WO2020027187A1 - リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、リチウム二次電池 - Google Patents

リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、リチウム二次電池 Download PDF

Info

Publication number
WO2020027187A1
WO2020027187A1 PCT/JP2019/029979 JP2019029979W WO2020027187A1 WO 2020027187 A1 WO2020027187 A1 WO 2020027187A1 JP 2019029979 W JP2019029979 W JP 2019029979W WO 2020027187 A1 WO2020027187 A1 WO 2020027187A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lithium
positive electrode
secondary battery
active material
lithium secondary
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/029979
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
桂太 村上
祥晃 本多
Original Assignee
住友化学株式会社
株式会社田中化学研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友化学株式会社, 株式会社田中化学研究所 filed Critical 住友化学株式会社
Priority to US16/762,422 priority Critical patent/US10964945B2/en
Priority to KR1020207032920A priority patent/KR20210027248A/ko
Priority to KR1020207012868A priority patent/KR102266523B1/ko
Priority to EP19844230.3A priority patent/EP3678236B1/en
Priority to CN201980005464.2A priority patent/CN111295788B/zh
Publication of WO2020027187A1 publication Critical patent/WO2020027187A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/366Composites as layered products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • C01G53/42Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
    • C01G53/44Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
    • C01G53/50Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese of the type [MnO2]n-, e.g. Li(NixMn1-x)O2, Li(MyNixMn1-x-y)O2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00Compounds of aluminium
    • C01F7/02Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/04Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
    • C01F7/043Lithium aluminates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G25/00Compounds of zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • C01G53/42Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
    • C01G53/44Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/364Composites as mixtures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/85Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by XPS, EDX or EDAX data
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/30Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/45Aggregated particles or particles with an intergrown morphology
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/80Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/80Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • C01P2004/82Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases
    • C01P2004/84Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases one phase coated with the other
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40Electric properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity
    • C01P2006/82Compositional purity water content
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028Positive electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery, a positive electrode for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery.
  • the lithium metal composite oxide is used as a positive electrode active material for a lithium secondary battery (hereinafter sometimes referred to as a “positive electrode active material”).
  • Lithium secondary batteries have already been put to practical use not only in small power sources for mobile phones and notebook computers, but also in medium- and large-sized power sources for automobiles and power storage.
  • Patent Literature 1 describes a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery including a coating layer made of a compound containing aluminum on the surface of these lithium metal composite oxides. In Patent Document 1, by providing such a coating layer, it is possible to suppress the contact of moisture or carbon dioxide in the air with the center of the lithium metal composite oxide, and to improve the weather resistance of the positive electrode active material. I have.
  • the coating layer When the coating layer is provided on the surface of the lithium metal composite oxide, the coating layer may be formed non-uniformly, for example, the coating layer is partially formed, or the thickness of the coating layer varies.
  • An uncoated portion formed in such a case or a portion where the coating layer is a thin film is a reaction portion with the electrolytic solution.
  • a decomposition reaction of the electrolytic solution occurs, and gas may be generated.
  • the generated gas causes battery swelling.
  • the present inventors have discovered a new problem of selecting a positive electrode active material provided with a coating layer, in which the coating layer is uniformly formed on the surface of the lithium metal composite oxide.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a positive electrode active material for a lithium secondary battery that generates less gas and suppresses battery swelling, a positive electrode using the same, and a nonaqueous electrolyte It is an object to provide a secondary battery.
  • the present invention includes the following inventions [1] to [10].
  • [1] Lithium secondary having a coating layer containing a metal composite oxide of lithium and aluminum on the surface of a lithium composite metal compound composed of secondary particles obtained by aggregating primary particles capable of being doped and dedoped with lithium ions
  • a positive electrode active material for a lithium secondary battery which comprises at least nickel and aluminum as metals other than lithium and satisfies all of the following requirements (1) and (2).
  • (1) The ratio of the detected intensity of aluminum to the detected intensity of nickel on the particle surface of the positive electrode active material for a lithium secondary battery by scanning electron microscope-energy dispersive X-ray analysis (SEM-EDX) (aluminum AR / the detection intensity of nickel).
  • the AR in the case of implementing the SEM-EDX measurement at an acceleration voltage 3kV and AR 3.
  • the AR of when implemented at an accelerating voltage of 10kV a SEM-EDX measurement and AR 10.
  • the average value [Ave (AR 3 / AR 10 )] and the standard deviation [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )] of the ratio [AR 3 / AR 10 ] of AR 3 and AR 10 obtained by the above measurement method are calculated. I do.
  • a coefficient of variation ⁇ [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )] / [Ave (AR 3 / AR 10 )]> is calculated from the ratio and the standard deviation.
  • Lithium secondary having a coating layer containing a metal composite oxide of lithium and zirconium on the surface of a lithium composite metal compound composed of secondary particles obtained by aggregating primary particles capable of being doped and dedoped with lithium ions A positive electrode active material for a lithium secondary battery, which comprises at least nickel and zirconium as metals other than lithium and satisfies all of the following requirements (1) and (2).
  • the ZR when carrying out the SEM-EDX measurement at an acceleration voltage 5kV and ZR 5.
  • the ZR of when implemented at an accelerating voltage of 10kV a SEM-EDX measurement and ZR 10.
  • the average value [Ave (ZR 5 / ZR 10 )] and the standard deviation [ ⁇ (ZR 5 / ZR 10 )] of the ratio [ZR 5 / ZR 10 ] of ZR 5 and ZR 10 obtained by the above measurement method are calculated. I do.
  • a coefficient of variation ⁇ [ ⁇ (ZR 5 / ZR 10 )] / [Ave (ZR 5 / ZR 10 )]> is calculated from the ratio and the standard deviation.
  • the reciprocal of the obtained variation coefficient ⁇ [Ave (ZR 5 / ZR 10 )] / [ ⁇ (ZR 5 / ZR 10 )]> is 1.0 or more.
  • the average value of the ZR 5 is 0.002 or more.
  • a positive electrode active material for a lithium secondary battery comprising at least nickel and tungsten as metals other than lithium and satisfying all of the following requirements (1) and (2).
  • SEM-EDX scanning electron microscope-energy dispersive X-ray analysis
  • the WR in the case of implementing the SEM-EDX measurement at an acceleration voltage 3kV and WR 3.
  • the WR in the case of out at an accelerating voltage 10kV a SEM-EDX measurement and WR 10.
  • the average value [Ave (WR 3 / WR 10 )] and the standard deviation [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )] of the ratio [WR 3 / WR 10 ] of WR 3 and WR 10 obtained by the above-described measurement method are calculated. I do.
  • a coefficient of variation ⁇ [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )] / [Ave (WR 3 / WR 10 )]> is calculated from the ratio and the standard deviation.
  • the reciprocal ⁇ [Ave (WR 3 / WR 10 )] / [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )] of the obtained variation coefficient is 2.5 or more.
  • the average value of the WR 3 is 0.005 or more.
  • a positive electrode for a lithium secondary battery comprising the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of [1] to [8].
  • This embodiment may be the following [11] to [13].
  • the surface of a lithium composite metal compound composed of secondary particles formed by aggregating primary particles capable of doping and dedoping lithium ions contains a metal composite oxide of lithium and aluminum and has lithium ion conductivity.
  • a positive electrode active material for a lithium secondary battery comprising a coating layer, which contains at least nickel and aluminum as metals other than lithium, the content of lithium carbonate is 0.3% by mass or less
  • a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a content of 0.3% by mass or less and satisfying all of the following requirements (1) and (2).
  • SEM-EDX scanning electron microscope-energy dispersive X-ray analysis
  • the AR in the case of implementing the SEM-EDX measurement at an acceleration voltage 3kV and AR 3.
  • the AR of when implemented at an accelerating voltage of 10kV a SEM-EDX measurement and AR 10.
  • the average value [Ave (AR 3 / AR 10 )] and the standard deviation [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )] of the ratio [AR 3 / AR 10 ] of AR 3 and AR 10 obtained by the above measurement method are calculated. I do.
  • a coefficient of variation ⁇ [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )] / [Ave (AR 3 / AR 10 )]> is calculated from the ratio and the standard deviation.
  • the reciprocal ⁇ [Ave (AR 3 / AR 10 )] / [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )]> of the obtained variation coefficient is 6.1 or more.
  • the average value of the AR 3 is 0.025 or more.
  • the surface of a lithium composite metal compound composed of secondary particles formed by aggregating primary particles capable of being doped and dedoped with lithium ions contains a metal composite oxide of lithium and zirconium and has lithium ion conductivity
  • the ZR when carrying out the SEM-EDX measurement at an acceleration voltage 5kV and ZR 5.
  • the ZR of when implemented at an accelerating voltage of 10kV a SEM-EDX measurement and ZR 10.
  • the average value [Ave (ZR 5 / ZR 10 )] and the standard deviation [ ⁇ (ZR 5 / ZR 10 )] of the ratio [ZR 5 / ZR 10 ] of ZR 5 and ZR 10 obtained by the above measurement method are calculated. I do.
  • a coefficient of variation ⁇ [ ⁇ (ZR 5 / ZR 10 )] / [Ave (ZR 5 / ZR 10 )]> is calculated from the ratio and the standard deviation.
  • the reciprocal of the obtained variation coefficient ⁇ [Ave (ZR 5 / ZR 10 )] / [ ⁇ (ZR 5 / ZR 10 )]> is 1.0 or more.
  • the average value of the ZR 5 is 0.002 or more.
  • a surface of a lithium composite metal compound composed of secondary particles formed by agglomeration of primary particles capable of being doped and dedoped with lithium ions contains a metal composite oxide of lithium and tungsten and has lithium ion conductivity
  • the ratio of the detected intensity of tungsten to the detected intensity of nickel on the particle surface of the positive electrode active material for a lithium secondary battery by scanning electron microscope-energy dispersive X-ray analysis (SEM-EDX) (tungsten WR).
  • the WR in the case of implementing the SEM-EDX measurement at an acceleration voltage 3kV and WR 3.
  • the WR in the case of out at an accelerating voltage 10kV a SEM-EDX measurement and WR 10.
  • the average value [Ave (WR 3 / WR 10 )] and the standard deviation [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )] of the ratio [WR 3 / WR 10 ] of WR 3 and WR 10 obtained by the above-described measurement method are calculated. I do.
  • a coefficient of variation ⁇ [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )] / [Ave (WR 3 / WR 10 )]> is calculated from the ratio and the standard deviation.
  • the reciprocal ⁇ [Ave (WR 3 / WR 10 )] / [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )] of the obtained variation coefficient is 2.5 or more.
  • the average value of the WR 3 is 0.005 or more.
  • the present invention it is possible to provide a positive electrode active material for a lithium secondary battery in which generation of gas is small and battery swelling is suppressed, a positive electrode using the same, and a nonaqueous electrolyte secondary battery using the same.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a lithium ion secondary battery.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a lithium ion secondary battery.
  • FIG. 4 is an image diagram in which a cross section of the positive electrode active material for a lithium secondary battery of Example 1 is subjected to aluminum element mapping by STEM-EDX.
  • FIG. 9 is an image diagram in which a cross section of the positive electrode active material for a lithium secondary battery of Example 3 is subjected to aluminum element mapping by STEM-EDX.
  • FIG. 4 is an image diagram in which a cross section of the positive electrode active material for a lithium secondary battery of Comparative Example 1 is subjected to aluminum element mapping by STEM-EDX.
  • the surface of a lithium composite metal compound composed of secondary particles obtained by aggregating primary particles capable of doping and undoping lithium ions is provided with a coating layer containing a metal composite oxide of lithium and aluminum. It is a positive electrode active material for a secondary battery.
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present embodiment contains at least nickel and aluminum as metals other than lithium. Further, the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present embodiment satisfies all of the following requirements (1) and (2).
  • the ratio of the detected intensity of aluminum to the detected intensity of nickel on the particle surface of the positive electrode active material for a lithium secondary battery by scanning electron microscope-energy dispersive X-ray analysis (SEM-EDX) (aluminum AR / the detection intensity of nickel).
  • the AR in the case of implementing the SEM-EDX measurement at an acceleration voltage 3kV and AR 3.
  • the AR of when implemented at an accelerating voltage of 10kV a SEM-EDX measurement and AR 10.
  • the average value [Ave (AR 3 / AR 10 )] and the standard deviation [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )] of the ratio [AR 3 / AR 10 ] of AR 3 and AR 10 obtained by the above measurement method are calculated. I do.
  • a coefficient of variation ⁇ [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )] / [Ave (AR 3 / AR 10 )]> is calculated from the ratio and the standard deviation.
  • the reciprocal ⁇ [Ave (AR 3 / AR 10 )] / [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )]> of the obtained variation coefficient is 6.1 or more.
  • the average value of the AR 3 is 0.025 or more.
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present embodiment includes a coating layer containing a metal composite oxide of lithium and aluminum on a surface of a lithium composite metal compound.
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present embodiment has a detection intensity of aluminum when the particle surface of the positive electrode active material is measured under the following conditions by a scanning electron microscope-energy dispersive X-ray analysis (SEM-EDX). And the ratio AR of the detection intensities of nickel and nickel satisfy a specific requirement.
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present embodiment includes a coating layer on the surface of the lithium composite metal compound. For this reason, at the time of measurement, it shall be provided for measurement, with a coating layer provided.
  • an example of an apparatus used for measuring the requirement (1) is not limited as long as the apparatus can irradiate an electron beam under the conditions of an acceleration voltage of 3 kV and 10 kV.
  • a field emission scanning electron microscope secondary electron spectrometer (SEM-EDX; manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, product name S-4800, energy dispersive X-ray analyzer X-Max N manufactured by Oxford Instruments) Is preferred.
  • a carbon tape is stuck on a sample stage of a scanning electron microscope, and the positive electrode active material particles are arranged thereon.
  • the sample stage is preferably made of carbon.
  • the positive electrode active material particles arranged as described above are irradiated with an electron beam under the conditions of an acceleration voltage of 3 kV or 10 kV and a working distance of 15 mm, and the characteristic X-ray detection intensity observed for aluminum and nickel is obtained.
  • the characteristic X-ray of aluminum is a K ⁇ ray.
  • the characteristic X-ray of nickel is an L ⁇ ray.
  • the ratio between the detected intensity of aluminum and the detected intensity of nickel at this time is defined as AR.
  • AR 3 means strongly reflect the value of the aluminum content of the positive electrode active material particles near the surface (i.e. coating layer).
  • AR 10 means a value reflecting the aluminum content of the whole particles including the vicinity of the surface of the positive electrode active material particles.
  • an average value [Ave (AR 3 / AR 10 )] of the ratio [AR 3 / AR 10 ] is calculated.
  • the average value for example, it is preferable to obtain the average value obtained by measuring 20 arbitrary positive electrode active materials.
  • the standard deviation [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )] of the ratio [AR 3 / AR 10 ] is also calculated.
  • a variation coefficient ⁇ [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )] / [Ave (AR 3 / AR 10 )]> is calculated from the ratio and the standard deviation.
  • the reciprocal of the obtained variation coefficient ⁇ [Ave (AR 3 / AR 10 )] / [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )]> is calculated.
  • ⁇ [Ave (AR 3 / AR 10 )] / [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )]> calculated by the above method is 6.1 or more.
  • the AR 3 and AR 10 in the particle surface of the positive electrode active material for lithium secondary batteries, and the like measured in the same region. That is, the AR 3 and the AR 10 irradiate an electron beam to the same surface area of the same particle and measure the same.
  • ⁇ [Ave (AR 3 / AR 10 )] / [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )]> is preferably 6.2 or more, more preferably 6.3 or more, and 6.4 or more. Particularly preferred.
  • ⁇ [Ave (AR 3 / AR 10 )] / [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )]> it can be determined whether or not aluminum is uniformly dispersed. Specifically, the larger the value, the more uniformly the amount of aluminum present near the surface of the positive electrode active material particles (that is, the coating layer). It is considered that the presence of a certain amount of aluminum uniformly on the surface of the positive electrode active material reduces the uncoated or thin coating layer portion. Therefore, it is presumed that the positive electrode active material of the present embodiment suppresses generation of gas due to contact with the electrolytic solution, and can suppress swelling of the battery.
  • the is an average of AR 3 is 0.025 or more, preferably 0.027 or more, more preferably 0.03 or more, particularly preferably 0.035 or more. If the average of the AR 3 is not less than the above lower limit, the vicinity of the surface of the positive electrode active material (i.e., coating layer) means that the aluminum content is distributed more in the.
  • the positive electrode active material of the present embodiment includes a coating layer containing a metal composite oxide of lithium and aluminum.
  • the coating layer preferably has lithium ion conductivity.
  • the entire surface of the lithium composite metal compound is covered. If the above requirements (1) and (2) are satisfied, the entire surface of the lithium composite metal compound may not be completely covered, and there may be an uncoated portion.
  • the coating layer contains a metal composite oxide of lithium and aluminum.
  • the metal composite oxide of lithium and aluminum is a compound having lithium ion conductivity.
  • a compound having lithium ion conductivity at least one selected from the group consisting of LiAlO 2 , Li 5 AlO 4 , and LiAl 5 O 8 is preferable, LiAlO 2 is more preferable, and ⁇ -LiAlO 2 is particularly preferable. preferable.
  • the coating layer may contain a lithium composite metal compound or a product obtained by partially reacting a lithium composite metal compound with a metal composite oxide of lithium and aluminum. If at least 30% is contained, the effects of the present invention can be obtained. Further, the coating layer preferably contains at least 50%, more preferably at least 70%, even more preferably at least 90% of a metal composite oxide of lithium and aluminum.
  • the aluminum constituting the coating layer aluminum oxide, aluminum hydroxide, or aluminum nitrate can be used as a raw material.
  • the raw material containing aluminum preferably has a BET specific surface area of 10 m 2 / g or more, more preferably 30 m 2 / g or more.
  • the coating layer has lithium ion conductivity. For this reason, instability of the crystal structure due to hindering reversible insertion and removal of lithium ions can be suppressed. As a result, battery swelling due to gas generation due to decomposition of the electrolyte solution can be suppressed.
  • a coating layer containing a metal composite oxide of lithium and zirconium is provided on the surface of a lithium composite metal compound composed of secondary particles obtained by aggregating primary particles capable of doping and undoping lithium ions.
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present embodiment contains at least nickel and zirconium as metals other than lithium. Further, the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present embodiment satisfies all of the following requirements (1) and (2). (1) The ratio of the detected intensity of zirconium to the detected intensity of nickel (zirconium) of the particle surface of the positive electrode active material for a lithium secondary battery measured by scanning electron microscope-energy dispersive X-ray analysis (SEM-EDX).
  • the ZR when carrying out the SEM-EDX measurement at an acceleration voltage 5kV and ZR 5.
  • the ZR of when implemented at an accelerating voltage of 10kV a SEM-EDX measurement and ZR 10.
  • the average value [Ave (ZR 5 / ZR 10 )] and the standard deviation [ ⁇ (ZR 5 / ZR 10 )] of the ratio [ZR 5 / ZR 10 ] of ZR 5 and ZR 10 obtained by the above measurement method are calculated.
  • a coefficient of variation ⁇ [ ⁇ (ZR 5 / ZR 10 )] / [Ave (ZR 5 / ZR 10 )]> is calculated from the ratio and the standard deviation.
  • the reciprocal of the obtained variation coefficient ⁇ [Ave (ZR 5 / ZR 10 )] / [ ⁇ (ZR 5 / ZR 10 )]> is 1.0 or more.
  • the average value of the ZR 5 is 0.002 or more.
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present embodiment includes a coating layer containing a metal composite oxide of lithium and zirconium on the surface of a lithium composite metal compound.
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery of this embodiment has a zirconium detection intensity and a nickel detection intensity when the particle surface is measured under the following conditions by a scanning electron microscope-energy dispersive X-ray analysis (SEM-EDX). Satisfy the specific requirements.
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present embodiment includes a coating layer on the surface of the lithium composite metal compound. For this reason, at the time of measurement, it shall be provided for measurement, with a coating layer provided.
  • a carbon tape is stuck on a sample stage of a scanning electron microscope, and the positive electrode active material particles are arranged thereon.
  • the sample stage is preferably made of carbon.
  • the positive electrode active material particles arranged as described above are irradiated with an electron beam under the conditions of an acceleration voltage of 5 kV or 10 kV and a working distance of 15 mm, and the characteristic X-ray detection intensity observed for zirconium and nickel is determined.
  • the characteristic X-rays of zirconium are L ⁇ rays and L ⁇ rays.
  • the L ⁇ and L ⁇ rays have close energies and are detected as one peak in SEM-EDX measurement.
  • the characteristic X-ray of nickel is an L ⁇ ray.
  • the ratio of the detection intensity of zirconium to the detection intensity of nickel at this time (the detection intensity of zirconium / the detection intensity of nickel) is defined as ZR. Furthermore, the ZR obtained at an acceleration voltage 5kV and ZR 5. The ZR obtained at an acceleration voltage 10kV and ZR 10.
  • the measurement at an acceleration voltage of 5 kV has a high sensitivity to the composition near the surface of the positive electrode active material particles
  • ZR 5 means a value that strongly reflects the amount of zirconium near the surface of the positive electrode active material particles (that is, the coating layer).
  • ZR 10 means a value reflecting the zirconium content of the whole particles including the vicinity of the surface of the positive electrode active material particles.
  • an average value [Ave (ZR 5 / ZR 10 )] of the ratio [ZR 5 / ZR 10 ] is calculated.
  • the standard deviation [ ⁇ (ZR 5 / ZR 10 )] of the ratio [ZR 5 / ZR 10 ] is also calculated.
  • a variation coefficient ⁇ [ ⁇ (ZR 5 / ZR 10 )] / [Ave (ZR 5 / ZR 10 )]> is calculated from the ratio and the standard deviation.
  • the reciprocal ⁇ [Ave (ZR 5 / ZR 10 )] / [ ⁇ (ZR 5 / ZR 10 )]> of the obtained variation coefficient is calculated.
  • ⁇ [Ave (ZR 5 / ZR 10 )] / [ ⁇ (ZR 5 / ZR 10 )]> calculated by the above method is 1.0 or more.
  • the ZR 5 and ZR 10 are measured in the same region on the particle surface of the positive electrode active material for a lithium secondary battery. That is, the ZR 5 and ZR 10 irradiate the same particle with the same surface area of the same particle and measure the same.
  • ⁇ [Ave (ZR 5 / ZR 10 )] / [ ⁇ (ZR 5 / ZR 10 )]> is preferably 1.5 or more, more preferably 2.5 or more, and 3.0 or more. Particularly preferred.
  • the positive electrode active material of the present embodiment suppresses generation of gas due to contact with the electrolytic solution, and can suppress swelling of the battery.
  • the is an average of ZR 5 is 0.002 or more, preferably 0.005 or more, more preferably 0.007 or more, particularly preferably 0.010 or more. If the average of the ZR 5 is not less than the above lower limit, the vicinity of the surface of the positive electrode active material (i.e., coating layer) means that is distributed more zirconium amount.
  • the positive electrode active material of the present embodiment includes a coating layer containing a metal composite oxide of lithium and zirconium.
  • the coating layer preferably has lithium ion conductivity.
  • the entire surface of the lithium composite metal compound is covered. If the above requirements (1) and (2) are satisfied, the entire surface of the lithium composite metal compound may not be completely covered, and there may be an uncoated portion.
  • the coating layer contains a metal composite oxide of lithium and zirconium.
  • the metal composite oxide of lithium and zirconium is a compound having lithium ion conductivity. As such a compound having lithium ion conductivity, Li 2 ZrO 3 or Li 4 ZrO 4 is preferable, and Li 2 ZrO 3 is more preferable.
  • the coating layer may contain a lithium composite metal compound or a product obtained by partially reacting a lithium composite metal compound with a metal composite oxide of lithium and zirconium, but may contain a metal composite oxide of lithium and zirconium. If at least 30% is contained, the effects of the present invention can be obtained. Further, the coating layer preferably contains 50% or more, more preferably 70% or more, even more preferably 90% or more of the metal composite oxide of lithium and zirconium.
  • zirconium oxide can be used as a raw material.
  • the raw material containing zirconium preferably has a BET specific surface area of 10 m 2 / g or more, more preferably 30 m 2 / g or more.
  • the coating layer has lithium ion conductivity. For this reason, instability of the crystal structure due to hindering reversible insertion and removal of lithium ions can be suppressed. As a result, battery swelling due to gas generation due to decomposition of the electrolyte solution can be suppressed.
  • a coating layer containing a metal composite oxide of lithium and tungsten is provided on the surface of a lithium composite metal compound composed of secondary particles obtained by aggregating primary particles capable of doping and undoping lithium ions.
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present embodiment contains at least nickel and tungsten as metals other than lithium.
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present embodiment satisfies all of the following requirements (1) and (2).
  • the WR in the case of implementing the SEM-EDX measurement at an acceleration voltage 3kV and WR 3.
  • the WR in the case of out at an accelerating voltage 10kV a SEM-EDX measurement and WR 10.
  • the average value [Ave (WR 3 / WR 10 )] and the standard deviation [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )] of the ratio [WR 3 / WR 10 ] of WR 3 and WR 10 obtained by the above-described measurement method are calculated. I do.
  • a coefficient of variation ⁇ [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )] / [Ave (WR 3 / WR 10 )]> is calculated from the ratio and the standard deviation.
  • the reciprocal ⁇ [Ave (WR 3 / WR 10 )] / [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )] of the obtained variation coefficient is 2.5 or more.
  • the average value of the WR 3 is 0.005 or more.
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present embodiment includes a coating layer containing a metal composite oxide of lithium and tungsten on a surface of a lithium composite metal compound.
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present embodiment when the particle surface is measured under the following conditions by a scanning electron microscope-energy dispersive X-ray analysis (SEM-EDX), the detection intensity of tungsten and the detection of nickel are determined. The strength ratio WR meets certain requirements.
