumulative volume of all particles when the number of particles in each particle size is accumulated from the smallest particle size. It means the particle size which becomes 10% of the total volume.
  • d90 means a particle size in which the cumulative volume becomes 90% of the total volume of all particles when the number of particles in each particle size is accumulated from the smallest particle size.
  • the method for obtaining the average particle diameter and d90 and d10 is not particularly limited, and for example, it can be obtained from the volume integrated value measured with a laser light diffraction / scattering particle size analyzer.
  • the method of manufacturing the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention i.e., Ni 1-x-y Co x Al y (OH) 2
  • nickel cobalt aluminum composite hydroxide or nickel cobalt aluminum composite oxide obtained by heat treatment of nickel cobalt aluminum composite hydroxide represented by 0 ⁇ x ⁇ 0.30, 0.03 ⁇ y ⁇ 0.15) (or both of them) Mixture), a lithium compound, and a titanium compound, and firing the mixture under conditions of 700 to 820 ° C. for 4 hours or longer (FIG. 10)
  • the positive electrode active material of the present invention as described above can be used. This is preferable because the substance can be produced reliably and effectively.
  • the nickel cobalt aluminum composite hydroxide used in the method of the present invention is not particularly limited, but has an average particle size of 3 to 7 ⁇ m and is an index indicating the spread of the particle size distribution [(d90-d10 ) / Average particle diameter] is preferably 0.55 or less nickel cobalt aluminum composite hydroxide.
  • the nickel cobalt aluminum composite hydroxide used in the method of the present invention includes a spray drying method in which a slurry containing fine particles of hydroxide having the above composition is sprayed and dried, and a plurality of metal compounds having the above composition.
  • a neutralized crystallization method can be used in which a composite hydroxide is crystallized by adding an alkaline aqueous solution to the mixed aqueous solution dissolved in water for neutralization.
  • the neutralization crystallization method is generally roughly classified into a continuous type and a batch type, any method can be used.
  • nickel cobalt composite hydroxide particles may be added to the nickel cobalt composite hydroxide particles by coating the surface of the nickel cobalt composite hydroxide particles with aluminum hydroxide.
  • aluminum hydroxide For example, if nickel cobalt composite hydroxide particles are slurried with an aqueous solution containing aluminum and aluminum is precipitated as a hydroxide on the surface of the composite hydroxide particles by a crystallization reaction, the surface of the nickel cobalt composite hydroxide particles Can be coated with aluminum hydroxide.
  • the nickel cobalt aluminum composite hydroxide preferably has its particle size and particle size distribution strictly controlled.
  • particles for growing nuclei generated in the nucleation step and the nucleation step are preferable to control the particle size and particle size distribution separately from the growth step. That is, nucleation is carried out by controlling an aqueous solution for nucleation containing a metal compound containing nickel and an ammonium ion supplier so that the pH value measured on the basis of a liquid temperature of 25 ° C. is 12.0 to 13.4.
  • a plurality of metal compounds containing nickel are dissolved in water at a predetermined ratio to prepare a mixed aqueous solution.
  • the composition ratio of each metal in the mixed aqueous solution is the same as the composition ratio of the composite hydroxide particles.
  • an alkaline aqueous solution such as a sodium hydroxide aqueous solution, an ammonia aqueous solution containing an ammonium ion supplier, and water are supplied to the reaction tank and mixed to form an aqueous solution.
  • This aqueous solution (hereinafter referred to as “pre-reaction aqueous solution”) is adjusted to the supply amount of the alkaline aqueous solution, and the pH value is in the range of pH 12.0 to 13.4 as the pH value when measured based on the liquid temperature of 25 ° C. Adjusted to be.
  • the pH value is higher than 13.4
  • the concentration of ammonium ions in the aqueous solution before reaction is adjusted to 3 to 25 g / L.
  • the temperature of the aqueous solution before reaction is adjusted to 20 to 60 ° C.
  • the pH of the liquid in the reaction tank and the concentration of ammonium ions can be measured with a general pH meter and ion meter, respectively.
  • mixed aqueous solution will be supplied in reaction tank, stirring the aqueous solution in reaction tank.
  • the reaction tank an aqueous solution in which the pre-reaction aqueous solution and the mixed aqueous solution are mixed (hereinafter referred to as the aqueous reaction solution) is formed, so that fine nuclei of the composite hydroxide are generated.
  • the above-described conditions are maintained, so that nuclei are preferentially generated and fine nuclei hardly grow.
  • an alkaline aqueous solution and an aqueous ammonia solution are supplied to the reaction aqueous solution to control to maintain predetermined conditions.
  • the pH value of the aqueous reaction solution is adjusted to be pH 10.5 to 12.0 as a pH value measured with a liquid temperature of 25 ° C. as a particle growth step.
  • the pH value of the aqueous reaction solution is controlled by adjusting the supply amount of the aqueous alkaline solution.
  • the pH value is higher than 12.0, the newly generated particles with a large number of newly formed nuclei cannot be obtained, and when the pH value is less than 10.5, the solubility by ammonia ions is high. This is because the number of metal ions remaining in the liquid without increasing increases.
  • the nucleus growth reaction takes precedence over the nucleus generation reaction, and almost no new nuclei are generated in the aqueous solution.
  • the composite hydroxide particles having a predetermined particle diameter can be formed.
  • nucleation takes precedence and almost no nucleus growth occurs.
  • particle growth process only nucleation occurs and almost no new nuclei are generated.
  • nucleation step homogeneous nuclei with a narrow particle size distribution range can be formed, and in the particle growth step, nuclei can be grown homogeneously. Therefore, it is possible to obtain uniform nickel composite hydroxide particles having a narrow particle size distribution range.
  • the pH value may be adjusted after completion of the nucleation step in the same reaction layer to form an aqueous solution for particle growth, or separately from the nucleation aqueous solution, A component adjusted aqueous solution adjusted to a suitable pH value and ammonium ion concentration is formed, and an aqueous solution containing a nucleus that has undergone a nucleation step in another reaction tank is added to this component adjusted aqueous solution to obtain a reaction aqueous solution.
  • a particle growth step may be performed. In this case, since the nucleation step and the particle growth step can be more reliably separated, the state of the reaction aqueous solution in each step can be set to the optimum condition for each step (FIG. 9).
  • Metal compound As the metal compound used in the above method, a compound containing the target metal is used.
  • a water-soluble compound is preferably used, and examples thereof include nitrates, sulfates, and hydrochlorides.
  • nickel sulfate and cobalt sulfate are preferably used.
  • each metal compound is adjusted so that the atomic ratio of the metal ions present in the mixed aqueous solution matches the atomic ratio of the metal ions in the target composite hydroxide.
  • the metal compound is not particularly limited, and nitrates, sulfates, and chlorides are used. Sulfates are preferable, and as the aluminum compounds, it is preferable to use sodium aluminate in addition to the above salts.
  • the ammonia concentration in the reaction aqueous solution is preferably kept constant within a range of 3 to 25 g / L in order not to cause the following problems.
  • Ammonia acts as a complexing agent. If the ammonia concentration is less than 3 g / L, the solubility of metal ions cannot be kept constant. This is because it is not formed and gel-like nuclei are easily generated, so that the particle size distribution is likely to be widened. On the other hand, when the ammonia concentration exceeds 25 g / L, the solubility of metal ions becomes too high, and the amount of metal ions remaining in the reaction aqueous solution increases, resulting in compositional deviation and the like.
  • ammonium ion supply body is not specifically limited, For example, ammonia, ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium carbonate, ammonium fluoride etc. can be used.
  • the atmosphere during the reaction is not particularly limited, but an excessively oxidizing atmosphere is not preferable for stable production. Therefore, the atmosphere during the reaction preferably has an oxygen concentration lower than the oxygen concentration in the air.
  • the atmosphere during the reaction preferably has an oxygen concentration lower than the oxygen concentration in the air.
  • the oxygen concentration in the reaction vessel space is preferably controlled at least in the particle growth step.
  • the positive electrode active material of the present invention preferably has a spherical or elliptical particle shape in order to achieve a high packing density
  • the shape of the secondary particles in the composite hydroxide may be spherical or elliptical. preferable.
  • the secondary particle shape of the composite hydroxide obtained by the crystallization method is preferable because it is formed in a spherical or elliptical sphere.
  • the said nickel cobalt aluminum composite hydroxide is heat-processed.
  • moisture remaining in the composite hydroxide particles can be reduced, and the composition of the produced positive electrode active material can be prevented from varying.
  • the heat treatment temperature is not particularly limited, but is preferably 105 to 800 ° C. Below 105 ° C, it takes a long time to remove residual moisture, which is not industrially suitable. When the temperature exceeds 800 ° C., the particles converted into the composite oxide may sinter and aggregate.
  • the heat treatment atmosphere is not particularly limited and is preferably performed in an air stream that can be easily performed.
  • the heat treatment time is not particularly limited, but if it is less than 1 hour, the residual moisture in the composite hydroxide particles may not be sufficiently removed, so that it is preferably at least 1 hour or more and more preferably 5 to 15 hours. preferable.
  • the mixing ratio between the lithium compound and the composite hydroxide or composite oxide is determined by the number of atoms of metals other than lithium (that is, the sum of the number of atoms of nickel, cobalt, aluminum, and titanium (Me)) and the number of lithium atoms. It is mixed so that the ratio (Li / Me) to (Li) is 0.98 to 1.10. That is, it mixes so that Li / Me in a lithium mixture may become the same as Li / Me in the positive electrode active material of this invention. As will be described later, when washing with water after firing, a small amount of lithium is eluted by washing with water, so that a larger amount of lithium compound may be mixed. For example, mixing may be performed so that the ratio (Li / Me) to the number of lithium atoms (Li) is about 0.02 to 0.05, that is, about 1.0 to 1.15.
  • the mixing of the titanium compound and the composite hydroxide or the composite oxide may be performed so that the composition ratio in the positive electrode active material of the present invention is the same. But you can.
  • any mixing it is preferable to mix well before firing. This is because if the mixing is not sufficient, the composition varies among the individual particles, and there may be a problem that sufficient battery characteristics cannot be obtained.
  • a general mixer can be used for mixing, for example, a shaker mixer, a Laedige mixer, a Julia mixer, a V blender, etc. can be used, and the said composite hydroxide or composite oxide particle
  • the compound to be mixed is not particularly limited, and examples of the lithium compound include lithium carbonate, lithium hydroxide, lithium hydroxide monohydrate, lithium nitrate, lithium peroxide, and the like, and a titanium compound. Examples thereof include titanium oxide, titanium chloride and the like in addition to metal titanium.
  • the firing temperature is preferably 700 to 820 ° C.
  • the firing temperature is less than 700 ° C.
  • the resulting lithium-containing composite oxide has a low crystallinity, resulting in a problem that sufficient battery characteristics cannot be obtained.
  • the firing temperature exceeds 820 ° C., sintering and grain growth occur between the particles, and the particles after firing become coarse, so the specific surface area decreases and the resistance of the positive electrode increases to increase the battery output. There arises a problem that the characteristics deteriorate.
  • the positive electrode active material of the present invention improves the output characteristics by forming a titanium enriched layer on the surface of the lithium-containing composite oxide particles. More preferably, the temperature is higher than 750 ° C. and 800 ° C. or lower. When the firing temperature is 750 ° C. or lower, the titanium enriched layer may not be sufficiently formed.On the other hand, when the temperature exceeds 800 ° C., the titanium enriched layer once formed is dissolved in the lithium-containing composite oxide. This is because the titanium concentrated layer may not be sufficiently formed.
  • the firing time is preferably 4 hours or longer, more preferably 6 to 24 hours. If the firing time is shorter than 4 hours, the lithium-containing composite oxide cannot be sufficiently produced, and the formation of the titanium concentrated layer becomes insufficient.
  • lithium hydroxide, lithium carbonate, or the like when used as the lithium compound, it may be calcined by holding at a temperature of 350 to 550 ° C. for about 1 to 10 hours before firing.
  • lithium hydroxide or lithium carbonate By calcining at the melting point or reaction temperature of lithium hydroxide or lithium carbonate, lithium is sufficiently diffused into the composite hydroxide particles or composite oxide particles to obtain a uniform lithium nickel composite oxide. This is because the advantage that it can be obtained is obtained.
  • the firing atmosphere is more preferably an atmosphere having an oxygen concentration of 18 to 100% by volume. That is, firing is preferably performed in the air or in an oxygen stream. This is because if the oxygen concentration is less than 18% by volume, the nickel composite hydroxide particles contained in the heat-treated particles cannot be sufficiently oxidized, and the crystallinity of the lithium nickel composite oxide may not be sufficient. Because there is. Considering battery characteristics in particular, it is preferable to carry out in an oxygen stream.
  • the furnace used for firing is not particularly limited as long as the lithium mixture can be heated in the atmosphere or an oxygen stream, but an electric furnace that does not generate gas is preferable, and a batch type or a continuous type may be used. Any furnace can be used.