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present embodiment includes a coating layer on the surface of the lithium composite metal compound. For this reason, at the time of measurement, it shall be provided for measurement, with a coating layer provided.
  • a carbon tape is stuck on a sample stage of a scanning electron microscope, and the positive electrode active material particles are arranged thereon.
  • the sample stage is preferably made of carbon.
  • the positive electrode active material particles arranged as described above are irradiated with an electron beam under the conditions of an acceleration voltage of 3 kV or 10 kV and a working distance of 15 mm, and the characteristic X-ray detection intensity observed for tungsten and nickel is determined.
  • the characteristic X-rays of tungsten are M ⁇ rays and M ⁇ rays.
  • the M ⁇ ray and the M ⁇ ray have close energies and are detected as one peak in SEM-EDX measurement.
  • the characteristic X-ray of nickel is an L ⁇ ray.
  • the ratio between the detected intensity of tungsten and the detected intensity of nickel at this time is defined as WR. Furthermore, the WR obtained at an acceleration voltage 3kV and WR 3. The WR obtained at an acceleration voltage 10kV and WR 10.
  • the measurement at an acceleration voltage of 3 kV has a high sensitivity to the composition near the surface of the positive electrode active material particles, and WR 3 means a value that strongly reflects the amount of tungsten near the surface of the positive electrode active material particles (that is, the coating layer).
  • WR 10 means a value reflecting the tungsten amount of the whole particles including the vicinity of the surface of the positive electrode active material particles.
  • [WR 3 / WR 10 ] which is the ratio between WR 3 and WR 10 .
  • an average value [Ave (WR 3 / WR 10 )] of the ratio [WR 3 / WR 10 ] is calculated.
  • the standard deviation [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )] of the ratio [WR 3 / WR 10 ] is also calculated.
  • a coefficient of variation ⁇ [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )] / [Ave (WR 3 / WR 10 )]> is calculated from the ratio and the standard deviation.
  • the reciprocal ⁇ [Ave (WR 3 / WR 10 )] / [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )]> of the obtained variation coefficient is calculated.
  • ⁇ [Ave (WR 3 / WR 10 )] / [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )]> calculated by the above method is 2.5 or more.
  • WR 3 and WR 10 are measured in the same region on the particle surface of the positive electrode active material for a lithium secondary battery. That is, the WR 3 and the WR 10 measure the same particle by irradiating the same surface region with the electron beam.
  • ⁇ [Ave (WR 3 / WR 10 )] / [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )]> is preferably 2.6 or more, more preferably 3.5 or more, and 4.5 or more. Particularly preferred.
  • ⁇ [Ave (WR 3 / WR 10 )] / [ ⁇ (WR 3 / WR 10 )]> it can be determined whether or not tungsten is uniformly dispersed. Specifically, the larger the value, the more uniformly the tungsten present near the surface of the positive electrode active material particles (that is, the coating layer).
  • the non-coated or thin coating layer portion is reduced by a uniform amount of tungsten uniformly present on the surface of the positive electrode active material. Therefore, it is presumed that the positive electrode active material of the present embodiment suppresses generation of gas due to contact with the electrolytic solution, and can suppress swelling of the battery.
  • the average of the WR 3 is 0.005 or more, preferably 0.006 or more, more preferably 0.010 or more, and particularly preferably 0.015 or more.
  • the average of the WR 3 is equal to or more than the lower limit, it means that a large amount of tungsten is distributed near the surface of the positive electrode active material (that is, the coating layer).
  • the positive electrode active material of the present embodiment includes a coating layer containing a metal composite oxide of lithium and tungsten.
  • the coating layer preferably has lithium ion conductivity.
  • the entire surface of the lithium composite metal compound is covered. If the above requirements (1) and (2) are satisfied, the entire surface of the lithium composite metal compound may not be completely covered, and there may be an uncoated portion.
  • the coating layer contains a metal composite oxide of lithium and tungsten.
  • the metal composite oxide of lithium and tungsten is a compound having lithium ion conductivity.
  • the compound having lithium ion conductivity at least one selected from the group consisting of Li 2 WO 4 , Li 4 WO 5 , Li 6 W 2 O 9, Li 2 W 2 O 7, and Li 2 W 4 O 13 Is preferred, and one or more selected from the group consisting of Li 2 WO 4 , Li 4 WO 5 and Li 6 W 2 O 9 is more preferred, and Li 2 WO 4 or Li 4 WO 5 is particularly preferred.
  • the coating layer may contain a lithium composite metal compound or a product obtained by partially reacting a lithium composite metal compound with a metal composite oxide of lithium and tungsten. If at least 30% is contained, the effects of the present invention can be obtained. Further, the coating layer preferably contains at least 50%, more preferably at least 70%, even more preferably at least 90% of a metal composite oxide of lithium and tungsten.
  • tungsten oxide can be used as a raw material.
  • the raw material containing tungsten preferably has a BET specific surface area of 0.5 m 2 / g or more, more preferably 1 m 2 / g or more.
  • the coating layer has lithium ion conductivity. For this reason, instability of the crystal structure due to hindering reversible insertion and removal of lithium ions can be suppressed. As a result, battery swelling due to gas generation due to decomposition of the electrolyte solution can be suppressed.
  • the specific surface area is preferably at least 0.1 m 2 / g BET specific surface area of the positive electrode active material, more preferably at least 0.2m 2 / g, 0.3m 2 / G or more is particularly preferred. And is preferably 2.0 m 2 / g or less, more preferably 1.9m 2 / g, 1.8m 2 / g or less is particularly preferred.
  • the above upper limit and lower limit can be arbitrarily combined.
  • the battery can have a higher capacity.
  • the content of lithium carbonate is preferably 0.3% by mass or less, more preferably 0.2% by mass or less, and particularly preferably 0.15% by mass or less. .
  • the content of lithium hydroxide is preferably 0.3% by mass or less, more preferably 0.2% by mass or less, and 0.15% by mass or less. Particularly preferred.
  • the amount of lithium carbonate and the amount of lithium hydroxide can be obtained as conversion values from the results of neutralization titration.
  • the water content is preferably 600 ppm or less, more preferably 590 ppm or less, and particularly preferably 580 ppm or less.
  • the moisture content can be measured using a coulometric Karl Fischer moisture meter (831 Coulometer, manufactured by Metrohm).
  • the lithium composite metal compound preferably has an ⁇ -NaFeO 2 type crystal structure represented by the following composition formula (A).
  • Li [Li x (Ni a Co b Mn c M1 d) 1-x] O 2 ⁇ (A) (Where -0.1 ⁇ x ⁇ 0.2, 0.5 ⁇ a ⁇ 1, 0 ⁇ b ⁇ 0.3, 0 ⁇ c ⁇ 0.3, 0 ⁇ d ⁇ 0.1, a + b + c + d 1
  • M1 is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, B, Al, Ga, Ti, Zr, Ge, Fe, Cu, Cr, V, W, Mo, Sc, Y, Nb, La, Ta, Tc. , Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, and Sn.)
  • x in the composition formula (A) preferably exceeds 0, and more preferably 0.01 or more. More preferably, it is more preferably 0.02 or more.
  • x in the composition formula (A) is preferably 0.18 or less, more preferably 0.15 or less, and 0.15 or less. It is more preferred that: The upper limit and the lower limit of x can be arbitrarily combined.
  • the combination of the upper limit and the lower limit is preferably 0 ⁇ x ⁇ 0.2, more preferably 0.01 or more and 0.18 or less, and particularly preferably 0.02 or more and 0.15 or less.
  • “high cycle characteristics” means that the discharge capacity retention ratio is high.
  • a in the composition formula (A) preferably exceeds 0.70, more preferably 0.72 or more, and more preferably 0.75 or more. Is more preferred. From the viewpoint of obtaining a lithium secondary battery having a high discharge capacity at a high current rate, a in the composition formula (A) is preferably 0.92 or less, more preferably 0.91 or less, and 0 or less. More preferably, it is not more than 0.9. The upper limit and lower limit of a can be arbitrarily combined.
  • the value is preferably greater than 0.70 and 0.92 or less, more preferably 0.72 or more and 0.91 or less, and more preferably 0.75 or more and 0.9 or less. preferable.
  • b in the composition formula (A) is preferably 0.07 or more, more preferably 0.1 or more, and 0.13 or more. More preferably, it is the above.
  • b in the composition formula (A) is preferably 0.25 or less, more preferably 0.23 or less, and 0.20 or less. It is more preferred that:
  • the upper limit and the lower limit of b can be arbitrarily combined. In the present embodiment, examples of the combination of the upper limit value and the lower limit value are preferably 0.07 or more and 0.25 or less, more preferably 0.1 or more and 0.23 or less, and still more preferably 0.13 or more and 0.20 or less. .
  • c in the composition formula (A) is preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, and 0.03 or more. More preferably, it is the above. From the viewpoint of obtaining a lithium secondary battery that can be stably stored at a high temperature (for example, in a 60 ° C. environment), c in the composition formula (A) is preferably 0.18 or less, and is 0.15 or less. More preferably, it is even more preferably 0.10 or less.
  • the upper limit and the lower limit of c can be arbitrarily combined. In the embodiment, examples of the combination of the upper limit and the lower limit are preferably 0.01 or more and 0.18 or less, more preferably 0.02 or more and 0.15 or less, and still more preferably 0.03 or more and 0.10 or less. .
  • M1 in the composition formula (A) is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, B, Al, Ga, Ti, Zr, Ge, Fe, Cu, Cr, V, W, Mo, Sc, Y, Nb, At least one element selected from the group consisting of La, Ta, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, and Sn. From the viewpoint of improving the handleability of the positive electrode active material for a lithium secondary battery, d in the composition formula (A) preferably exceeds 0, more preferably 0.001 or more, and 0.003 or more. Is more preferred.
  • d in the composition formula (A) is preferably 0.08 or less, more preferably 0.07 or less, More preferably, it is 0.06 or less.
  • the upper limit and the lower limit of d can be arbitrarily combined.
  • more than 0 is preferably 0.08 or less, more preferably 0.001 or more and 0.07 or less, and still more preferably 0.003 or more and 0.06 or less. .
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery includes a lithium composite metal compound and a coating layer that covers the lithium composite metal compound.
  • the lithium composite metal compound preferably contains at least a compound containing lithium, nickel, and the element M2.
  • the coating layer preferably contains the element X and a compound having lithium conductivity.
  • Such a positive electrode active material for a lithium secondary battery is preferably represented by the following composition formula (I).
  • Li [Li x (Ni a Co b Mn c M2 d X e) 1-x] O 2 ⁇ (I) (Where -0.1 ⁇ x ⁇ 0.2, 0.5 ⁇ a ⁇ 1, 0 ⁇ b ⁇ 0.3, 0 ⁇ c ⁇ 0.3, 0 ⁇ d ⁇ 0.1, 0 ⁇ e ⁇ 0.1, a + b + c + d + e 1, and M2 is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, B, Ga, Ti, Ge, Fe, Cu, Cr, V, Sc, Y, La, Ta, Tc, Ru. , Rh, Pd, Ag, Cd, In, and Sn are at least one element selected from the group consisting of Al, Zr, W, Mo, and Nb. is there.)
  • the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention includes a step of producing a composite metal compound containing nickel, cobalt, and manganese, and a step of producing a lithium composite metal compound using the composite metal compound and the lithium compound. Is preferred.
  • a metal other than lithium that is, containing at least Ni, Co and Mn, and Fe, Cu, Ti, Mg, Al, W, B,
  • a composite metal compound containing any one or more of Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga and V is prepared. Thereafter, the composite metal compound is fired with an appropriate lithium salt.
  • the composite metal compound a composite metal hydroxide or a composite metal oxide is preferable.
  • an example of a method for producing a positive electrode active material will be described separately for a production process of a composite metal compound and a production process of a lithium composite metal compound.
  • the composite metal compound can be produced by a generally known batch coprecipitation method or continuous coprecipitation method.
  • a method for producing the composite metal hydroxide containing nickel, cobalt and manganese will be described in detail by way of example.
  • a nickel salt solution, a cobalt salt solution, a manganese salt solution, and a complexing agent are reacted by a coprecipitation method, particularly a continuous method described in JP-A-2002-201028, to form a nickel-cobalt-manganese composite metal hydroxide.
  • a coprecipitation method particularly a continuous method described in JP-A-2002-201028, to form a nickel-cobalt-manganese composite metal hydroxide.
  • the nickel salt that is a solute of the nickel salt solution is not particularly limited, and for example, any one of nickel sulfate, nickel nitrate, nickel chloride, and nickel acetate can be used.
  • As a solute of the cobalt salt solution for example, any one of cobalt sulfate, cobalt nitrate, and cobalt chloride can be used.
  • As a manganese salt that is a solute of the manganese salt solution for example, any one of manganese sulfate, manganese nitrate, and manganese chloride can be used.
  • the above metal salts are used at a ratio corresponding to the composition ratio of the formula (A). Water is used as a solvent.
  • the complexing agent is a complexing agent capable of forming a complex with nickel, cobalt, and manganese ions in an aqueous solution, such as an ammonium ion donor (ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium carbonate, ammonium fluoride, etc.), hydrazine, Ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, uracil diacetate, and glycine.
  • an ammonium ion donor ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium carbonate, ammonium fluoride, etc.
  • hydrazine hydrazine
  • Ethylenediaminetetraacetic acid nitrilotriacetic acid
  • uracil diacetate glycine
  • an alkali metal hydroxide for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide
  • the temperature of the reaction tank is controlled, for example, within the range of 20 ° C to 80 ° C, preferably 30 ° C to 70 ° C.
  • the pH value in the reaction tank is controlled, for example, in the range of pH 9 to pH 13 when the temperature of the aqueous solution is 40 ° C., preferably pH 11 to pH 13.
  • the substance in the reaction tank is appropriately stirred.
  • the reaction tank may be of a type that overflows to separate the formed reaction precipitate.
  • the complexing agent When the complexing agent is continuously supplied to the reaction tank in addition to the nickel salt solution, the cobalt salt solution, and the manganese salt solution, nickel, cobalt, and manganese react to produce a nickel-cobalt-manganese composite metal hydroxide. Is done.
  • the temperature of the reaction tank is controlled, for example, within the range of 20 ° C to 80 ° C, preferably 30 ° C to 70 ° C.
  • the pH value in the reaction tank is controlled, for example, in the range of pH 9 to pH 13 when the temperature of the aqueous solution is 40 ° C., preferably pH 11 to pH 13.
  • the pH value in the reaction tank is controlled, for example, in the range of pH 9 to pH 13 when the temperature of the aqueous solution is 40 ° C., preferably pH 11 to pH 13.
  • the substance in the reaction tank is appropriately stirred.
  • the temperature of the reaction vessel is maintained at 40 ° C. or higher, and each solution is prepared under the condition that the ratio of the weight of the nickel, cobalt, and manganese to the weight of the alkali metal hydroxide is 0.9 or higher. It is preferable to mix and stir. Thereby, the sphericity of the secondary particles can be controlled in a higher direction. This makes it easier to uniformly mix the lithium composite metal compound and the coating material in the coating layer forming step described below.
  • the reaction tank may be of a type that overflows to separate the formed reaction precipitate.
  • the reaction between the lithium composite metal compound and the coating material raw material in the coating layer forming step described below proceeds by maintaining the inert atmosphere in the reaction tank while maintaining an appropriate oxygen-containing atmosphere or an oxidizing agent. Can be made easier.
  • an oxygen-containing gas may be introduced into the reaction tank.
  • the oxygen-containing gas include oxygen gas, air, and a mixed gas thereof and a non-oxygen-containing gas such as nitrogen gas.
  • a mixed gas is preferable from the viewpoint of easily adjusting the oxygen concentration in the oxygen-containing gas.
  • the finally obtained positive electrode active material for a lithium secondary battery can have desired physical properties. Can be controlled.
  • the obtained reaction precipitate is washed with water, and then dried to isolate a nickel-cobalt-manganese composite hydroxide as a nickel-cobalt-manganese composite compound. Moreover, you may wash
  • a nickel-cobalt-manganese composite hydroxide is manufactured, but a nickel-cobalt-manganese composite oxide may be prepared.
  • a nickel-cobalt-manganese composite oxide can be prepared by firing a nickel-cobalt-manganese composite hydroxide.
  • the firing time is preferably from 1 hour to 30 hours in total from the start of the temperature increase to the completion of the temperature holding.
  • the heating rate of the heating step to reach the maximum holding temperature is preferably 180 ° C / hour or more, more preferably 200 ° C / hour or more, and particularly preferably 250 ° C / hour or more.
  • lithium salt any one of lithium carbonate, lithium nitrate, lithium acetate, lithium hydroxide, lithium hydroxide hydrate, and lithium oxide, or a mixture of two or more thereof can be used.
  • the composite metal oxide or hydroxide After drying the composite metal oxide or hydroxide, classification may be performed as appropriate.
  • the above lithium salt and composite metal hydroxide are used in consideration of the composition ratio of the final target. For example, when a nickel-cobalt-manganese composite hydroxide is used, the lithium salt and the composite metal hydroxide are used at a ratio corresponding to the composition ratio of the formula (A).
  • a lithium-nickel cobalt manganese composite metal compound By firing a nickel cobalt manganese composite metal oxide or a mixture of a hydroxide and a lithium salt, a lithium-nickel cobalt manganese composite metal compound is obtained.
  • dry air, an oxygen atmosphere, an inert atmosphere, or the like is used according to a desired composition. If necessary, a main firing step having a plurality of heating steps is performed.
  • the firing temperature of the composite metal oxide or hydroxide and a lithium compound such as lithium hydroxide and lithium carbonate is not particularly limited, but is preferably 700 ° C to 1100 ° C, and is preferably 750 ° C to 1050 ° C. C. or lower, more preferably 800 ° C. or higher and 1025 ° C. or lower.
  • the firing temperature is the highest temperature of the holding temperature in the main firing step (hereinafter sometimes referred to as the highest holding temperature). In the case of the main firing step having a plurality of heating steps, among the respective heating steps, It means the temperature when heated at the maximum holding temperature.
  • the firing time is preferably 3 hours or more and 50 hours or less. If the firing time exceeds 50 hours, the battery performance tends to be substantially inferior due to volatilization of lithium. If the calcination time is less than 3 hours, the crystal development will be poor and battery performance will tend to be poor.
  • the rate of temperature rise in the heating step to reach the maximum holding temperature is preferably 180 ° C./hour or more, more preferably 200 ° C./hour or more, and particularly preferably 250 ° C./hour or more.
  • the heating rate in the heating step to reach the maximum holding temperature is calculated from the time from the start of the heating to the holding temperature to be described later in the firing device. By setting the heating rate within the above specific range, a lithium composite metal compound having high surface reactivity of the secondary particles can be produced.
  • the obtained fired product may be washed.
  • pure water or an alkaline cleaning liquid can be used.
  • the alkaline cleaning liquid include LiOH (lithium hydroxide), NaOH (sodium hydroxide), KOH (potassium hydroxide), Li 2 CO 3 (lithium carbonate), Na 2 CO 3 (sodium carbonate), and K 2 CO 3
  • An aqueous solution of one or more anhydrides selected from the group consisting of (potassium carbonate) and (NH 4 ) 2 CO 3 (ammonium carbonate) and hydrates thereof can be mentioned. Ammonia can also be used as the alkali.
  • the following method can be mentioned. .. A method in which a lithium composite metal compound is put into an aqueous solution of each cleaning liquid and stirred. .. A method in which an aqueous solution of each cleaning liquid is used as shower water and applied to a lithium composite metal compound. .. The lithium composite metal compound is put into the aqueous solution of the washing liquid and stirred, and then the lithium composite metal compound is separated from the aqueous solution of each washing liquid. Then, the aqueous solution of each washing liquid is used as shower water to separate the lithium mixed metal compound. How to apply to the compound.
  • a coating layer containing the metal composite oxide can be formed on the surface of the primary particles or the secondary particles of the lithium composite metal compound by performing a heat treatment as necessary.
  • the coating material may be added and mixed in the mixing step of mixing the composite metal compound and the lithium salt.
  • the coating material can be an oxide, hydroxide, carbonate, nitrate, sulfate, halide, oxalate or alkoxide of any of aluminum, titanium, zirconium and tungsten, and be an oxide Is preferred.
  • the coating material is preferably finer than the secondary particles of the lithium composite metal compound. That is, the average secondary particle diameter of the coating material is preferably smaller than the secondary particle diameter of the lithium composite metal compound. Specifically, the average secondary particle diameter of the coating material is preferably 1 ⁇ m or less, more preferably 0.1 ⁇ m or less.
  • the coating material and the lithium composite metal compound are mixed uniformly until no lumpy aggregates are present.
  • the mixing device is not limited as long as the coating material and the lithium composite metal compound can be uniformly mixed, but it is preferable to mix using a Reedige mixer. The same applies to the case where the coating material is added and mixed in the mixing step of mixing the composite metal compound and the lithium salt.
  • the coating layer can be more firmly adhered to the surface of the lithium composite metal compound.
  • the coating layer can be more firmly adhered to the surface of the lithium composite metal compound.
  • the heat treatment conditions (temperature, holding time) in the heat treatment performed as needed after mixing the coating material and the lithium composite metal compound may be different depending on the type of the coating material. For example, in the case where aluminum is used as the coating material, it is preferable to perform baking in a temperature range of 600 ° C. to 800 ° C. for 4 hours to 10 hours. By firing under these high-temperature and long-time firing conditions, it is possible to control the temperature within the range of the requirements (1) and (2). If the firing temperature is higher than 800 ° C., the coating material may form a solid solution with the lithium composite metal compound and the coating layer may not be formed. If the firing time is shorter than 4 hours, the diffusion of the coating material is insufficient, and the coating layer may not be formed uniformly.
  • a coating layer can be formed on the surface of the lithium composite metal compound to obtain a positive electrode active material for a lithium secondary battery.
  • a positive electrode active material for a lithium secondary battery can be obtained by mixing and firing the composite metal compound, a lithium salt and a coating material.
  • a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a coating layer on the surface of primary particles or secondary particles of a lithium composite metal compound is appropriately crushed and classified to obtain a positive electrode active material for a lithium secondary battery.
  • Lithium secondary battery> a positive electrode using the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery having this positive electrode will be described. I do.
  • One example of the lithium secondary battery of the present embodiment has a positive electrode and a negative electrode, a separator sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolytic solution disposed between the positive electrode and the negative electrode.
  • FIGS. 1A and 1B are schematic diagrams illustrating an example of the lithium secondary battery of the present embodiment.
  • the cylindrical lithium secondary battery 10 of the present embodiment is manufactured as follows.
  • a pair of band-shaped separators 1, a band-shaped positive electrode 2 having a positive electrode lead 21 at one end, and a band-shaped negative electrode 3 having a negative electrode lead 31 at one end are separated into a separator 1, a positive electrode 2, and a separator 1.
  • An electrode group 4 is obtained by laminating and winding the negative electrode 1 and the negative electrode 3 in this order.
  • the bottom of the can is sealed, and the electrode group 4 is impregnated with the electrolytic solution 6.
  • An electrolyte is placed between them. Furthermore, by sealing the upper part of the battery can 5 with the top insulator 7 and the sealing body 8, the lithium secondary battery 10 can be manufactured.
  • the shape of the electrode group 4 for example, a columnar shape such that a cross-sectional shape when the electrode group 4 is cut in a direction perpendicular to a winding axis is a circle, an ellipse, a rectangle, or a rectangle with rounded corners Can be mentioned.
  • a shape defined by IEC60086 which is a standard for batteries defined by the International Electrotechnical Commission (IEC), or a shape defined by JIS C8500 can be adopted.
  • IEC60086 which is a standard for batteries defined by the International Electrotechnical Commission (IEC)
  • JIS C8500 a shape defined by JIS C8500
  • a shape such as a cylindrical shape and a square shape can be given.
  • the lithium secondary battery is not limited to the above-described wound configuration, and may be a stacked configuration in which a stacked structure of a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a separator is repeatedly stacked.
  • the stacked lithium secondary battery include a so-called coin battery, a button battery, and a paper (or sheet) battery.
  • the positive electrode of the present embodiment can be manufactured by first preparing a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive material, and a binder, and supporting the positive electrode mixture on a positive electrode current collector.
  • a carbon material As the conductive material of the positive electrode of this embodiment, a carbon material can be used.
  • the carbon material include graphite powder, carbon black (for example, acetylene black), and a fibrous carbon material. Carbon black is a fine particle and has a large surface area.By adding a small amount to the positive electrode mixture, the conductivity inside the positive electrode can be increased, and the charge and discharge efficiency and output characteristics can be improved. Both the binding force between the positive electrode mixture and the positive electrode current collector and the binding force inside the positive electrode mixture decrease, which causes an increase in internal resistance.
  • the proportion of the conductive material in the positive electrode mixture is preferably 5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the positive electrode active material.
  • a fibrous carbon material such as graphitized carbon fiber or carbon nanotube is used as the conductive material, the ratio can be reduced.
  • thermoplastic resin As the binder included in the positive electrode of the present embodiment, a thermoplastic resin can be used.
  • the thermoplastic resin include polyvinylidene fluoride (hereinafter, may be referred to as PVdF), polytetrafluoroethylene (hereinafter, may be referred to as PTFE), and ethylene tetrafluoride / propylene hexafluoride / vinylidene fluoride.
  • Fluororesins such as copolymers, propylene hexafluoride / vinylidene fluoride copolymers, and ethylene tetrafluoride / perfluorovinyl ether copolymers; polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene;
  • thermoplastic resins may be used as a mixture of two or more kinds.
  • a fluororesin and a polyolefin resin as a binder, the ratio of the fluororesin to the whole positive electrode mixture is 1% by mass or more and 10% by mass or less, and the ratio of the polyolefin resin is 0.1% by mass or more and 2% by mass or less. It is possible to obtain a positive electrode mixture in which both the adhesion to the current collector and the bonding force inside the positive electrode mixture are high.
  • a belt-shaped member using a metal material such as Al, Ni, and stainless steel as a forming material can be used.
  • a metal material such as Al, Ni, and stainless steel
  • Al it is preferable to use Al as a forming material and process it into a thin film in that it is easy to process and inexpensive.
  • a method of supporting the positive electrode mixture on the positive electrode current collector a method of pressure-molding the positive electrode mixture on the positive electrode current collector may be mentioned.
  • the positive electrode mixture is paste-formed using an organic solvent, the obtained positive electrode mixture paste is applied to at least one surface of the positive electrode current collector, dried, pressed and fixed, so that the positive electrode A mixture may be carried.
  • usable organic solvents include amine solvents such as N, N-dimethylaminopropylamine and diethylenetriamine; ether solvents such as tetrahydrofuran; ketone solvents such as methyl ethyl ketone; methyl acetate And amide solvents such as dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter sometimes referred to as NMP).