  • the positive electrode active material of the present invention can be obtained, Ni 1-x-y- z Co x Al y Ti z (OH) 2 ( However, nickel cobalt aluminum titanium composite hydroxide or nickel cobalt aluminum obtained by heat treatment of nickel cobalt aluminum titanium composite hydroxide represented by 0 ⁇ x ⁇ 0.30, 0.03 ⁇ y ⁇ 0.15, 0.001 ⁇ z ⁇ 0.03)
  • the positive electrode active material of the present invention can also be produced by mixing a titanium composite oxide and a lithium compound and firing the mixture at 700 to 820 ° C. for 4 hours or longer. That is, instead of adding the titanium compound in the mixing step described above, a lithium-containing composite oxide may be formed using a composite hydroxide containing titanium as a raw material.
  • a composite hydroxide containing titanium can be formed by dissolving a desired amount of titanium compound in the mixed aqueous solution.
  • titanium compound when a desired amount of titanium is contained in the composite hydroxide containing titanium, it is not necessary to add a titanium compound in the mixing step, but in the mixing step and the amount of titanium contained in the composite hydroxide. You may adjust so that the amount of titanium in a lithium containing complex oxide may turn into a desired quantity with both of the titanium compounds added.
  • the lithium-containing material obtained by firing is contained. It is preferable to wash the composite oxide with water. By performing such water washing, excess impurities and by-products present on the surface of the positive electrode active material can be washed away, so that the effect of the titanium concentrated layer, which is a feature of the present invention, can be effectively exhibited. In addition, the presence of the titanium concentrated layer can suppress the elution of lithium when washed with water.
  • the thermal stability of the secondary battery can be improved, and the capacity of the secondary battery can be increased.
  • the washing with water can be performed by a known method, for example, a method of adding water to the positive electrode active material of the present invention and filtering.
  • Nonaqueous electrolyte secondary battery The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter simply referred to as the secondary battery of the present invention) is substantially the same as a general non-aqueous electrolyte secondary battery except that the positive electrode active material of the present invention is used as a positive electrode material. It has an equivalent structure.
  • the secondary battery of the present invention has a structure including a case, and a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator accommodated in the case. More specifically, a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator to form an electrode body, and the obtained electrode body is impregnated with a non-aqueous electrolyte, and a positive electrode current collector of the positive electrode and a positive electrode terminal connected to the outside are provided.
  • the secondary battery of the present invention is formed by connecting the negative electrode current collector of the negative electrode and the negative electrode terminal communicating with the outside using a current collecting lead or the like, and sealing the case to the case. It is.
  • the structure of the secondary battery of this invention is not limited to the said example, Moreover, the external shape can employ
  • the positive electrode is a sheet-like member, and is formed by applying and drying a positive electrode mixture paste containing the positive electrode active material of the present invention, for example, on the surface of a current collector made of aluminum foil.
  • the positive electrode is appropriately processed according to the battery used. For example, a cutting process for forming an appropriate size according to a target battery, a pressure compression process using a roll press or the like to increase the electrode density, and the like are performed.
  • the positive electrode mixture paste is formed by adding a solvent to the positive electrode mixture and kneading.
  • the positive electrode mixture is formed by mixing the positive electrode active material of the present invention in a powder form, a conductive material, and a binder.
  • the conductive material is added to give an appropriate conductivity to the electrode.
  • the conductive material is not particularly limited.
  • graphite naturally graphite, artificial graphite, expanded graphite, and the like
  • carbon black materials such as acetylene black and ketjen black can be used.
  • the binder plays a role of tethering the positive electrode active material particles.
  • the binder used in this positive electrode mixture is not particularly limited.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • fluorine rubber ethylene propylene diene rubber
  • styrene butadiene cellulose resin
  • poly Acrylic acid can be used.
  • activated carbon etc. may be added to a positive electrode compound material, and the electric double layer capacity
  • the solvent dissolves the binder and disperses the positive electrode active material, the conductive material, activated carbon, and the like in the binder.
  • the solvent is not particularly limited, and for example, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used.
  • the mixing ratio of each substance in the positive electrode mixture paste is not particularly limited.
  • the content of the positive electrode active material is 60 to 95 parts by mass
  • the content of the conductive material is the same as the positive electrode of a general non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • the amount can be 1 to 20 parts by mass
  • the binder content can be 1 to 20 parts by mass.
  • the negative electrode is a sheet-like member formed by applying a negative electrode mixture paste to the surface of a metal foil current collector such as copper and drying it.
  • the negative electrode is formed by substantially the same method as the positive electrode, although the components constituting the negative electrode mixture paste, the composition thereof, and the current collector material are different. Is done.
  • the negative electrode mixture paste is a paste obtained by adding an appropriate solvent to a negative electrode mixture in which a negative electrode active material and a binder are mixed.
  • a negative electrode active material for example, a material containing lithium, such as metallic lithium or a lithium alloy, or an occlusion material that can occlude and desorb lithium ions can be employed.
  • the occlusion material is not particularly limited, and for example, a fired organic compound such as natural graphite, artificial graphite and phenol resin, and a powdery material of carbon material such as coke can be used.
  • a fluorine-containing resin such as PVDF can be used as the binder, as with the positive electrode, and as a solvent for dispersing the negative electrode active material in the binder,
  • An organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used.
  • the separator is disposed so as to be sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and has a function of separating the positive electrode and the negative electrode and holding the electrolyte.
  • a separator for example, a thin film such as polyethylene or polypropylene and a film having a large number of fine pores can be used.
  • the separator is not particularly limited as long as it has the above function.
  • Non-aqueous electrolyte The nonaqueous electrolytic solution is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent.
  • organic solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and trifluoropropylene carbonate, chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate and dipropyl carbonate, tetrahydrofuran, 2- One kind selected from ether compounds such as methyltetrahydrofuran and dimethoxyethane, sulfur compounds such as ethylmethylsulfone and butanesultone, and phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate are used alone or in admixture of two or more.
  • the non-aqueous electrolyte solution may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant, and the like for improving battery characteristics.
  • the secondary battery of the present invention has the above-described configuration and uses the positive electrode as described above, so that a high initial discharge capacity of 170 mAh / g or more, a low positive electrode resistance of 4.0 ⁇ or less can be obtained, and a high capacity. High output. Moreover, it can be said that the thermal stability is high and the safety is also excellent in comparison with the positive electrode active material of the conventional lithium nickel oxide.
  • the secondary battery of the present invention Since the secondary battery of the present invention has the properties as described above, it is suitable for the power source of small portable electronic devices (such as notebook personal computers and mobile phone terminals) that always require high capacity.
  • small portable electronic devices such as notebook personal computers and mobile phone terminals
  • the secondary battery of the present invention is also suitable for an electric vehicle battery that requires high output.
  • a battery for an electric vehicle is enlarged, it is difficult to ensure safety and an expensive protection circuit is indispensable.
  • the secondary battery of the present invention has excellent safety without increasing the size of the battery. Therefore, not only is it easy to ensure safety, but also an expensive protection circuit can be simplified and the cost can be further reduced. And since it can be reduced in size and increased in output, it is suitable as a power source for electric vehicles subject to restrictions on the mounting space.
  • the secondary battery of the present invention can be used not only as a power source for an electric vehicle driven purely by electric energy but also as a power source for a so-called hybrid vehicle used in combination with a combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine. .
  • the performance (initial discharge capacity, cycle capacity maintenance factor, positive electrode resistance) was confirmed.
  • the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
  • the average particle size and particle size distribution of the composite hydroxide and the positive electrode active material are calculated from the volume integrated values measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., Microtrac HRA).
  • composition of the obtained composite hydroxide and positive electrode active material was confirmed by ICP emission spectroscopy after dissolving the sample.
  • the coin battery 1 includes a case 2 and an electrode 3 accommodated in the case 2.
  • the case 2 has a positive electrode can 2a that is hollow and open at one end, and a negative electrode can 2b that is disposed in the opening of the positive electrode can 2a.
  • a positive electrode can 2a that is hollow and open at one end
  • a negative electrode can 2b that is disposed in the opening of the positive electrode can 2a.
  • the electrode 3 includes a positive electrode 3a, a separator 3c, and a negative electrode 3b, which are stacked in this order.
  • the positive electrode 3a contacts the inner surface of the positive electrode can 2a
  • the negative electrode 3b contacts the inner surface of the negative electrode can 2b. As shown in FIG.
  • the case 2 includes a gasket 2c, and relative movement is fixed by the gasket 2c so as to maintain a non-contact state between the positive electrode can 2a and the negative electrode can 2b. Further, the gasket 2c also has a function of sealing a gap between the positive electrode can 2a and the negative electrode can 2b to block the inside and outside of the case 2 in an airtight and liquid tight manner.
  • the coin type battery 1 as described above was manufactured as follows. First, 52.5 mg of a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, 15 mg of acetylene black, and 7.5 mg of polytetrafluoroethylene resin (PTFE) are mixed and press-molded to a diameter of 11 mm and a thickness of 100 ⁇ m at a pressure of 100 MPa. 3a was produced. The produced positive electrode 3a was dried at 120 ° C. for 12 hours in a vacuum dryer. Using the positive electrode 3a, the negative electrode 3b, the separator 3c, and the electrolytic solution, the above-described coin-type battery 1 was produced in a glove box in an Ar atmosphere in which the dew point was controlled at ⁇ 80 ° C.
  • PTFE polytetrafluoroethylene resin
  • the negative electrode (2) a negative electrode sheet in which graphite powder having an average particle diameter of about 20 ⁇ m punched into a disk shape with a diameter of 14 mm and polyvinylidene fluoride were applied to a copper foil was used.
  • the separator (3) was a 25 ⁇ m thick polyethylene porous film.
  • the electrolytic solution an equivalent mixed solution of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) using 1M LiClO 4 as a supporting electrolyte (manufactured by Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.) was used.
  • the initial discharge capacity, cycle capacity maintenance rate, and positive electrode resistance for evaluating the performance of the manufactured coin-type battery 1 were defined as follows.
  • the initial discharge capacity is left for about 24 hours after the coin-type battery 1 is manufactured.
  • OCV open circuit voltage
  • the current density with respect to the positive electrode is 0.1 mA / cm 2 and the cut-off voltage is 4.3 V.
  • the capacity when charged and discharged to a cut-off voltage of 3.0 V after a pause of 1 hour was defined as the initial discharge capacity.
  • the cycle capacity retention rate is the ratio of the discharge capacity after the charge / discharge cycle to the initial discharge capacity, 500 cycles of charging to 4.2 V and discharging to 3.0 V, with a current density of 2 mA / cm 2 with respect to the positive electrode.
  • a multi-channel voltage / current generator (manufactured by Advantest Corporation, R6741A) was used for the measurement of the charge / discharge capacity.
  • the positive resistance is obtained by charging the coin-type battery 1 at a charging potential of 4.0 V and measuring it by an AC impedance method using a frequency response analyzer and a potentiogalvanostat (manufactured by Solartron, 1255B), as shown in FIG. A plot is obtained.
  • this Nyquist plot is expressed as the sum of the characteristic curve indicating the solution resistance, the negative electrode resistance and its capacity, and the positive electrode resistance and its capacity, fitting calculation is performed using an equivalent circuit based on this Nyquist plot, and the positive resistance The value of was calculated.
  • each reagent-grade sample manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used for producing composite hydroxide, producing a positive electrode active material, and a secondary battery.
  • Example 1 While stirring the water in a reaction tank (34L) up to half, the temperature in the tank was set to 40 ° C., and nitrogen gas was circulated through the reaction tank to form a nitrogen atmosphere. At this time, the oxygen concentration in the reaction vessel space was 2.0%. Appropriate amounts of 25% aqueous sodium hydroxide and 25% aqueous ammonia are added to the water in the above reaction tank, and the pH of the reaction liquid in the tank is adjusted to 12.2 as the pH value measured with a liquid temperature of 25 ° C. as a reference. did. The ammonia concentration in the reaction solution was adjusted to 15 g / L.
  • Ni: Co 0.745: 0.14.
  • the mixed aqueous solution was added to the reaction solution in the reaction vessel at 88 ml / min.
  • 25% aqueous ammonia and 25% aqueous sodium hydroxide solution are also added to the reaction liquid in the reaction tank at a constant rate, and the pH value is 12.2 (nucleation generated while maintaining the ammonia concentration in the reaction liquid at the above value. Crystallization was carried out for 2 minutes and 30 seconds while controlling the pH value) to perform nucleation.
  • Crystallization was stopped when the reaction tank was full, and stirring was stopped and the mixture was allowed to stand to promote precipitation of the product. Then, after extracting half amount of the supernatant from the reaction tank, crystallization was resumed, and after crystallization for 2 hours (4 hours in total), crystallization was terminated.
  • the nickel cobalt composite hydroxide particles were coated with aluminum hydroxide by continuing stirring for 1 hour.
  • the aqueous solution was filtered and the particles coated with aluminum hydroxide were washed with water to obtain a composite hydroxide.
  • the average particle size was 4.6 ⁇ m
  • the [(d90-d10) / average particle size] value was 0.48
  • SEM manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation
  • the composite hydroxide particles were subjected to a heat treatment at a temperature of 700 ° C. for 6 hours in an air stream (oxygen: 21% by volume) to recover the composite oxide particles.
  • TURBULA Type T2C manufactured by Willy et Bacofen
  • the obtained positive electrode active material had an average particle diameter of 4.6 ⁇ m, a value of [(d90-d10) / average particle diameter] was 0.47, and was analyzed by powder X-ray diffraction using Cu—K ⁇ ray. As a result of chemical analysis, it was confirmed to be Li 1.06 Ni 0.745 Co 0.14 Al 0.1 Ti 0.005 O 2 . Further, Rietveld analysis was performed on the X-ray diffraction pattern, and the site occupancy of metal ions other than lithium at the 3a site was calculated to be 1%.
  • the positive electrode active material is substantially spherical and has a particle size of It was confirmed that they were complete.
  • the initial discharge capacity of the coin-type battery 1 was 172.9 mAh / g.
  • the capacity retention rate after 500 cycles was 90%.
  • the positive electrode resistance was 3.5 ⁇ . Table 1 summarizes the site occupancy, initial discharge capacity, positive electrode resistance, and capacity maintenance ratio after 500 cycles of metal ions other than lithium.
  • Example 2 The obtained lithium-containing composite oxide was poured into pure water at a temperature of 25 ° C. so as to be 1500 g / l and stirred for 30 minutes, followed by solid-liquid separation, drying and recovery, and the positive electrode active material was recovered. Except having obtained, it carried out similarly to Example 1, and obtained and evaluated the positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries.
  • Example 4 The lithium-containing composite oxide obtained in Example 3 was added to pure water at a temperature of 25 ° C. so as to be 1500 g / l, stirred for 30 minutes, then subjected to solid-liquid separation, dried and recovered, A positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode active material was obtained.
  • Comparative Example 2 In the mixing step in the production of the positive electrode active material, titanium oxide was not added, and the obtained lithium-containing composite oxide was added to pure water at a temperature of 25 ° C. so as to be 1500 g / l and stirred for 30 minutes. Thereafter, a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode active material was obtained by drying.
  • Example 4 A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the firing temperature was 850 ° C.
  • the positive electrode active materials of Examples 1 to 6 were produced according to the present invention, the site occupancy of metal ions other than lithium at the 3a site was 2% or less, the particle size was small, and the particle size distribution was uniform.
  • the coin-type battery 1 using these positive electrode active materials has a high initial discharge capacity, excellent cycle characteristics, low positive electrode resistance, and has excellent characteristics. In addition, there is no increase in reaction resistance due to the water washing treatment.
  • Comparative Example 1 since titanium is not added, the positive electrode resistance is higher and the cycle characteristics are lower than those in Examples 1 to 6 having almost the same average particle diameter.
  • Comparative Example 2 Comparative Example 1 to which no titanium was added was washed with water, but the positive electrode resistance was significantly increased by the washing process.
  • Comparative Example 3 since the amount of titanium added is not appropriate, the site occupancy of metal ions other than lithium at the 3a site exceeds 2%, the initial discharge capacity is low, and the positive electrode resistance is also high.
  • Comparative Example 4 since the firing temperature is not appropriate, the site occupancy of metal ions other than lithium at the 3a site exceeds 2%, the initial discharge capacity is low, the cycle characteristics are poor, and the positive electrode resistance is also high. Yes.
  • the average residence time in the tank was set to 10 hours, and the slurry was collected after the inside of the continuous tank was in an equilibrium state and subjected to solid-liquid separation to obtain a composite hydroxide crystallized product.
  • the aqueous solution was filtered, and the particles coated with aluminum hydroxide were washed with water to obtain a composite hydroxide.
  • the composite hydroxide particles were heat-treated at 700 ° C. for 6 hours in an air stream (oxygen: 21% by volume) to recover the composite oxide particles.
  • the mixture was mixed with the recovered composite oxide particles to form a mixture.
  • Mixing was performed using a shaker mixer apparatus (TURBULA Type T2C manufactured by Willy et Bacofen (WAB)).
  • the obtained mixture was calcined in an oxygen stream (oxygen: 100% by volume) at 500 ° C. for 4 hours, calcined at 780 ° C. for 10 hours, cooled, and crushed and then obtained.
  • WAB Willy et Bacofen
  • the obtained positive electrode active material had an average particle size of 8.3 ⁇ m and was analyzed by powder X-ray diffraction using Cu—K ⁇ rays. As a result of chemical analysis, Li 1.06 Ni 0.75 Co was a single-phase hexagonal layered crystal. It was confirmed to be 0.14 Al 0.1 Ti 0.01 O 2 . Further, Rietveld analysis was performed on the X-ray diffraction pattern, and the site occupancy of metal ions other than lithium at the 3a site was calculated to be 1%.
  • the initial discharge capacity of the coin-type battery 1 was 180.5 mAh / g, and the discharge capacity after 500 cycles. was 162.4 mAh / g, and the capacity retention rate was 90%.
  • the positive electrode resistance was 4.0 ⁇ . Table 2 summarizes the site occupancy, initial discharge capacity, positive electrode resistance, and capacity maintenance ratio after 500 cycles of metal ions other than lithium.
  • Example 8 The obtained lithium-containing composite oxide was poured into pure water at a temperature of 25 ° C. so as to be 1500 g / l and stirred for 30 minutes, followed by solid-liquid separation, drying and recovery, and the positive electrode active material was recovered. Except having obtained, it carried out similarly to Example 7, and obtained and evaluated the positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries.
  • Example 10 The lithium-containing composite oxide obtained in Example 4 was put in pure water at a temperature of 25 ° C. so as to be 1500 g / l, stirred for 30 minutes, then subjected to solid-liquid separation, dried and recovered, A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained and evaluated in the same manner as in Example 7 except that the positive electrode active material was obtained.
  • Example 7 A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained and evaluated in the same manner as in Example 7 except that the firing temperature was 850 ° C.
  • Example 8 A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the firing temperature was 690 ° C.