  • amine solvents such as N, N-dimethylaminopropylamine and diethylenetriamine
  • ether solvents such as tetrahydrofuran
  • ketone solvents such as methyl ethyl ketone
  • amide solvents such as dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter sometimes referred to as NMP).
  • Examples of a method for applying the positive electrode mixture paste to the positive electrode current collector include a slit die coating method, a screen coating method, a curtain coating method, a knife coating method, a gravure coating method, and an electrostatic spray method.
  • the positive electrode can be manufactured by the method described above.
  • the negative electrode of the lithium secondary battery of the present embodiment may be any type as long as it is possible to dope and dedope lithium ions at a lower potential than the positive electrode, and the negative electrode mixture containing the negative electrode active material is supported on the negative electrode current collector. And an electrode composed of the negative electrode active material alone.
  • Negative electrode active material examples include carbon materials, chalcogen compounds (oxides, sulfides, and the like), nitrides, metals, and alloys, which can be doped and dedoped with lithium ions at a lower potential than the positive electrode.
  • chalcogen compounds oxides, sulfides, and the like
  • nitrides metals, and alloys, which can be doped and dedoped with lithium ions at a lower potential than the positive electrode.
  • Examples of carbon materials usable as the negative electrode active material include graphite such as natural graphite and artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbons, carbon fibers, and fired organic polymer compounds.
  • oxides that can be used as the negative electrode active material include oxides of silicon represented by the formula SiO x such as SiO 2 and SiO (where x is a positive real number); TiO x such as TiO 2 and TiO (here, , X is a positive real number); a vanadium oxide represented by the formula VO x (where x is a positive real number) such as V 2 O 5 and VO 2 ; Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , FeO, etc., an iron oxide represented by the formula FeO x (where x is a positive real number); SnO 2 , SnO represented by the formula SnO x (where x is a positive real number) Oxides of tin; oxides of tungsten represented by the general formula WO x (where x is a positive real number) such as WO 3 and WO 2 ; lithium and titanium such as Li 4 Ti 5 O 12 and LiVO 2 Or a composite metal oxide containing vanadium. It is possible.
  • Examples of the sulfide usable as the negative electrode active material include titanium sulfide represented by the formula TiS x (where x is a positive real number) such as Ti 2 S 3 , TiS 2 , and TiS; V 3 S 4 , VS 2.
  • Examples of the nitride usable as the negative electrode active material include Li 3 N and Li 3-x A x N (where A is one or both of Ni and Co, and 0 ⁇ x ⁇ 3). And other lithium-containing nitrides.
  • These carbon materials, oxides, sulfides and nitrides may be used alone or in combination of two or more.
  • these carbon materials, oxides, sulfides, and nitrides may be either crystalline or amorphous.
  • Examples of metals usable as the negative electrode active material include lithium metal, silicon metal, and tin metal.
  • alloys usable as the negative electrode active material include lithium alloys such as Li-Al, Li-Ni, Li-Si, Li-Sn and Li-Sn-Ni; silicon alloys such as Si-Zn; Sn-Mn, Sn It can also be mentioned; -Co, Sn-Ni, Sn -Cu, tin alloys such as Sn-La; Cu 2 Sb, alloys such as La 3 Ni 2 Sn 7.
  • These metals and alloys are mainly used alone as electrodes after being processed into a foil shape, for example.
  • a carbon material containing graphite as a main component such as natural graphite or artificial graphite, is preferably used for reasons such as high (good cycle characteristics).
  • the shape of the carbon material may be any of, for example, a flake shape such as natural graphite, a spherical shape such as mesocarbon microbeads, a fibrous shape such as graphitized carbon fiber, or an aggregate of fine powder.
  • the negative electrode mixture may contain a binder, if necessary.
  • the binder include thermoplastic resins, and specific examples include PVdF, thermoplastic polyimide, carboxymethylcellulose, polyethylene, and polypropylene.
  • Negative electrode current collector examples of the negative electrode current collector included in the negative electrode include a band-shaped member formed of a metal material such as Cu, Ni, and stainless steel. Among them, a material formed into a thin film using Cu as a forming material is preferable in that it is difficult to form an alloy with lithium and is easy to process.
  • separator examples include, for example, a porous film, a nonwoven fabric, and a woven fabric made of a material such as a polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene, a fluororesin, and a nitrogen-containing aromatic polymer. Can be used. Further, a separator may be formed by using two or more of these materials, or a separator may be formed by laminating these materials.
  • the separator has a gas permeability resistance of at least 50 seconds / 100 cc and 300 seconds / 100 cc according to the Gurley method specified in JIS P # 8117 in order to allow the electrolyte to pass well when the battery is used (during charge / discharge). Or less, more preferably 50 seconds / 100 cc or more and 200 seconds / 100 cc or less.
  • the porosity of the separator is preferably 30% by volume or more and 80% by volume or less, more preferably 40% by volume or more and 70% by volume or less.
  • the separator may be a laminate of separators having different porosity.
  • the electrolytic solution of the lithium secondary battery of the present embodiment contains an electrolyte and an organic solvent.
  • the electrolyte is at least one selected from the group consisting of LiPF 6 containing fluorine, LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 and LiC (SO 2 CF 3 ) 3. It is preferable to use one containing one kind.
  • organic solvent contained in the electrolytic solution examples include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one, and 1,2-diethylene.
  • Carbonates such as (methoxycarbonyloxy) ethane; 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropylmethyl ether, 2,2,3,3-tetrafluoropropyldifluoromethyl ether, tetrahydrofuran, Ethers such as methyltetrahydrofuran; esters such as methyl formate, methyl acetate and ⁇ -butyrolactone; nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; N, N-dimethylformamide, N, N-dimethyla Amides such as toamide; carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidone; sulfur-containing compounds such as sulfolane, dimethyl sulfoxide, and 1,3-propane sultone; or those obtained by further introducing a fluoro group into these organic solvents ( In which one or more of the hydrogen atoms of the organic solvent are substituted with
  • the organic solvent it is preferable to use a mixture of two or more of these.
  • a mixed solvent containing a carbonate is preferable, and a mixed solvent of a cyclic carbonate and an acyclic carbonate and a mixed solvent of a cyclic carbonate and an ether are more preferable.
  • a mixed solvent of the cyclic carbonate and the non-cyclic carbonate a mixed solvent containing ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate is preferable.
  • the electrolytic solution using such a mixed solvent has a wide operating temperature range, hardly deteriorates even when charged and discharged at a high current rate, hardly deteriorates even when used for a long time, and natural graphite as an active material of the negative electrode. It has many features that it is hardly decomposable even when a graphite material such as artificial graphite is used.
  • an electrolyte containing a lithium salt containing fluorine such as LiPF 6 and an organic solvent having a fluorine substituent since the safety of the obtained lithium secondary battery is enhanced.
  • a mixed solvent containing dimethyl carbonate and an ether having a fluorine substituent such as pentafluoropropyl methyl ether and 2,2,3,3-tetrafluoropropyl difluoromethyl ether has a high capacity even when charged and discharged at a high current rate. It is more preferable because the maintenance ratio is high.
  • a solid electrolyte may be used instead of the above electrolyte.
  • the solid electrolyte for example, an organic polymer electrolyte such as a polyethylene oxide polymer compound, a polymer compound containing at least one polyorganosiloxane chain or a polyoxyalkylene chain can be used. Further, a so-called gel type in which a non-aqueous electrolyte is held in a polymer compound can also be used.
  • An inorganic solid electrolyte containing a sulfide such as 2 -Li 2 SO 4 and Li 2 S—GeS 2 —P 2 S 5 may be mentioned, and a mixture of two or more of these may be used. By using these solid electrolytes, the safety of the lithium secondary battery may be further improved.
  • the solid electrolyte when a solid electrolyte is used, the solid electrolyte may serve as a separator, and in such a case, the separator may not be required.
  • the positive electrode active material of the present embodiment satisfies all requirements (1) and (2).
  • the positive electrode active material having such a configuration means that the coating layer is formed uniformly on the surface of the lithium metal composite compound. With such a structure, since there is no or very few places where the electrolyte and the lithium metal composite compound are in direct contact, generation of gas due to contact with the electrolyte can be suppressed. For this reason, the lithium secondary battery manufactured using the positive electrode active material of the present embodiment can suppress battery swelling.
  • composition analysis of the positive electrode active material for a lithium secondary battery manufactured by the method described below is performed by dissolving the obtained positive electrode active material for a lithium secondary battery in hydrochloric acid, and then using an inductively coupled plasma emission spectrometer (SII Nano Technology Co., Ltd., SPS3000).
  • the AR of when carried out was AR 10 at an acceleration voltage 10kV a SEM-EDX measurement.
  • the average value [Ave (AR 3 / AR 10 )] and the standard deviation [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )] of the ratio [AR 3 / AR 10 ] of AR 3 and AR 10 obtained by the above measurement method are calculated. did.
  • a coefficient of variation ⁇ [ ⁇ (AR 3 / AR 10 )] / [Ave (AR 3 / AR 10 )]> was calculated from the ratio and the standard deviation.
  • the surface of the positive electrode active material is subjected to a field emission scanning electron microscope secondary electron spectrometer (SEM-EDX; manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, product name: S-4800, energy dispersive X-ray analyzer manufactured by Oxford Instruments X- Max N ) was used to measure the particle surface of the positive electrode active material, and the ratio of the detected intensity of tungsten to the detected intensity of nickel (detected intensity of tungsten / detected intensity of nickel) was defined as WR.
  • the WR in the case of implementing the SEM-EDX measurement at an acceleration voltage 3kV was WR 3.
  • the WR in the case of out at an accelerating voltage 10kV a SEM-EDX measurement was WR 10.
  • the surface of the positive electrode active material is subjected to a field emission scanning electron microscope secondary electron spectrometer (SEM-EDX; manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, product name: S-4800, energy dispersive X-ray analyzer manufactured by Oxford Instruments X- Max N ) was used to measure the particle surface of the positive electrode active material, and the ratio of the detection intensity of zirconium to the detection intensity of nickel (detection intensity of zirconium / detection intensity of nickel) was defined as ZR.
  • the ZR when carrying out the SEM-EDX measurement at an acceleration voltage 5kV was ZR 5.
  • the ZR of when implemented at an accelerating voltage of 10kV a SEM-EDX measurement was ZR 10.
  • N-methyl-2-pyrrolidone was used as an organic solvent.
  • the obtained positive electrode mixture was applied to an Al foil having a thickness of 40 ⁇ m as a current collector, and vacuum-dried at 150 ° C. for 8 hours to obtain a positive electrode for a lithium secondary battery.
  • the electrode area of the positive electrode for a lithium secondary battery was 1.65 cm 2 .
  • the obtained negative electrode mixture was applied to a 12- ⁇ m-thick Cu foil serving as a current collector, and vacuum-dried at 60 ° C. for 8 hours to obtain a negative electrode for a lithium secondary battery.
  • the electrode area of the negative electrode for a lithium secondary battery was 1.77 cm 2 .
  • the electrolytic solution is 16:10 of ethylene carbonate (hereinafter sometimes referred to as EC), dimethyl carbonate (hereinafter sometimes referred to as DMC), and ethyl methyl carbonate (hereinafter sometimes referred to as EMC). : 74 (volume ratio) a mixture of vinylene carbonate (hereinafter sometimes referred to as VC) at 1% by volume, and LiPF 6 dissolved therein at 1.3 mol / l (hereinafter referred to as LiPF 6). / EC + DMC + EMC).
  • the negative electrode for a lithium secondary battery prepared in ⁇ Preparation of negative electrode for lithium secondary battery> is placed on the upper side of the laminated film separator, the upper lid is placed via a gasket, and caulked with a caulking machine, and the lithium secondary battery (coin Type full cell R2032. Hereinafter, it may be referred to as “full cell”. ) was prepared.
  • Test temperature 25 ° C Maximum charging voltage 4.2V, charging time 6 hours, charging current 0.2CA, constant current constant voltage charging Minimum discharging voltage 2.7V, discharging time 5 hours, discharging current 0.2CA, constant current discharging
  • ⁇ DC resistance measurement> Assuming that the discharge capacity measured above was 100% of the depth of charge (hereinafter sometimes referred to as SOC), the battery resistance at 25 ° C. and 100% SOC was measured. The adjustment to each SOC was performed in a 25 ° C. environment. For battery resistance measurement, a full cell with SOC adjusted was left in a thermostat at 25 ° C. for 2 hours, discharged at 20 ⁇ A for 15 seconds, left for 5 minutes, charged at 20 ⁇ A for 15 seconds, left for 5 minutes, and left at 40 ⁇ A for 15 seconds.
  • Discharge leave for 5 minutes, charge at 20 ⁇ A for 30 seconds, leave for 5 minutes, discharge at 80 ⁇ A for 15 seconds, leave for 5 minutes, charge for 20 seconds at 60 ⁇ A, leave for 5 minutes, discharge at 160 ⁇ A for 15 seconds, leave for 5 minutes , 20 ⁇ A, charging for 120 seconds, and standing for 5 minutes.
  • the battery resistance was calculated from a plot of the battery voltage and each current value after 10 seconds measured at the time of discharging at 20, 40, 80, and 120 ⁇ A by using a least squares approximation method, and calculating the slope of the approximate curve. The battery resistance was used.
  • ⁇ Production of lithium secondary battery (laminated cell)> The positive electrode for a lithium secondary battery prepared in ⁇ Preparation of Positive Electrode for Lithium Secondary Battery> is placed on an aluminum laminated film with the aluminum foil surface facing down, and a laminated film separator (polyethylene porous film (thickness 27 ⁇ m) )). Next, the negative electrode for a lithium secondary battery prepared in ⁇ Preparation of Negative Electrode for Lithium Secondary Battery> was placed on the upper side of the laminated film separator with the copper foil side facing up, and an aluminum laminated film was placed thereon. Further, heat sealing was performed except for the injection portion of the electrolytic solution.
  • the electrolyte solution is 16:10 of ethylene carbonate (hereinafter, sometimes referred to as EC), dimethyl carbonate (hereinafter, sometimes referred to as DMC), and ethyl methyl carbonate (hereinafter, sometimes referred to as EMC). : 74 (volume ratio) a mixture of vinylene carbonate (hereinafter sometimes referred to as VC) at 1% by volume, and LiPF 6 dissolved therein at 1.3 mol / l (hereinafter referred to as LiPF 6). / EC + DMC + EMC). Finally, the electrolyte injection part was heat-sealed to produce a laminate cell.
  • EC ethylene carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • EMC ethyl methyl carbonate
  • ⁇ Test conditions Number of times of charge and discharge: 50 times Test temperature: 60 ° C Maximum charging voltage 4.2V, charging time 2.5 hours, charging current 0.5CA, constant current constant voltage charging Minimum discharging voltage 2.7V, discharging time 1 hour, discharging current 1CA, constant current discharging
  • Example 1 Production of positive electrode active material 1 for lithium secondary battery [Step of producing nickel-cobalt-manganese composite hydroxide] After water was poured into a reaction vessel equipped with a stirrer and an overflow pipe, an aqueous sodium hydroxide solution was added, and the liquid temperature was maintained at 50 ° C.
  • a nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution were mixed such that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms was 0.510: 0.225: 0.265 to prepare a mixed raw material liquid. .
  • this mixed raw material solution and an aqueous solution of ammonium sulfate are continuously added as a complexing agent to the reaction vessel with stirring so that the pH of the solution in the reaction vessel measured at 40 ° C. becomes 11.2.
  • An aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise at appropriate times.
  • an oxidizing gas in which air is mixed with nitrogen gas is passed, and various liquid volumes are adjusted so that the reaction time is 11 hours.
  • Nickel-cobalt-manganese composite hydroxide particles are obtained and washed with a sodium hydroxide solution. After that, the mixture was dehydrated and isolated by a centrifugal separator, and dried at 105 ° C. to obtain a nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 1.
  • Example 3 Production of positive electrode active material 3 for lithium secondary battery [Production process of nickel-cobalt-manganese composite hydroxide] After water was poured into a reaction vessel equipped with a stirrer and an overflow pipe, an aqueous sodium hydroxide solution was added, and the liquid temperature was maintained at 50 ° C.
  • a nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution were mixed such that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms was 0.510: 0.225: 0.265 to prepare a mixed raw material liquid. .
  • this mixed raw material solution and an aqueous solution of ammonium sulfate are continuously added as a complexing agent to the reaction vessel with stirring so that the pH of the solution in the reaction vessel measured at 40 ° C. becomes 12.4.
  • An aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise at appropriate times.
  • an oxidizing gas in which air is mixed with nitrogen gas is passed, and various liquid volumes are adjusted so that the reaction time becomes 20 hours, to obtain nickel-cobalt-manganese composite hydroxide particles, which are washed with a sodium hydroxide solution.
  • the mixture was dehydrated and isolated by a centrifuge, and dried at 105 ° C. to obtain a nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 3.
  • Example 4 Production of positive electrode active material 4 for lithium secondary battery [Step of producing nickel-cobalt-manganese composite hydroxide] After water was poured into a reaction vessel equipped with a stirrer and an overflow pipe, an aqueous sodium hydroxide solution was added, and the liquid temperature was maintained at 50 ° C.
  • a nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution were mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms was 0.550: 0.210: 0.240 to prepare a mixed raw material liquid. .
  • the mixed raw material solution and the aqueous solution of ammonium sulfate are continuously added as a complexing agent to the reaction vessel with stirring so that the pH of the solution in the reaction vessel measured at 40 ° C. becomes 11.8.
  • An aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise at appropriate times.
  • an oxidizing gas in which air is mixed with nitrogen gas is passed, and various liquid volumes are adjusted so that the reaction time becomes 17 hours or more, nickel cobalt manganese composite hydroxide particles are obtained, and sodium hydroxide solution is used.
  • the mixture was dehydrated and isolated by a centrifugal separator, and dried at 105 ° C. to obtain a nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 4.
  • Example 5 Production of positive electrode active material 5 for lithium secondary battery [Step of producing nickel-cobalt-aluminum composite hydroxide] After water was poured into a reaction vessel equipped with a stirrer and an overflow pipe, an aqueous solution of sodium hydroxide was added, and the liquid temperature was kept in the range of 40 to 45 ° C.
  • An aqueous nickel sulfate solution, an aqueous cobalt sulfate solution, and an aqueous aluminum sulfate solution were mixed such that the atomic ratio of nickel, cobalt, and aluminum atoms was 0.880: 0.090: 0.030 to prepare a mixed raw material liquid. .
  • this mixed raw material solution and an aqueous solution of ammonium sulfate are continuously added as a complexing agent to the reaction vessel with stirring, and the pH of the solution in the reaction vessel measured at 40 ° C. is 12.1 to 12.1.
  • An aqueous solution of sodium hydroxide was added dropwise at a time so as to fall within the range of 5.
  • an oxidizing gas in which air is mixed with nitrogen gas is passed, and various liquid volumes are adjusted so that the reaction time becomes 13 hours, to obtain nickel-cobalt-aluminum composite hydroxide particles, which are washed with a sodium hydroxide solution.
  • the mixture was dehydrated and isolated by a centrifugal separator, and dried at 105 ° C. to obtain a nickel-cobalt-aluminum composite hydroxide 5.
  • the washing step was performed by adding the lithium metal composite oxide aluminum-coated powder 5 to pure water, stirring a slurry-like liquid obtained for 20 minutes, and dehydrating the slurry.
  • Example 6 Production of positive electrode active material 6 for lithium secondary battery [nickel-cobalt composite hydroxide production process] After water was poured into a reaction tank equipped with a stirrer and an overflow pipe, an aqueous sodium hydroxide solution was added, and the liquid temperature was kept in a range of 50 to 55 ° C.
  • the mixed raw material solution and an aqueous solution of ammonium sulfate are continuously added as a complexing agent to the reaction vessel with stirring, and the pH of the solution in the reaction vessel measured at 40 ° C. is 11.8 to 12.1.
  • An aqueous solution of sodium hydroxide was added dropwise at a time so as to fall within the range of 5.
  • an oxidizing gas in which air was mixed with nitrogen gas was passed, and various liquid volumes were adjusted so that the reaction time became 19 hours, to obtain nickel-cobalt composite hydroxide particles, which were washed with a sodium hydroxide solution.
  • the mixture was dehydrated and isolated by a centrifugal separator, and dried at 105 ° C. to obtain a nickel-cobalt composite hydroxide 6.
  • the washing step was performed by adding the lithium metal composite oxide aluminum-coated powder 6 to pure water, stirring a slurry-like liquid obtained for 20 minutes, and dehydrating the slurry.
  • Example 7 Production of positive electrode active material 7 for lithium secondary battery [Step of producing nickel-cobalt-manganese composite hydroxide] After water was poured into a reaction vessel equipped with a stirrer and an overflow pipe, an aqueous sodium hydroxide solution was added, and the liquid temperature was maintained at 50 ° C.
  • a nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution were mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms was 0.550: 0.210: 0.240 to prepare a mixed raw material liquid. .
  • the mixed raw material solution and the aqueous solution of ammonium sulfate are continuously added as a complexing agent to the reaction vessel with stirring so that the pH of the solution in the reaction vessel measured at 40 ° C. becomes 11.7.
  • An aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise at appropriate times.
  • an oxidizing gas in which air is mixed with nitrogen gas is passed, and various liquid volumes are adjusted so that the reaction time is 12 hours.
  • Nickel-cobalt-manganese composite hydroxide particles are obtained and washed with a sodium hydroxide solution. After that, the mixture was dehydrated and isolated with a centrifugal separator, and dried at 105 ° C. to obtain a nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 7.
  • Example 8 Production of positive electrode active material 8 for lithium secondary battery [Nickel-cobalt-manganese composite hydroxide production process] After water was poured into a reaction vessel equipped with a stirrer and an overflow pipe, an aqueous sodium hydroxide solution was added, and the liquid temperature was maintained at 50 ° C.
  • a nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution were mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms was 0.550: 0.210: 0.240 to prepare a mixed raw material liquid. .
  • this mixed raw material solution and an aqueous solution of ammonium sulfate are continuously added as a complexing agent to the reaction vessel with stirring so that the pH of the solution in the reaction vessel measured at 40 ° C. becomes 12.0.
  • An aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise at appropriate times.
  • an oxidizing gas in which air is mixed with nitrogen gas is passed, and various liquid volumes are adjusted so that the reaction time becomes 20 hours, to obtain nickel-cobalt-manganese composite hydroxide particles, which are washed with a sodium hydroxide solution.
  • the mixture was dehydrated and isolated by a centrifuge, and dried at 105 ° C. to obtain a nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 8.
  • zirconium coating process The fired product 8 and zirconium oxide powder obtained as described above are dry-mixed so that the atomic ratio of zirconium atoms to the total of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms is 0.300 mol%, whereby lithium metal composite is obtained. A zirconium oxide-coated powder 8 was obtained.
  • a nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution were mixed such that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms was 0.510: 0.225: 0.265 to prepare a mixed raw material liquid. .
  • the mixed raw material solution and the aqueous solution of ammonium sulfate are continuously added as a complexing agent to the reaction vessel with stirring so that the pH of the solution in the reaction vessel measured at 40 ° C. becomes 11.5.
  • An aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise at appropriate times.
  • an oxidizing gas in which air is mixed with nitrogen gas is passed, and various liquid volumes are adjusted so that the reaction time is 11 hours.
  • Nickel-cobalt-manganese composite hydroxide particles are obtained and washed with a sodium hydroxide solution. After that, the mixture was dehydrated and isolated by a centrifuge, and dried at 105 ° C. to obtain a nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 9.
  • a nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution were mixed such that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms was 0.510: 0.225: 0.265 to prepare a mixed raw material liquid. .
  • the mixed raw material solution and the aqueous solution of ammonium sulfate are continuously added as a complexing agent to the reaction vessel with stirring so that the pH of the solution in the reaction vessel measured at 40 ° C. becomes 11.8.
  • An aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise at appropriate times.
  • an oxidizing gas in which air is mixed with nitrogen gas is passed, and various liquid volumes are adjusted so that the reaction time becomes 20 hours, to obtain nickel-cobalt-manganese composite hydroxide particles, which are washed with a sodium hydroxide solution.
  • the mixture was dehydrated and isolated by a centrifugal separator, and dried at 105 ° C. to obtain a nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 11.
  • the mixed raw material solution and an aqueous solution of ammonium sulfate are continuously added as a complexing agent to the reaction vessel with stirring, and the pH of the solution in the reaction vessel measured at 40 ° C. is 11.8 to 12.1.
  • An aqueous solution of sodium hydroxide was added dropwise at a time so as to fall within the range of 5.
  • an oxidizing gas in which air is mixed with nitrogen gas is passed, and various liquid volumes are adjusted so that the reaction time becomes 19 hours or more, nickel-cobalt composite hydroxide particles are obtained, and washed with a sodium hydroxide solution.
  • the mixture was dehydrated and isolated by a centrifuge, and dried at 105 ° C. to obtain a nickel-cobalt composite hydroxide 12.
  • An aqueous solution of nickel sulfate, an aqueous solution of cobalt sulfate, an aqueous solution of manganese sulfate, and an aqueous solution of aluminum sulfate are prepared so that the atomic ratio of nickel, cobalt, manganese, and aluminum becomes 0.855: 0.095: 0.020: 0.030.
  • the mixed raw material solution and the aqueous solution of ammonium sulfate are continuously added as a complexing agent to the reaction vessel with stirring so that the pH of the solution in the reaction vessel measured at 40 ° C. becomes 10.2.
  • An aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise at appropriate times.
  • an oxidizing gas in which air is mixed with nitrogen gas is passed, and various liquid volumes are adjusted so that the reaction time is 11 hours.
  • Nickel-cobalt-manganese-aluminum composite hydroxide particles are obtained, and sodium hydroxide solution is used.
  • the mixture was dehydrated and isolated by a centrifugal separator, and dried at 105 ° C. to obtain a nickel-cobalt-manganese-aluminum composite hydroxide 13.
  • the positive electrode active material 15 for lithium secondary battery was obtained by subjecting the zirconium-coated lithium metal composite powder 8 to a heat treatment at 850 ° C. for 10 hours in an air atmosphere.
  • the coating method for Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 7, the coating method, the amount of water, the BET specific surface area, the amount of lithium carbonate, the amount of lithium hydroxide, the average value of AR 3 when an aluminum coating layer was formed, AR 3 and AR Reciprocal average value [(AR 3 / AR 10 ) / ⁇ (AR 3 / AR 10 )] of the coefficient of variation of the ratio (AR 3 / AR 10 ) to 10 and the average value of WR 3 when a tungsten coating layer is formed , The reciprocal average value of the variation coefficient of the ratio (WR 3 / WR 10 ) between WR 3 and WR 10 [(WR 3 / WR 10 ) / ⁇ (WR 3 / WR 10 )], in the case where the zirconium coating layer is formed.
  • the swelling amount of the battery was 0.2 cm 3 / g or less, as compared with Comparative Examples 1 to 7 to which the present invention was not applied. .

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとアルミニウムとの金属複合酸化物を含む被覆層を備えるリチウム二次電池用正極活物質であって、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとアルミニウムとを含有し、要件(1)~(2)をすべて満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。

Description

リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、リチウム二次電池
 本発明は、リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、リチウム二次電池に関する。
本願は2018年8月1日に、日本に出願された特願2018-145007号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 リチウム金属複合酸化物は、リチウム二次電池用正極活物質(以下、「正極活物質」と記載することがある)として用いられている。リチウム二次電池は、既に携帯電話用途やノートパソコン用途などの小型電源だけでなく、自動車用途や電力貯蔵用途などの中型・大型電源においても、実用化が進んでいる。
 リチウム金属複合酸化物としては、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムニッケルマンガン複合酸化物等が挙げられる。特許文献1には、これらのリチウム金属複合酸化物の表面に、アルミニウムを含む化合物からなる被覆層を備える非水系電解質二次電池用正極活物質が記載されている。特許文献1ではこのような被覆層を設けることにより、リチウム金属複合酸化物の中心部に、空気中の水分や二酸化炭素などが接触することを抑制し、正極活物質の耐候性を向上させている。
特開2017-188211号公報
 リチウム金属複合酸化物の表面に被覆層を設ける場合、被覆層が部分的に形成される、被覆層の厚みにばらつきがある等、被覆層が不均一に形成されることも考えられる。このような場合に形成される未被覆の箇所や、被覆層が薄膜である箇所は、電解液との反応箇所となる。この反応箇所では電解液の分解反応が生じ、ガスが発生することがある。発生したガスは、電池膨れを引き起こす。
 本発明者らは、被覆層を備えた正極活物質であって、被覆層がリチウム金属複合酸化物表面に均一に形成されたものを選択するという新たな課題を発見した。
 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、ガスの発生が少なく、電池膨れを抑制したリチウム二次電池用正極活物質、これを用いた正極、及びこれを用いた非水電解質二次電池を提供することを課題とする。
 すなわち、本発明は下記[1]~[10]の発明を包含する。
[1]リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとアルミニウムとの金属複合酸化物を含む被覆層を備えるリチウム二次電池用正極活物質であって、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとアルミニウムとを含有し、下記要件(1)~(2)をすべて満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。
(1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるアルミニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比(アルミニウムの検出強度/ニッケルの検出強度)をARとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧3kVで実施した場合の前記ARをARとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のARをAR10とする。
 前記測定方法により得られるARとAR10との比[AR/AR10]の平均値[Ave(AR/AR10)]、及び標準偏差[σ(AR/AR10)]を算出する。
 前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(AR/AR10)]/[Ave(AR/AR10)]>を算出する。
 得られた変動係数の逆数<[Ave(AR/AR10)]/[σ(AR/AR10)]>が6.1以上である。
(2)前記ARの平均値が0.025以上である。
[2]リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとジルコニウムとの金属複合酸化物を含む被覆層を備えるリチウム二次電池用正極活物質であって、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとジルコニウムとを含有し、下記要件(1)~(2)をすべて満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。
(1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるジルコニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比(ジルコニウムの検出強度/ニッケルの検出強度)をZRとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧5kVで実施した場合の前記ZRをZRとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のZRをZR10とする。
 前記測定方法により得られるZRとZR10との比[ZR/ZR10]の平均値[Ave(ZR/ZR10)]、及び標準偏差[σ(ZR/ZR10)]を算出する。
 前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(ZR/ZR10)]/[Ave(ZR/ZR10)]>を算出する。
 得られた変動係数の逆数<[Ave(ZR/ZR10)]/[σ(ZR/ZR10)]>が1.0以上である。
(2)前記ZRの平均値が0.002以上である。
[3]リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとタングステンとの金属複合酸化物を含む被覆層を備えるリチウム二次電池用正極活物質であって、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとタングステンとを含有し、下記要件(1)~(2)をすべて満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。
(1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるタングステンの検出強度とニッケルの検出強度の比(タングステンの検出強度/ニッケルの検出強度)をWRとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧3kVで実施した場合の前記WRをWRとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のWRをWR10とする。
 前記測定方法により得られるWRとWR10との比[WR/WR10]の平均値[Ave(WR/WR10)]、及び標準偏差[σ(WR/WR10)]を算出する。
 前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(WR/WR10)]/[Ave(WR/WR10)]>を算出する。
 得られた変動係数の逆数<[Ave(WR/WR10)]/[σ(WR/WR10)]>が2.5以上である。
(2)前記WRの平均値が0.005以上である。
[4]BET比表面積が0.1m/g以上2.0m/g以下である[1]~[3]のいずれか1つに記載のリチウム二次電池用正極活物質。
[5]炭酸リチウムの含有量が、0.3質量%以下であり、水酸化リチウムの含有量が0.3質量%以下である[1]~[4]のいずれか1つに記載のリチウム二次電池用正極活物質。
[6]水分含有量が、600ppm以下である[1]~[5]のいずれか1つに記載のリチウム二次電池用正極活物質。
[7]前記リチウム複合金属化合物が、下記組成式(A)で表されるα-NaFeO型の結晶構造を有する[1]~[6]のいずれか1つに記載のリチウム二次電池用正極活物質。
    Li[Li(NiCoMn 1-x]O・・・(A)
(ここで、-0.1≦x≦0.2、0.5≦a<1、0≦b≦0.3、0≦c≦0.3、0≦d≦0.1、a+b+c+d=1であり、MはMg,Ca,Sr,Ba,Zn,B,Al,Ga,Ti,Zr,Ge,Fe,Cu,Cr,V,W,Mo,Sc,Y,Nb,La,Ta,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,In,及びSnからなる群より選ばれる1種以上の元素である。)
[8]前記組成式(A)中のxが、0<x≦0.1である[7]に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
[9][1]~[8]のいずれか1つに記載のリチウム二次電池用正極活物質を有するリチウム二次電池用正極。
[10][9]に記載のリチウム二次電池用正極を有するリチウム二次電池。
本実施形態は、以下の[11]~[13]であってもよい。
[11]リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとアルミニウムとの金属複合酸化物を含み、リチウムイオン導電性を有する被覆層を備えるリチウム二次電池用正極活物質であって、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとアルミニウムとを含有し、炭酸リチウムの含有量が、0.3質量%以下であり、水酸化リチウムの含有量が0.3質量%以下であり、下記要件(1)~(2)をすべて満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。
(1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるアルミニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比(アルミニウムの検出強度/ニッケルの検出強度)をARとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧3kVで実施した場合の前記ARをARとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のARをAR10とする。
 前記測定方法により得られるARとAR10との比[AR/AR10]の平均値[Ave(AR/AR10)]、及び標準偏差[σ(AR/AR10)]を算出する。
 前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(AR/AR10)]/[Ave(AR/AR10)]>を算出する。
 得られた変動係数の逆数<[Ave(AR/AR10)]/[σ(AR/AR10)]>が6.1以上である。
(2)前記ARの平均値が0.025以上である。
[12]リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとジルコニウムとの金属複合酸化物を含み、リチウムイオン導電性を有する被覆層を備えるリチウム二次電池用正極活物質であって、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとジルコニウムとを含有し、炭酸リチウムの含有量が、0.3質量%以下であり、水酸化リチウムの含有量が0.3質量%以下であり、下記要件(1)~(2)をすべて満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。
(1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるジルコニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比(ジルコニウムの検出強度/ニッケルの検出強度)をZRとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧5kVで実施した場合の前記ZRをZRとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のZRをZR10とする。
 前記測定方法により得られるZRとZR10との比[ZR/ZR10]の平均値[Ave(ZR/ZR10)]、及び標準偏差[σ(ZR/ZR10)]を算出する。
 前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(ZR/ZR10)]/[Ave(ZR/ZR10)]>を算出する。
 得られた変動係数の逆数<[Ave(ZR/ZR10)]/[σ(ZR/ZR10)]>が1.0以上である。
(2)前記ZRの平均値が0.002以上である。
[13]リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとタングステンとの金属複合酸化物を含み、リチウムイオン導電性を有する被覆層を備えるリチウム二次電池用正極活物質であって、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとタングステンとを含有し、炭酸リチウムの含有量が、0.3質量%以下であり、水酸化リチウムの含有量が0.3質量%以下であり、下記要件(1)~(2)をすべて満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。
(1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるタングステンの検出強度とニッケルの検出強度の比(タングステンの検出強度/ニッケルの検出強度)をWRとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧3kVで実施した場合の前記WRをWRとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のWRをWR10とする。
 前記測定方法により得られるWRとWR10との比[WR/WR10]の平均値[Ave(WR/WR10)]、及び標準偏差[σ(WR/WR10)]を算出する。
 前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(WR/WR10)]/[Ave(WR/WR10)]>を算出する。
 得られた変動係数の逆数<[Ave(WR/WR10)]/[σ(WR/WR10)]>が2.5以上である。
(2)前記WRの平均値が0.005以上である
 本発明によれば、ガスの発生が少なく、電池膨れを抑制したリチウム二次電池用正極活物質、これを用いた正極、及びこれを用いた非水電解質二次電池を提供することができる。
リチウムイオン二次電池の一例を示す概略構成図である。 リチウムイオン二次電池の一例を示す概略構成図である。 実施例1のリチウム二次電池用正極活物質の断面をSTEM-EDXによりアルミニウム元素マッピングした画像図である。 実施例3のリチウム二次電池用正極活物質の断面をSTEM-EDXによりアルミニウム元素マッピングした画像図である。 比較例1のリチウム二次電池用正極活物質の断面をSTEM-EDXによりアルミニウム元素マッピングした画像図である。
<リチウム二次電池用正極活物質>
≪第1実施形態≫
 本実施形態は、リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとアルミニウムとの金属複合酸化物を含む被覆層を備えるリチウム二次電池用正極活物質である。本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとアルミニウムとを含有する。さらに、本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、下記要件(1)~(2)をすべて満たす。
(1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるアルミニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比(アルミニウムの検出強度/ニッケルの検出強度)をARとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧3kVで実施した場合の前記ARをARとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のARをAR10とする。
 前記測定方法により得られるARとAR10との比[AR/AR10]の平均値[Ave(AR/AR10)]、及び標準偏差[σ(AR/AR10)]を算出する。
 前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(AR/AR10)]/[Ave(AR/AR10)]>を算出する。
 得られた変動係数の逆数<[Ave(AR/AR10)]/[σ(AR/AR10)]>が6.1以上である。
(2)前記ARの平均値が0.025以上である。
 本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、リチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとアルミニウムとの金属複合酸化物を含む被覆層を備える。
 本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質が満たす各要件について説明する。
[要件(1)]
 本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、正極活物質の粒子表面を走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により下記の条件で測定した場合、アルミニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比ARが特定の要件を満たす。なお、本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、リチウム複合金属化合物の表面に被覆層を備える。このため、測定の際には被覆層を備えたまま測定に供するものとする。
 本実施形態において、要件(1)の測定に用いる装置の例としては、加速電圧が3kV及び10kVの条件で電子ビームを照射できる装置であれば限定されない。本実施形態においては、電界放射型走査電子顕微鏡二次電子分光測定装置(SEM-EDX;日立ハイテクノロジーズ社製、製品名S-4800、Oxford Instruments社製エネルギー分散型X線分析装置 X-Max)が好ましい。
・測定方法
 まず、走査型電子顕微鏡の試料台上にカーボンテープを貼付け、その上に正極活物質粒子を配置する。試料台は、カーボン製が好ましい。
 上記のように配置した正極活物質粒子に、加速電圧3kV又は10kV、作動距離15mmの条件で電子ビームを照射して、アルミニウムとニッケルについて観測される特性X線の検出強度を求める。アルミニウムの特性X線は、Kα線とする。ニッケルの特性X線は、Lα線とする。
 このときのアルミニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比(アルミニウムの検出強度/ニッケルの検出強度)をARとする。さらに、加速電圧3kVで得られた前記ARをARとする。加速電圧10kVで得られたARをAR10とする。
 ここで、加速電圧3kVでの測定は、正極活物質粒子表面近傍の組成に対する感度が高く、ARは正極活物質粒子表面近傍(即ち被覆層)のアルミニウム量を強く反映した値を意味する。
 加速電圧10kVでの測定では、正極活物質粒子内部まで検出できるため、AR10は、正極活物質粒子表面近傍を含めた粒子全体のアルミニウム量を反映した値を意味する。
 まず、上記ARとAR10との比である[AR/AR10]を求める。
 次に、この比[AR/AR10]の平均値[Ave(AR/AR10)]を算出する。平均値を求める場合、例えば、任意の20個の正極活物質を測定した平均値として求めることが好ましい。平均値を算出するにあたり、比[AR/AR10]の標準偏差[σ(AR/AR10)]も算出する。
 次に、上記比と標準偏差とから変動係数<[σ(AR/AR10)]/[Ave(AR/AR10)]>を算出する。
 そして、得られた変動係数の逆数<[Ave(AR/AR10)]/[σ(AR/AR10)]>を算出する。
 本実施形態においては、上記方法により算出される<[Ave(AR/AR10)]/[σ(AR/AR10)]>が、6.1以上である。
 ただし、前記AR及びAR10は、リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面において、同一領域で測定するものとする。つまり、前記AR及びAR10は、同一の粒子において、同一の表面領域に電子ビームを照射し、測定するものとする。
 本実施形態においては、<[Ave(AR/AR10)]/[σ(AR/AR10)]>は6.2以上が好ましく、6.3以上がより好ましく、6.4以上が特に好ましい。
 <[Ave(AR/AR10)]/[σ(AR/AR10)]>を測定することにより、アルミニウムが均一に分散しているか否かを判断することができる。具体的には、この値が大きいほど、正極活物質粒子の表面近傍(即ち、被覆層)に存在するアルミニウム量が均一に分布していることを意味する。
 正極活物質の表面に一定量のアルミニウムが均一に存在していることにより、未被覆又は薄膜の被覆層部分が少なくなると考えられる。このため、本実施形態の正極活物質は電解液との接触によるガスの発生が抑制され、電池の膨れを抑制できると推察される。
[要件(2)]
 本実施形態においては、前記ARの平均が0.025以上であり、0.027以上が好ましく、0.03以上がより好ましく、0.035以上が特に好ましい。
 前記ARの平均が上記下限値以上であると、正極活物質の表面近傍(即ち、被覆層)にアルミニウム量が多く分布していることを意味する。
・被覆層
 本実施形態の正極活物質はリチウムとアルミニウムとの金属複合酸化物を含む被覆層を備える。被覆層はリチウムイオン導電性を有することが好ましい。本実施形態においては、リチウム複合金属化合物の表面全体を被覆している。上記要件(1)及び(2)を満たせば、リチウム複合金属化合物の表面全体が完全に被覆されていなくてもよく、未被覆の部分があってもよい。
 被覆層は、リチウムとアルミニウムとの金属複合酸化物を含む。リチウムとアルミニウムとの金属複合酸化物はリチウムイオン導電性を有する化合物である。このようなリチウムイオン導電性を有する化合物としては、LiAlO、LiAlO、LiAlからなる群より選択される1種以上が好ましく、LiAlOがより好ましく、α―LiAlOが特に好ましい。
 被覆層には、リチウム複合金属化合物、あるいはリチウム複合金属化合物と、リチウムとアルミニウムとの金属複合酸化物とが部分的に反応した生成物を含むこともあるが、リチウムとアルミニウムとの金属複合酸化物を少なくとも30%以上含んでいれば、本発明の効果を得ることができる。また、被覆層にはリチウムとアルミニウムとの金属複合酸化物を50%以上含むことが好ましく、70%以上含むことがより好ましく、90%以上含むことがさらに好ましい。
 被覆層を構成するアルミニウムとしては、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、硝酸アルミニウムを原料に用いることができる。均一な被覆層の形成を促す観点からアルミニウムを含む原料のBET比表面積が10m/g以上であることが好ましく、30m/g以上であることがより好ましい。
本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、被覆層がリチウムイオン導電性を有する。このため、リチウムイオンの可逆的な挿入と脱離が妨げられることによる結晶構造の不安定化を抑制できる。その結果、電解液の分解に起因するガス発生による電池膨れを抑制できる。
≪第2実施形態≫
 本実施形態は、リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとジルコニウムとの金属複合酸化物を含む被覆層を備える。本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとジルコニウムとを含有する。さらに、本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、下記要件(1)~(2)をすべて満たす。
(1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるジルコニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比(ジルコニウムの検出強度/ニッケルの検出強度)をZRとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧5kVで実施した場合の前記ZRをZRとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のZRをZR10とする。
 前記測定方法により得られるZRとZR10との比[ZR/ZR10]の平均値[Ave(ZR/ZR10)]、及び標準偏差[σ(ZR/ZR10)]を算出する。
 前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(ZR/ZR10)]/[Ave(ZR/ZR10)]>を算出する。
 得られた変動係数の逆数<[Ave(ZR/ZR10)]/[σ(ZR/ZR10)]>が1.0以上である。
(2)前記ZRの平均値が0.002以上である。
 本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、リチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとジルコニウムとの金属複合酸化物を含む被覆層を備える。
 本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質が満たす各要件について説明する。
[要件(1)]
 本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、粒子表面を走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により下記の条件で測定した場合ジルコニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比ZRが特定の要件を満たす。なお、本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、リチウム複合金属化合物の表面に被覆層を備える。このため、測定の際には被覆層を備えたまま測定に供するものとする。
・測定方法
 まず、走査型電子顕微鏡の試料台上にカーボンテープを貼付け、その上に正極活物質粒子を配置する。試料台は、カーボン製が好ましい。
 上記のように配置した正極活物質粒子に、加速電圧5kV又は10kV、作動距離15mmの条件で電子ビームを照射して、ジルコニウムとニッケルについて観測される特性X線の検出強度を求める。ジルコニウムの特性X線は、Lα線とLβ線とする。Lα線とLβ線は、エネルギーが近く、SEM-EDX測定においては1つのピークとして検出される。ニッケルの特性X線は、Lα線とする。
 このときのジルコニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比(ジルコニウムの検出強度/ニッケルの検出強度)をZRとする。さらに、加速電圧5kVで得られた前記ZRをZRとする。加速電圧10kVで得られたZRをZR10とする。
 ここで、加速電圧5kVでの測定は、正極活物質粒子表面近傍の組成に対する感度が高く、ZRは正極活物質粒子表面近傍(即ち被覆層)のジルコニウム量を強く反映した値を意味する。
 加速電圧10kVでの測定では、正極活物質粒子内部まで検出できるため、ZR10は、正極活物質粒子表面近傍を含めた粒子全体のジルコニウム量を反映した値を意味する。
 まず、上記ZRとZR10との比である[ZR/ZR10]を求める。
 次に、この比[ZR/ZR10]の平均値[Ave(ZR/ZR10)]を算出する。平均値を求める場合、例えば、任意の20個の正極活物質を測定した平均値として求めることが好ましい。平均値を算出するにあたり、比[ZR/ZR10]の標準偏差[σ(ZR/ZR10)]も算出する。
 次に、上記比と標準偏差とから変動係数<[σ(ZR/ZR10)]/[Ave(ZR/ZR10)]>を算出する。
 そして、得られた変動係数の逆数<[Ave(ZR/ZR10)]/[σ(ZR/ZR10)]>を算出する。
 本実施形態においては、上記方法により算出される<[Ave(ZR/ZR10)]/[σ(ZR/ZR10)]>が、1.0以上である。
 ただし、前記ZR及びZR10は、リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面において、同一領域で測定するものとする。つまり、前記ZR及びZR10は、同一の粒子において、同一の表面領域に電子ビームを照射し、測定するものとする。
 本実施形態においては、<[Ave(ZR/ZR10)]/[σ(ZR/ZR10)]>は1.5以上が好ましく、2.5以上がより好ましく、3.0以上が特に好ましい。
 <[Ave(ZR/ZR10)]/[σ(ZR/ZR10)]>を測定することにより、ジルコニウムが均一に分散しているか否かを判断することができる。具体的には、この値が大きいほど、正極活物質粒子の表面近傍(即ち、被覆層)に存在するジルコニウムが均一に分布していることを意味する。