  • the nonaqueous electrolyte secondary battery using this positive electrode active material has a high initial discharge capacity, excellent cycle characteristics, and positive electrode resistance. As a result, it was confirmed that the battery had excellent characteristics.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is suitable for a power source of a small portable electronic device (such as a notebook personal computer or a mobile phone terminal) that always requires a high capacity, and an electric vehicle battery that requires a high output. Also suitable.
  • the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention has excellent safety, and can be downsized and increased in output, and thus is suitable as a power source for an electric vehicle subject to restrictions on mounting space.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is used not only as a power source for an electric vehicle driven purely by electric energy but also as a power source for a so-called hybrid vehicle used in combination with a combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine. be able to.

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Abstract

　高容量、高安定性かつ出力特性に優れた非水系二次電池用正極活物質とその製造方法、およびこの正極活物質を用いた非水系電解質二次電池を提供する。　非水系電解質二次電池に適用される正極活物質において、ＬｉｔＮｉ1-x-y-zＣｏxＡｌyＴｉzＯ2（ 但し、0.98≦ｔ≦1.10、０＜ｘ≦0.30、0.03≦ｙ≦0.15、0.001≦ｚ≦0.03）で表され、かつ、一次粒子により構成された二次粒子からなる層状構造を有する六方晶系のリチウム含有複合酸化物により構成されており、前記一次粒子表面および該一次粒子間の粒界にチタン濃縮層が形成されている。一次粒子表面および／または一次粒子間の粒界に存在するチタン濃縮層がリチウムイオン導電体として働くので、リチウムイオンの脱挿入が円滑になる。よって、このリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質として正極を形成した場合、高容量、高安定性および高出力特性の二次電池を形成することができる。

Description

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
　本発明は、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に関する。
　近年、携帯電話やノート型パソコンなどの携帯電子機器の普及に伴い、高いエネルギー密度を有する小型で軽量な非水系電解質二次電池の開発が強く望まれている。
　また、ハイブリット自動車を始めとする電気自動車用の電池として高出力の二次電池の開発が強く望まれている。
　このような要求を満たす二次電池として、リチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、負極および正極と電解液等で構成され、負極および正極の活物質として、リチウムを脱離および挿入することが可能な材料が用いられている。
　リチウムイオン二次電池については、現在研究開発が盛んに行われているところであるが、中でも、層状またはスピネル型のリチウム金属複合酸化物を正極材料に用いたリチウムイオン二次電池は、４Ｖ級の高い電圧が得られるため、高いエネルギー密度を有する電池として実用化が進んでいる。
　かかるリチウムイオン二次電池の正極活物質として、リチウムニッケル複合酸化物（ＬｉＮｉＯ２）やリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２）、リチウムマンガン複合酸化物（ＬｉＭｎ２Ｏ４）などのリチウムニッケル複合酸化物を挙げることができるが、現在のところ、合成が比較的容易であることから、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉＣｏＯ２）が主流となっている。
　ところで、近年では、リチウムコバルト複合酸化物よりも大きな容量を示し、しかも、安価で高エネルギー密度の電池を製造することができることから、リチウムニッケル複合酸化物が注目されている。
　しかし、上記のごとき利点を有するリチウムニッケル複合酸化物にも、充電状態での熱安定性がリチウムコバルト複合酸化物に劣るという欠点がある。すなわち、純粋なニッケル酸リチウムでは、熱安定性等の安全性、充放電サイクル特性等に問題があり実用電池として使用することができなかった。これは、充電状態における結晶構造の安定性がリチウムコバルト複合酸化物に比べて低いためである。
　そこで、かかるリチウムニッケル複合酸化物の問題を解決する方法として、ニッケルの一部をコバルト、マンガン、鉄等の遷移金属元素、アルミニウム、バナジウム、スズ等の異種元素で置換して、充電でリチウムが抜けた状態での結晶構造の安定化を図り、正極活物質として安全性及び充放電サイクル特性が良好なリチウムニッケル複合酸化物を得ることが一般的に行われている（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。
　また、特許文献２には、ＬｉＮｉ1-x-yＣｏxＴｉyＯ2（但し、０＜ｘ≦0.20、０＜ｙ≦0.07）で表されかつ層状構造を有する六方晶系のリチウム含有複合酸化物により構成されると共に、リチウム含有複合酸化物における3a、3b、6cの各サイトを［Ｌｉ］3a［Ｎｉ1-x-yＣｏxＴｉy］3b［Ｏ2］6cで表示した場合、3aサイトにおけるリチウム以外の金属イオンのサイト占有率が５％以下である正極活物質が提案されている。
　そして、かかる正極活物質を採用すれば、サイクル特性に優れかつ電池の初期容量を損なうことなく電池の熱安定性の向上が図れる旨の記載がある。
　さらに、リチウムニッケル複合酸化物の熱安定性の向上と高容量化のために、焼成後に水洗処理を行う技術も開発されている。
　特許文献３には、組成式ＬｉＮｉ１－ａＭａＯ２（式中、Ｍは、Ｎｉ以外の遷移金属元素、２族元素、又は１３族元素から選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａは、0.01≦ａ≦0.5である）を有する焼成粉末を水洗する技術が開示されている。
　そして、水洗処理により、焼成粉末の表面に付着する不純物又は副生成物の除去を十分に行うことができ、熱安定性を向上させ、さらに高容量化も達成できる旨が記載されている。
　近年では、リチウムイオン二次電池は、例えば、ハイブリッド電気自動車用電池などのように、瞬時に大電流を取り出す必要がある用途に使用されており、高出力が要求されている。
　しかるに、特許文献２では、正極活物質を二次電池の正極として使用した場合における高出力化に関する検討はなされていない。そして、瞬時に大電流を取り出す必要がある用途に使用される二次電池として使用した場合には、特許文献２に記載されている正極活物質の性能は十分なものとは言えない。
　また、特許文献３に記載されている技術は、水洗処理によってリチウムニッケル複合酸化物の特性向上を図るものであるにもかかわらず、水洗処理によってリチウムニッケル複合酸化物の表面が損傷し、出力特性が悪化するという問題が生じている。
　以上のように、現在のところ、ハイブリッド電気自動車用電池など瞬時に大電流を取り出す必要がある用途に適した高出力を可能とする正極活物質は開発されておらず、かかる正極活物質の開発が求められている。
特開平５－２４２８９１号公報 特開２０００－３２３１２２号公報 特開２００７－２７３１０６号公報 「高密度リチウム二次電池」、株式会社テクノシステム、１９９８年３月１４日、ｐ．６１～７８
　本発明は上記事情に鑑み、高容量、高安定性かつ出力特性に優れた非水系二次電池用正極活物質とその製造方法、およびこの正極活物質を用いた非水系電解質二次電池を提供することを目的とする。
（非水系電解質二次電池用正極活物質）
　第１発明の非水系電解質二次電池用正極活物質は、一般式：ＬｉｔＮｉ1-x-y-zＣｏxＡｌyＴｉzＯ2（ 0.98≦ｔ≦1.10、０＜ｘ≦0.30、0.03≦ｙ≦0.15、0.001≦ｚ≦0.03）で表され、かつ、一次粒子により構成された二次粒子からなる層状構造を有する六方晶系のリチウム含有複合酸化物により構成されており、前記一次粒子表面および／または該一次粒子間の粒界にチタン濃縮層が形成されていることを特徴とする。
　第２発明の非水系電解質二次電池用正極活物質は、第１発明において、前記リチウム含有複合酸化物は、その３ａ、３ｂ、６ｃの各サイトを［Ｌｉ］３ａ［Ｎｉ1-x-y-zＣｏxＡｌyＴｉz］３ｂ［Ｏ2］６ｃで表示した場合、該リチウム含有複合酸化物のＸ線回折によるリートベルト解析から得られた3aサイトにおけるリチウム以外の金属イオンのサイト占有率が２％以下であることを特徴とする。
　第３発明の非水系電解質二次電池用正極活物質は、第１または第２発明において、前記二次粒子の形状が、球状または略球状であることを特徴とする。
　第４発明の非水系電解質二次電池用正極活物質は、第１、第２または第３発明において、前記二次粒子の平均粒径が３～８μｍであり、粒度分布の広がりを示す指標である〔（ｄ９０－ｄ１０）／平均粒径〕が0.60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の製造方法）
　第５発明の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法は、第１、第２、第３または第４発明の非水系電解質二次電池用正極活物質を製造する製造方法であって、一般式：Ｎｉ１－ｘ－ｙＣｏｘＡｌｙ（ＯＨ）２（
０＜ｘ≦0.30、0.03≦ｙ≦0.15）で表されるニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物を熱処理して得たニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物および／またはニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物と、リチウム化合物と、チタン化合物とを混合し、この混合物を700～820℃ かつ４時間以上の条件で焼成することを特徴とする。
　第６発明の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法は、第１、第２、第３または第４発明の非水系電解質二次電池用正極活物質を製造する製造方法であって、一般式：Ｎｉ１－ｘ－ｙ－ｚＣｏｘＡｌｙＴｉｚ（ＯＨ）２（
０＜ｘ≦0.30、0.03≦ｙ≦0.15、0.001≦ｚ≦0.03）で表されるニッケルコバルトアルミニウムチタン複合水酸化物を熱処理して得たニッケルコバルトアルミニウムチタン複合水酸化物および／またはニッケルコバルトアルミニウムチタン複合酸化物と、リチウム化合物とを混合し、この混合物を700～820℃ かつ４時間以上の条件で焼成することを特徴とする。
　第７発明の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法は、第５または第６発明において、前記複合水酸化物として、平均粒径が３～７μｍであり、粒度分布の広がりを示す指標である〔（ｄ９０－ｄ１０）／平均粒径〕が0.55以下である複合水酸化物複合水酸化物を用いることを特徴とする。
　第８発明の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法は、第５、第６または第７発明において、前記焼成後に水洗処理を行うことを特徴とする。
（非水系電解質二次電池）
　第９発明の非水系電解質二次電池は、正極が、第１、第２、第３または第４発明の非水系電解質二次電池用正極活物質を用いて形成されてい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）
　第１発明によれば、一次粒子表面や一次粒子間の粒界に存在するチタン濃縮層がリチウムイオン導電体として働くので、リチウムイオンの脱挿入が円滑になる。よって、このリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質として正極を形成した場合、高容量、高安定性および高出力特性の二次電池を形成することができる。また、リチウムニッケル複合酸化物中に存在する不安定な４価のニッケルの割合を低下させることができるから、このリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質として正極を形成した場合、熱安定性を向上させることができる。しかも、結晶構造安定性が高まり、充放電に伴うリチウム脱挿入時の結晶の膨張収縮が抑制されるので、充放電の繰り返しによるサイクル安定性も向上する。
　第２発明によれば、このリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質として正極を形成した場合、二次電池の電池容量、安定性および出力特性を改善することができる。
　第３発明によれば、電池において充填密度を高めることができるので、電池容積当たりの電池容量を向上させることができる。しかも、二次粒子における局所的な反応を抑制することができるので、サイクル特性を向上させることができる。
　第４発明によれば、高出力特性と高耐久特性を実現することができる。しかも、活物質粒子でのリチウムイオンの脱挿入に伴うレドックス反応が均等に行われるので、サイクル特性をより向上させることができる。
（非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法）
　第５発明によれば、正極活物質における二次粒子を構成する一次粒子表面および／または一次粒子間の粒界にチタン濃縮層を形成させることができる。
　第６発明によれば、正極活物質における二次粒子を構成する一次粒子表面および／または一次粒子間の粒界にチタン濃縮層を形成させることができる。
　第７発明によれば、非水系電解質二次電池用正極活物質の粒径と粒径分布を厳密に制御することができる。
　第８発明によれば、焼成後に水洗処理を行うので、製造されたリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質として正極を形成した場合、二次電池の熱安定性を向上させることができ、二次電池の高容量化も達成することができる。
（非水系電解質二次電池）
　第９発明によれば、高容量、高安定性、高出力特性の非水系電解質二次電池を得ることができる。
実施例１のリチウムニッケル複合酸化物のＳＥＭ写真（観察倍率1,000倍）である。 実施例７のリチウムニッケル複合酸化物のＳＥＭ写真（観察倍率5,000倍）である。 （Ａ）実施例７のリチウムニッケル複合酸化物の断面ＴＥＭ写真（観察倍率250,000倍）と（Ｂ）実施例７のＴｉ分布を示す分析図である。 電池評価に使用したコイン型電池１の概略断面図である。 インピーダンス評価の測定例と解析に使用した等価回路の概略説明図である。 実施例および比較例の結果を示した表である。 実施例および比較例の結果を示した表である。 本発明のリチウムニッケル含有複合酸化物の原料となる、ニッケル複合水酸化物を製造する工程の概略フローチャートである。 本発明のリチウムニッケル含有複合酸化物の原料となる、ニッケル複合水酸化物を製造する他の工程の概略フローチャートである。 本発明のリチウムニッケル含有複合酸化物を製造する工程の概略フローチャートである。