 正極活物質の表面に一定量のジルコニウムが均一に存在していることにより、未被覆又は薄膜の被覆層部分が少なくなると考えられる。このため、本実施形態の正極活物質は電解液との接触によるガスの発生が抑制され、電池の膨れを抑制できると推察される。
[要件(2)]
 本実施形態においては、前記ZRの平均が0.002以上であり、0.005以上が好ましく、0.007以上がより好ましく、0.010以上が特に好ましい。
 前記ZRの平均が上記下限値以上であると、正極活物質の表面近傍(即ち、被覆層)にジルコニウム量が多く分布していることを意味する。
・被覆層
 本実施形態の正極活物質はリチウムとジルコニウムとの金属複合酸化物を含む被覆層を備える。被覆層はリチウムイオン導電性を有することが好ましい。本実施形態においては、リチウム複合金属化合物の表面全体を被覆している。上記要件(1)及び(2)を満たせば、リチウム複合金属化合物の表面全体が完全に被覆されていなくてもよく、未被覆の部分があってもよい。
 被覆層は、リチウムとジルコニウムとの金属複合酸化物を含む。リチウムとジルコニウムとの金属複合酸化物はリチウムイオン導電性を有する化合物である。このようなリチウムイオン導電性を有する化合物としては、LiZrO又はLiZrOが好ましく、LiZrOがより好ましい。被覆層には、リチウム複合金属化合物、あるいはリチウム複合金属化合物と、リチウムとジルコニウムとの金属複合酸化物とが部分的に反応した生成物を含むこともあるが、リチウムとジルコニウムとの金属複合酸化物を少なくとも30%以上含んでいれば、本発明の効果を得ることができる。また、被覆層にはリチウムとジルコニウムとの金属複合酸化物を50%以上含むことが好ましく、70%以上含むことがより好ましく、90%以上含むことがさらに好ましい。
 被覆層を構成するジルコニウムとしては、酸化ジルコニウムを原料に用いることができる。均一な被覆層の形成を促す観点からジルコニウムを含む原料は、BET比表面積が10m/g以上であることが好ましく、30m/g以上であることがより好ましい。
本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、被覆層がリチウムイオン導電性を有する。このため、リチウムイオンの可逆的な挿入と脱離が妨げられることによる結晶構造の不安定化を抑制できる。その結果、電解液の分解に起因するガス発生による電池膨れを抑制できる。
≪第3実施形態≫
 本実施形態は、リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとタングステンとの金属複合酸化物を含む被覆層を備える。本実施形態のリチウ二次電池用正極活物質は、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとタングステンを含有する。本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、下記要件(1)~(2)をすべて満たす。
(1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるタングステンの検出強度とニッケルの検出強度の比(タングステンの検出強度/ニッケルの検出強度)をWRとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧3kVで実施した場合の前記WRをWRとする。
 SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のWRをWR10とする。
 前記測定方法により得られるWRとWR10との比[WR/WR10]の平均値[Ave(WR/WR10)]、及び標準偏差[σ(WR/WR10)]を算出する。
 前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(WR/WR10)]/[Ave(WR/WR10)]>を算出する。
 得られた変動係数の逆数<[Ave(WR/WR10)]/[σ(WR/WR10)]>が2.5以上である。
(2)前記WRの平均値が0.005以上である。
 本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、リチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとタングステンとの金属複合酸化物を含む被覆層を備える。
 本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質が満たす各要件について説明する。
[要件(1)]
 本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、粒子表面を走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により下記の条件で測定した場合、タングステンの検出強度とニッケルの検出強度の比WRが特定の要件を満たす。なお、本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、リチウム複合金属化合物の表面に被覆層を備える。このため、測定の際には被覆層を備えたまま測定に供するものとする。
・測定方法
 まず、走査型電子顕微鏡の試料台上にカーボンテープを貼付け、その上に正極活物質粒子を配置する。試料台は、カーボン製が好ましい。
 上記のように配置した正極活物質粒子に、加速電圧3kV又は10kV、作動距離15mmの条件で電子ビームを照射して、タングステンとニッケルについて観測される特性X線の検出強度を求める。タングステンの特性X線は、Mα線とMβ線とする。Mα線とMβ線は、エネルギーが近く、SEM-EDX測定においては1つのピークとして検出される。ニッケルの特性X線は、Lα線とする。
 このときのタングステンの検出強度とニッケルの検出強度の比(タングステンの検出強度/ニッケルの検出強度)をWRとする。さらに、加速電圧3kVで得られた前記WRをWRとする。加速電圧10kVで得られたWRをWR10とする。
 ここで、加速電圧3kVでの測定は、正極活物質粒子表面近傍の組成に対する感度が高く、WRは正極活物質粒子表面近傍(即ち被覆層)のタングステン量を強く反映した値を意味する。
 加速電圧10kVでの測定では、正極活物質粒子内部まで検出できるため、WR10は、正極活物質粒子表面近傍を含めた粒子全体のタングステン量を反映した値を意味する。
 まず、上記WRとWR10との比である[WR/WR10]を求める。
 次に、この比[WR/WR10]の平均値[Ave(WR/WR10)]を算出する。平均値を求める場合、例えば、任意の20個の正極活物質を測定した平均値として求めることが好ましい。平均値を算出するにあたり、比[WR/WR10]の標準偏差[σ(WR/WR10)]も算出する。
 次に、上記比と標準偏差とから変動係数<[σ(WR/WR10)]/[Ave(WR/WR10)]>を算出する。
 そして、得られた変動係数の逆数<[Ave(WR/WR10)]/[σ(WR/WR10)]>を算出する。
 本実施形態においては、上記方法により算出される<[Ave(WR/WR10)]/[σ(WR/WR10)]>が、2.5以上である。
 ただし、前記WR及びWR10は、リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面において、同一領域で測定するものとする。つまり、前記WR及びWR10は、同一の粒子において、同一の表面領域に電子ビームを照射し、測定するものとする。
 本実施形態においては、<[Ave(WR/WR10)]/[σ(WR/WR10)]>は2.6以上が好ましく、3.5以上がより好ましく、4.5以上が特に好ましい。
 <[Ave(WR/WR10)]/[σ(WR/WR10)]>を測定することにより、タングステンが均一に分散しているか否かを判断できる。具体的にはこの値が大きいほど、正極活物質粒子の表面近傍(即ち、被覆層)に存在するタングステンが均一に分布していることを意味する。
 正極活物質の表面に一定量のタングステンが均一に存在していることにより、未被覆又は薄膜の被覆層部分が少なくなると考えられる。このため、本実施形態の正極活物質は電解液との接触によるガスの発生が抑制され、電池の膨れを抑制できると推察される。
[要件(2)]
 本実施形態においては、前記WRの平均が0.005以上であり、0.006以上が好ましく、0.010以上がより好ましく、0.015以上が特に好ましい。
 前記WRの平均が上記下限値以上であると、正極活物質の表面近傍(即ち、被覆層)にタングステン量が多く分布していることを意味する。
・被覆層
 本実施形態の正極活物質はリチウムとタングステンとの金属複合酸化物を含む被覆層を備える。被覆層はリチウムイオン導電性を有することが好ましい。本実施形態においては、リチウム複合金属化合物の表面全体を被覆している。上記要件(1)及び(2)を満たせば、リチウム複合金属化合物の表面全体が完全に被覆されていなくてもよく、未被覆の部分があってもよい。
 被覆層は、リチウムとタングステンとの金属複合酸化物を含む。リチウムとタングステンとの金属複合酸化物はリチウムイオン導電性を有する化合物である。リチウムイオン導電性を有する化合物としては、LiWO、LiWO、Li9、Li及びLi13からなる群より選択される1種以上が好ましく、LiWO、LiWO及びLiからなる群より選択される1種以上がより好ましく、LiWO又はLiWOが特に好ましい。
 被覆層には、リチウム複合金属化合物、あるいはリチウム複合金属化合物と、リチウムとタングステンとの金属複合酸化物とが部分的に反応した生成物を含むこともあるが、リチウムとタングステンとの金属複合酸化物を少なくとも30%以上含んでいれば、本発明の効果を得ることができる。また、被覆層にはリチウムとタングステンとの金属複合酸化物を50%以上含むことが好ましく、70%以上含むことがより好ましく、90%以上含むことがさらに好ましい。
 被覆層を構成するタングステンとしては、酸化タングステンを原料に用いることができる。均一な被覆層の形成を促す観点から、タングステンを含む原料のBET比表面積が0.5m/g以上であることが好ましく、1m/g以上であることがより好ましい。
本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、被覆層がリチウムイオン導電性を有する。このため、リチウムイオンの可逆的な挿入と脱離が妨げられることによる結晶構造の不安定化を抑制できる。その結果、電解液の分解に起因するガス発生による電池膨れを抑制できる。
・BET比表面積
 前記第1~第3実施形態において、正極活物質の比表面積はBET比表面積が0.1m/g以上が好ましく、0.2m/g以上がより好ましく、0.3m/g以上が特に好ましい。
 また、2.0m/g以下が好ましく、1.9m/g以下がより好ましく、1.8m/g以下が特に好ましい。
 上記上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
 本実施形態においては、0.1m/g以上2.0m/g以下が好ましく、0.2m/g以上1.0m/g以下がより好ましく、0.3m/g以上1.8m/g以下が特に好ましい。
  BET比表面積が上記範囲内であると、電池をより高容量とすることができる。
・炭酸リチウムの含有量
 前記第1~第3実施形態において、炭酸リチウムの含有量は0.3質量%以下が好ましく、0.2質量%以下がより好ましく、0.15質量%以下が特に好ましい。
・水酸化リチウムの含有量
 前記第1~第3実施形態において、水酸化リチウムの含有量は0.3質量%以下が好ましく、0.2質量%以下がより好ましく、0.15質量%以下が特に好ましい。
 炭酸リチウム量と水酸化リチウム量は中和滴定の結果から換算値として求められる。
 炭酸リチウムと水酸化リチウムの含有量が上記上限値以下であると、ガスの発生をより抑制できる。
・水分含有量
 前記第1~第3実施形態において、 水分含有量が、600ppm以下であることが好ましく、590ppm以下がより好ましく、580ppm以下が特に好ましい。
 水分量の測定は電量法カールフィッシャー水分計(831 Coulometer、Metrohm社製)を用いて測定できる。
 水分含有量が上記上限値以下であると、ガスの発生をより抑制できる。
・リチウム複合金属化合物
  前記第1~第3実施形態において、リチウム複合金属化合物が下記組成式(A)で表されるα-NaFeO2型の結晶構造を有することが好ましい。
     Li[Li(NiCoMnM11-x]O・・・(A)
 (ここで、-0.1≦x≦0.2、0.5≦a<1、0≦b≦0.3、0≦c≦0.3、0≦d≦0.1、a+b+c+d=1であり、M1はMg,Ca,Sr,Ba,Zn,B,Al,Ga,Ti,Zr,Ge,Fe,Cu,Cr,V,W,Mo,Sc,Y,Nb,La,Ta,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,In,及びSnからなる群より選ばれる1種以上の元素である。)
 本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質において、高電圧サイクル特性が高いリチウム二次電池を得る観点から、前記組成式(A)におけるxは0を超えることが好ましく、0.01以上であることがより好ましく、0.02以上であることがさらに好ましい。
 また、初回クーロン効率がより高いリチウム二次電池を得る観点から、前記組成式(A)におけるxは0.18以下であることが好ましく、0.15以下であることがより好ましく、0.1以下であることがさらに好ましい。
 xの上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。該上限値と下限値の組み合わせとしては、0<x≦0.2 であることが好ましく、0.01以上0.18以下がより好ましく、0.02以上0.15以下が特に好ましい。
 本明細書において、「サイクル特性が高い」とは、放電容量維持率が高いことを意味する。
 また、容量が高いリチウム二次電池を得る観点から、前記組成式(A)におけるaは0.70を超えることが好ましく、0.72以上であることがより好ましく、0.75以上であることがさらに好ましい。また、高い電流レートにおける放電容量が高いリチウム二次電池を得る観点から、前記組成式(A)におけるaは0.92以下であることが好ましく、0.91以下であることがより好ましく、0.9以下であることがさらに好ましい。
 aの上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。
 本実施形態において、上限値と下限値の組み合わせの例としては0.70を超え0.92以下が好ましく、0.72以上0.91以下がより好ましく、0.75以上0.9以下がさらに好ましい。
 また、高電圧サイクル特性が高いリチウム二次電池を得る観点から、前記組成式(A)におけるbは0.07以上であることが好ましく、0.1以上であることがより好ましく、0.13以上であることがさらに好ましい。また、熱的安定性が高いリチウム二次電池を得る観点から、前記組成式(A)におけるbは0.25以下であることが好ましく、0.23以下であることがより好ましく、0.20以下であることがさらに好ましい。
 bの上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。
 本実施形態において、上限値と下限値の組み合わせの例としては0.07以上0.25以下が好ましく、0.1以上0.23以下がより好ましく、0.13以上0.20以下がさらに好ましい。
 また、高電圧サイクル特性が高いリチウム二次電池を得る観点から、前記組成式(A)におけるcは0.01以上であることが好ましく、0.02以上であることがより好ましく、0.03以上であることがさらに好ましい。また、高温(例えば60℃環境下)での安定に保存できるリチウム二次電池を得る観点から、前記組成式(A)におけるcは0.18以下であることが好ましく、0.15以下であることがより好ましく、0.10以下であることがさらに好ましい。
 cの上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。
 本実施形態において、上限値と下限値の組み合わせの例としては0.01以上0.18以下が好ましく、0.02以上0.15以下がより好ましく、0.03以上0.10以下がさらに好ましい。
  前記組成式(A)におけるM1は、Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,B,Al,Ga,Ti,Zr,Ge,Fe,Cu,Cr,V,W,Mo,Sc,Y,Nb,La,Ta,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,In,及びSnからなる群より選ばれる1種以上の元素である。
 リチウム二次電池用正極活物質のハンドリング性を高める観点から、前記組成式(A)におけるdは0を超えることが好ましく、0.001以上であることがより好ましく、0.003以上であることがさらに好ましい。また、高い電流レートでの放電容量が高いリチウム二次電池を得る観点から、前記組成式(A)におけるdは0.08以下であることが好ましく、0.07以下であることがより好ましく、0.06以下であることがさらに好ましい。
 dの上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。
 本実施形態において、上限値と下限値の組み合わせの例としては、0を超え0.08以下が好ましく、0.001以上0.07以下がより好ましく、0.003以上0.06以下がさらに好ましい。
  また、高電圧サイクル特性が高いリチウム二次電池を得る観点から、組成式(A)におけるM1は、Al、Zr、W、Mo、Nbのうちいずれか1種であることが好ましく、熱的安定性が高いリチウム二次電池を得る観点から、Mg、Al、Zr、Wのうちいずれか1種であることが好ましい。
 前記第1~第3実施形態において、リチウム二次電池用正極活物質は、リチウム複合金属化合物と、リチウム複合金属化合物を被覆する被覆層を備える。この場合、リチウム複合金属化合物は少なくともリチウムとニッケルと元素M2を含有する化合物を含むことが好ましい。また、被覆層は元素Xを含み、リチウム導電性を有する化合物を含むことが好ましい。このようなリチウム二次電池用正極活物質は、下記組成式(I)で表されるものが好ましい。
 Li[Li(NiCoMnM21-x]O・・・(I)
 (ここで、-0.1≦x≦0.2、0.5≦a<1、0≦b≦0.3、0≦c≦0.3、0≦d≦0.1、0<e≦0.1、a+b+c+d+e=1であり、M2はMg,Ca,Sr,Ba,Zn,B,Ga,Ti,Ge,Fe,Cu,Cr,V,Sc,Y,La,Ta,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,In,及びSnからなる群より選ばれる1種以上の元素であり、XはAl、Zr、W、Mo及びNbからなる群より選ばれる1種以上の元素である。)
<リチウム二次電池用正極活物質の製造方法>
 本発明のリチウム二次電池用正極活物質は、ニッケル、コバルト、マンガンを含む複合金属化合物の製造工程と、該複合金属化合物とリチウム化合物とを用いたリチウム複合金属化合物の製造工程とを備えることが好ましい。
 本発明のリチウム二次電池用正極活物質を製造するにあたり、まず、リチウム以外の金属、すなわち、少なくともNiを含み、Co及びMn、並びに、Fe、Cu、Ti、Mg、Al、W、B、Mo、Nb、Zn、Sn、Zr、Ga及びVのうちいずれか1種以上の任意金属を含む複合金属化合物を調製する。その後、当該複合金属化合物を適当なリチウム塩と焼成する。
 複合金属化合物としては、複合金属水酸化物又は複合金属酸化物が好ましい。
 以下に、正極活物質の製造方法の一例を、複合金属化合物の製造工程と、リチウム複合金属化合物の製造工程とに分けて説明する。
(複合金属化合物の製造工程)
 複合金属化合物は、通常公知のバッチ共沈殿法又は連続共沈殿法により製造することが可能である。以下、金属として、ニッケル、コバルト及びマンガンを含む複合金属水酸化物を例に、その製造方法を詳述する。
 まず共沈殿法、特に特開2002-201028号公報に記載された連続法により、ニッケル塩溶液、コバルト塩溶液、マンガン塩溶液、及び錯化剤を反応させ、ニッケルコバルトマンガン複合金属水酸化物を製造する。
 上記ニッケル塩溶液の溶質であるニッケル塩としては、特に限定されないが、例えば硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、塩化ニッケル及び酢酸ニッケルのうちの何れかを使用することができる。上記コバルト塩溶液の溶質であるコバルト塩としては、例えば硫酸コバルト、硝酸コバルト、及び塩化コバルトのうちの何れかを使用することができる。上記マンガン塩溶液の溶質であるマンガン塩としては、例えば硫酸マンガン、硝酸マンガン、及び塩化マンガンのうちの何れかを使用することができる。以上の金属塩は、前記式(A)の組成比に対応する割合で用いられる。また、溶媒として水が使用される。
 錯化剤としては、水溶液中で、ニッケル、コバルト、及びマンガンのイオンと錯体を形成可能なものであり、例えばアンモニウムイオン供給体(硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、弗化アンモニウム等)、ヒドラジン、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸、ウラシル二酢酸、及びグリシンが挙げられる。
 沈殿に際しては、水溶液のpH値を調整するため、必要ならばアルカリ金属水酸化物(例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム)を添加する。
反応に際しては、反応槽の温度が例えば20℃以上80℃以下、好ましくは30℃以上70℃以下の範囲内で制御する。
反応槽内のpH値は例えば水溶液の温度が40℃の時にpH9以上pH13以下、好ましくはpH11以上pH13以下の範囲内で制御される。
反応槽内の物質は適宜撹拌される。反応槽は、形成された反応沈殿物を分離するためオーバーフローさせるタイプのものを用いることができる。
 上記ニッケル塩溶液、コバルト塩溶液、及びマンガン塩溶液のほか、錯化剤を反応槽に連続して供給させると、ニッケル、コバルト、及びマンガンが反応し、ニッケルコバルトマンガン複合金属水酸化物が製造される。 
 反応に際しては、反応槽の温度が例えば20℃以上80℃以下、好ましくは30℃以上70℃以下の範囲内で制御する。
 反応槽内のpH値は例えば水溶液の温度が40℃の時にpH9以上pH13以下、好ましくはpH11以上pH13以下の範囲内で制御する。このpHを上記の範囲に制御することにより、本発明の所望の表面の反応性が高い二次粒子を製造することができる。
 反応槽内の物質は適宜撹拌される。上記反応槽の温度を40℃以上に保持し、かつ前記アルカリ金属水酸化物の重量に対する前記ニッケル、コバルト、及びマンガンの金属としての重量の比が0.9以上となる条件下で各溶液を混合し、撹拌することが好ましい。これによって、二次粒子の球形度を高い方向に制御することができる。そうすると、後述する被覆層の形成工程におけるリチウム複合金属化合物と被覆材原料との混合を均一に行いやすくすることができる。反応槽は、形成された反応沈殿物を分離するためオーバーフローさせるタイプのものを用いることができる。
 また反応槽内は、不活性雰囲気を保ちつつも、適度な酸素含有雰囲気または酸化剤存在下とすることで、後述する被覆層の形成工程におけるリチウム複合金属化合物と被覆材原料との反応を進行させやすくすることができる。反応槽内を酸素含有雰囲気とするには、反応槽内に酸素含有ガスを導入すればよい。酸素含有ガスとしては、酸素ガス、空気、又はこれらと窒素ガスなどの酸素非含有ガスとの混合ガスが挙げられる。酸素含有ガス中の酸素濃度を調整しやすい観点から、上記の中でも混合ガスであることが好ましい。
 反応槽に供給する金属塩の濃度、攪拌速度、反応温度、反応pH、及び後述する焼成条件等を適宜制御することにより、最終的に得られるリチウム二次電池用正極活物質を所望の物性に制御することができる。
 以上の反応後、得られた反応沈殿物を水で洗浄した後、乾燥し、ニッケルコバルトマンガン複合化合物としてのニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を単離する。また、必要に応じて弱酸水や水酸化ナトリウムや水酸化カリウムを含むアルカリ溶液で洗浄してもよい。なお、上記の例では、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を製造しているが、ニッケルコバルトマンガン複合酸化物を調製してもよい。例えば、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を焼成することによりニッケルコバルトマンガン複合酸化物を調製することができる。焼成時間は、昇温開始から達温して温度保持が終了するまでの合計時間を1時間以上30時間以下とすることが好ましい。最高保持温度に達する加熱工程の昇温速度は180℃/時間以上が好ましく、200℃/時間以上がより好ましく、250℃/時間以上が特に好ましい。ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物からニッケルコバルトマンガン複合酸化物を調整する際は、300℃以上800℃以下の温度で1時間以上10時間以下の範囲で焼成し、酸化物化する酸化物化工程を実施してもよい。
(リチウム複合金属化合物の製造工程)
・混合工程
 上記複合金属酸化物又は水酸化物を乾燥した後、リチウム塩と混合する。
 リチウム塩としては、炭酸リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム、水酸化リチウム、水酸化リチウム水和物、酸化リチウムのうち何れか一つ、または、二つ以上を混合して使用することができる。
 複合金属酸化物又は水酸化物の乾燥後に、適宜分級を行ってもよい。以上のリチウム塩と複合金属水酸化物とは、最終目的物の組成比を勘案して用いられる。例えば、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を用いる場合、リチウム塩と当該複合金属水酸化物は、前記式(A)の組成比に対応する割合で用いられる。
・本焼成工程
 ニッケルコバルトマンガン複合金属酸化物又は水酸化物及びリチウム塩の混合物を焼成することによって、リチウム-ニッケルコバルトマンガン複合金属化合物が得られる。なお、焼成には、所望の組成に応じて乾燥空気、酸素雰囲気、不活性雰囲気等が用いられ、必要ならば複数の加熱工程を有する本焼成工程が実施される。
 上記複合金属酸化物又は水酸化物と、水酸化リチウム、炭酸リチウム等のリチウム化合物との焼成温度としては、特に制限はないが、700℃以上1100℃以下であることが好ましく、750℃以上1050℃以下であることがより好ましく、800℃以上1025℃以下がさらに好ましい。ここで焼成温度とは、本焼成工程での保持温度の最高温度(以下、最高保持温度と呼ぶことがある)であり、複数の加熱工程を有する本焼成工程の場合、各加熱工程のうち、最高保持温度で加熱した際の温度を意味する。
 焼成時間は、3時間以上50時間以下が好ましい。焼成時間が50時間を超えると、リチウムの揮発によって実質的に電池性能に劣る傾向となる。焼成時間が3時間より少ないと、結晶の発達が悪く、電池性能が悪くなる傾向となる。
 本実施形態において、最高保持温度に達する加熱工程の昇温速度は180℃/時間以上が好ましく、200℃/時間以上がより好ましく、250℃/時間以上が特に好ましい。
 最高保持温度に達する加熱工程の昇温速度は、焼成装置において、昇温を開始した時間から後述の保持温度に到達するまでの時間から算出される。
 昇温速度を上記特定の範囲とすることにより、二次粒子の表面反応性が高いリチウム複合金属化合物を製造することができる。
・洗浄工程
 焼成後に、得られた焼成物を洗浄してもよい。洗浄には、純水やアルカリ性洗浄液を用いることができる。
 アルカリ性洗浄液としては、例えば、LiOH(水酸化リチウム)、NaOH(水酸化ナトリウム)、KOH(水酸化カリウム)、LiCO(炭酸リチウム)、NaCO(炭酸ナトリウム)、KCO(炭酸カリウム)及び(NHCO(炭酸アンモニウム)からなる群より選ばれる1種以上の無水物並びにその水和物の水溶液を挙げることができる。また、アルカリとして、アンモニアを使用することもできる。
 洗浄工程において、洗浄液とリチウム複合金属化合物とを接触させる方法としては、例えば下記の方法が挙げられる。
・・各洗浄液の水溶液中に、リチウム複合金属化合物を投入して撹拌する方法。
・・各洗浄液の水溶液をシャワー水として、リチウム複合金属化合物にかける方法。
・・洗浄液の水溶液中に、リチウム複合金属化合物を投入して撹拌した後、各洗浄液の水溶液からリチウム複合金属化合物を分離し、次いで、各洗浄液の水溶液をシャワー水として、分離後のリチウム複合金属化合物にかける方法。
・被覆層の形成工程
 リチウム複合金属化合物の表面に被覆層を形成する場合、まずは被覆材原料及びリチウム複合金属化合物を混合する。次に必要に応じて熱処理することによりリチウム複合金属化合物の一次粒子又は二次粒子の表面に金属複合酸化物を含む被覆層を形成できる。
 被覆材原料によっては、前記複合金属化合物とリチウム塩とを混合する混合工程において、被覆材原料を添加し混合してもよい。これにより、本焼成工程後に、リチウム複合金属化合物の一次粒子又は二次粒子の表面に金属複合酸化物を含む被覆層を形成できる。
 被覆材原料は、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、タングステンのいずれかの酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物、シュウ酸塩またはアルコキシドを用いることができ、酸化物であることが好ましい。