　本発明は、非水系二次電池用正極活物質および、この非水系二次電池用正極活物質を正極活物質として形成された正極を採用した非水系二次電池に関するものであり、非水系二次電池用正極活物質を所定の構造とすることによって、高容量でサイクル特性に優れ、かつ高出力の非水系電解質二次電池を得ることができるようになったことに特徴を有している。
［非水系電解質二次電池用正極活物質］
　本発明の非水系電解質二次電池用正極活物質は、層状構造を有する六方晶系のリチウム複合酸化物において、構成するニッケルの一部をコバルト、アルミニウムおよびチタンで置換したものであり、リチウムニッケル含有複合酸化物の一次粒子表面および一次粒子間の粒界のチタン濃度が制御されたものである。
　具体的には、本発明の非水系電解質二次電池用正極活物質（以下、単に本発明の正極活物質という）は、一般式：ＬｉｔＮｉ1-x-y-zＣｏxＡｌyＴｉzＯ2（ 0.98≦ｔ≦1.10、０＜ｘ≦0.30、0.03≦ｙ≦0.15、0.001≦ｚ≦0.03）で表され、かつ、一次粒子により構成された二次粒子からなる層状構造を有する六方晶系のリチウム含有複合酸化物であって、一次粒子表面と一次粒子間の粒界の両方、または、いずれか一方にチタン濃縮層が形成されている。
　本発明の正極活物質のように、一次粒子表面と一次粒子間の粒界の両方、または、いずれか一方にチタン濃縮層に形成されていると、このチタン濃縮層がリチウムイオン導電体として働き、リチウムイオンの脱挿入が円滑になる。
　よって、本発明の正極活物質から正極を形成すれば、この正極を採用した非水系電解質二次電池の出力特性を向上させることができる。
　なお、本発明の正極活物質のチタン濃縮層は、リチウムチタン酸化物あるいはリチウムチタン酸化物とニッケル酸リチウムの中間体と考えられるが、チタン濃縮層はこれらの中間体に限定されるわけではない。
　また、本発明の正極活物質では、上記のごときチタン濃縮層が形成されているので、正極活物質を水洗処理したときに、リチウムニッケル複合酸化物粒子表面層の損傷、例えば、結晶格子からのリチウムの溶出やプロトン交換による異相形成等を防ぐことできる。
　よって、本発明の正極活物質を水洗処理して正極を形成し、この正極を非水系電解質二次電池に採用した場合でも、非水系電解質二次電池の出力特性が劣化することを抑制することができる。
　なお、上記のごときチタン濃縮層を形成するには、ニッケルに対するチタンの置換量が、0.1ａｔ％以上３ａｔ％以下（0.001≦ｚ≦0.03）であることが好ましい。
　ニッケルに対するチタンの置換量が0.1ａｔ％未満の場合には、上述したようなチタン濃縮層が形成されないので、非水系電解質二次電池の出力特性の向上効果が得られないし、水洗処理時の粒子表面層の損傷防止効果が得られない。
　一方、ニッケルに対するチタンの置換量が３ａｔ％を超えると、後述する３ｂサイトに入るチタンが多くなり、非水系二次電池用正極活物質の正極として使用したとき十分な電池容量が得られない。
　よって、上記のごときチタン濃縮層を形成する上では、ニッケルに対するチタンの置換量が、0.1ａｔ％以上３ａｔ％以下（0.001≦ｚ≦0.03）であることが好ましく、0.3ａｔ％以上1.5ａｔ％以下（0.003≦ｚ≦0.015）であれば、高い電池容量と良好な出力特性を両立させることができるゆえ、より好ましい。
　なお、ａｔ％とは、原子組成百分率である。
（ニッケルに対するコバルトおよびアルミニウムの置換量）
　また、本発明の正極活物質では、ニッケルの一部を、コバルトやアルミニウムに置換することが好ましい。
　かかる置換を行えば、本発明の正極活物質中に存在する不安定な４価のニッケルの割合を低下させることができるから、この本発明の正極活物質から正極を形成した場合、熱安定性を向上させることができる。
　また、本発明の正極活物質の結晶構造の安定性が高まり、充放電に伴うリチウム脱挿入時の結晶の膨張収縮が抑制されるので、充放電の繰り返しによるサイクル安定性も向上させることができる。
　その理由は、以下のとおりである。
　リチウムニッケル複合酸化物は、電池活物質として考えた場合、リチウムの脱離・挿入によって充放電が行われるのであるが、例えば、２００ｍＡｈ／ｇ程度の充電状態はリチウムニッケル複合酸化物から約７割のリチウムが脱離した状態であり、ニッケルは３価および４価となっている。
　しかし、４価のニッケルは非常に不安定で、高温にすると容易に酸素を放出して２価（ＮｉＯ）となり易い。そして、４価のニッケルが増加すると、熱暴走を促進させる要因となる。
　しかるに、リチウムニッケル複合酸化物において、ニッケルの一部をコバルトに置換した上で、その３ｂサイトのニッケルをさらに３価で安定しているアルミニウムで置換すると、不安定な４価のニッケルの割合を低下させることができる。
　しかも、かかるリチウムニッケル複合酸化物は、結晶構造の安定性が高まるので、リチウムが結晶から離脱したり挿入したりしたときに、結晶の膨張収縮が抑制される。
　よって、リチウムニッケル複合酸化物である本発明の正極活物質において、そのニッケルの一部をコバルトやアルミニウムの置換すれば、本発明の正極活物質から正極を形成しこの正極を二次電池に採用した二次電池は、熱安定性が向上するし、充放電の繰り返しによるサイクル安定性も向上させることができるのである。
　なお、本発明の正極活物質において、ニッケルに対するコバルトやアルミニウムの置換量は、とくに限定されないが、ニッケルに対するコバルトの置換量は３０ａｔ％以下（０＜ｘ≦0.30）とすることが好ましく、ニッケルに対するアルミニウムの置換量は３ａｔ％以上１５ａｔ％以下（0.03≦ｙ≦0.15）とすることが好ましい。
　ニッケルに対するコバルトおよびアルミニウムの置換量が、上記のごとき範囲から外れた場合には、電池容量の低下や結晶性の悪化という問題が生じるからである。
（サイト占有率）
　また、本発明の正極活物質は、3ａ、3ｂ、6ｃの各サイトを［Ｌｉ］３ａ［Ｎｉ1-x-y-zＣｏxＡｌyＴｉz］３ｂ［Ｏ2］６ｃで表示した場合において、Ｘ線回折によるリートベルト解析から得られた３ａサイトにおけるリチウム以外の金属イオンのサイト占有率が２％以下となるように調整されていることが好ましい。
　その理由は、以下のとおりである。
　まず、リチウムニッケル複合酸化物における化学量論性の検討は、上述したＸ
線回折によるリートベルト解析［ 例えば、R.A.Young, ed.,
“ The
Rietveld Method” , Oxford University Press (1992).］ を用いて行うことができ、指標としては各イオンのサイト占有率がある。
　六方晶系の化合物の場合には、３ａ、３ｂ、６ｃのサイトがあり、ＬｉＮｉＯ2が完全な化学量論組成の場合には３ａサイトはリチウム、３ｂサイトはニッケル、６ｃサイトは酸素がそれぞれ100％のサイト占有率を示す。
　３ａサイトのリチウムイオンのサイト占有率が９８％
以上であるようなリチウムニッケル複合酸化物は、理想的な結晶構造に近くなるので、化学量論性に優れていると言える。
　そして、電池活物質として考えた場合、リチウムは脱離・挿入が可能なためリチウム欠損が生じても結晶の完全性は維持できる。
　従って、現実的には３ａサイトのリチウム以外の金属イオンの占有率をもって化学量論性あるいは結晶の完全性を示すのがよい方法と考えられる。
　ここで、電池の充放電反応は、３ａサイトのリチウムイオンが可逆的に出入りすることで進行するが、固相内でのリチウムの拡散パスとなる３ａサイトにリチウム以外の金属イオンが混入すると拡散パスが阻害される。そして、３ａサイトにおけるリチウム以外の金属イオン占有率が２％
を越えると、リチウム以外の金属イオンによる上記拡散パスの阻害が多くなり、十分な電池容量と出力特性が得られず、電池の充放電特性を悪化させる原因となり得る。
　よって、３ａサイトにおけるリチウム以外の金属イオンのサイト占有率が２％以下が好ましく、１．５％以下がより好ましい。
（粒子形状）
　本発明の非水系電解質二次電池用正極活物質であるリチウムニッケル複合酸化物は粒子状であるが、その粒子形状は、球状または略球状であることが好ましい。ここで、球状とは楕円球状をも含む概念である。
　球状または略球状とすれば、その表面性状を均一な状態に近づけることができるので、粒子における局所的な反応を抑制することができる。すると、本発明の正極活物質によって形成された正極を有する二次電池では、サイクル特性を向上させることができる。
　また、球状または略球状とすれば、正極中への正極活物質の充填密度を高めることができるので、電池容積当たりの出力を向上させることができる。
（粒径および粒度分布）
　本発明の正極活物質では、その平均粒径が３～８μm、かつ、粒度分布の広がりを示す指標である〔（ｄ９０－ｄ１０）／平均粒径〕が0.60以下となるように調整することが好ましい。
　かかる粒径および粒径分布とすれば、本発明の正極活物質によって形成された正極を有する二次電池も高出力特性と高耐久特性を付与することができる。
　平均粒径が３μｍ未満の場合には、正極を形成したときに粒子の充填密度が低下して正極の容積あたりの電池容量が低下する可能性がある。
　一方、平均粒径が８μｍを超えると、正極活物質の比表面積が低下して電池の電解液との界面が減少することにより正極の抵抗が上昇して電池の出力特性が低下する可能性がある。
　よって、本発明の正極活物質では、平均粒径を３～８μmに調整することが好ましく、かかる範囲とすれば、正極活物質表面におけるリチウムと電解質の反応面積を増加させることができるので、本発明の正極活物質によって形成された正極を有する二次電池を高出力化することができる。
　粒度分布が広範囲になっている場合、すなわち〔（ｄ９０－ｄ１０）／平均粒径〕が0.60を越えると、平均粒径に対して粒径が非常に小さい微粒子や、平均粒径に対して非常に粒径の大きい粒子（大径粒子）が多く存在することになる。
　微粒子が多く存在する正極活物質を用いて正極を形成した場合には、微粒子の局所的な反応に起因して発熱する可能性があり安全性が低下することがあり、微粒子が選択的に劣化してサイクル特性が悪化することがある。
　一方、大径粒子が多く存在する正極活物質を用いて正極を形成した場合には、電解液と正極活物質との反応面積が十分に取れず反応抵抗の増加による電池出力が低下する虞がある。
　よって、本発明の正極活物質では、粒度分布の広がりを示す指標である〔（ｄ９０－ｄ１０）／平均粒径〕が0.60以下として粒径分布を均一化することが好ましい。かかる範囲とすれば、活物質粒子でのリチウムイオンの脱挿入に伴うレドックス反応が均等に行われるので、サイクル特性をより向上することができる。
　なお、粒度分布の広がりを示す指標〔（ｄ９０－ｄ１０）／平均粒径〕において、ｄ１０は、各粒径における粒子数を粒径が小さいほうから累積したときにおいて、その累積体積が全粒子の合計体積の１０％となる粒径を意味している。また、ｄ９０は、各粒径における粒子数を粒径が小さいほうから累積したときにおいて、その累積体積が全粒子の合計体積の９０％となる粒径を意味している。
　平均粒径や、ｄ９０、ｄ１０を求める方法は特に限定されないが、例えば、レーザー光回折散乱式粒度分析計で測定した体積積算値から求めることができる。
［非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法］
　上述した非水系電解質二次電池用正極活物質は、上記のごとき構造を有するように製造できるのであれば、その製造方法はとくに限定されない。
　しかし、本発明の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法（以下、単に本発明の方法という）、つまり、Ｎｉ１－ｘ－ｙＣｏｘＡｌｙ（ＯＨ）２（
但し、０＜ｘ≦0.30、0.03≦ｙ≦0.15）で表されるニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物を熱処理して得たニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物あるいはニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物（または、両者の混合物）と、リチウム化合物と、チタン化合物とを混合し、この混合物を700～820℃ かつ４時間以上の条件で焼成する方法（図１０）を採用すれば、上述したような本発明の正極活物質を確実かつ効果的に製造することができるので、好ましい。
　本発明の方法に使用する上記ニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物は、特に限定されるものではないが、平均粒径が３～７μｍであり、粒度分布の広がりを示す指標である〔（ｄ９０－ｄ１０）／平均粒径〕が0.55以下であるニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物を用いることが好ましい。
　かかる複合水酸化物を用いることで、得られる非水系電解質二次電池用正極活物質の粒径と粒径分布を厳密に制御することができ、高出力特性とサイクル特性の更なる向上が可能となるからである。
（ニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物の製造方法）
　本発明の方法に使用するニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物を得る方法としては、上記組成の水酸化物の微粒子を含んだスラリーを噴霧して乾燥させる噴霧乾燥法、上記組成の複数の金属化合物を水に溶解させた混合水溶液に、アルカリ性水溶液を添加して中和することで複合水酸化物を晶析させる中和晶析法を使用することができる。
　また、中和晶析法には、通常、連続式とバッチ式に大別されるが、いずれの方式も用いることができる。
　また、アルミニウムは、ニッケルコバルト複合水酸化物粒子の表面をアルミニウム水酸化物で被覆することによって、ニッケルコバルト複合水酸化物粒子に添加してもよい。例えば、アルミニウムを含んだ水溶液でニッケルコバルト複合水酸化物粒子をスラリー化し、晶析反応によりアルミニウムを複合水酸化物粒子表面に水酸化物として析出させれば、ニッケルコバルト複合水酸化物粒子の表面をアルミニウム水酸化物で被覆することができる。
（バッチ式晶析法）
　上記ニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物は、その粒径と粒径分布を厳密に制御することが好ましい。粒径と粒径分布を厳密に制御する上では、バッチ式晶析法を用いることが好ましく、特に、バッチ式晶析法において、核生成工程と核生成工程において生成された核を成長させる粒子成長工程とに分離して、粒径と粒径分布を制御することが好ましい。
　すなわち、ニッケルを含有する金属化合物とアンモニウムイオン供給体とを含む核生成用水溶液を、液温２５℃を基準として測定するｐＨ値が12.0～13.4となるように制御して核生成を行う核生成工程と、該核生成工程において形成された核を含有する粒子成長用水溶液を、液温２５℃を基準として測定するｐＨ値が10.5～12.0となるように制御して前記核を成長させる粒子成長工程とからなる上記複合水酸化物の製造方法を用いることが好ましい。
　以下、核生成工程と粒子成長工程とを有するバッチ式晶析法について、図８に基づいて説明する。
（核生成工程）
　まず、ニッケルを含有する複数の金属化合物を所定の割合で水に溶解させ、混合水溶液を作製する。混合水溶液における各金属の組成比は、上記複合水酸化物粒子の組成比と同様とする。