 リチウム複合金属化合物の表面に被覆材原料をより効率的に被覆するため、被覆材原料はリチウム複合金属化合物の二次粒子に比べて微粒であることが好ましい。つまり、被覆材原料の平均二次粒子径は、リチウム複合金属化合物の二次粒子径よりも小さいことが好ましい。具体的には、被覆材原料の平均二次粒子径は、1μm以下であることが好ましく、0.1μm以下であることがより好ましい。
 被覆材原料及びリチウム複合金属化合物の混合は、ダマ状の凝集体がなくなるまで均一に混合する。被覆材原料及びリチウム複合金属化合物を均一に混合できれば混合装置は限定されないが、レーディゲミキサーを用いて混合することが好ましい。前記複合金属化合物とリチウム塩とを混合する混合工程において、被覆材原料を添加し混合する場合も、同様である。
 また、混合を水又は水と炭酸ガスを含有する雰囲気中で行うことによって、被覆層をリチウム複合金属化合物の表面により強固に付着させることができる。
 混合後に水又は水と炭酸ガスを含有する雰囲気中において、被覆材原料及びリチウム複合金属化合物を保持させることによっても被覆層をリチウム複合金属化合物の表面により強固に付着させることができる。
 被覆材原料及びリチウム複合金属化合物の混合後に必要に応じて行う熱処理における熱処理条件(温度、保持時間)は、被覆材原料の種類に応じて、異なる場合がある。
 例えば、被覆原料にアルミニウムを用いる場合、600℃以上800℃以下の温度範囲で、4時間以上10時間以下焼成することが好ましい。この高温かつ長時間の焼成条件で焼成することにより、上記要件(1)及び(2)の範囲に制御できる。焼成温度が800℃よりも高い温度であると、被覆材原料がリチウム複合金属化合物と固溶し、被覆層が形成されない場合がある。焼成時間が4時間よりも短いと被覆原料の拡散が不十分で、被覆層が均一に形成されない場合がある。
 スパッタリング、CVD、蒸着などの手法を用いることにより、リチウム複合金属化合物の表面に、被覆層を形成させて、リチウム二次電池用正極活物質を得ることもできる。
 また、前記複合金属化合物と、リチウム塩と被覆材原料を混合・焼成することによりリチウム二次電池用正極活物質を得られる場合もある。
 リチウム複合金属化合物の一次粒子又は二次粒子の表面に、被覆層を備えたリチウム二次電池用正極活物質は、適宜解砕、分級され、リチウム二次電池用正極活物質とされる。
<リチウム二次電池>
 次いで、リチウム二次電池の構成を説明しながら、本発明のリチウム二次電池用正極活物質を、リチウム二次電池の正極活物質として用いた正極、及びこの正極を有するリチウム二次電池について説明する。
 本実施形態のリチウム二次電池の一例は、正極及び負極、正極と負極との間に挟持されるセパレータ、正極と負極との間に配置される電解液を有する。
 図1A及び図1Bは、本実施形態のリチウム二次電池の一例を示す模式図である。本実施形態の円筒型のリチウム二次電池10は、次のようにして製造する。
 まず、図1Aに示すように、帯状を呈する一対のセパレータ1、一端に正極リード21を有する帯状の正極2、及び一端に負極リード31を有する帯状の負極3を、セパレータ1、正極2、セパレータ1、負極3の順に積層し、巻回することにより電極群4とする。
 次いで、図1Bに示すように、電池缶5に電極群4及び不図示のインシュレーターを収容した後、缶底を封止し、電極群4に電解液6を含浸させ、正極2と負極3との間に電解質を配置する。さらに、電池缶5の上部をトップインシュレーター7及び封口体8で封止することで、リチウム二次電池10を製造することができる。
 電極群4の形状としては、例えば、電極群4を巻回の軸に対して垂直方向に切断したときの断面形状が、円、楕円、長方形、角を丸めた長方形となるような柱状の形状を挙げることができる。
 また、このような電極群4を有するリチウム二次電池の形状としては、国際電気標準会議(IEC)が定めた電池に対する規格であるIEC60086、又はJIS C 8500で定められる形状を採用することができる。例えば、円筒型、角型などの形状を挙げることができる。
 さらに、リチウム二次電池は、上記巻回型の構成に限らず、正極、セパレータ、負極、セパレータの積層構造を繰り返し重ねた積層型の構成であってもよい。積層型のリチウム二次電池としては、いわゆるコイン型電池、ボタン型電池、ペーパー型(又はシート型)電池を例示することができる。
 以下、各構成について順に説明する。
(正極)
 本実施形態の正極は、まず正極活物質、導電材及びバインダーを含む正極合剤を調整し、正極合剤を正極集電体に担持させることで製造することができる。
(導電材)
 本実施形態の正極が有する導電材としては、炭素材料を用いることができる。炭素材料として黒鉛粉末、カーボンブラック(例えばアセチレンブラック)、繊維状炭素材料などを挙げることができる。カーボンブラックは、微粒で表面積が大きいため、少量を正極合剤中に添加することにより正極内部の導電性を高め、充放電効率及び出力特性を向上させることができるが、多く入れすぎるとバインダーによる正極合剤と正極集電体との結着力、及び正極合剤内部の結着力がいずれも低下し、かえって内部抵抗を増加させる原因となる。
 正極合剤中の導電材の割合は、正極活物質100質量部に対して5質量部以上20質量部以下であると好ましい。導電材として黒鉛化炭素繊維、カーボンナノチューブなどの繊維状炭素材料を用いる場合には、この割合を下げることも可能である。
(バインダー)
 本実施形態の正極が有するバインダーとしては、熱可塑性樹脂を用いることができる。この熱可塑性樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVdFということがある。)、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEということがある。)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル系共重合体などのフッ素樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂;を挙げることができる。
 これらの熱可塑性樹脂は、2種以上を混合して用いてもよい。バインダーとしてフッ素樹脂及びポリオレフィン樹脂を用い、正極合剤全体に対するフッ素樹脂の割合を1質量%以上10質量%以下、ポリオレフィン樹脂の割合を0.1質量%以上2質量%以下とすることによって、正極集電体との密着力及び正極合剤内部の結合力がいずれも高い正極合剤を得ることができる。
(正極集電体)
 本実施形態の正極が有する正極集電体としては、Al、Ni、ステンレスなどの金属材料を形成材料とする帯状の部材を用いることができる。なかでも、加工しやすく、安価であるという点でAlを形成材料とし、薄膜状に加工したものが好ましい。
 正極集電体に正極合剤を担持させる方法としては、正極合剤を正極集電体上で加圧成型する方法が挙げられる。また、有機溶媒を用いて正極合剤をペースト化し、得られる正極合剤のペーストを正極集電体の少なくとも一面側に塗布して乾燥させ、プレスし固着することで、正極集電体に正極合剤を担持させてもよい。
 正極合剤をペースト化する場合、用いることができる有機溶媒としては、N,N―ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチレントリアミンなどのアミン系溶媒;テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒;メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒;酢酸メチルなどのエステル系溶媒;ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン(以下、NMPということがある。)などのアミド系溶媒;が挙げられる。
 正極合剤のペーストを正極集電体へ塗布する方法としては、例えば、スリットダイ塗工法、スクリーン塗工法、カーテン塗工法、ナイフ塗工法、グラビア塗工法及び静電スプレー法が挙げられる。
 以上に挙げられた方法により、正極を製造することができる。
(負極)
 本実施形態のリチウム二次電池が有する負極は、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープかつ脱ドープが可能であればよく、負極活物質を含む負極合剤が負極集電体に担持されてなる電極、及び負極活物質単独からなる電極を挙げることができる。
(負極活物質)
 負極が有する負極活物質としては、炭素材料、カルコゲン化合物(酸化物、硫化物など)、窒化物、金属又は合金で、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープかつ脱ドープが可能な材料が挙げられる。
 負極活物質として使用可能な炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維及び有機高分子化合物焼成体を挙げることができる。
 負極活物質として使用可能な酸化物としては、SiO、SiOなど式SiO(ここで、xは正の実数)で表されるケイ素の酸化物;TiO、TiOなど式TiO(ここで、xは正の実数)で表されるチタンの酸化物;V、VOなど式VO(ここで、xは正の実数)で表されるバナジウムの酸化物;Fe、Fe、FeOなど式FeO(ここで、xは正の実数)で表される鉄の酸化物;SnO、SnOなど式SnO(ここで、xは正の実数)で表されるスズの酸化物;WO、WOなど一般式WO(ここで、xは正の実数)で表されるタングステンの酸化物;LiTi12、LiVOなどのリチウムとチタン又はバナジウムとを含有する複合金属酸化物;を挙げることができる。
 負極活物質として使用可能な硫化物としては、Ti、TiS、TiSなど式TiS(ここで、xは正の実数)で表されるチタンの硫化物;V、VS2、VSなど式VS(ここで、xは正の実数)で表されるバナジウムの硫化物;Fe、FeS、FeSなど式FeS(ここで、xは正の実数)で表される鉄の硫化物;Mo、MoSなど式MoS(ここで、xは正の実数)で表されるモリブデンの硫化物;SnS2、SnSなど式SnS(ここで、xは正の実数)で表されるスズの硫化物;WSなど式WS(ここで、xは正の実数)で表されるタングステンの硫化物;Sbなど式SbS(ここで、xは正の実数)で表されるアンチモンの硫化物;Se、SeS、SeSなど式SeS(ここで、xは正の実数)で表されるセレンの硫化物;を挙げることができる。
 負極活物質として使用可能な窒化物としては、LiN、Li3-xN(ここで、AはNi及びCoのいずれか一方又は両方であり、0<x<3である。)などのリチウム含有窒化物を挙げることができる。
 これらの炭素材料、酸化物、硫化物、窒化物は、1種のみ用いてもよく2種以上を併用して用いてもよい。また、これらの炭素材料、酸化物、硫化物、窒化物は、結晶質又は非晶質のいずれでもよい。
 また、負極活物質として使用可能な金属としては、リチウム金属、シリコン金属及びスズ金属などを挙げることができる。
 負極活物質として使用可能な合金としては、Li-Al、Li-Ni、Li-Si、Li-Sn、Li-Sn-Niなどのリチウム合金;Si-Znなどのシリコン合金;Sn-Mn、Sn-Co、Sn-Ni、Sn-Cu、Sn-Laなどのスズ合金;CuSb、LaNiSnなどの合金;を挙げることもできる。
 これらの金属や合金は、例えば箔状に加工された後、主に単独で電極として用いられる。
 上記負極活物質の中では、充電時に未充電状態から満充電状態にかけて負極の電位がほとんど変化しない(電位平坦性がよい)、平均放電電位が低い、繰り返し充放電させたときの容量維持率が高い(サイクル特性がよい)などの理由から、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛を主成分とする炭素材料が好ましく用いられる。炭素材料の形状としては、例えば天然黒鉛のような薄片状、メソカーボンマイクロビーズのような球状、黒鉛化炭素繊維のような繊維状、又は微粉末の凝集体などのいずれでもよい。
 前記の負極合剤は、必要に応じて、バインダーを含有してもよい。バインダーとしては、熱可塑性樹脂を挙げることができ、具体的には、PVdF、熱可塑性ポリイミド、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレン及びポリプロピレンを挙げることができる。
(負極集電体)
 負極が有する負極集電体としては、Cu、Ni、ステンレスなどの金属材料を形成材料とする帯状の部材を挙げることができる。なかでも、リチウムと合金を作り難く、加工しやすいという点で、Cuを形成材料とし、薄膜状に加工したものが好ましい。
 このような負極集電体に負極合剤を担持させる方法としては、正極の場合と同様に、加圧成型による方法、溶媒などを用いてペースト化し負極集電体上に塗布、乾燥後プレスし圧着する方法が挙げられる。
(セパレータ)
 本実施形態のリチウム二次電池が有するセパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、含窒素芳香族重合体などの材質からなる、多孔質膜、不織布、織布などの形態を有する材料を用いることができる。また、これらの材質を2種以上用いてセパレータを形成してもよいし、これらの材料を積層してセパレータを形成してもよい。
 本実施形態において、セパレータは、電池使用時(充放電時)に電解質を良好に透過させるため、JIS P 8117で定められるガーレー法による透気抵抗度が、50秒/100cc以上、300秒/100cc以下であることが好ましく、50秒/100cc以上、200秒/100cc以下であることがより好ましい。
 また、セパレータの空孔率は、好ましくは30体積%以上80体積%以下、より好ましくは40体積%以上70体積%以下である。セパレータは空孔率の異なるセパレータを積層したものであってもよい。
(電解液)
 本実施形態のリチウム二次電池が有する電解液は、電解質及び有機溶媒を含有する。
 電解液に含まれる電解質としては、LiClO、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiBF、LiCFSO、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(COCF)、Li(CSO)、LiC(SOCF、Li10Cl10、LiBOB(ここで、BOBは、bis(oxalato)borateのことである。)、LiFSI(ここで、FSIはbis(fluorosulfonyl)imideのことである)、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlClなどのリチウム塩が挙げられ、これらの2種以上の混合物を使用してもよい。なかでも電解質としては、フッ素を含むLiPF、LiAsF、LiSbF、LiBF、LiCFSO、LiN(SOCF及びLiC(SOCFからなる群より選ばれる少なくとも1種を含むものを用いることが好ましい。
 また前記電解液に含まれる有機溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、4-トリフルオロメチル-1,3-ジオキソラン-2-オン、1,2-ジ(メトキシカルボニルオキシ)エタンなどのカーボネート類;1,2-ジメトキシエタン、1,3-ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、γ-ブチロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミドなどのアミド類;3-メチル-2-オキサゾリドンなどのカーバメート類;スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,3-プロパンサルトンなどの含硫黄化合物、又はこれらの有機溶媒にさらにフルオロ基を導入したもの(有機溶媒が有する水素原子のうち1以上をフッ素原子で置換したもの)を用いることができる。
 有機溶媒としては、これらのうちの2種以上を混合して用いることが好ましい。中でもカーボネート類を含む混合溶媒が好ましく、環状カーボネートと非環状カーボネートとの混合溶媒及び環状カーボネートとエーテル類との混合溶媒がさらに好ましい。環状カーボネートと非環状カーボネートとの混合溶媒としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートを含む混合溶媒が好ましい。このような混合溶媒を用いた電解液は、動作温度範囲が広く、高い電流レートにおける充放電を行っても劣化し難く、長時間使用しても劣化し難く、かつ負極の活物質として天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛材料を用いた場合でも難分解性であるという多くの特長を有する。
 また、電解液としては、得られるリチウム二次電池の安全性が高まるため、LiPFなどのフッ素を含むリチウム塩及びフッ素置換基を有する有機溶媒を含む電解液を用いることが好ましい。ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテルなどのフッ素置換基を有するエーテル類とジメチルカーボネートとを含む混合溶媒は、高い電流レートにおける充放電を行っても容量維持率が高いため、さらに好ましい。
 上記の電解液の代わりに固体電解質を用いてもよい。固体電解質としては、例えばポリエチレンオキサイド系の高分子化合物、ポリオルガノシロキサン鎖又はポリオキシアルキレン鎖の少なくとも一種以上を含む高分子化合物などの有機系高分子電解質を用いることができる。また、高分子化合物に非水電解液を保持させた、いわゆるゲルタイプのものを用いることもできる。またLiS-SiS、LiS-GeS、LiS-P、LiS-B、LiS-SiS-LiPO、LiS-SiS-LiSO、LiS-GeS-Pなどの硫化物を含む無機系固体電解質が挙げられ、これらの2種以上の混合物を用いてもよい。これら固体電解質を用いることで、リチウム二次電池の安全性をより高めることができることがある。
 また、本実施形態のリチウム二次電池において、固体電解質を用いる場合には、固体電解質がセパレータの役割を果たす場合もあり、その場合には、セパレータを必要としないこともある。
 本実施形態の正極活物質は、要件(1)~(2)をすべて満たしている。このような構成の正極活物質は、リチウム金属複合化合物の表面に、被覆層が均一に形成された構造であることを意味する。このような構造であると、電解液とリチウム金属複合化合物とが直接接する箇所がない、又は極めて少ないため、電解液との接触によるガスの発生を抑制できる。このため、本実施形態の正極活物質を用いて製造したリチウム二次電池は、電池膨れを抑制できる。
 次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
<組成分析>
 後述の方法で製造されるリチウム二次電池用正極活物質の組成分析は、得られたリチウム二次電池用正極活物質を塩酸に溶解させた後、誘導結合プラズマ発光分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、SPS3000)を用いて行った。
<水分量の測定>
 水分量の測定は電量法カールフィッシャー水分計(831 Coulometer、Metrohm社製)を用いて実施した。
<BET比表面積測定>
 リチウム二次電池用正極活物質1gを窒素雰囲気中、105℃で30分間乾燥させた後、マウンテック社製Macsorb(登録商標)を用いて測定した。
<炭酸リチウム量、水酸化リチウム量の測定>
 リチウム二次電池用正極活物質20gと純水100gを100mlビーカーに入れ、5分間撹拌した。撹拌後、リチウム二次電池用正極活物質を濾過し、残った濾液の60gに0.1mol/L塩酸を滴下し、pHメーターにて濾液のpHを測定した。pH=8.3±0.1時の塩酸の滴定量をAml、pH=4.5±0.1時の塩酸の滴定量をBmlとして、下記の計算式より、リチウム二次電池用正極活物質中に残存する炭酸リチウム及び水酸化リチウム濃度を算出した。下記の式中、炭酸リチウム及び水酸化リチウムの分子量は、各原子量を、H;1.000、Li;6.941、C;12、O;16、として算出した。
 炭酸リチウム濃度(%)=
 0.1×(B-A)/1000×73.882/(20×60/100)×100水酸化リチウム濃度(%)=
 0.1×(2A-B)/1000×23.941/(20×60/100)×100
<走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)による測定>
・アルミニウム
 正極活物質の表面を電界放射型走査電子顕微鏡二次電子分光測定装置(SEM-EDX;日立ハイテクノロジーズ社製、製品名S-4800、Oxford Instruments社製エネルギー分散型X線分析装置 X-Max)で正極活物質の粒子表面を測定し、アルミニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比(アルミニウムの検出強度/ニッケルの検出強度)をARとした。
 SEM-EDX測定を加速電圧3kVで実施した場合の前記ARをARとした。
 SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のARをAR10とした。
 前記測定方法により得られるARとAR10との比[AR/AR10]の平均値[Ave(AR/AR10)]、及び標準偏差[σ(AR/AR10)]を算出した。
 前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(AR/AR10)]/[Ave(AR/AR10)]>を算出した。
・タングステン
 正極活物質の表面を電界放射型走査電子顕微鏡二次電子分光測定装置(SEM-EDX;日立ハイテクノロジーズ社製、製品名S-4800、Oxford Instruments社製エネルギー分散型X線分析装置 X-Max)で正極活物質の粒子表面を測定し、タングステンの検出強度とニッケルの検出強度の比(タングステンの検出強度/ニッケルの検出強度)をWRとした。
 SEM-EDX測定を加速電圧3kVで実施した場合の前記WRをWRとした。
 SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のWRをWR10とした。
 前記測定方法により得られるWRとWR10との比[WR/WR10]の平均値[Ave(WR/WR10)]、及び標準偏差[σ(WR/WR10)]を算出した。
 前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(WR/WR10)]/[Ave(WR/WR10)]>を算出した。
・ジルコニウム
 正極活物質の表面を電界放射型走査電子顕微鏡二次電子分光測定装置(SEM-EDX;日立ハイテクノロジーズ社製、製品名S-4800、Oxford Instruments社製エネルギー分散型X線分析装置 X-Max)で正極活物質の粒子表面を測定し、ジルコニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比(ジルコニウムの検出強度/ニッケルの検出強度)をZRとした。
 SEM-EDX測定を加速電圧5kVで実施した場合の前記ZRをZRとした。
 SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のZRをZR10とした。
 前記測定方法により得られるZRとZR10との比[ZR/ZR10]の平均値[Ave(ZR/ZR10)]、及び標準偏差[σ(ZR/ZR10)]を算出した。
 前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(ZR/ZR10)]/[Ave(ZR/ZR10)]>を算出した。
<リチウム二次電池用正極の作製>
 後述する製造方法で得られるリチウム二次電池用正極活物質と導電材(アセチレンブラック)とバインダー(PVdF)とを、リチウム二次電池用正極活物質:導電材:バインダー=92:5:3(質量比)の組成となるように加えて混練することにより、ペースト状の正極合剤を調製した。正極合剤の調製時には、N-メチル-2-ピロリドンを有機溶媒として用いた。
 得られた正極合剤を、集電体となる厚さ40μmのAl箔に塗布して150℃で8時間真空乾燥を行い、リチウム二次電池用正極を得た。このリチウム二次電池用正極の電極面積は1.65cmとした。
<リチウム二次電池用負極の作製>
 次に、負極活物質として人造黒鉛(日立化成株式会社製MAGD)と、バインダーとしてCMC(第一工業薬製株式会社製)とSBR(日本エイアンドエル株式会社製)とを、負極活物質:CMC:SRR=98:1:1(質量比)の組成となるように加えて混練することにより、ペースト状の負極合剤を調製した。負極合剤の調製時には、溶媒としてイオン交換水を用いた。
 得られた負極合剤を、集電体となる厚さ12μmのCu箔に塗布して60℃で8時間真空乾燥を行い、リチウム二次電池用負極を得た。このリチウム二次電池用負極の電極面積は1.77cmとした。
<リチウム二次電池(コイン型フルセル)の作製>
 以下の操作を、アルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
 「(2)リチウム二次電池用正極の作製」で作製したリチウム二次電池用正極を、コイン型電池R2032用のパーツ(宝泉株式会社製)の下蓋にアルミ箔面を下に向けて置き、その上に積層フィルムセパレータ(ポリエチレン製多孔質フィルムの上に、耐熱多孔層を積層(厚み16μm))を置いた。ここに電解液を300μl注入した。電解液は、エチレンカーボネート(以下、ECと称することがある。)とジメチルカーボネート(以下、DMCと称することがある。)とエチルメチルカーボネート(以下、EMCと称することがある。)の16:10:74(体積比)混合液にビニレンカーボネート(以下、VCと称することがある。)を1体積%加え、そこにLiPF6を1.3mol/lとなるように溶解したもの(以下、LiPF6/EC+DMC+EMCと表すことがある。)を用いた。
 次に、<リチウム二次電池用負極の作製>で作製したリチウム二次電池用負極を積層フィルムセパレータの上側に置き、ガスケットを介して上蓋をし、かしめ機でかしめてリチウム二次電池(コイン型フルセルR2032。以下、「フルセル」と称することがある。
)を作製した。
<放電試験>
 <リチウム二次電池(コイン型フルセル)の作製>で作製したフルセルを用いて、以下に示す条件で初回充放電試験を実施した。
<充放電試験条件>
 試験温度:25℃
 充電最大電圧4.2V、充電時間6時間、充電電流0.2CA、定電流定電圧充電
 放電最小電圧2.7V、放電時間5時間、放電電流0.2CA、定電流放電
<直流抵抗測定>
 上記で測定した放電容量を充電深度(以下、SOCと称することがある。)100%として、25℃において、SOC100%の電池抵抗を測定した。なお、各SOCへの調整は25℃環境下で行った。電池抵抗測定は、25℃の恒温槽内にSOCを調整したフルセルを2時間静置し、20μAで15秒間放電、5分間静置、20μAで15秒間充電、5分間静置、40μAで15秒間放電、5分間静置、20μAで30秒間充電、5分間静置、80μAで15秒間放電、5分間静置、20μAで60秒間充電、5分間静置、160μAで15秒間放電、5分間静置、20μAで120秒間充電、5分間静置の順に実施した。電池抵抗は、20、40、80、120μA放電時に測定された10秒後の電池電圧と各電流値とのプロットから、最小二乗近似法を用いて近似曲線を算出し、この近似曲線の傾きを電池抵抗とした。
<リチウム二次電池(ラミネートセル)の作製>
<リチウム二次電池用正極の作製>で作製したリチウム二次電池用正極を、アルミ箔面を下に向けてアルミラミネートフィルムに置き、その上に積層フィルムセパレータ(ポリエチレン製多孔質フィルム(厚み27μm))を置いた。次に、積層フィルムセパレータの上側に<リチウム二次電池用負極の作製>で作製したリチウム二次電池用負極を銅箔面を上にして置き、その上にアルミラミネートフィルムを置いた。さらに、電解液の注入部分を残してヒートシールした。その後、露点温度マイナス50℃以下の乾燥雰囲気のドライベンチ内に移し、真空注液機を用いて、電解液を1mL注入した。電解液は、エチレンカーボネート(以下、ECと称することがある。)とジメチルカーボネート(以下、DMCと称することがある。)とエチルメチルカーボネート(以下、EMCと称することがある。)の16:10:74(体積比)混合液にビニレンカーボネート(以下、VCと称することがある。)を1体積%加え、そこにLiPF6を1.3mol/lとなるように溶解したもの(以下、LiPF6/EC+DMC+EMCと表すことがある。)を用いた。
 最後に、電解液注液部分をヒートシールし、ラミネートセルを作製した。
<ガス膨れ体積の測定>
 上記のように作製したラミネートセルのX線CTスキャンを行い、試験前のラミネートセル体積を算出した。そして、以下の試験条件にて充放電を行い、再度ラミネートセル体積を測定し、試験前後の体積差を算出した。試験前後の体積差(cm)を、ラミネートセル中に存在する正極材量(g)で除し、正極材当たりのガス膨れ体積(cm/g)とした。
<試験条件>
 充放電回数:50回
 試験温度:60℃
 充電最大電圧4.2V、充電時間2.5時間、充電電流0.5CA、定電流定電圧充電
 放電最小電圧2.7V、放電時間1時間、放電電流1CA、定電流放電
(実施例1) 
リチウム二次電池用正極活物質1の製造
[ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物製造工程]
 攪拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
 硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液を、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子の原子比が0.510:0.225:0.265となるように混合して、混合原料液を調製した。
 次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、反応槽内の溶液を40℃で測定したときのpHが11.2となるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下した。そして、窒素ガスに空気を混合した酸化性ガスを通気させ、反応時間が11時間となるように各種液量を調整し、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物1を得た。