　一方、反応槽には、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液、アンモニウムイオン供給体を含むアンモニア水溶液、および水を供給して混合して水溶液を形成する。
　この水溶液（以下、反応前水溶液という）は、アルカリ水溶液の供給量を調整して、そのｐＨ値が、液温２５℃を基準として測定したときのｐＨ値として、ｐＨ12.0～13.4の範囲になるように調節される。ｐＨ値が13.4より高い場合、生成する核が微細になり過ぎ、反応水溶液がゲル化する問題があり、ｐＨ値が12.0未満では、核形成とともに核の成長反応が生じるので、形成される核の粒度分布の範囲が広くなってしまうからである。
　合わせて、反応前水溶液中のアンモニウムイオンの濃度が３～２５ｇ／Ｌとなるように調節する。また、反応前水溶液の温度は２０～６０℃となるように調節する。なお、反応槽内の液体のｐＨ、アンモニウムイオンの濃度は、それぞれ一般的なｐＨ計、イオンメーターによって測定できる。
　そして、反応前水溶液の状態が調整されると、反応槽内の水溶液を攪拌しながら混合水溶液を反応槽内に供給する。反応槽内には、反応前水溶液と混合水溶液とが混合した水溶液（以下、反応水溶液という）が形成されるから、上記複合水酸化物の微細な核が生成される。この反応水溶液中では、上述した条件に維持されているので、核の生成が優先的に起こり、微細な核はほとんど成長しない。
　なお、核の生成に伴って、反応水溶液のｐＨ値およびアンモニウムイオンの濃度が変化するので、反応水溶液にアルカリ水溶液、アンモニア水溶液を供給して、所定の条件を維持するように制御する。
　反応槽内に対して、混合水溶液、アルカリ水溶液およびアンモニア水溶液を連続して供給すると、反応水溶液中には連続して新しい核の生成が継続されるので、所定の量の核が生成されれば、核生成工程を終了する。
（粒子成長工程）
　核生成工程が終了すると、反応水溶液のｐＨ値が、液温２５℃を基準として測定したときのｐＨ値として、ｐＨ10．5～12.0となるように調整して粒子成長工程とする。具体的には、アルカリ水溶液の供給量を調整して、反応水溶液のｐＨ値を制御する。
　ｐＨ値を上記範囲とするのは、ｐＨ値が12.0より高い場合、あらたに生成される核が多く十分に成長した粒子が得られず、ｐＨ値が10.5未満では、アンモニアイオンによる溶解度が高く析出せずに液中に残る金属イオンが増えるため好ましくないからである。
　したがって、粒子成長工程において、反応水溶液のｐＨ値を上記範囲とすれば、核の生成反応よりも核の成長反応の方が優先して生じ、水溶液中には新たな核はほとんど生成されないので、所定の粒子径を有する上記複合水酸化物粒子が形成させることができる。
　以上のごとく、核生成工程では核生成が優先して起こり核の成長はほとんど生じず、逆に、粒子成長工程では核成長のみが生じほとんど新しい核は生成されない。このため、核生成工程では、粒度分布の範囲が狭く均質な核を形成させることができ、また、粒子成長工程では、均質に核を成長させることができる。よって、粒度分布の範囲が狭く均質なニッケル複合水酸化物粒子を得ることができる。
　なお、上記方法の場合、両工程において、金属イオンが晶出するので、見かけ上、反応水溶液中に対する供給する混合水溶液の濃度が低下したようになり、粒子成長工程において、複合水酸化物粒子が十分に成長しない可能性がある。よって、核生成工程終了後あるいは粒子成長工程の途中で、反応水溶液の一部を反応槽外に排出して、反応水溶液中に対する供給する混合水溶液の濃度を高めてもよい。
　また、上記方法を実施する場合、同一の反応層で核生成工程の終了後にｐＨ値を調整して粒子成長用水溶液を形成してもよいし、核生成用水溶液とは別に、核生成工程に適したｐＨ値、アンモニウムイオン濃度に調整された成分調整水溶液を形成しておき、この成分調整水溶液に、別の反応槽で核生成工程を行った核を含有する水溶液を添加して、反応水溶液として粒子成長工程を行ってもよい。この場合、核生成工程と粒子成長工程の分離をより確実に行うことができるので、各工程における反応水溶液の状態を、各工程に最適な条件とすることができる（図９）。
（金属化合物）
　上記方法に使用する金属化合物としては、目的とする金属を含有する化合物を使用するが、使用する化合物は、水溶性の化合物を用いることが好ましく、硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩等が挙げられる。例えば、硫酸ニッケル、硫酸コバルトが好ましく用いられる。混合水溶液を形成する際に、各金属化合物は、混合水溶液中に存在する金属イオンの原子数比が、目的とする複合水酸化物中の金属イオンの原子数比と一致するように調整される。
　上記金属化合物としては、特に限定されるものではなく、硝酸塩、硫酸塩、塩化物が用いられるが、硫酸塩が好ましく、アルミニウム化合物としては、上記塩以外にアルミン酸ナトリウムを用いることが好ましい
（アンモニア濃度）
　上記反応槽内において、反応水溶液中のアンモニア濃度は、以下の問題を生じさせないために、好ましくは３～２５ｇ／Ｌの範囲内で一定値に保持する。
　アンモニアは錯化剤として作用し、アンモニア濃度が３ｇ／Ｌ未満であると、金属イオンの溶解度を一定に保持することができないため、形状及び粒径が整った板状の水酸化物一次粒子が形成されず、ゲル状の核が生成しやすいため粒度分布も広がりやすいからである。
　一方、アンモニア濃度が２５ｇ／Ｌを越える濃度では、金属イオンの溶解度が大きくなりすぎ、反応水溶液中に残存する金属イオン量が増えて、組成のずれなどが起きる。アンモニア濃度が変動すると、金属イオンの溶解度が変動し、均一な水酸化物粒子が形成されないため、一定値に保持することが好ましい。
　なお、アンモニウムイオン供給体はとくに限定されないが、例えば、アンモニア、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、フッ化アンモニウムなどを使用することができる。
（反応雰囲気）
　反応中の雰囲気は、特に制限されるものではないが、安定的に製造するためには、過度の酸化性雰囲気は好ましくない。よって、反応中の雰囲気は、酸素濃度が空気中の酸素濃度よりも低いほうが好ましい。例えば、反応槽内空間の酸素濃度を１０％以下に制御して晶析反応を行うことで、粒子の不要な酸化を抑制し、粒度の揃った粒子を得ることができる。
　なお、反応槽内空間の酸素濃度の制御は、少なくとも粒子成長工程で行うことが好ましい。そして、このような状態に反応槽内空間を保つための手段としては、窒素などの不活性ガスを槽内へ常に流通させることが挙げられる。
（粒子形状）
　本発明の正極活物質は、高い充填密度を実現するため、粒子形状が球状または楕円球状であることが好ましいため、上記複合水酸化物における二次粒子の形状も球状または楕円球状であることが好ましい。上記晶析法で得られる複合水酸化物の二次粒子形状は、球状または楕円球状に形成されるので、好ましい。
（熱処理工程）
　図１０に示すように、本発明に係る非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法においては、上記ニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物を熱処理する。熱処理によって、複合水酸化物粒子中に残留している水分を減少させることができ、製造される正極活物質の組成がばらつくことを防ぐことができる。
　なお、この熱処理工程において、必ずしも全ての複合水酸化物粒子を複合酸化物粒子に転換する必要はなく、最終的に得られる正極活物質の組成にばらつきが生じない程度に水分が除去できればよい。しかしながら、後工程である焼成工程で複合酸化物を用いると、焼成工程におけるリチウム複合酸化物形成反応を効率よく行わせることができるので、複合酸化物に転換される複合水酸化物の量が多いほど好ましい。
　上記熱処理温度は、特に限定されないが、105～800℃とすることが好ましい。105℃未満では、残留水分を除去するために長時間を要するため工業的に適当でない。800℃を超えると、複合酸化物に転換された粒子が焼結して凝集することがある。
　なお、熱処理雰囲気は、特に制限されるものではなく、簡易的に行える空気気流中において行うことが好ましい。
　また、熱処理時間は、特に制限されないが、１時間未満では複合水酸化物粒子中の残留水分の除去が十分に行われない場合があるので、少なくとも１時間以上が好ましく、５～１５時間がより好ましい。
（混合工程）
　次に、熱処理後のニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物あるいはニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物と、リチウム化合物およびチタン化合物を混合する。
　リチウム化合物と上記複合水酸化物あるいは複合酸化物の混合比は、リチウム以外の金属の原子数（すなわち、ニッケル、コバルト、アルミニウムおよび、チタンの原子数の和（Ｍｅ））と、リチウムの原子数（Ｌｉ）との比（Ｌｉ／Ｍｅ）が、0.98～1.10となるように混合される。つまり、リチウム混合物におけるＬｉ／Ｍｅが、本発明の正極活物質におけるＬｉ／Ｍｅと同じになるように混合される。
　なお、後述するように焼成後に水洗する場合、水洗によって若干量のリチウムが溶出するので、その分多くリチウム化合物を混合すればよい。例えば、リチウムの原子数（Ｌｉ）との比（Ｌｉ／Ｍｅ）が、0.02～0.05程度大きくなるように、つまり、1.0～1.15程度となるように混合すればよい。
　チタン化合物と上記複合水酸化物あるいは複合酸化物との混合は、本発明の正極活物質における組成比となるように行えばよく、リチウム化合物の混合と同時に行っても、個別に行ってもいずれでもよい。
　いずれの混合でも、焼成前に十分混合しておくことが好ましい。混合が十分でない場合には、個々の粒子間で組成がばらつき、十分な電池特性が得られない間等の問題が生じる可能性があるからである。
　また、混合には、一般的な混合機を使用することができ、例えばシェーカーミキサーやレーディゲミキサー、ジュリアミキサー、Ｖブレンダーなどを用いることができ、上記複合水酸化物あるいは複合酸化物の粒子等の形骸が破壊されない程度で、リチウム化合物およびチタン化合物とがと十分に混合されればよい。
　さらに、混合される上記化合物は、特に限定されるものではなく、リチウム化合物としては、炭酸リチウム、水酸化リチウム、水酸化リチウム一水和物、硝酸リチウム、過酸化リチウムなどが例示され、チタン化合物としては、金属チタンの他、酸化チタン、塩化チタンなどが例示することができる。
（焼成工程）
　上記混合で得られた混合物を焼成（熱処理）することにより、層状構造を有する六方晶系のリチウム含有複合酸化物を得ることができる。
（焼成温度）
　焼成温度は、700～820℃が好ましい。
　焼成温度が700℃未満であると、得られるリチウム含有複合酸化物の結晶性が低く、十分な電池特性が得られないという問題が生じる。
　一方、焼成温度が820℃を超えると、粒子間での焼結や粒成長が生じて、焼成後の粒子が粗大化するため、比表面積が低下して正極の抵抗が上昇して電池の出力特性が低下するという問題が生じる。
　とくに、本発明の正極活物質では、リチウム含有複合酸化物の粒子表面にチタン濃縮層を形成させることによって出力特性を向上させるものであるから、このチタン濃縮層を十分に形成させる上では、焼成温度が750℃を超え、800℃以下となるようにすることがより好ましい。
　焼成温度が750℃以下の場合、上記チタン濃縮層が十分に形成されない場合がある一方、800℃を超えると、一度形成されたチタン濃縮層が、リチウム含有複合酸化物中に固溶し、結果的にチタン濃縮層が十分に形成されない場合があるからである。
（焼成時間）
　焼成時間は、４時間以上が好ましくは、６～２４時間がより好ましい。焼成時間が４時間よりも短いと、リチウム含有複合酸化物を十分に生成させることができず、また、チタン濃縮層の形成が不十分となるからである。
（仮焼）
　とくに、リチウム化合物として、水酸化リチウムや炭酸リチウム等を使用した場合には、焼成する前に、350～550℃の温度で１～１０時間程度保持して仮焼してもよい。水酸化リチウムや炭酸リチウムの融点あるいは反応温度において仮焼することで、上記複合水酸化物粒子あるいは複合酸化物粒子へのリチウムの拡散が十分に行われ、均一なリチウムニッケル複合酸化物を得ることができるという利点が得られるからである。
（焼成雰囲気）
　焼成雰囲気は、酸素濃度が１８～100容量％の雰囲気とすることがより好ましい。すなわち、焼成は、大気ないしは酸素気流中で行うことが好ましい。これは、酸素濃度が１８容量％未満であると、熱処理された粒子に含まれるニッケル複合水酸化物粒子を十分に酸化できず、リチウムニッケル複合酸化物の結晶性が十分でない状態になる可能性があるからである。とくに電池特性を考慮すると、酸素気流中で行うことが好ましい。
　なお、焼成に用いられる炉は、特に限定されるものではなく、大気ないしは酸素気流中でリチウム混合物を加熱できるものであればよいが、ガス発生がない電気炉が好ましく、バッチ式あるいは連続式の炉をいずれも用いることができる。
　上記製造方法により、本発明の正極活物質が得られるが、Ｎｉ１－ｘ－ｙ－ｚＣｏｘＡｌｙＴｉｚ（ＯＨ）２（
但し、０＜ｘ≦0.30、0.03≦ｙ≦0.15、0.001≦ｚ≦0.03）で表されるニッケルコバルトアルミニウムチタン複合水酸化物を熱処理して得たニッケルコバルトアルミニウムチタン複合水酸化物あるいはニッケルコバルトアルミニウムチタン複合酸化物とリチウム化合物とを混合し、この混合物を700～820℃ かつ４時間以上の条件で焼成しても、本発明の正極活物質を製造することができる。
　つまり、上述した混合工程においてチタン化合物を加えることに替えて、チタンを含む複合水酸化物を原料として、リチウム含有複合酸化物を形成してもよい。
　具体的には、上記複合水酸化物を晶析によって形成する際に、混合水溶液に所望の量のチタン化合物を溶解させておけば、チタンを含む複合水酸化物を形成することができる。
　また、上記チタンを含む複合水酸化物に所望の量のチタンが含有されている場合には、混合工程においてチタン化合物を加える必要はないが、複合水酸化物に含まれるチタン量と混合工程において添加されるチタン化合物の両方で、リチウム含有複合酸化物中のチタン量が、所望の量となるように調整してもよい。
（水洗）
　なお、本発明の正極活物質の熱安定性をさらに向上させ、この正極活物質から形成された正極を使用した二次電池の高容量化も達成させるのであれば、焼成によって得られたリチウム含有複合酸化物を水洗することが好ましい。
　かかる水洗を行えば、正極活物質の表面に存在する余分な不純物や副生成物を洗い流すことができるので、本発明の特徴であるチタン濃縮層の効果を効果的に発揮させることができる。
　しかも、チタン濃縮層が存在することにより、水洗した際にリチウムが溶出することを抑制することができる。すると、水洗された本発明の正極活物質から正極を形成した場合、二次電池の熱安定性を向上させることができ、二次電池の高容量化も達成することができる。
　なお、水洗は、公知の方法、例えば、本発明の正極活物質に水を加えて濾過する等の方法によって行うことができる。
［非水系電解質二次電池］
　本発明の非水系電解質二次電池（以下、単に本発明の二次電池という）は、正極の材料に本発明の正極活物質を用いた以外は、一般的な非水系電解質二次電池と実質同等の構造を有している。
　具体的には、本発明の二次電池は、ケースと、このケース内に収容された正極、負極、非水系電解液およびセパレータを備えた構造を有している。より具体的にいえば、セパレータを介して正極と負極とを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、正極の正極集電体と外部に通ずる正極端子との間および、負極の負極集電体と外部に通ずる負極端子との間をそれぞれ集電用リードなどを用いて接続し、ケースに密閉することによって、本発明の二次電池は形成されているのである。