[混合工程]
 以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物1と炭酸リチウム粉末とを、モル比でLi/(Ni+Co+Mn)=1.07となるように秤量して混合した。
[焼成工程]
 その後、上記混合工程で得られた混合物を、酸素雰囲気下、930℃で5時間焼成することにより焼成物1を得た。
 得られた焼成物1の組成分析を行い、組成式(A)に対応させたところ、x=0.032、a=0.512、b=0.223、c=0.265、d=0.000であった。
[被覆工程]
 焼成物1と酸化アルミニウムとをAl/(Ni+Co+Mn)=0.01となるように秤量し、レーディゲミキサーを用いて、水と炭酸ガスを含有する雰囲気中で混合し、大気雰囲気下、760℃で5時間熱処理することによりリチウム二次電池用正極活物質1を得た。
リチウム二次電池用正極活物質1の評価
 得られたリチウム二次電池用正極活物質1の粒子断面をSTEM-EDXによりアルミニウム元素マッピングを行い、アルミニウム元素を含む被覆層が粒子表面に均一に形成されていることを確認した。その結果を図2に示す。
(実施例2) 
リチウム二次電池用正極活物質2の製造
[混合工程]
 ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物1と炭酸リチウム粉末とを、モル比でLi/(Ni+Co+Mn)=1.07となるように秤量して混合した。
[焼成工程]
 その後、上記混合工程で得られた混合物を、酸素雰囲気下、910℃で5時間焼成することにより焼成物2を得た。
得られた焼成物2の組成分析を行い、組成式(A)に対応させたところ、x=0.024、a=0.511、b=0.224、c=0.265、d=0.000であった。
[被覆工程]
 焼成物2と酸化アルミニウムとをAl/(Ni+Co+Mn)=0.01となるように秤量し、レーディゲミキサーを用いて、水と炭酸ガスを含有する雰囲気中で混合し、大気雰囲気下、760℃で5時間熱処理することによりリチウム二次電池用正極活物質2を得た。
(実施例3) 
リチウム二次電池用正極活物質3の製造
[ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物製造工程]
 攪拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
 硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液を、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子の原子比が0.510:0.225:0.265となるように混合して、混合原料液を調製した。
 次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、反応槽内の溶液を40℃で測定したときのpHが12.4となるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下した。そして、窒素ガスに空気を混合した酸化性ガスを通気させ、反応時間が20時間となるように各種液量を調整し、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物3を得た。
[混合工程]
 以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物3と炭酸リチウム粉末とを、モル比でLi/(Ni+Co+Mn)=1.07となるように秤量して混合した。
[焼成工程]
 その後、上記混合工程で得られた混合物を、大気雰囲気下、870℃で10時間焼成することにより焼成物3を得た。
得られた焼成物3の組成分析を行い、組成式(A)に対応させたところ、x=0.030、a=0.516、b=0.222、c=0.262、d=0.000であった。
[被覆工程]
 焼成物3と酸化アルミニウムとをAl/(Ni+Co+Mn)=0.01となるように秤量し、VGミキサーを用いて乾式混合し、大気雰囲気下、760℃で5時間熱処理することによりリチウム二次電池用正極活物質3を得た。
リチウム二次電池用正極活物質3の評価
 得られたリチウム二次電池用正極活物質3の粒子断面をSTEM-EDXによりアルミニウム元素マッピングを行い、アルミニウム元素を含む被覆層が粒子表面に均一に形成されていることを確認した。その結果を図3に示す。
(実施例4) 
リチウム二次電池用正極活物質4の製造
[ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物製造工程]
 攪拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
 硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液を、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子の原子比が0.550:0.210:0.240となるように混合して、混合原料液を調製した。
 次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、反応槽内の溶液を40℃で測定したときのpHが11.8となるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下した。そして、窒素ガスに空気を混合した酸化性ガスを通気させ、反応時間が17時間以上となるように各種液量を調整し、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物4を得た。
[混合工程]
 以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物4と炭酸リチウム粉末とを、モル比でLi/(Ni+Co+Mn)=1.07となるように秤量して混合した。
[焼成工程]
 その後、上記混合工程で得られた混合物を、酸素雰囲気下、910℃で5時間焼成することにより焼成物4を得た。
得られた焼成物4の組成分析を行い、組成式(A)に対応させたところ、x=0.034、a=0.553、b=0.207、c=0.240、d=0.000であった。 
[被覆工程]
 焼成物4と酸化アルミニウムとをAl/(Ni+Co+Mn)=0.01となるように秤量し、レーディゲミキサーを用いて、水と炭酸ガスを含有する雰囲気中で混合し、大気雰囲気下、760℃で5時間熱処理することによりリチウム二次電池用正極活物質4を得た。
(実施例5) 
リチウム二次電池用正極活物質5の製造
[ニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物製造工程]
 攪拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を40~45℃の範囲に保持した。
 硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸アルミニウム水溶液を、ニッケル原子とコバルト原子とアルミニウム原子の原子比が0.880:0.090:0.030となるように混合して、混合原料液を調製した。
 次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、反応槽内の溶液を40℃で測定したときのpHが12.1~12.5の範囲となるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下した。そして、窒素ガスに空気を混合した酸化性ガスを通気させ、反応時間が13時間となるように各種液量を調整し、ニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物5を得た。
[混合工程]
 以上のようにして得られたニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物5と水酸化リチウム粉末とを、モル比でLi/(Ni+Co+Al)=1.06となるように秤量して混合した。
[焼成工程]
 その後、上記混合工程で得られた混合物を、酸素雰囲気下、720℃で6時間焼成することにより焼成物5を得た。
 得られた焼成物5の組成分析を行い、組成式(A)に対応させたところ、x=0.005、a=0.883、b=0.088、c=0.000、d=0.029であった。 
[被覆工程]
 焼成物5と酸化アルミニウムとをAl[1]/(Ni+Co+Al[2])=0.015となるように秤量し、レーディゲミキサーを用いて乾式混合し、酸素雰囲気下、720℃で5時間熱処理することによりリチウム金属複合酸化物アルミニウム被覆粉5を得た。ここで、Al[1]は被覆源である酸化アルミニウム由来のアルミニウムを、Al[2]は焼成物5由来のアルミニウムを表す。
[洗浄工程]
 その後、得られたリチウム金属複合酸化物アルミニウム被覆粉5を水で洗浄した。洗浄工程は、リチウム金属複合酸化物アルミニウム被覆粉5を、純水に加えて得られるスラリー状の液を20分間撹拌し、脱水することにより行った。
[乾燥工程]
 その後、脱水工程で得られたウエットケーキを80℃で15時間、150℃で8時間真空乾燥することにより、リチウム二次電池用正極活物質5を得た。
(実施例6) 
リチウム二次電池用正極活物質6の製造
[ニッケルコバルト複合水酸化物製造工程]
 攪拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50~55℃の範囲に保持した。
 硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液を、ニッケル原子とコバルト原子の原子比が0.890:0.110となるように混合して、混合原料液を調製した。
 次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、反応槽内の溶液を40℃で測定したときのpHが11.8~12.5の範囲となるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下した。そして、窒素ガスに空気を混合した酸化性ガスを通気させ、反応時間が19時間となるように各種液量を調整し、ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルト複合水酸化物6を得た。
[混合工程]
 以上のようにして得られたニッケルコバルト複合水酸化物6と水酸化リチウム粉末とを、モル比でLi/(Ni+Co)=1.04となるように秤量して混合した。
[焼成工程]
 その後、上記混合工程で得られた混合物を、酸素雰囲気下、720℃で6時間焼成することにより焼成物6を得た。
得られた焼成物6の組成分析を行い、組成式(A)に対応させたところ、x=0.021、a=0.890、b=0.110、c=0.000、d=0.000であった。 
[被覆工程]
 焼成物6と酸化アルミニウムとをAl/(Ni+Co)=0.015となるように秤量し、レーディゲミキサーを用いて乾式混合し、酸素雰囲気下、720℃で5時間熱処理することによりリチウム金属複合酸化物アルミニウム被覆粉6を得た。
[洗浄工程]
 その後、得られたリチウム金属複合酸化物アルミニウム被覆粉6を水で洗浄した。洗浄工程は、リチウム金属複合酸化物アルミニウム被覆粉6を、純水に加えて得られるスラリー状の液を20分間撹拌し、脱水することにより行った。
[乾燥工程]
 その後、脱水工程で得られたウエットケーキを80℃で15時間、150℃で8時間真空乾燥することにより、リチウム二次電池用正極活物質6を得た。
(実施例7) 
リチウム二次電池用正極活物質7の製造
[ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物製造工程]
 攪拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
 硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液を、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子の原子比が0.550:0.210:0.240となるように混合して、混合原料液を調製した。
 次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、反応槽内の溶液を40℃で測定したときのpHが11.7となるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下した。そして、窒素ガスに空気を混合した酸化性ガスを通気させ、反応時間が12時間となるように各種液量を調整し、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物7を得た。
[混合工程]
 以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物7と炭酸リチウム粉末とを、モル比でLi/(Ni+Co+Mn)=1.07となるように秤量して混合した。
[焼成工程]
 その後、上記混合工程で得られた混合物を、酸素雰囲気下、940℃で5時間焼成することにより焼成物7を得た。
得られた焼成物7の組成分析を行い、組成式(A)に対応させたところ、x=0.041、a=0.549、b=0.209、c=0.242、d=0.000であった。 
[タングステン被覆工程]
 以上のようにして得られた焼成物7を105℃に加熱し、レーディゲミキサーを使用して混合しながら、水酸化リチウム水溶液に酸化タングステンを溶解させたアルカリ溶液を1時間噴霧した。この時、モル比でW/(Ni+Co+Mn)=0.005となるようにアルカリ溶液中のタングステン濃度を調製した。この工程により、リチウム金属複合酸化物タングステン被覆粉7を得た。
[アルミニウム被覆工程]
 リチウム金属複合酸化物タングステン被覆粉7と酸化アルミニウムとをAl/(Ni+Co+Mn)=0.01となるように秤量し、レーディゲミキサーを用いて、水と炭酸ガスを含有する雰囲気中で混合し、大気雰囲気下、760℃で5時間熱処理することによりリチウム二次電池用正極活物質7を得た。
(実施例8) 
リチウム二次電池用正極活物質8の製造
[ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物製造工程]
 攪拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
 硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液を、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子の原子比が0.550:0.210:0.240となるように混合して、混合原料液を調製した。
 次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、反応槽内の溶液を40℃で測定したときのpHが12.0となるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下した。そして、窒素ガスに空気を混合した酸化性ガスを通気させ、反応時間が20時間となるように各種液量を調整し、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物8を得た。
[混合工程]
 以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物8と炭酸リチウム粉末とを、モル比でLi/(Ni+Co+Mn)=1.07となるように秤量して混合した。
[焼成工程]
 その後、上記混合工程で得られた混合物を、大気雰囲気下、850℃で10時間焼成することにより焼成物8を得た。
得られた焼成物8の組成分析を行い、組成式(A)に対応させたところ、x=0.035、a=0.549、b=0.209、c=0.241、d=0.000であった。
[ジルコニウム被覆工程]
 以上のようにして得られた焼成物8と酸化ジルコニウム粉末をニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子の合計に対するジルコニウム原子の原子比が0.300mol%となるように乾式混合することにより、リチウム金属複合酸化物ジルコニウム被覆粉8を得た。
[アルミニウム被覆工程]
 リチウム金属複合酸化物ジルコニウム被覆粉8と酸化アルミニウムとをAl/(Ni+Co+Mn)=0.01となるように秤量し、レーディゲミキサーを用いて、水と炭酸ガスを含有する雰囲気中で混合し、大気雰囲気下、850℃で10時間熱処理することによりリチウム二次電池用正極活物質8を得た。
(比較例1) 
リチウム二次電池用正極活物質9の製造
[ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物製造工程]
 攪拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
 硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液を、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子の原子比が0.510:0.225:0.265となるように混合して、混合原料液を調製した。
 次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、反応槽内の溶液を40℃で測定したときのpHが11.5となるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下した。そして、窒素ガスに空気を混合した酸化性ガスを通気させ、反応時間が11時間となるように各種液量を調整し、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物9を得た。
[混合工程]
 以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物9と炭酸リチウム粉末とを、モル比でLi/(Ni+Co+Mn)=1.07となるように秤量して混合した。
[焼成工程]
 その後、上記混合工程で得られた混合物を、酸素雰囲気下、870℃で10時間焼成することにより焼成物9を得た。
得られた焼成物9の組成分析を行い、組成式(A)に対応させたところ、x=0.034、a=0.514、b=0.224、c=0.262、d=0.000であった。
[被覆工程]
 焼成物9と酸化アルミニウムとをAl/(Ni+Co+Mn)=0.01となるように秤量し、FMミキサーを用いて乾式混合し、大気雰囲気下、760℃で3時間熱処理することによりリチウム二次電池用正極活物質9を得た。
リチウム二次電池用正極活物質9の評価
 得られたリチウム二次電池用正極活物質9の粒子断面をSTEM-EDXによりアルミニウム元素マッピングを行ったところ、アルミニウム元素を含む被覆層が粒子表面にダマ状に存在し、不均一に形成されていることを確認した。その結果を図4に示す。
(比較例2) 
リチウム二次電池用正極活物質10の製造
[混合工程]
 ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物9と炭酸リチウム粉末とを、モル比でLi/(Ni+Co+Mn)=1.07となるように秤量して混合した。
[焼成工程]
 その後、上記混合工程で得られた混合物を、酸素雰囲気下、870℃で5時間焼成することにより焼成物10を得た。
得られた焼成物10の組成分析を行い、組成式(A)に対応させたところ、x=0.029、a=0.512、b=0.224、c=0.264、d=0.000であった。
[被覆工程]
 焼成物10と酸化アルミニウムとをAl/(Ni+Co+Mn)=0.01となるように秤量し、FMミキサーを用いて乾式混合し、大気雰囲気下、760℃で3時間熱処理することによりリチウム二次電池用正極活物質10を得た。
(比較例3) 
リチウム二次電池用正極活物質11の製造
[ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物製造工程]
 攪拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
 硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液を、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子の原子比が0.510:0.225:0.265となるように混合して、混合原料液を調製した。
 次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、反応槽内の溶液を40℃で測定したときのpHが11.8となるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下した。そして、窒素ガスに空気を混合した酸化性ガスを通気させ、反応時間が20時間となるように各種液量を調整し、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物11を得た。
[混合工程]
 以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物11と炭酸リチウム粉末とを、モル比でLi/(Ni+Co+Mn)=1.07となるように秤量して混合した。
[焼成工程]
 その後、上記混合工程で得られた混合物を、酸素雰囲気下、720℃で3時間焼成することにより焼成物11を得た。
 得られた焼成物11の組成分析を行い、組成式(A)に対応させたところ、x=0.024、a=0.519、b=0.222、c=0.259、d=0.000であった。
[被覆工程]
 焼成物11と酸化アルミニウムとをAl/(Ni+Co+Mn)=0.01となるように秤量し、レーディゲミキサーを用いて、水と炭酸ガスを含有する雰囲気中で混合し、大気雰囲気下、850℃で5時間熱処理することによりリチウム二次電池用正極活物質11を得た。
(比較例4) 
リチウム二次電池用正極活物質12の製造
[ニッケルコバルト複合水酸化物製造工程]
 攪拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50~55℃の範囲に保持した。
 硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液を、ニッケル原子とコバルト原子の原子比が0.890:0.110となるように混合して、混合原料液を調製した。
 次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、反応槽内の溶液を40℃で測定したときのpHが11.8~12.5の範囲となるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下した。そして、窒素ガスに空気を混合した酸化性ガスを通気させ、反応時間が19時間以上となるように各種液量を調整し、ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルト複合水酸化物12を得た。
[混合工程]
 以上のようにして得られたニッケルコバルト複合水酸化物12と水酸化リチウム粉末とを、モル比でLi/(Ni+Co)=1.07となるように秤量して混合した。
[焼成工程]
 その後、上記混合工程で得られた混合物を、酸素雰囲気下、720℃で6時間焼成することにより焼成物12を得た。
[洗浄工程]
 その後、得られた焼成物12を水で洗浄した。洗浄工程は、焼成物12を、純水に加えて得られるスラリー状の液を20分間撹拌し、脱水することにより行った。
[乾燥工程]
 その後、脱水工程で得られたウエットケーキを80℃で15時間、150℃で8時間、真空乾燥させ、リチウム金属複合酸化物洗浄乾燥粉12を得た。
得られたリチウム金属複合酸化物洗浄乾燥粉12の組成分析を行い、組成式(A)に対応させたところ、x=-0.005、a=0.892、b=0.108、c=0.000、d=0.000であった。 
[被覆工程]
 リチウム金属複合酸化物洗浄乾燥粉12と酸化アルミニウムとをAl/(Ni+Co)=0.015となるように秤量し、レーディゲミキサーを用いて乾式混合し、酸素雰囲気下、720℃で5時間熱処理することによりリチウム二次電池用正極活物質12を得た。
(比較例5) 
 リチウム二次電池用正極活物質13の製造
[ニッケルコバルトマンガンアルミニウム複合水酸化物製造工程]
 攪拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を60℃に保持した。
 硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液と硫酸アルミニウム水溶液を、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子とアルミニウム原子の原子比が0.855:0.095:0.020:0.030となるように混合して、混合原料液を調製した。
 次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、反応槽内の溶液を40℃で測定したときのpHが10.2となるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下した。そして、窒素ガスに空気を混合した酸化性ガスを通気させ、反応時間が11時間となるように各種液量を調整し、ニッケルコバルトマンガンアルミニウム複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガンアルミニウム複合水酸化物13を得た。
[混合工程]
 以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガンアルミニウム複合水酸化物13と水酸化リチウム粉末とを、モル比でLi/(Ni+Co+Mn+Al)=1.00となるように秤量して混合し、さらに、酸化タングステン粉末をニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子とアルミニウム原子の合計に対するタングステン原子の原子比が0.5mol%となるように乾式混合した。
[焼成工程]
 その後、上記混合工程で得られた混合物を、酸素雰囲気下、770℃で5時間焼成することにより焼成物13を得た。
得られた焼成物13の組成分析を行い、組成式(A)に対応させたところ、x=0.000、a=0.864、b=0.093、c=0.018、d=0.024であった。 
タングステンは、粒子表面に存在するため、dには含めていない。
[被覆工程]
 焼成物13と酸化アルミニウムとをAl[1]/(Ni+Co+Mn+Al[2])=0.02となるように秤量し、レーディゲミキサーを用いて、水と炭酸ガスを含有する雰囲気中で混合し、酸素雰囲気下、770℃で5時間熱処理することによりリチウム二次電池用正極活物質13を得た。
 ここで、Al[1]は被覆源である酸化アルミニウム由来のアルミニウムを、Al[2]は焼成物13由来のアルミニウムを表す。
(比較例6) 
リチウム二次電池用正極活物質14の製造
[混合工程]
 ニッケルコバルトマンガンアルミニウム複合水酸化物13と水酸化リチウム粉末とを、モル比でLi/(Ni+Co+Mn+Al)=1.02となるように秤量して混合し、さらに、酸化タングステン粉末をニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子とアルミニウム原子の合計に対するタングステン原子の原子比が0.125mol%となるように乾式混合した。
[焼成工程]
 その後、上記混合工程で得られた混合物を、酸素雰囲気下、770℃で5時間焼成することにより焼成物14を得た。
得られた焼成物14の組成分析を行い、組成式(A)に対応させたところ、x=0.005、a=0.864、b=0.093、c=0.018、d=0.025であった。 
タングステンは、粒子表面に存在するため、dには含めていない。
[被覆工程]
 焼成物14と酸化アルミニウムとをAl[1]/(Ni+Co+Mn+Al[2])=0.02となるように秤量し、レーディゲミキサーを用いて、水と炭酸ガスを含有する雰囲気中で混合し、酸素雰囲気下、770℃で5時間熱処理することによりリチウム二次電池用正極活物質14を得た。
 ここで、Al[1]は被覆源である酸化アルミニウム由来のアルミニウムを、Al[2]は焼成物14由来のアルミニウムを表す。
(比較例7) 
リチウム二次電池用正極活物質15の製造
 リチウム金属複合酸化物ジルコニウム被覆粉8を大気雰囲気下、850℃で10時間熱処理することにより、リチウム二次電池用正極活物質15を得た。
 実施例1~8、比較例1~7について、被覆方法、水分量、BET比表面積、炭酸リチウム量、水酸化リチウム量、アルミニウム被覆層を形成した場合のARの平均値、ARとAR10との比(AR/AR10)の変動係数の逆数平均値[(AR/AR10)/σ(AR/AR10)]、タングステン被覆層を形成した場合のWRの平均値、WRとWR10との比(WR/WR10)の変動係数の逆数平均値[(WR/WR10)/σ(WR/WR10)]、ジルコニウム被覆層を形成した場合のZRの平均値、ZRとZR10との比(ZR/ZR10)の変動係数の逆数平均値[(ZR/ZR10)/σ(ZR/ZR10)]電池膨れ量を、表1及び表2にまとめて記載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1及び表2に示した通り、本発明を適用した実施例1~8は、本発明を適用しない比較例1~7よりも電池膨れ量がいずれも0.2cm/g以下と低かった。
 1…セパレータ、2…正極、3…負極、4…電極群、5…電池缶、6…電解液、7…トップインシュレーター、8…封口体、10…リチウム二次電池、21…正極リード、31…負極リード