　なお、本発明の二次電池の構造は、上記例に限定されないのはいうまでもなく、また、その外形も筒形や積層形など、種々の形状を採用することができる。
（各部の構造）
　つぎに、本発明の二次電池を構成する各部を説明する。
（正極）
　まず、本発明の二次電池の特徴である正極について説明する。
　正極は、シート状の部材であり、本発明の正極活物質を含有する正極合材ペーストを、例えば、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布乾燥して形成されている。
　なお、正極は、使用する電池にあわせて適宜処理される。例えば、目的とする電池に応じて適当な大きさに形成する裁断処理や、電極密度を高めるためにロールプレスなどによる加圧圧縮処理等が行われる。
（正極合材ペースト）
　前記正極合材ペーストは、正極合材に、溶剤を添加して混練して形成されたものである。
　正極合材は、粉末状になっている本発明の正極活物質と、導電材および結着剤とを混合して形成されたものである。
　導電材は、電極に適当な導電性を与えるために添加されるものである。この導電材はとくに限定されないが、例えば、黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛および膨張黒鉛など）や、アセチレンブラックやケッチェンブラックなどのカーボンブラック系材料を用いることができる。
　結着剤は、正極活物質粒子をつなぎ止める役割を果たすものである。この正極合材に使用される結着剤はとくに限定されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂およびポリアクリル酸を用いることができる。
　なお、正極合材には、活性炭等を添加してもよく、活性炭等を添加することによって正極の電気二重層容量を増加させることができる。
　溶剤は、結着剤を溶解して、正極活物質、導電材および活性炭等を結着剤中に分散させるものである。この溶剤はとくに限定されないが、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。
　また、正極合材ペースト中における各物質の混合比は、とくに限定されない。例えば、溶剤を除いた正極合材の固形分を100質量部とした場合、一般の非水系電解質二次電池の正極と同様、正極活物質の含有量を６０～９５質量部、導電材の含有量を１～２０質量部、結着剤の含有量を１～２０質量部とすることができる。
（負極）
　負極は、銅などの金属箔集電体の表面に負極合材ペーストを塗布し、乾燥して形成されたシート状の部材である。この負極は、負極合材ペーストを構成する成分やその配合、集電体の素材などは異なるものの、実質的に前記正極と同様の方法によって形成され、正極と同様に、必要に応じて各種処理が行われる。
　負極合材ペーストは、負極活物質と結着剤とを混合した負極合材に、適当な溶剤を加えてペースト状にしたものである。
　負極活物質は、例えば、金属リチウムやリチウム合金等のリチウムを含有する物質や、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる吸蔵物質を採用することができる。
　吸蔵物質はとくに限定されないが、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛およびフェノール樹脂などの有機化合物焼成体、およびコークスなどの炭素物質の粉状体を用いることができる。かかる吸蔵物質を負極活物質に採用した場合には、正極同様に、結着剤として、ＰＶＤＦなどの含フッ素樹脂を用いることができ、負極活物質を結着剤中に分散させる溶剤としては、Ｎ－メチル－２－ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。
（セパレータ）
　セパレータは、正極と負極との間に挟み込んで配置されるものであり、正極と負極とを分離し、電解質を保持する機能を有している。かかるセパレータは、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどの薄い膜で、微細な孔を多数有する膜を用いることができるが、上記機能を有するものであれば、とくに限定されない。
（非水系電解液）
　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種を単独で、あるいは２種以上を混合して用いることができる。
　支持塩としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、およびそれらの複合塩などを用いることができる。
　なお、非水系電解液は、電池特性改善のため、ラジカル捕捉剤、界面活性剤および難燃剤などを含んでいてもよい。
（本発明の二次電池の特性）
　本発明の二次電池は、上記のごとき構成であり、上述したような正極を使用しているので、170ｍＡｈ／ｇ以上の高い初期放電容量、4.0Ω以下の低い正極抵抗が得られ、高容量で高出力となる。しかも、従来のリチウムニッケル系酸化物の正極活物質との比較においても熱安定性が高く、安全性においても優れているといえる。
（本発明の二次電池の用途）
　本発明の二次電池は、上記のごとき性質を有するので、常に高容量を要求される小型携帯電子機器（ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話端末など）の電源に好適である。
　また、本発明の二次電池は、高出力が要求される電気自動車用電池にも好適である。電気自動車用の電池は大型化すると安全性の確保が困難になり高価な保護回路が必要不可欠であるが、本発明の二次電池は、電池が大型化することなく優れた安全性を有しているため、安全性の確保が容易になるばかりでなく、高価な保護回路を簡略化し、より低コストにできる。そして、小型化、高出力化が可能であることから、搭載スペースに制約を受ける電気自動車用電源として好適である。
　なお、本発明の二次電池は、純粋に電気エネルギーで駆動する電気自動車用の電源のみならず、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃焼機関と併用するいわゆるハイブリッド車用の電源としても用いることができる。
　本発明の方法によって製造した正極活物質を用いて製造した正極を有する二次電池について、その性能（初期放電容量、サイクル容量維持率、正極抵抗）を確認した。
　以下、本発明の実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
（平均粒径および粒度分布の測定）
　複合水酸化物、正極活物質の平均粒径および粒度分布は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置（日機装株式会社製、マイクロトラックＨＲＡ）を用いて測定した体積積算値から算出している。
（金属イオンのサイト占有率の測定）
　また、Ｘ線回折測定（パナリティカル社製、Ｘ‘Ｐｅｒｔ
ＰＲＯ）により結晶構造を確認するとともに得られた回析パターンをリートベルト解析して、３ａサイトにおけるリチウム以外の金属イオンのサイト占有率を求めた。
（組成の分析）
得られた複合水酸化物および正極活物質の組成は、試料を溶解した後、ＩＣＰ発光分光法により確認した。
（二次電池の製造）
　評価には、図４に示す２０３２型コイン電池（以下、コイン型電池１という）を使用した。
　図４に示すように、コイン型電池１は、ケース２と、このケース２内に収容された電極３とから構成されている。
　ケース２は、中空かつ一端が開口された正極缶２ａと、この正極缶２ａの開口部に配置される負極缶２ｂとを有しており、負極缶２ｂを正極缶２ａの開口部に配置すると、負極缶２ｂと正極缶２ａとの間に電極３を収容する空間が形成されるように構成されている。
　電極３は、正極３ａ、セパレータ３ｃおよび負極３ｂとからなり、この順で並ぶように積層されており、正極３ａが正極缶２ａの内面に接触し、負極３ｂが負極缶２ｂの内面に接触するようにケース２に収容されている。
　なお、ケース２はガスケット２ｃを備えており、このガスケット２ｃによって、正極缶２ａと負極缶２ｂとの間が非接触の状態を維持するように相対的な移動が固定されている。また、ガスケット２ｃは、正極缶２ａと負極缶２ｂとの隙間を密封してケース２内と外部との間を気密液密に遮断する機能も有している。
　上記のごときコイン型電池１は、以下のようにして製作した。
　まず、非水系電解質二次電池用正極活物質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にプレス成形して、正極３ａを作製した。作製した正極３ａを真空乾燥機中120℃で１２時間乾燥した。
　この正極３ａと、負極３ｂ、セパレータ３ｃおよび電解液とを用いて、上述したコイン型電池１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。
　なお、負極（２）には、直径１４ｍｍの円盤状に打ち抜かれた平均粒径２０μｍ程度の黒鉛粉末とポリフッ化ビニリデンが銅箔に塗布された負極シートを用いた。また、セパレータ（３）には膜厚２５μｍのポリエチレン多孔膜を用いた。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。
　製造したコイン型電池１の性能を評価する、初期放電容量、サイクル容量維持率、正極抵抗は、以下のように定義した。
　初期放電容量は、コイン型電池１を製作してから２４時間程度放置し、開回路電圧ＯＣＶ（open circuit voltage）が安定した後、正極に対する電流密度を0.1ｍＡ／ｃｍ2としてカットオフ電圧4.3Ｖまで充電し、１時間の休止後、カットオフ電圧3.0Ｖまで放電したときの容量を初期放電容量とした。
　サイクル容量維持率は、正極に対する電流密度を２ｍＡ／ｃｍ2として、4.2Ｖまで充電して3.0Ｖまで放電を行うサイクルを500回繰り返し、充放電を繰り返した後の放電容量と初期の放電容量の比を計算して容量維持率とした。充放電容量の測定には，マルチチャンネル電圧／電流発生器（株式会社アドバンテスト製、Ｒ６７４１Ａ）を用いた。
　また、正極抵抗は、コイン型電池１を充電電位４．０Ｖで充電して、周波数応答アナライザおよびポテンショガルバノスタット（ソーラトロン製、１２５５Ｂ）を使用して交流インピーダンス法により測定すると、図５に示すナイキストプロット得られる。このナイキストプロットは、溶液抵抗、負極抵抗とその容量、および、正極抵抗とその容量を示す特性曲線の和として表しているため、このナイキストプロットに基づき等価回路を用いてフィッティング計算して、正極抵抗の値を算出した。
　なお、本実施例では、複合水酸化物製造、正極活物質および二次電池の作製には、和光純薬工業株式会社製試薬特級の各試料を使用した。
（実施例１）
　反応槽（３４Ｌ）内に水を半分の量まで入れて撹拌しながら、槽内温度を４０℃に設定し、反応槽に窒素ガスを流通させて窒素雰囲気とした。このときの反応槽内空間の酸素濃度は2.0％であった。
　上記反応槽内の水に２５％水酸化ナトリウム水溶液と２５％アンモニア水を適量加えて、液温２５℃を基準として測定するｐＨ値として、槽内の反応液のｐＨが12.2となるように調整した。また、反応液中アンモニア濃度は１５ｇ／Ｌに調節した。
　次に、硫酸ニッケルと硫酸コバルトを水に溶かして1.8ｍｏｌ／Ｌの混合水溶液を形成した。この混合水溶液では、各金属の元素モル比が、Ｎｉ：Ｃｏ＝0.745：0.14となるように調整した。
　上記混合水溶液を、反応槽内の反応液に８８ｍｌ／分で加えた。同時に、２５％アンモニア水および２５％水酸化ナトリウム水溶液も反応槽内の反応液に一定速度で加えていき、反応液中のアンモニア濃度を上記値に保持した状態で、ｐＨ値を12.2（核生成ｐＨ値）に制御しながら２分３０秒間晶析を行って、核生成を行った。
　その後、反応液のｐＨ値が液温２５℃を基準として測定するｐＨ値として11.2（粒子成長ｐＨ値）になるまで、２５％水酸化ナトリウム水溶液の供給のみを一時停止した。
　液温２５℃を基準として測定するｐＨ値として、反応液のｐＨ値が11.2に到達した後、再度、２５％水酸化ナトリウム水溶液の供給を再開し、ｐＨ値を11.2に制御したまま、２時間晶析を継続し粒子成長を行った。
　反応槽内が満液になったところで晶析を停止するとともに撹拌を止めて静置することで、生成物の沈殿を促した。その後、反応槽から上澄み液を半量抜き出した後、晶析を再開し、２時間晶析を行った後（計４時間）、晶析を終了させた。そして、生成物を水洗、濾過して粒子が得られた。
　得られた粒子を別の反応槽に移して常温の水と混合してスラリーとし、この混合水溶液にアルミン酸ナトリウムの水溶液および硫酸を撹拌しながら加えて、スラリーのｐＨ値をｐＨ＝9.5に調整した。その後１時間撹拌を続けることによりニッケルコバルト複合水酸化物粒子表面に水酸化アルミニウムの被覆を行った。このとき、アルミン酸ナトリウムの水溶液は、スラリー中の金属元素モル比が、Ｎｉ：Ｃｏ：Ａｌ＝0.745:0.14:0.1となるように加えた。
　撹拌停止後に水溶液を濾過して水酸化アルミニウム被覆を行った粒子を水洗することにより、複合水酸化物を得た。得られた複合水酸化物の粒度分布を測定したところ、平均粒径は4.6μｍであり、〔（ｄ９０－ｄ１０）／平均粒径〕値は0.48であり、ＳＥＭ（株式会社日立ハイテクノロジース製走査電子顕微鏡Ｓ－４７００）を用いた観察結果から、略球状であり粒径がほぼ均一に揃っていることが確認された。
　前記複合水酸化物粒子を、空気（酸素：２１容量％）気流中にて温度700℃で６時間の熱処理を行って、複合酸化物粒子を回収した。
　Ｌｉ／Ｍｅ＝1.06となるように水酸化リチウムを秤量し、さらに、金属元素モル比が、Ｎｉ：Ｃｏ：Ａｌ：Ｔｉ＝0.745:0.14:0.10:0.005となるように酸化チタン粉末を秤量し、回収した複合酸化物粒子と混合して混合物を形成した。混合は、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）を用いて行った。
　得られたこの混合物を酸素気流中（酸素：100容量％）にて500℃で９時間仮焼した後、760℃で１０時間焼成し、冷却した後に解砕して得たリチウム含有複合酸化物を正極活物質とした。得られた正極活物質は平均粒径4.6μｍであり、〔（ｄ９０－ｄ１０）／平均粒径〕値は0.47でありＣｕ－Ｋα線による粉末Ｘ線回折で分析したところ、単相の六方晶の層状結晶であり、化学分析の結果、Ｌｉ1.06Ｎｉ0.745Ｃｏ0.14Ａｌ0.1Ｔｉ0.005Ｏ２であることが確認された。また、Ｘ線回折パターンついてリートベルト解析を行い、３ａサイトにおけるリチウム以外の金属イオンのサイト占有率は１％と算出された。
　前記正極活物質の走査型電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジース製走査電子顕微鏡Ｓ－４７００、以下、ＳＥＭと記載）観察結果であるＳＥＭ写真（図１）から、略球状であり、粒径が揃っていることが確認された。
　前記正極活物質を使用して形成された正極を有するコイン型電池１について、充放電試験を行ったところ、コイン型電池１の初期放電容量は172.9ｍＡｈ／ｇであった。500サイクル後の容量維持率は９０％であった。また、正極抵抗は3.5Ωであった。表１に、リチウム以外の金属イオンのサイト占有率、初期放電容量、正極抵抗、500サイクル後の容量維持率をまとめて示す。
　以下、実施例２～１１および比較例１～５については、上記実施例１と変更した物質、条件のみを示す。また、実施例２～１１および比較例１～５の各評価の結果は、表１に示した。
（実施例２）
　得られたリチウム含有複合酸化物を温度２５℃の純水中に1500ｇ／ｌになるように投入して、３０分間撹拌した後に、固液分離を行い、乾燥させて回収し、正極活物質を得た以外は、実施例１と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（実施例３）
　複合水酸化物を晶析させる際に、金属塩混合水溶液を金属元素モル比が、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｔｉ＝0.74:0.14:0.02となるように硫酸ニッケル、硫酸コバルト、硫酸チタンを溶解させて調整し、さらに中和反応の際にＮｉ：Ｃｏ：Ａｌ：Ｔｉ＝0.74:0.14:0.1:0.02となるようにアルミン酸ナトリウム水溶液を添加させて、晶析反応後のＡｌ化合物被覆作業を行わず、焼成温度を780℃とした以外は、実施例１と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（実施例４）
　実施例３で得られたリチウム含有複合酸化物を温度２５℃の純水中に1500ｇ／ｌになるように投入して、３０分間撹拌した後に、固液分離を行い、乾燥させて回収し、正極活物質を得た以外は、実施例１と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（実施例５）
　Ｎｉ：Ｃｏ：Ａｌ：Ｔｉ＝0.745:0.20:0.05:0.005となるようにＡｌ被覆量と酸化チタン添加量を調整したこと、得られたリチウム含有複合酸化物を温度２５℃の純水中に1500ｇ／ｌになるように投入して、３０分間撹拌した後に、固液分離を行い、乾燥させて回収し、正極活物質を得た以外は、実施例１と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（実施例６）
　Ｎｉ：Ｃｏ：Ａｌ：Ｔｉ＝0.745:0.10:0.15:0.005となるように硫酸ニッケル溶解量と硫酸コバルト溶解量、Ａｌ被覆量と酸化チタン添加量を調整したこと、得られたリチウム含有複合酸化物を温度２５℃の純水中に1500ｇ／ｌになるように投入して、３０分間撹拌した後に、乾燥させて回収し、正極活物質を得た以外は、実施例１と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（比較例１）
　正極活物質の製造における混合工程において、酸化チタンを加えなかった以外は実施例１と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（比較例２）
　正極活物質の製造における混合工程において、酸化チタンを加えなかったこと、得られたリチウム含有複合酸化物を温度２５℃の純水中に1500ｇ／ｌになるように投入して、３０分間撹拌した後に、乾燥させて回収し、正極活物質を得たこと以外は、実施例１と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（比較例３）
　正極活物質の製造における混合工程において、酸化チタン添加量を金属元素モル比が、Ｎｉ：Ｃｏ：Ａｌ：Ｔｉ＝0.715:0.135:0.95:0.05となるように酸化チタン粉末を加えて以外は実施例１と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（比較例４）
　焼成温度を850℃とした以外は実施例１と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（評価）
　実施例１～６の正極活物質は、本発明に従って製造されたため、３ａサイトにおけるリチウム以外の金属イオンのサイト占有率が２％以下であり、粒径が小さく、粒径分布が均一である。これらの正極活物質を用いたコイン型電池１は、初期放電容量が高く、サイクル特性に優れ、正極抵抗も低いものとなっており、優れた特性を有した電池となっている。また、水洗処理による反応抵抗の上昇も見られない。
　比較例１では、チタンが添加されていないため、ほぼ同じ平均粒径を有する実施例１～６と比べて正極抵抗が高く、サイクル特性も低下している。
　比較例２は、チタンを添加していない比較例１を水洗処理したものであるが、水洗処理により正極抵抗が大幅に高くなっている。
　比較例３では、チタン添加量が適正でないために、３ａサイトにおけるリチウム以外の金属イオンのサイト占有率が２％を超えており、初期放電容量も低く、正極抵抗も高くなっている。
　比較例４では、焼成温度が適正でないために、３ａサイトにおけるリチウム以外の金属イオンのサイト占有率が２％を超えており、初期放電容量も低く、サイクル特性も劣り、正極抵抗も高くなっている。
（実施例７）
　上部にオーバーフロー用配管を備えた連続晶析用の反応槽を用いて、液のｐＨを液温２５℃を基準として測定するｐＨ値として12.0の一定値に保ちながら、硫酸ニッケルと硫酸コバルトをＮｉ：Ｃｏ＝0.75:0.14となるように水に溶かした濃度1.8ｍｏｌ／Ｌの混合水溶液と中和剤である２５％水酸化ナトリウム水溶液および２５％アンモニア水を一定流量で連続的に加えて、オーバーフローするスラリーを連続的に回収する一般的な方法により晶析を行った。槽内の平均滞留時間を１０時間として、連続槽内が平衡状態になってからスラリーを回収して固液分離して複合水酸化物の晶析物を得た。
　得られた晶析物を別の反応槽に移して常温の水と混合してスラリーとし、この混合水溶液にアルミン酸ナトリウムの水溶液および硫酸を撹拌しながら加えて、スラリーのｐＨ値を調整した。その後１時間撹拌を続けることによりニッケルコバルト複合水酸化物粒子表面に水酸化アルミニウムの被覆を行った。このとき、アルミン酸ナトリウムの水溶液は、スラリー中の金属元素モル比が、Ｎｉ：Ｃｏ：Ａｌ＝0.75:0.14:0.10となるように加えた。
　撹拌停止後に水溶液を濾過して水酸化アルミニウム被覆を行った粒子を水洗することにより、複合水酸化物を得た。
　前記複合水酸化物粒子を、空気（酸素：２１容量％）気流中にて温度700℃で６時間の熱処理を行って、複合酸化物粒子を回収した。
　Ｌｉ／Ｍｅ＝1.06となるように水酸化リチウムを秤量し、さらに、金属元素モル比が、Ｎｉ：Ｃｏ：Ａｌ：Ｔｉ＝0.75:0.14:0.10:0.01となるように酸化チタン粉末を秤量し、回収した複合酸化物粒子と混合して混合物を形成した。混合は、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）を用いて行った。
　得られたこの混合物を酸素気流中（酸素：100容量％）にて500℃で４時間仮焼した後、780℃で１０時間焼成し、冷却した後に解砕して得たリチウム含有複合酸化物を正極活物質とした。得られた正極活物質は平均粒径8.3μｍであり、Ｃｕ－Ｋα線による粉末Ｘ線回折で分析したところ、単相の六方晶の層状結晶であり、化学分析の結果、Ｌｉ1.06Ｎｉ0.75Ｃｏ0.14Ａｌ0.1Ｔｉ0.01Ｏ２であることが確認された。また、Ｘ線回折パターンついてリートベルト解析を行い、３ａサイトにおけるリチウム以外の金属イオンのサイト占有率は１％と算出された。
　前記正極活物質のＳＥＭ観察結果であるＳＥＭ写真（図２）から、得られた複合水酸化物粒子は、略球状であることが確認された。また、透過型電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジース製走査型透過電子顕微鏡ＨＤ－2300Ａ：以下、ＴＥＭと記載）を用いて粒子の断面における観察像（図３（Ａ））とＴｉ面分析図（図３（Ｂ））から、一次粒子の表面あるいは一次粒子間の粒界にチタンが濃縮していることを確認した。
　前記正極活物質を使用して形成された正極を有するコイン型電池１について、充放電試験を行ったところ、コイン型電池１の初期放電容量は180.5ｍＡｈ／ｇであり、500サイクル後の放電容量は162.4ｍＡｈ／ｇであり、容量維持率は９０％であった。また、正極抵抗は4.0Ωであった。表２に、リチウム以外の金属イオンのサイト占有率、初期放電容量、正極抵抗、500サイクル後の容量維持率をまとめて示す。
　以下、実施例８～１０および比較例５～８については、上記実施例７と変更した物質、条件のみを示す。また、実施例８～１０および比較例５～８の各評価の結果は、表２に示した。
（実施例８）
　得られたリチウム含有複合酸化物を温度２５℃の純水中に1500ｇ／ｌになるように投入して、３０分間撹拌した後に、固液分離を行い、乾燥させて回収し、正極活物質を得た以外は、実施例７と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（実施例９）
　金属元素モル比が、Ｎｉ：Ｃｏ：Ａｌ：Ｔｉ＝0.78:0.165:0.05:0.005となるようにとなるようにＡｌ被覆量と酸化チタン添加量を調整したこと、焼成温度を760℃としたこと以外は実施例７と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（実施例１０）
　実施例４で得られたリチウム含有複合酸化物を温度２５℃の純水中に1500ｇ／ｌになるように投入して、３０分間撹拌した後に、固液分離を行い、乾燥させて回収し、正極活物質を得た以外は、実施例７と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（比較例５）
　正極活物質の製造における混合工程において、酸化チタンを加えなかった以外は実施例７と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（比較例６）
　正極活物質の製造における混合工程において、酸化チタンを加えなかったこと、得られたリチウム含有複合酸化物を温度２５℃の純水中に1500ｇ／ｌになるように投入して、３０分間撹拌した後に、固液分離を行い、乾燥させて回収し、正極活物質を得たこと以外は、実施例７と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（比較例７）
　焼成温度を850℃とした以外は実施例７と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（比較例８）
　焼成温度を690℃とした以外は実施例１と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに評価した。
（評価）
　実施例７～１０の正極活物質は、本発明に従って製造されたため、3aサイトにおけるリチウム以外の金属イオンのサイト占有率が２％以下であり、これらの正極活物質を用いたコイン型電池１は、初期放電容量が高く、サイクル特性に優れ、正極抵抗も低いものとなっており、優れた特性を有した電池となっている。
　比較例５は、チタンを加えていないために、正極抵抗が劣るという結果となっている。さらに、比較例６では、比較例５で得られた正極活物質を水洗処理しているが、水洗処理により正極抵抗が大幅に高くなるとともにサイクル特性も劣化している。
　比較例７と８では、焼成温度が適性でないために、３ａサイトにおけるリチウム以外の金属イオンのサイト占有率が２％を超えており、初期放電容量も低く、サイクル特性も劣り、正極抵抗も高くなっている。
　以上の結果より、本発明の製造方法を用いて、正極活物質を製造すれば、この正極活物質を用いた非水系電解質二次電池は、初期放電容量が高く、サイクル特性に優れ、正極抵抗も低いものとなり、優れた特性を有した電池となることが確認できた。
　本発明の非水系電解質二次電池は、常に高容量を要求される小型携帯電子機器（ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話端末など）の電源に好適であり、高出力が要求される電気自動車用電池にも好適である。
　また、本発明の非水系電解質二次電池は、優れた安全性を有し、小型化、高出力化が可能であることから、搭載スペースに制約を受ける電気自動車用電源として好適である。
　なお、本発明の非水系電解質二次電池は、純粋に電気エネルギーで駆動する電気自動車用の電源のみならず、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃焼機関と併用するいわゆるハイブリッド車用の電源としても用いることができる。
　　１　　コイン型電池
　　２　　ケース
　　３　　電極
　　３ａ　正極
　　３ｂ　負極
　　３ａ　セパレータ

Claims (9)

  1. 　一般式：ＬｉｔＮｉ1-x-y-zＣｏxＡｌyＴｉzＯ2（ 0.98≦ｔ≦1.10、０＜ｘ≦0.30、0.03≦ｙ≦0.15、0.001≦ｚ≦0.03）で表され、かつ、一次粒子により構成された二次粒子からなる層状構造を有する六方晶系のリチウム含有複合酸化物により構成されており、
    前記一次粒子表面および／または該一次粒子間の粒界にチタン濃縮層が形成されている
    ことを特徴とする非水系電解質二次電池用正極活物質。
  2. 　前記リチウム含有複合酸化物は、
    その３ａ、３ｂ、６ｃの各サイトを［Ｌｉ］３ａ［Ｎｉ1-x-y-zＣｏxＡｌyＴｉz］３ｂ［Ｏ2］６ｃで表示した場合、該リチウム含有複合酸化物のＸ線回折によるリートベルト解析から得られた3aサイトにおけるリチウム以外の金属イオンのサイト占有率が２％以下である
    ことを特徴とする請求項１記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。
  3. 　前記二次粒子の形状が、球状または略球状である
    ことを特徴とする請求項１または２記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。
  4. 　前記二次粒子の平均粒径が３～８μｍであり、粒度分布の広がりを示す指標である〔（ｄ９０－ｄ１０）／平均粒径〕が0.60以下である
    ことを特徴とする請請求項１、２または３に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。
  5. 　請求項１、２、３または４記載の非水系電解質二次電池用正極活物質を製造する製造方法であって、
    一般式：Ｎｉ１－ｘ－ｙＣｏｘＡｌｙ（ＯＨ）２（０＜ｘ≦0.30、0.03≦ｙ≦0.15）で表されるニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物を熱処理して得たニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物および／またはニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物と、リチウム化合物と、チタン化合物とを混合し、
    この混合物を700～820℃ かつ４時間以上の条件で焼成する
    ことを特徴とする非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
  6. 　請求項１、２、３または４記載の非水系電解質二次電池用正極活物質を製造する製造方法であって、
    一般式：Ｎｉ１－ｘ－ｙ－ｚＣｏｘＡｌｙＴｉｚ（ＯＨ）２（
    ０＜ｘ≦0.30、0.03≦ｙ≦0.15、0.001≦ｚ≦0.03）で表されるニッケルコバルトアルミニウムチタン複合水酸化物を熱処理して得たニッケルコバルトアルミニウムチタン複合水酸化物および／またはニッケルコバルトアルミニウムチタン複合酸化物と、リチウム化合物とを混合し、
    この混合物を700～820℃ かつ４時間以上の条件で焼成する
    ことを特徴とする非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
  7. 　前記複合水酸化物として、平均粒径が３～７μｍであり、粒度分布の広がりを示す指標である〔（ｄ９０－ｄ１０）／平均粒径〕が0.55以下である複合水酸化物複合水酸化物を用いる
    ことを特徴とする請求項５または６記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
  8. 　前記焼成後に水洗処理を行う
    ことを特徴とする請求項５、６または７記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
  9. 　正極が、
    請求項１、２、３または４記載の非水系電解質二次電池用正極活物質を用いて形成されている
    ことを特徴とする非水系電解質二次電池。
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