Claims (13)

  1.  リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとアルミニウムとの金属複合酸化物を含む被覆層を備えるリチウム二次電池用正極活物質であって、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとアルミニウムとを含有し、
     下記要件(1)~(2)をすべて満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。
    (1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるアルミニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比(アルミニウムの検出強度/ニッケルの検出強度)をARとする。
     SEM-EDX測定を加速電圧3kVで実施した場合の前記ARをARとする。
     SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のARをAR10とする。
     前記測定方法により得られるARとAR10との比[AR/AR10]の平均値[Ave(AR/AR10)]、及び標準偏差[σ(AR/AR10)]を算出する。
     前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(AR/AR10)]/[Ave(AR/AR10)]>を算出する。
     得られた変動係数の逆数<[Ave(AR/AR10)]/[σ(AR/AR10)]>が6.1以上である。
    (2)前記ARの平均値が0.025以上である。
  2.  リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとジルコニウムとの金属複合酸化物を含む被覆層を備えるリチウム二次電池用正極活物質であって、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとジルコニウムとを含有し、
     下記要件(1)~(2)をすべて満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。
    (1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるジルコニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比(ジルコニウムの検出強度/ニッケルの検出強度)をZRとする。
     SEM-EDX測定を加速電圧5kVで実施した場合の前記ZRをZRとする。
     SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のZRをZR10とする。
     前記測定方法により得られるZRとZR10との比[ZR/ZR10]の平均値[Ave(ZR/ZR10)]、及び標準偏差[σ(ZR/ZR10)]を算出する。
     前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(ZR/ZR10)]/[Ave(ZR/ZR10)]>を算出する。
     得られた変動係数の逆数<[Ave(ZR/ZR10)]/[σ(ZR/ZR10)]>が1.0以上である。
    (2)前記ZRの平均値が0.002以上である。
  3.  リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとタングステンとの金属複合酸化物を含む被覆層を備えるリチウム二次電池用正極活物質であって、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとタングステンとを含有し、
     下記要件(1)~(2)をすべて満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。
    (1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるタングステンの検出強度とニッケルの検出強度の比(タングステンの検出強度/ニッケルの検出強度)をWRとする。
     SEM-EDX測定を加速電圧3kVで実施した場合の前記WRをWRとする。
     SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のWRをWR10とする。
     前記測定方法により得られるWRとWR10との比[WR/WR10]の平均値[Ave(WR/WR10)]、及び標準偏差[σ(WR/WR10)]を算出する。
     前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(WR/WR10)]/[Ave(WR/WR10)]>を算出する。
     得られた変動係数の逆数<[Ave(WR/WR10)]/[σ(WR/WR10)]>が2.5以上である。
    (2)前記WRの平均値が0.005以上である。
  4.  BET比表面積が0.1m/g以上2.0m/g以下である請求項1~3のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
  5.  炭酸リチウムの含有量が、0.3質量%以下であり、水酸化リチウムの含有量が0.3質量%以下である請求項1~4のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
  6.  水分含有量が、600ppm以下である請求項1~5のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
  7.  前記リチウム複合金属化合物が、下記組成式(A)で表されるα-NaFeO型の結晶構造を有する請求項1~6のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
        Li[Li(NiCoMn 1-x]O・・・(A)
    (ここで、-0.1≦x≦0.2、0.5≦a<1、0≦b≦0.3、0≦c≦0.3、0≦d≦0.1、a+b+c+d=1であり、MはMg,Ca,Sr,Ba,Zn,B,Al,Ga,Ti,Zr,Ge,Fe,Cu,Cr,V,W,Mo,Sc,Y,Nb,La,Ta,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,In,及びSnからなる群より選ばれる1種以上の元素である。)
  8.   前記組成式(A)中のxが、0<x≦0.1である請求項7に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
  9.  請求項1~8のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質を有するリチウム二次電池用正極。
  10.  請求項9に記載のリチウム二次電池用正極を有するリチウム二次電池。
  11. リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとアルミニウムとの金属複合酸化物を含み、リチウムイオン導電性を有する被覆層を備えるリチウム二次電池用正極活物質であって、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとアルミニウムとを含有し、炭酸リチウムの含有量が、0.3質量%以下であり、水酸化リチウムの含有量が0.3質量%以下であり、下記要件(1)~(2)をすべて満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。
    (1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるアルミニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比(アルミニウムの検出強度/ニッケルの検出強度)をARとする。
     SEM-EDX測定を加速電圧3kVで実施した場合の前記ARをARとする。
     SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のARをAR10とする。
     前記測定方法により得られるARとAR10との比[AR/AR10]の平均値[Ave(AR/AR10)]、及び標準偏差[σ(AR/AR10)]を算出する。
     前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(AR/AR10)]/[Ave(AR/AR10)]>を算出する。
     得られた変動係数の逆数<[Ave(AR/AR10)]/[σ(AR/AR10)]>が6.1以上である。
    (2)前記ARの平均値が0.025以上である。
  12. リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとジルコニウムとの金属複合酸化物を含み、リチウムイオン導電性を有する被覆層を備えるリチウム二次電池用正極活物質であって、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとジルコニウムとを含有し、炭酸リチウムの含有量が、0.3質量%以下であり、水酸化リチウムの含有量が0.3質量%以下であり、下記要件(1)~(2)をすべて満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。
    (1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるジルコニウムの検出強度とニッケルの検出強度の比(ジルコニウムの検出強度/ニッケルの検出強度)をZRとする。
     SEM-EDX測定を加速電圧5kVで実施した場合の前記ZRをZRとする。
     SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のZRをZR10とする。
     前記測定方法により得られるZRとZR10との比[ZR/ZR10]の平均値[Ave(ZR/ZR10)]、及び標準偏差[σ(ZR/ZR10)]を算出する。
     前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(ZR/ZR10)]/[Ave(ZR/ZR10)]>を算出する。
     得られた変動係数の逆数<[Ave(ZR/ZR10)]/[σ(ZR/ZR10)]>が1.0以上である。
    (2)前記ZRの平均値が0.002以上である。
  13. リチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子からなるリチウム複合金属化合物の表面に、リチウムとタングステンとの金属複合酸化物を含み、リチウムイオン導電性を有する被覆層を備えるリチウム二次電池用正極活物質であって、リチウム以外の金属として少なくともニッケルとタングステンとを含有し、炭酸リチウムの含有量が、0.3質量%以下であり、水酸化リチウムの含有量が0.3質量%以下であり、下記要件(1)~(2)をすべて満たすことを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。
    (1)前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子表面の、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(SEM-EDX)により測定されるタングステンの検出強度とニッケルの検出強度の比(タングステンの検出強度/ニッケルの検出強度)をWRとする。
     SEM-EDX測定を加速電圧3kVで実施した場合の前記WRをWRとする。
     SEM-EDX測定を加速電圧10kVで実施した場合のWRをWR10とする。
     前記測定方法により得られるWRとWR10との比[WR/WR10]の平均値[Ave(WR/WR10)]、及び標準偏差[σ(WR/WR10)]を算出する。
     前記比と標準偏差とから変動係数<[σ(WR/WR10)]/[Ave(WR/WR10)]>を算出する。
     得られた変動係数の逆数<[Ave(WR/WR10)]/[σ(WR/WR10)]>が2.5以上である。
    (2)前記WRの平均値が0.005以上である。
PCT/JP2019/029979 2018-08-01 2019-07-31 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、リチウム二次電池 WO2020027187A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/762,422 US10964945B2 (en) 2018-08-01 2019-07-31 Positive electrode active material for lithium secondary batteries, positive electrode for lithium secondary batteries, and lithium secondary battery
KR1020207032920A KR20210027248A (ko) 2018-08-01 2019-07-31 리튬 2 차 전지용 정극 활물질, 리튬 2 차 전지용 정극, 리튬 2 차 전지
KR1020207012868A KR102266523B1 (ko) 2018-08-01 2019-07-31 리튬 2 차 전지용 정극 활물질, 리튬 2 차 전지용 정극, 리튬 2 차 전지
EP19844230.3A EP3678236B1 (en) 2018-08-01 2019-07-31 Positive electrode active material for lithium secondary batteries, positive electrode for lithium secondary batteries, and lithium secondary battery
CN201980005464.2A CN111295788B (zh) 2018-08-01 2019-07-31 锂二次电池用正极活性物质、锂二次电池用正极、锂二次电池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018145007A JP6608013B1 (ja) 2018-08-01 2018-08-01 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、リチウム二次電池
JP2018-145007 2018-08-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020027187A1 true WO2020027187A1 (ja) 2020-02-06

Family

ID=68611040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/029979 WO2020027187A1 (ja) 2018-08-01 2019-07-31 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、リチウム二次電池

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10964945B2 (ja)
EP (1) EP3678236B1 (ja)
JP (1) JP6608013B1 (ja)
KR (2) KR102266523B1 (ja)
CN (1) CN111295788B (ja)
WO (1) WO2020027187A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6810287B1 (ja) * 2020-01-17 2021-01-06 住友化学株式会社 全固体リチウムイオン電池用正極活物質、電極及び全固体リチウムイオン電池
CN112158892B (zh) * 2020-08-27 2022-09-02 格林美股份有限公司 一种锂离子电池用碳酸钴的制备方法
EP4212503A1 (en) * 2020-09-08 2023-07-19 Daikin Industries, Ltd. Fluorinated carboxylic acid salt compound
CN112520791A (zh) * 2020-12-02 2021-03-19 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种单晶高镍正极材料的制备方法及其产品及产品用途

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002201028A (ja) 2000-11-06 2002-07-16 Tanaka Chemical Corp 高密度コバルトマンガン共沈水酸化ニッケル及びその製造法
JP2012204036A (ja) * 2011-03-24 2012-10-22 Hitachi Maxell Energy Ltd 非水電解質二次電池用正極材料及び非水電解質二次電池
JP2016500909A (ja) * 2013-09-30 2016-01-14 エルジー・ケム・リミテッド 二次電池用正極活物質及びこの製造方法
JP2017188211A (ja) 2016-04-01 2017-10-12 住友金属鉱山株式会社 非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、非水系電解質二次電池用正極合材ペースト及び非水系電解質二次電池
JP2018508114A (ja) * 2015-11-30 2018-03-22 エルジー・ケム・リミテッド 二次電池用正極活物質及びこれを含む二次電池
JP2018106892A (ja) * 2016-12-26 2018-07-05 住友化学株式会社 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP2018145007A (ja) 2017-03-09 2018-09-20 富士通株式会社 位置情報管理プログラム、移動制御プログラム、位置情報管理装置、移動制御装置、位置情報管理方法および移動制御方法
JP2019046795A (ja) * 2017-08-30 2019-03-22 三星電子株式会社Samsung Electronics Co., Ltd. 複合正極活物質、その製造方法、それを含んだ正極、及びリチウム電池
CN109546101A (zh) * 2018-10-18 2019-03-29 欣旺达电子股份有限公司 镍钴铝酸锂正极材料的制备方法及锂离子电池

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5034305B1 (ja) 1971-03-16 1975-11-07
JPS6026679B2 (ja) 1974-10-09 1985-06-25 株式会社日立製作所 安全装置を備えた工業用ロボツト
JP4872150B2 (ja) 1999-10-26 2012-02-08 住友化学株式会社 非水二次電池用活物質およびこれを用いた非水二次電池
US6730435B1 (en) 1999-10-26 2004-05-04 Sumitomo Chemical Company, Limited Active material for non-aqueous secondary battery, and non-aqueous secondary battery using the same
JP5034305B2 (ja) 2005-04-28 2012-09-26 住友化学株式会社 非水二次電池用活物質およびその製造方法
JP4984478B2 (ja) 2005-10-04 2012-07-25 住友化学株式会社 正極活物質および非水電解質二次電池
KR101625838B1 (ko) 2013-12-02 2016-05-31 주식회사 엘 앤 에프 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JP6026679B2 (ja) 2014-01-27 2016-11-16 住友化学株式会社 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、及びリチウム二次電池
JP6210439B2 (ja) * 2014-12-26 2017-10-11 住友金属鉱山株式会社 非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、及び該正極活物質を用いた非水系電解質二次電池
JP6909553B2 (ja) * 2015-01-30 2021-07-28 住友金属鉱山株式会社 被膜形成剤とその製造方法及び非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法
JP6555636B2 (ja) 2015-03-03 2019-08-07 住友金属鉱山株式会社 非水系電解質二次電池用正極活物質およびその製造方法
JP6582750B2 (ja) * 2015-08-31 2019-10-02 住友金属鉱山株式会社 非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法
CN105406056A (zh) 2015-12-31 2016-03-16 湖南桑顿新能源有限公司 长循环高安全的动力型锂离子电池正极材料及其制备方法
CN106099059B (zh) * 2016-07-05 2019-01-08 宁德新能源科技有限公司 一种正极材料及其制备方法和电池
JP6756279B2 (ja) * 2016-12-07 2020-09-16 日本製鉄株式会社 正極活物質の製造方法
US11081693B2 (en) 2017-08-30 2021-08-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Composite cathode active material, method of preparing the same, and cathode and lithium battery including the composite cathode active material
CN108281641B (zh) 2018-02-08 2020-07-14 天津普兰能源科技有限公司 一种双重包覆的钛酸锂电池材料及制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002201028A (ja) 2000-11-06 2002-07-16 Tanaka Chemical Corp 高密度コバルトマンガン共沈水酸化ニッケル及びその製造法
JP2012204036A (ja) * 2011-03-24 2012-10-22 Hitachi Maxell Energy Ltd 非水電解質二次電池用正極材料及び非水電解質二次電池
JP2016500909A (ja) * 2013-09-30 2016-01-14 エルジー・ケム・リミテッド 二次電池用正極活物質及びこの製造方法
JP2018508114A (ja) * 2015-11-30 2018-03-22 エルジー・ケム・リミテッド 二次電池用正極活物質及びこれを含む二次電池
JP2017188211A (ja) 2016-04-01 2017-10-12 住友金属鉱山株式会社 非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、非水系電解質二次電池用正極合材ペースト及び非水系電解質二次電池
JP2018106892A (ja) * 2016-12-26 2018-07-05 住友化学株式会社 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP2018145007A (ja) 2017-03-09 2018-09-20 富士通株式会社 位置情報管理プログラム、移動制御プログラム、位置情報管理装置、移動制御装置、位置情報管理方法および移動制御方法
JP2019046795A (ja) * 2017-08-30 2019-03-22 三星電子株式会社Samsung Electronics Co., Ltd. 複合正極活物質、その製造方法、それを含んだ正極、及びリチウム電池
CN109546101A (zh) * 2018-10-18 2019-03-29 欣旺达电子股份有限公司 镍钴铝酸锂正极材料的制备方法及锂离子电池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3678236A4

Also Published As

Publication number Publication date
JP6608013B1 (ja) 2019-11-20
EP3678236A1 (en) 2020-07-08
JP2020021639A (ja) 2020-02-06
EP3678236A4 (en) 2021-01-27
KR20210027248A (ko) 2021-03-10
CN111295788B (zh) 2022-04-01
KR102266523B1 (ko) 2021-06-18
EP3678236B1 (en) 2023-01-25
US20200266440A1 (en) 2020-08-20
US10964945B2 (en) 2021-03-30
CN111295788A (zh) 2020-06-16
KR20200053624A (ko) 2020-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6412094B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
EP3678235B1 (en) Positive-electrode active material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
JP6871888B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP6108141B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、及びリチウム二次電池
JP6343753B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
WO2015182665A1 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
WO2016060105A1 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP6337360B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
WO2018110256A1 (ja) リチウム金属複合酸化物粉末、リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
WO2020027187A1 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、リチウム二次電池
WO2018181530A1 (ja) リチウム金属複合酸化物の製造方法
JP6388978B1 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JPWO2017078136A1 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
KR20200131236A (ko) 리튬 금속 복합 산화물 분말, 리튬 이차 전지용 정극 활물질, 정극 및 리튬 이차 전지
JP7262365B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、リチウム二次電池
JP6966959B2 (ja) リチウム金属複合酸化物、リチウム二次電池用正極活物質、正極及びリチウム二次電池
JP2018081937A (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP6360374B2 (ja) リチウム含有複合金属酸化物の製造方法
JP7049284B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19844230

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019844230

Country of ref document: EP

Effective date: 20200402

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20207012868

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE