WO2021033345A1 - 正極活物質、正極、非水電解質蓄電素子、正極活物質の製造方法、正極の製造方法、及び非水電解質蓄電素子の製造方法 - Google Patents

正極活物質、正極、非水電解質蓄電素子、正極活物質の製造方法、正極の製造方法、及び非水電解質蓄電素子の製造方法 Download PDF

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祐介 水野
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Definitions

  • the present invention relates to a positive electrode active material, a positive electrode, a non-aqueous electrolyte storage element, a method for producing a positive electrode active material, a method for producing a positive electrode, and a method for producing a non-aqueous electrolyte storage element.
  • Non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries are widely used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles, etc. due to their high energy density.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery generally has a pair of electrodes electrically separated by a separator and a non-aqueous electrolyte interposed between the electrodes, and transfers ions between the two electrodes. It is configured to charge and discharge.
  • capacitors such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors are also widely used as non-aqueous electrolyte power storage elements other than non-aqueous electrolyte secondary batteries.
  • Various active materials are used for the positive electrode and the negative electrode of the non-aqueous electrolyte power storage element, and various composite oxides are widely used as the positive electrode active material.
  • As one of the positive electrode active materials a transition metal solid-dissolved metal oxide in which a transition metal element such as Co or Fe is solid-dissolved in Li 2 O has been developed (see Patent Documents 1 and 2).
  • the positive electrode active material in which the transition metal element is solid-solved in the conventional Li 2 O does not have a large initial discharge electricity amount. Further, the positive electrode active material in which the transition metal element is solid-solved in the conventional Li 2 O has insufficient charge / discharge cycle performance. That is, in the case of a positive electrode active material in which a transition metal element is solid-dissolved in conventional Li 2 O, the amount of electricity discharged and the like greatly decreases with the charge / discharge cycle, so charging / discharging is repeated many times with a sufficient amount of electricity. Difficult to use.
  • the present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is a positive electrode having a large amount of electricity discharged at the initial stage and after a charge / discharge cycle and capable of being charged / discharged many times with a sufficient amount of electricity. It is an object of the present invention to provide an active material, a positive electrode having such a positive electrode active material and a non-aqueous electrolyte storage element, a method for producing the positive electrode active material, a method for producing the positive electrode, and a method for producing the non-aqueous electrolyte storage element.
  • One aspect of the present invention contains an oxide containing lithium, a transition metal element and a main group element, and has an inverted fluorite-type crystal structure, and the transition metal element is cobalt, iron, copper, manganese, nickel, Chromium or a combination thereof, wherein the main group element is a group 13 element, a group 14 element, phosphorus, antimony, bismuth, tellurium or a combination thereof, and the transition metal element in the oxide and the main group element are used. It is a positive electrode active material in which the molar ratio of the content of the main group element to the total content is more than 0.05 and 0.5 or less.
  • Another aspect of the present invention is a positive electrode having the positive electrode active material.
  • Another aspect of the present invention is a non-aqueous electrolyte power storage element including the positive electrode.
  • Another aspect of the present invention comprises treating a material containing a transition metal element and a typical element by a mechanochemical method, wherein the material comprises a lithium transition metal oxide containing the transition metal element and the typical element.
  • the transition metal element is cobalt, iron, copper, manganese, nickel, chromium or a combination thereof, which contains a compound containing the above, or contains the transition metal element and the lithium transition metal oxide containing the typical element.
  • the typical element is a group 13 element, a group 14 element, phosphorus, antimony, bismuth, tellurium or a combination thereof, and the above typical element with respect to the total content of the above transition metal element and the above typical element in the material. This is a method for producing a positive electrode active material having a molar ratio of content of more than 0.05 and 0.5 or less.
  • Another aspect of the present invention is a method for producing a positive electrode, which comprises producing a positive electrode using the positive electrode active material or the positive electrode active material obtained by the method for producing the positive electrode active material.
  • Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte power storage element, including a method for manufacturing the positive electrode.
  • a positive electrode active material having a large amount of electricity discharged at the initial stage and after a charge / discharge cycle and capable of being charged and discharged many times with a sufficient amount of electricity a positive electrode having such a positive electrode active material, and a positive electrode having such a positive electrode active material. It is possible to provide a non-aqueous electrolyte storage element, a method for producing the positive electrode active material, a method for producing the positive electrode, and a method for producing the non-aqueous electrolyte storage element.
  • FIG. 1 is an external perspective view showing a non-aqueous electrolyte power storage element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a power storage device configured by assembling a plurality of non-aqueous electrolyte power storage elements according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an X-ray diffraction diagram of each oxide obtained in Synthesis Examples 1 and 2 and Reference Synthesis Examples 1 to 3.
  • FIG. 4 is an X-ray diffraction diagram of each positive electrode active material (oxide) obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
  • FIG. 5 is an X-ray diffraction diagram of each positive electrode active material (oxide) obtained in Examples 5 to 7.
  • the outline of the positive electrode active material, the positive electrode, the non-aqueous electrolyte power storage element, the positive electrode active material manufacturing method, the positive electrode manufacturing method, and the non-aqueous electrolyte power storage element manufacturing method disclosed in the present specification will be described.
  • the positive electrode active material according to one aspect of the present invention contains lithium, a transition metal element M, and a main group element A, and contains an oxide having an inverted fluorite-type crystal structure, and the transition metal element M is cobalt.
  • It is a positive electrode active material in which the molar ratio (A / (M + A)) of the content of the main group element A to the total content of the transition metal element M and the main group element A is more than 0.05 and 0.5 or less.
  • the positive electrode active material has a large amount of electricity discharged at the initial stage and after the charge / discharge cycle, and can be charged / discharged many times with a sufficient amount of electricity. The reason for this is not clear, but the following reasons are presumed.
  • the oxide contained in the positive electrode active material is typically a composite in which a typical element A and a transition metal element M are solid-solved in a predetermined ratio with respect to Li 2 O having an inverted fluorite-type crystal structure. It is an oxide.
  • the main group element A is a p-block element that can be a cation and can be dissolved in Li 2 O.
  • the oxygen atom O forms an sp-based hybrid orbital of Asp-O2p in addition to the M3d-O2p hybrid orbital. Since the bond of Asp-O2p by the hybrid orbital of the sp system is very strong, it is considered that the larger the content of the main group element A in the oxide, the better the structural stability of the oxide. On the other hand, as the content of the main group element A in the oxide increases, the transition metal element M (that is, the total amount of d-electrons) decreases, so that it is considered that the electron conductivity decreases.
  • the content ratio of the main group element A and the transition metal element M that are solid-dissolved in Li 2 O is adjusted, and the molar content of the main group element with respect to the total content of the transition metal element M and the typical element A is adjusted.
  • the ratio (A / (M + A)) is set to more than 0.05 and 0.5 or less, structural stability and electron conductivity can be balanced. Therefore, it is presumed that the positive electrode active material has a large amount of discharge electricity, improved charge / discharge cycle performance, and can be charged / discharged many times with a sufficient amount of electricity.
  • the lattice constant a of the oxide is 0.4590 nm or more and 0.4630 nm or less.
  • the lattice constant a is in the above range, it is presumed that the typical element A having a more appropriate content is in a solid solution state, the amount of electricity discharged becomes larger, and charging / discharging can be performed more times. ..
  • the lattice constant a of the oxide refers to that obtained by X-ray diffraction measurement and automatic analysis processing carried out by the following method.
  • the X-ray diffraction measurement of the oxide is carried out by powder X-ray diffraction measurement using an X-diffraction device (“MiniFlex II” manufactured by Rigaku), and the source is CuK ⁇ ray, the tube voltage is 30 kV, and the tube current is 15 mA. Do.
  • the diffracted X-ray passes through a K ⁇ filter having a thickness of 30 ⁇ m and is detected by a high-speed one-dimensional detector (D / teX Ultra 2).
  • the sampling width is 0.02 °
  • the scan speed is 5 ° / min
  • the divergent slit width is 0.625 °
  • the light receiving slit width is 13 mm (OPEN)
  • the scattering slit width is 8 mm.
  • the obtained X-ray diffraction pattern is automatically analyzed using PDXL (analysis software, manufactured by Rigaku).
  • PDXL analysis software, manufactured by Rigaku.
  • the measurement data is read into PDXL.
  • "optimization” is performed so that the error data is 1000 cps or less. In this "Optimize” task pane, select “Refine Background” and "Automatic".
  • the half width of the diffraction peak near the diffraction angle 2 ⁇ of 33 ° is 0.3 ° or more. preferable. According to such a configuration, it is possible to provide a positive electrode active material having a large amount of discharge electricity at the initial stage and after the charge / discharge cycle and capable of being charged / discharged many times with high certainty.
  • the diffraction peak in which the diffraction angle 2 ⁇ is near 33 ° refers to the peak having the strongest diffraction intensity in the range of the diffraction angle 2 ⁇ of 30 ° to 35 °.
  • the positive electrode according to one aspect of the present invention is a positive electrode having the positive electrode active material. Since the positive electrode has the positive electrode active material, the amount of electricity discharged at the initial stage and after the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element provided with the positive electrode can be increased, and charging / discharging can be performed many times with a sufficient amount of electricity. ..
  • the positive electrode according to one aspect of the present invention preferably includes a positive electrode active material layer containing the positive electrode active material, and the content of the oxide in the positive electrode active material layer is preferably more than 10% by mass.
  • the non-aqueous electrolyte storage element is a non-aqueous electrolyte storage element provided with the positive electrode (hereinafter, may be simply referred to as “storage element”).
  • the power storage element has a large amount of electricity discharged at the initial stage and after the charge / discharge cycle, and can be charged / discharged many times with a sufficient amount of electricity.
  • the method for producing a positive electrode active material comprises treating a material containing a transition metal element M and a typical element A by a mechanochemical method, wherein the material is a lithium transition containing the transition metal element M. It contains a metal oxide and a compound containing the typical element A, or contains the transition metal element M and the lithium transition metal oxide containing the typical element A, and the transition metal element M is cobalt, iron, or the like. Copper, manganese, nickel, chromium or a combination thereof, the typical element A is a group 13 element, a group 14 element, phosphorus, antimony, bismuth, tellurium or a combination thereof, and the transition metal element in the material.
  • This is a method for producing a positive electrode active material in which the molar ratio of the content of the typical element to the total content of M and the typical element A is more than 0.05 and 0.5 or less.
  • the manufacturing method it is possible to manufacture a positive electrode active material which has a large amount of discharge electricity at the initial stage and after a charge / discharge cycle and can be charged / discharged many times with a sufficient amount of electricity.
  • the method for producing a positive electrode according to one aspect of the present invention is a method for producing a positive electrode, which comprises producing a positive electrode using the positive electrode active material or the positive electrode active material obtained by the method for producing the positive electrode active material.
  • the manufacturing method it is possible to manufacture a positive electrode having a large amount of discharge electricity at the initial stage and after a charge / discharge cycle and capable of being charged / discharged many times with a sufficient amount of electricity.
  • producing the positive electrode comprises mechanically milling the positive electrode active material or a mixture containing the positive electrode active material obtained by the method for producing the positive electrode active material and a conductive agent. Is preferable.
  • the method for manufacturing a non-aqueous electrolyte power storage element is a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte power storage element including the method for manufacturing the positive electrode.
  • the manufacturing method it is possible to manufacture a power storage element that has a large amount of electricity discharged at the initial stage and after the charge / discharge cycle and can be charged / discharged many times with a sufficient amount of electricity.
  • the positive electrode active material the method for producing the positive electrode active material, the positive electrode, the method for producing the positive electrode, the non-aqueous electrolyte power storage element, and the method for producing the non-aqueous electrolyte power storage element according to the embodiment of the present invention will be described in order.
  • the positive electrode active material contains lithium, a transition metal element M, and a main group element A, and contains an oxide having an inverted fluorite-type crystal structure.
  • the transition metal element M is cobalt, iron, copper, manganese, nickel, chromium or a combination thereof.
  • the main group element A is a group 13 element, a group 14 element, phosphorus, antimony, bismuth, tellurium, or a combination thereof.
  • the molar ratio (A / (M + A)) of the content of the main group element A to the total content of the transition metal element M and the main group element A in the oxide is more than 0.05 and 0.5 or less.
  • the positive electrode active material contains the above oxides, the amount of electricity discharged at the initial stage and after the charge / discharge cycle is large, and it is possible to charge / discharge a sufficient amount of electricity many times.
  • the oxide contains lithium, a transition metal element M, and a main group element A, and has an inverted fluorite-type crystal structure.
  • the transition metal element M preferably contains Co, more preferably Co.
  • Examples of the Group 13 element in the main group element A include B, Al, Ga, In, and Tl.
  • Examples of the Group 14 element include C, Si, Ge, Sn, Pb and the like.
  • As the main group element A group 13 elements and group 14 elements are preferable.
  • a third period element (Al, Si, etc.) and a fourth period element (Ga and Ge) are preferable.
  • As the main group element A Al, Si, Ga and Ge are more preferable.
  • the molar ratio (A / (M + A)) of the content of the main group element A to the total content of the transition metal element M and the main group element A in the oxide is more than 0.05 and 0.5 or less, and is 0. .1 or more and 0.45 or less is preferable, 0.15 or more and 0.4 or less is more preferable, and 0.2 or more and 0.35 or less is further preferable.
  • the main group element A is, for example, Al or the like
  • the molar ratio (A / (M + A)) may be more preferably 0.25 or more or 0.3 or more.
  • the main group element A is Si, Ga, Ge or the like, the molar ratio (A / (M + A)) is more preferably 0.3 or less or 0.25 or less.
  • the structural stability of the oxide is improved by setting the molar ratio (A / (M + A)) of the content of the main group element A to exceed the lower limit or higher than the lower limit, and as a result, initial and charge / discharge.
  • the amount of electricity discharged after the cycle increases, and charging and discharging can be performed many times.
  • the generation of oxygen gas is suppressed or delayed by setting the molar ratio (A / (M + A)) of the content of the main group element A to the above upper limit or less, and as a result, the initial stage
  • the amount of electricity discharged after the charge / discharge cycle becomes large, and charging / discharging can be performed many times.
  • the molar ratio ((M + A) / (Li + M + A)) of the total content of the transition metal element M and the main group element A to the total content of lithium Li, the transition metal element M, and the main group element A in the oxide is particularly limited. However, for example, it is preferably 0.05 or more and 0.3 or less, more preferably 0.1 or more and 0.2 or less, and further preferably 0.14 or more and 0.16 or less.
  • the molar ratio ((M + A) / ( Li + M + A)) is a measure of the amount of solid solution and the transition metal element M and a typical element A to Li 2 O, the molar ratio ((M + A) / ( Li + M + A)) is the range Therefore, the amount of electricity discharged at the initial stage and after the charge / discharge cycle becomes larger, and charging / discharging can be performed more times.
  • the oxide may contain elements other than lithium, transition metal element M, main group element A and oxygen. However, the molar ratio of the contents of the other elements to the total content of all the elements constituting the oxide is preferably 0.1 or less, more preferably 0.01 or less.
  • the oxide may be substantially composed of lithium, a transition metal element M, a main group element A and oxygen. Since the oxide is substantially composed of lithium, transition metal element M, main group element A, and oxygen, the amount of electric discharge at the initial stage and after the charge / discharge cycle becomes larger, and more times of charge / discharge can be performed. It will be possible.
  • the oxygen content in the oxide is not particularly limited, and is usually determined from the composition ratio of lithium, the transition metal element M, the main group element A, and the like, and the valence of these elements. However, it may be an oxide with insufficient oxygen or excess oxygen.
  • the composition ratio of the oxide of the positive electrode active material in the present specification refers to the composition ratio of the oxide that has not been charged and discharged, or the oxide that has been completely discharged by the following method.
  • the non-aqueous electrolyte power storage element is constantly charged with a current of 0.05 C until it reaches the end-of-charge voltage during normal use, and is brought into a fully charged state. After a 30-minute pause, a constant current discharge of 0.05 C to the lower limit voltage during normal use.
  • Disassemble take out the positive electrode, assemble a test battery with a metallic lithium electrode as the counter electrode, and discharge with a constant current until the positive electrode potential reaches 2.0 V (vs.
  • the normal use is a case where the non-aqueous electrolyte storage element is used by adopting the charge / discharge conditions recommended or specified for the non-aqueous electrolyte storage element, and the non-aqueous electrolyte storage element of the non-aqueous electrolyte storage element.
  • a charger for this purpose it means a case where the charger is applied to use the non-aqueous electrolyte power storage element.
  • the composition formula of the oxide is preferably represented by the following formula (1).
  • M is Co, Fe, Cu, Mn, Ni, Cr or a combination thereof.
  • A is a group 13 element, a group 14 element, P, Sb, Bi, Te or a combination thereof.
  • x, y and z satisfy the following formulas (a) to (d). 0 ⁇ x ⁇ 1 ... (a) 0 ⁇ y ⁇ 1 ... (b) x + y ⁇ z ⁇ 1 ... (c) 0.05 ⁇ y / (x + y) ⁇ 0.5 ... (d)
  • X in the above formula (1) is related to the content of the transition metal element M dissolved in Li 2 O and satisfies the above formula (a).
  • x is preferably 0.01 or more and 0.5 or less, more preferably 0.03 or more and 0.2 or less, further preferably 0.05 or more and 0.15 or less, and further preferably 0.06 or more and 0.12 or less. , 0.08 or more and 0.10 or less is particularly preferable.
  • Y in the above formula (1) is related to the content of the main group element A solid-solved in Li 2 O, and satisfies the above formula (b).
  • y is preferably 0.001 or more and 0.5 or less, more preferably 0.005 or more and 0.2 or less, further preferably 0.01 or more and 0.1 or less, and particularly preferably 0.02 or more and 0.05 or less.
  • Z in the above formula (1) is related to the Li content and satisfies the above formula (c).
  • z is preferably 0.1 or more and 0.5 or less, more preferably 0.2 or more and 0.4 or less, and further preferably 0.26 or more and 0.32 or less.
  • the y / (x + y) in the above formula (d) is the molar ratio (A / (A / (A)) of the content (2y) of the main group element M to the total content (2x + 2y) of the transition metal element M and the main group element A in the oxide. M + A)).
  • y / (x + y) is preferably 0.1 or more and 0.45 or less, more preferably 0.15 or more and 0.4 or less, and further preferably 0.2 or more and 0.35 or less.
  • y / (x + y) may be more preferably 0.25 or more or 0.3 or more. Further, y / (x + y) may be more preferably 0.3 or less or 0.25 or less.
  • the lattice constant a of the oxide is preferably 0.4590 nm or more and 0.4630 nm or less, and more preferably 0.4597 nm or more and 0.4620 nm or less.
  • This lattice constant a depends on the molar ratio (A / (M + A)) of the content of the main group element A to the total content of the transition metal element M and the main group element A, or the content of the main group element A, and is a typical element. As the molar ratio of the content of A (A / (M + A)) or the content of the main group element A increases, the lattice constant a tends to decrease.
  • the lattice constant a of the oxide is in the above range, the molar ratio (A / (M + A)) of the content of the main group element A or the content of the main group element A is in the more appropriate range, and the initial stage.
  • the amount of electricity discharged after the charge / discharge cycle becomes larger, and charging / discharging can be performed more times.
  • the half width of the diffraction peak at a diffraction angle 2 ⁇ near 33 ° is preferably 0.3 ° or more, and is 0.5. ° or more is more preferable, and 0.8 ° or more is further preferable.
  • the full width at half maximum of the diffraction peak near the diffraction angle 2 ⁇ is 33 ° or more, the amount of discharge electricity at the initial stage and after the charge / discharge cycle becomes larger, and charging / discharging can be performed more times.
  • the full width at half maximum of the diffraction peak in which the diffraction angle 2 ⁇ is around 33 ° may be, for example, 5 ° or less, 3 ° or less, or 2 ° or less.
  • the positive electrode active material may contain components other than the above oxides.
  • the lower limit of the content of the oxide in the positive electrode active material is preferably 70% by mass, more preferably 90% by mass, and even more preferably 99% by mass.
  • the upper limit of the content of this oxide may be 100% by mass.
  • the positive electrode active material may be substantially composed of only the above oxides. As described above, since most of the positive electrode active material is composed of the above oxides, the amount of electricity discharged at the initial stage and after the charge / discharge cycle becomes larger, and charging / discharging can be performed more times.
  • components other than the above-mentioned oxides that the positive electrode active material may contain include conventionally known positive electrode active materials other than the above-mentioned oxides.
  • the positive electrode active material can be produced, for example, by the following method. That is, the method for producing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention is A material containing a transition metal element M and a typical element A is provided by the mechanochemical method.
  • the above materials ( ⁇ ) A lithium transition metal oxide containing the transition metal element M and a compound containing the main group element A, or ( ⁇ ) a lithium transition metal oxide containing the transition metal element M and the main group element A.
  • the transition metal element M contained is Co, Fe, Cu, Mn, Ni, Cr or a combination thereof.
  • the main group element A is a group 13 element, a group 14 element, P, Sb, Bi, Te or a combination thereof.
  • the molar ratio (A / (M + A)) of the content of the main group element A to the total content of the transition metal element M and the main group element A in the material is more than 0.05 and 0.5 or less.
  • the molar ratio (A / (M + A)) of the content of the main group element A is preferably 0.1 or more and 0.45 or less, more preferably 0.15 or more and 0.4 or less, and 0.2 or more and 0.35 or less. Is even more preferable.
  • the molar ratio (A / (M + A)) may be more preferably 0.25 or more or 0.3 or more. Further, the molar ratio (A / (M + A)) is more preferably 0.3 or less or 0.25 or less.
  • one or more kinds of materials containing a predetermined element are treated by a mechanochemical method to contain an oxide containing lithium, a transition metal element M and a typical element A in a predetermined content ratio.
  • a positive electrode active material can be obtained.
  • the mechanochemical method (also referred to as mechanochemical treatment) is a synthetic method using a mechanochemical reaction.
  • the mechanochemical reaction refers to a chemical reaction such as a crystallization reaction, a solid solution reaction, or a phase transition reaction that utilizes high energy locally generated by mechanical energy such as friction and compression in the crushing process of a solid substance.
  • the treatment by the mechanochemical method causes a reaction in which the transition metal element M and the main group element A are solid-solved in the crystal structure of Li 2 O.
  • devices that perform the mechanochemical method include crushers and dispersers such as ball mills, bead mills, vibration mills, turbo mills, mechanofusions, and disc mills. Of these, a ball mill is preferable.
  • the ball mill one made of tungsten carbide (WC), one made of zirconium oxide (ZrO 2 ), or the like can be preferably used.
  • the number of rotations of the ball during processing can be, for example, 100 rpm or more and 1,000 rpm or less.
  • the processing time can be, for example, 0.1 hour or more and 10 hours or less.
  • this treatment can be carried out in an atmosphere of an inert gas such as argon or an atmosphere of an active gas, but it is preferably carried out in an atmosphere of an inert gas.
  • the oxide contained in the positive electrode active material obtained by the production method preferably has an inverted fluorite-type crystal structure.
  • the oxide obtained by treating with the mechanochemical method as in the production method has a half width of a diffraction peak near 33 ° in a diffraction angle 2 ⁇ of 0.3 ° or more in an X-ray diffraction diagram using CuK ⁇ rays. It tends to increase.
  • the material to be treated by the mechanochemical method may be a mixture containing ( ⁇ ) a lithium transition metal oxide containing a transition metal element M and a compound containing a typical element A, or ( ⁇ ) a transition metal element. It may be a lithium transition metal oxide containing M and a typical element A.
  • lithium transition metal oxide containing the transition metal element M examples include Li 6 CoO 4 , Li 5 CrO 4 , Li 5 FeO 4 , Li 6 NiO 4 , Li 6 CuO 4 , and Li 6 MnO 4 .
  • the lithium transition metal oxide containing these transition metal elements M may have an inverted fluorite-type crystal structure, or may have another crystal structure.
  • These lithium transition metal oxides can be obtained, for example , by mixing Li 2 O and a transition metal oxide containing a transition metal element M such as CoO in a predetermined ratio and firing in a nitrogen atmosphere.
  • an oxide containing lithium and the main group element A is preferable.
  • examples of such compounds include Li 5 AlO 4 , Li 5 GaO 4 , Li 5 InO 4 , Li 4 SiO 4 , Li 4 GeO 4 , Li 4 SnO 4 , Li 3 BO 3 , Li 5 SbO 5 , Li 5 BiO. 5 , Li 6 TeO 6 and the like can be mentioned.
  • the compound containing these main group elements A may have an inverted fluorite-type crystal structure, or may have another crystal structure.
  • Each of the above oxides can be obtained, for example , by mixing Li 2 O and an oxide containing a typical element A such as Al 2 O 3 in a predetermined ratio and firing in a nitrogen atmosphere.
  • lithium transition metal oxide containing the transition metal element M and the main group element A examples include Li 5.5 Co 0.5 Al 0.5 O 4 , Li 5.8 Co 0.8 Al 0.2 O 4.
  • a Lithium transition metal oxide represented by a M b A c O 4 (0 ⁇ a ⁇ 6, 0 ⁇ b ⁇ 1, 0 ⁇ c ⁇ 1, 0.05 ⁇ c / (b + c) ⁇ 0.5) can be mentioned.
  • the lithium transition metal oxide containing the transition metal element M and the main group element A can be obtained by a known method such as a firing method.
  • the crystal structure of these lithium transition metal oxides is not particularly limited, and for example, a crystal structure that can be attributed to the space group P42 / nmc (a crystal structure such as Li 6 CoO 4 ) or a crystal structure that can be assigned to the space group Pmmn (Li). 5 It may be a crystal structure of each oxide used as a material, such as (crystal structure of AlO 4, etc.), and may include a plurality of crystal structures.
  • the lithium transition metal oxide containing the transition metal element M and the main group element A may be an oxide in which a plurality of phases coexist. Examples of such an oxide include an oxide in which Al solid solution Li 6 CoO 4 and Co solid solution Li 5 AlO 4 coexist.
  • the positive electrode according to the embodiment of the present invention is a positive electrode for a non-aqueous electrolyte power storage element having the positive electrode active material described above.
  • the positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode active material layer arranged directly or via an intermediate layer on the positive electrode base material.
  • the positive electrode base material has conductivity.
  • the A has a "conductive” means that the volume resistivity is measured according to JIS-H-0505 (1975 years) is not more than 10 7 ⁇ ⁇ cm, "non-conductive", means that the volume resistivity is 10 7 ⁇ ⁇ cm greater.
  • metals such as aluminum, titanium, tantalum, and stainless steel or alloys thereof are used. Among these, aluminum and aluminum alloys are preferable from the viewpoint of balance of potential resistance, high conductivity and cost. Further, examples of the formation form of the positive electrode base material include foils and vapor-deposited films, and foils are preferable from the viewpoint of cost. That is, an aluminum foil is preferable as the positive electrode base material. Examples of aluminum or aluminum alloy include A1085P and A3003P specified in JIS-H-4000 (2014).
  • the average thickness of the positive electrode base material is preferably 3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less, further preferably 8 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, and particularly preferably 10 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less.
  • the "average thickness" of the positive electrode base material and the negative electrode base material described later refers to a value obtained by dividing the punched mass when a base material having a predetermined area is punched by the true density of the base material and the punched area.
  • the intermediate layer is a coating layer on the surface of the positive electrode base material, and contains conductive particles such as carbon particles to reduce the contact resistance between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer.
  • the composition of the intermediate layer is not particularly limited, and can be formed by, for example, a composition containing a resin binder and conductive particles.
  • the positive electrode active material layer is formed from a so-called positive electrode mixture containing a positive electrode active material. Further, the positive electrode mixture forming the positive electrode active material layer contains optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler, if necessary.
  • the positive electrode active material includes the positive electrode active material according to the above-described embodiment of the present invention.
  • the positive electrode active material may include a known positive electrode active material other than the positive electrode active material according to the embodiment of the present invention.
  • the content of the oxide having a structure) is preferably more than 10% by mass, more preferably 30% by mass or more, further preferably 50% by mass or more, and particularly preferably 65% by mass or more.
  • the content of the positive electrode active material according to the embodiment of the present invention or the oxide contained in the positive electrode active material in the positive electrode active material layer may be 99% by mass or less, and 90% by mass or less. It may be 80% by mass or less.
  • the conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material.
  • a conductive agent include carbonaceous materials; metals; conductive ceramics and the like.
  • carbonaceous materials include graphite and carbon black.
  • Examples of the type of carbon black include furnace black, acetylene black, and ketjen black. Among these, a carbonaceous material is preferable from the viewpoint of conductivity and coatability. Of these, acetylene black and ketjen black are preferable.
  • Examples of the shape of the conductive agent include powder, sheet, and fibrous.
  • the positive electrode active material and the conductive agent may be composited.
  • Examples of the method of compositing include a method of mechanically milling a mixture containing a positive electrode active material and a conductive agent, which will be described later.
  • the content of the conductive agent in the positive electrode active material layer is preferably 1% by mass or more and 40% by mass or less, and more preferably 3% by mass or more and 30% by mass or less.
  • binder examples include fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, and polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), sulfonated EPDM, and styrene. Elastomers such as butadiene rubber (SBR) and fluororubber; polysaccharide polymers and the like can be mentioned.
  • fluororesins polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.
  • thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, and polyimide
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • SBR butadiene rubber
  • fluororubber polysaccharide polymers and the like can be mentioned.
  • the content of the binder in the positive electrode active material layer is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, and more preferably 3% by mass or more and 9% by mass or less.
  • the thickener examples include polysaccharide polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose.
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • methyl cellulose examples include polysaccharide polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose.
  • Fillers include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, silicon dioxide, aluminum oxide, titanium dioxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, magnesium oxide, inorganic oxides such as aluminosilicate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, and water.
  • Hydroxides such as aluminum oxide, carbonates such as calcium carbonate, sparingly soluble ionic crystals such as calcium fluoride, barium fluoride, barium sulfate, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, talc, montmorillonite, boehmite and zeolite.
  • the positive electrode active material layer includes typical non-metal elements such as B, N, P, F, Cl, Br, I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sn, Sr, Ba and the like.
  • Typical metal elements of Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Nb, W and other transition metal elements are used as positive electrode active materials, conductive agents, binders, thickeners, fillers. It may be contained as a component other than.
  • the positive electrode can be produced, for example, by the following method. That is, the method for producing the positive electrode according to the embodiment of the present invention is the positive electrode active material according to the embodiment of the present invention or the positive electrode active material obtained by the method for producing the positive electrode active material according to the embodiment of the present invention. It is provided to prepare a positive electrode by using.
  • the positive electrode can be produced, for example, by applying the positive electrode mixture paste directly to the positive electrode base material or via an intermediate layer and drying it.
  • the positive electrode mixture paste contains each component constituting the positive electrode mixture, such as a positive electrode active material and an optional component such as a conductive agent and a binder.
  • the positive electrode mixture paste may further contain a dispersion medium.
  • the positive electrode active material and the conductive agent are mixed, it is preferable to mechanically mill the mixture containing the positive electrode active material and the conductive agent.
  • the mechanical milling treatment is performed in the state of the mixture containing the positive electrode active material and the conductive agent.
  • a positive electrode that can be a non-aqueous electrolyte power storage element having sufficient discharge performance can be manufactured with high certainty.
  • the mechanical milling process refers to a process of crushing, mixing, or compounding by applying mechanical energy such as impact, shear stress, and friction.
  • devices that perform mechanical milling processing include crushers and dispersers such as ball mills, bead mills, vibration mills, turbo mills, mechanofusions, and disc mills. Of these, a ball mill is preferable.
  • the ball mill one made of tungsten carbide (WC), one made of zirconium oxide (ZrO 2 ), or the like can be preferably used.
  • the mechanical milling treatment referred to here does not need to be accompanied by a mechanochemical reaction. It is presumed that such a mechanical milling treatment complexes the positive electrode active material and the conductive agent and improves the electron conductivity.
  • the number of rotations of the ball during processing can be, for example, 100 rpm or more and 1,000 rpm or less.
  • the processing time can be, for example, 0.1 hour or more and 10 hours or less.
  • this treatment can be carried out in an atmosphere of an inert gas such as argon or an atmosphere of an active gas, but it is preferably carried out in an atmosphere of an inert gas.
  • the power storage element has a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter, also simply referred to as “secondary battery”) will be described.
  • the positive electrode and the negative electrode usually form electrode bodies that are alternately superposed by stacking or winding through a separator.
  • the electrode body is housed in a container, and the container is filled with a non-aqueous electrolyte.
  • the non-aqueous electrolyte is interposed between the positive electrode and the negative electrode.
  • a known metal container, resin container or the like which is usually used as a container for a secondary battery can be used.
  • the positive electrode provided in the secondary battery is the positive electrode according to the embodiment of the present invention described above.
  • the negative electrode has a negative electrode base material and a negative electrode active material layer arranged directly on the negative electrode base material or via an intermediate layer.
  • the intermediate layer may have the same structure as the intermediate layer of the positive electrode.
  • the negative electrode base material may have the same structure as the positive side base material, but as the material, metals such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel or alloys thereof are used, and copper or a copper alloy is used. preferable. That is, copper foil is preferable as the negative electrode base material. Examples of the copper foil include rolled copper foil and electrolytic copper foil.
  • the average thickness of the negative electrode base material is preferably 2 ⁇ m or more and 35 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, further preferably 4 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less, and particularly preferably 5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the negative electrode active material layer is generally formed of a so-called negative electrode mixture containing a negative electrode active material. Further, the negative electrode mixture forming the negative electrode active material layer contains optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler, if necessary. As any component such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler, the same one as that of the positive electrode active material layer can be used.
  • the negative electrode active material layer may be a layer substantially composed of only the negative electrode active material such as metallic Li.
  • the negative electrode active material layer includes typical non-metal elements such as B, N, P, F, Cl, Br, I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sn, Sr, Ba and the like.
  • Typical metal elements of Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Ta, Hf, Nb, W and other transition metal elements are added to the negative electrode active material, conductive agent, binder, etc. It may be contained as a component other than the adhesive and the filler.
  • the negative electrode active material can be appropriately selected from known negative electrode active materials.
  • a material capable of occluding and releasing lithium ions is usually used.
  • the negative electrode active material include metal Li; metal or semi-metal such as Si and Sn; metal oxide or semi-metal oxide such as Si oxide, Ti oxide and Sn oxide; Li 4 Ti 5 O 12 ; Titanium-containing oxides such as LiTIO 2 and TiNb 2 O 7 ; polyphosphate compounds; silicon carbide; carbon materials such as graphite (graphite) and non-graphitizable carbon (graphitizable carbon or non-graphitizable carbon). Be done. Among these materials, graphite and non-graphitic carbon are preferable. In the negative electrode active material layer, one of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be mixed and used.
  • Graphite refers to a carbon material having an average lattice spacing (d 002 ) of (002) planes determined by X-ray diffraction before charging / discharging or in a discharged state of 0.33 nm or more and less than 0.34 nm.
  • Examples of graphite include natural graphite and artificial graphite. Artificial graphite is preferable from the viewpoint that a material having stable physical properties can be obtained.
  • Non-graphitic carbon refers to a carbon material having an average lattice spacing (d 002 ) of (002) planes determined by X-ray diffraction before charging / discharging or in a discharged state of 0.34 nm or more and 0.42 nm or less. ..
  • Examples of non-graphitizable carbon include non-graphitizable carbon and easily graphitizable carbon.
  • the non-graphitic carbon include a resin-derived material, a petroleum pitch or a petroleum pitch-derived material, a petroleum coke or a petroleum coke-derived material, a plant-derived material, an alcohol-derived material, and the like.
  • the discharge state of the carbon material is a state in which the open circuit voltage is 0.7 V or more in a unipolar battery in which the negative electrode containing the carbon material as the negative electrode active material is used as the working electrode and the metal Li is used as the counter electrode.
  • the potential of the metal Li counter electrode in the open circuit state is substantially equal to the oxidation-reduction potential of Li
  • the open circuit voltage in the single-pole battery is substantially equal to the potential of the negative electrode containing the carbon material with respect to the oxidation-reduction potential of Li. .. That is, the fact that the open circuit voltage in the single-pole battery is 0.7 V or more means that lithium ions that can be occluded and discharged are sufficiently released from the carbon material that is the negative electrode active material during charging and discharging. ..
  • non-graphitizable carbon refers to a carbon material having d 002 of 0.36 nm or more and 0.42 nm or less.
  • the “graphitizable carbon” refers to a carbon material in which d 002 is 0.34 nm or more and less than 0.36 nm.
  • the average particle size of the negative electrode active material can be, for example, 1 nm or more and 100 ⁇ m or less.
  • the average particle size thereof may be preferably 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the negative electrode active material is a metal, a metalloid, a metal oxide, a metalloid oxide, a titanium-containing oxide, a polyphosphate compound or the like, the average particle size thereof may be preferably 1 nm or more and 1 ⁇ m or less.
  • the electron conductivity of the active material layer is improved.
  • a crusher, a classifier, or the like is used to obtain a powder having a predetermined particle size.
  • the negative electrode active material is metallic Li
  • the form may be foil-like or plate-like.
  • the content of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is preferably 60% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 90% by mass or more and 98% by mass or less, for example, when the negative electrode active material layer is formed of a negative electrode mixture. preferable.
  • the content of the negative electrode active material may be 99% by mass or more, and may be 100% by mass.
  • the separator can be appropriately selected from known separators.
  • a separator composed of only the base material layer a separator in which a heat-resistant layer containing heat-resistant particles and a binder is formed on one surface or both surfaces of the base material layer can be used.
  • the material of the base material layer of the separator include woven fabrics, non-woven fabrics, and porous resin films. Among these materials, a porous resin film is preferable from the viewpoint of strength, and a non-woven fabric is preferable from the viewpoint of liquid retention of a non-aqueous electrolyte.
  • polyolefins such as polyethylene and polypropylene are preferable from the viewpoint of shutdown function, and polyimide and aramid are preferable from the viewpoint of oxidative decomposition resistance.
  • a composite material of these resins may be used as the base material layer of the separator.
  • the heat-resistant particles contained in the heat-resistant layer preferably have a mass loss of 5% or less at 500 ° C. in the atmosphere, and more preferably 5% or less in mass loss at 800 ° C. in the atmosphere.
  • Inorganic compounds can be mentioned as materials whose mass reduction is less than or equal to a predetermined value. Examples of inorganic compounds include oxides such as iron oxide, silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, barium titanate, zirconium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, magnesium oxide, and aluminosilicate; magnesium hydroxide, water.
  • Hydroxides such as calcium oxide and aluminum hydroxide; nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride; carbonates such as calcium carbonate; sulfates such as barium sulfate; sparingly soluble ion crystals such as calcium fluoride and barium fluoride Covalently bonded crystals such as silicon and diamond; talc, montmorillonite, boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mulite, spinel, olivine, sericite, bentonite, mica and other mineral resource-derived substances or man-made products thereof. ..
  • the inorganic compound a simple substance or a complex of these substances may be used alone, or two or more kinds thereof may be mixed and used.
  • silicon oxide, aluminum oxide, or aluminosilicate is preferable from the viewpoint of safety of the power storage device.
  • the porosity of the separator is preferably 80% by volume or less from the viewpoint of strength, and preferably 20% by volume or more from the viewpoint of discharge performance.
  • the "vacancy ratio" is a volume-based value, and means a value measured by a mercury porosimeter.
  • a polymer gel composed of a polymer and a non-aqueous electrolyte may be used.
  • the polymer include polyacrylonitrile, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polymethylmethacrylate, polyvinylacetate, polyvinylpyrrolidone, polyvinylidene fluoride and the like.
  • the use of polymer gel has the effect of suppressing liquid leakage.
  • a polymer gel may be used in combination with the above-mentioned porous resin film or non-woven fabric.
  • Non-aqueous electrolyte The non-aqueous electrolyte can be appropriately selected from known non-aqueous electrolytes.
  • a non-aqueous electrolyte solution may be used as the non-aqueous electrolyte.
  • the non-aqueous electrolyte solution contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.
  • the non-aqueous solvent can be appropriately selected from known non-aqueous solvents.
  • the non-aqueous solvent include cyclic carbonate, chain carbonate, carboxylic acid ester, phosphoric acid ester, sulfonic acid ester, ether, amide, nitrile and the like.
  • the non-aqueous solvent those in which some of the hydrogen atoms contained in these compounds are replaced with halogen may be used.
  • ethylene carbonate EC
  • propylene carbonate PC
  • butylene carbonate BC
  • vinylene carbonate VC
  • vinyl ethylene carbonate VEC
  • chloroethylene carbonate fluoroethylene carbonate (FEC), difluoroethylene carbonate.
  • DFEC styrene carbonate, 1-phenylvinylene carbonate, 1,2-diphenylvinylene carbonate and the like
  • EC is preferable.
  • chain carbonate examples include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diphenyl carbonate, trifluoroethyl methyl carbonate, bis (trifluoroethyl) carbonate and the like. Of these, DMC and EMC are preferable.
  • the cyclic carbonate and the chain carbonate are used as the non-aqueous solvent, and it is more preferable to use the cyclic carbonate and the chain carbonate in combination.
  • the cyclic carbonate By using the cyclic carbonate, the dissociation of the electrolyte salt can be promoted and the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte solution can be improved.
  • the chain carbonate By using the chain carbonate, the viscosity of the non-aqueous electrolytic solution can be kept low.
  • the volume ratio of the cyclic carbonate to the chain carbonate is preferably in the range of, for example, 5:95 to 50:50.
  • the electrolyte salt can be appropriately selected from known electrolyte salts.
  • Examples of the electrolyte salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt, magnesium salt, onium salt and the like. Of these, lithium salts are preferred.
  • lithium salts include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO 2).
  • C 2 F 5 ) 2 LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiC (SO 2 C 2 F 5 ) 3 and other halogenated hydrocarbon groups
  • lithium salts having Among these, an inorganic lithium salt is preferable, and LiPF 6 is more preferable.
  • the content of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolytic solution preferable to be 0.1 mol / dm 3 or more 2.5 mol / dm 3 or less, more preferable to be 0.3 mol / dm 3 or more 2.0 mol / dm 3 or less , more preferable to be 0.5 mol / dm 3 or more 1.7 mol / dm 3 or less, and particularly preferably 0.7 mol / dm 3 or more 1.5 mol / dm 3 or less.
  • the non-aqueous electrolyte solution may contain additives.
  • the additive include aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, and partially hydride of terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, and dibenzofuran; 2-fluorobiphenyl, o.
  • -Partial halides of the above aromatic compounds such as cyclohexylfluorobenzene and p-cyclohexylfluorobenzene; such as 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole, 3,5-difluoroanisole and the like.
  • Anisole halide compounds succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, cyclohexanedicarboxylic acid anhydride; ethylene sulfite, propylene sulfite, dimethyl sulfite, dimethyl sulfite, ethylene sulfate, Sulforane, dimethylsulfone, diethylsulfone, dimethylsulfoxide, diethylsulfoxide, tetramethylenesulfoxide, diphenylsulfide, 4,4'-bis (2,2-dioxo-1,3,2-dioxathiolane), 4-methylsulfonyloxymethyl- Examples thereof include 2,2-dioxo-1,3,2-dioxathiolane, thioanisol, diphenyldisulfide, dipyridinium disulfide, perflu
  • the content of the additive contained in the non-aqueous electrolytic solution is preferably 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or more and 7% by mass or less with respect to the total mass of the non-aqueous electrolytic solution. , 0.2% by mass or more and 5% by mass or less is more preferable, and 0.3% by mass or more and 3% by mass or less is particularly preferable.
  • non-aqueous electrolyte a solid electrolyte may be used, or a non-aqueous electrolyte solution and a solid electrolyte may be used in combination.
  • the solid electrolyte can be selected from any material having ionic conductivity such as lithium, sodium and calcium and being solid at room temperature (for example, 15 ° C to 25 ° C).
  • Examples of the solid electrolyte include sulfide solid electrolytes, oxide solid electrolytes, oxynitride solid electrolytes, polymer solid electrolytes and the like.
  • lithium ion secondary battery examples include Li 2 SP 2 S 5 , Li I-Li 2 SP 2 S 5 , Li 10 Ge-P 2 S 12 and the like as the sulfide solid electrolyte.
  • the shape of the power storage element of the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery, a laminated film type battery, a square type battery, a flat type battery, a coin type battery, and a button type battery.
  • FIG. 1 shows a power storage element 1 (non-aqueous electrolyte power storage element) as an example of a square battery.
  • the figure is a perspective view of the inside of the case.
  • the electrode body 2 having the positive electrode and the negative electrode wound around the separator is housed in the square container 3.
  • the positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via the positive electrode lead 41.
  • the negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 5 via the negative electrode lead 51.
  • the power storage element of the present embodiment is a power source for automobiles such as an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), and a plug-in hybrid vehicle (PHEV), a power source for electronic devices such as a personal computer and a communication terminal, or a power source for power storage.
  • EV electric vehicle
  • HEV hybrid vehicle
  • PHEV plug-in hybrid vehicle
  • a power source for electronic devices such as a personal computer and a communication terminal
  • a power source for power storage Etc., it can be mounted as a power storage unit (battery module) composed of a plurality of power storage elements 1.
  • the technique according to the embodiment of the present invention may be applied to at least one power storage element included in the power storage unit.
  • FIG. 2 shows an example of a power storage device 30 in which a power storage unit 20 in which two or more electrically connected power storage elements 1 are assembled is further assembled.
  • the power storage device 30 may include a bus bar (not shown) that electrically connects two or more power storage elements 1, a bus bar (not shown) that electrically connects two or more power storage units 20 and the like.
  • the power storage unit 20 or the power storage device 30 may include a condition monitoring device (not shown) that monitors the state of one or more power storage elements.
  • the power storage element can be manufactured by using the positive electrode active material.
  • the method for producing a non-aqueous electrolyte power storage device according to an embodiment of the present invention includes a method for producing a positive electrode according to an embodiment of the present invention.
  • the method for manufacturing the power storage element is as follows: the above-mentioned positive electrode is manufactured, the negative electrode is manufactured, a non-aqueous electrolyte is prepared, and the positive electrode and the negative electrode are laminated or wound alternately through a separator. It includes forming the electrode body, accommodating the positive electrode body and the negative electrode body (electrode body) in a container, and injecting the non-aqueous electrolyte into the container. After the injection, the power storage element can be obtained by sealing the injection port.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention.
  • the configuration of one embodiment can be added to the configuration of another embodiment, and a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment or a well-known technique.
  • some of the configurations of certain embodiments can be deleted.
  • a well-known technique can be added to the configuration of a certain embodiment.
  • the power storage element is used as a non-aqueous electrolyte secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery) capable of charging and discharging has been described, but the type, shape, size, capacity, etc. of the power storage element are arbitrary. ..
  • the non-aqueous electrolyte storage element of the present invention can also be applied to capacitors such as various non-aqueous electrolyte secondary batteries, electric double layer capacitors, and lithium ion capacitors.
  • the positive electrode active material and the positive electrode of the present invention can also be used for the positive electrode active material and the positive electrode other than the non-aqueous electrolyte power storage element.
  • Example 1 The obtained Li 6 CoO 4 and Li 5 AlO 4 were mixed at a molar ratio of 8: 1, and then treated in an argon atmosphere with a tungsten carbide (WC) ball mill at a rotation speed of 400 rpm for 2 hours.
  • WC tungsten carbide
  • Example 1 The positive electrode active materials of Examples 2 to 7 and Comparative Example 1 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the materials used were as shown in Table 1. Table 1 also shows the composition formulas of the obtained positive electrode active material (oxide).
  • FIG. 4 shows an X-ray diffraction diagram of each positive electrode active material of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1
  • FIG. 5 shows an X-ray diffraction diagram of each positive electrode active material of Examples 5 to 7.
  • Table 1 shows the half width of the diffraction peak in which the diffraction angle 2 ⁇ of the positive electrode active materials of Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 is around 33 °, and the lattice constant a, which are obtained from the X-ray diffraction measurement.
  • FIGS. 4 and 5 are X-ray diffraction diagrams of the positive electrode active material (oxide) obtained by the treatment by the mechanochemical method.
  • FIG. 3 which is an X-ray diffraction diagram of the oxide obtained by the solid phase reaction method
  • FIGS. 4 and 5 are X-ray diffraction diagrams of the positive electrode active material (oxide) obtained by the treatment by the mechanochemical method.
  • the half-price range of the diffraction peak near 33 ° is significantly increased by passing through the treatment by the mechanochemical method.
  • the half width of the diffraction peak near 33 ° is described above. Was less than 0.3 °. For example, it was 0.10 ° in Synthesis Example 1, 0.16 ° in Synthesis Example 2, and 0.15 ° in Reference Synthesis Example 2.
  • the positive electrode active material each oxide of Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 obtained via the mechanochemical treatment, as shown in Table 1, the half width of the diffraction peak near 33 ° was 0.3 ° or more.
  • LiPF 6 was dissolved in a non-aqueous solvent in which EC, DMC and EMC were mixed at a volume ratio of 30:35:35 at a concentration of 1 mol / dm 3 to prepare a non-aqueous electrolyte.
  • a lithium metal having a thickness of 100 ⁇ m and a diameter of 20 mm ⁇ was arranged on a negative electrode base material made of copper foil to form a negative electrode.
  • a Tomcell manufactured by Nippon Tomsel Co., Ltd.
  • a polypropylene microporous membrane was used as the separator.
  • the negative electrode, the separator, and the positive electrode are laminated inside the packing arranged on the stainless steel lower lid, 0.3 mL of the non-aqueous electrolyte (electrolyte solution) is injected, one spacer, and the positive electrode.
  • the non-aqueous electrolyte electrolyte solution
  • One V-shaped leaf spring was used, and finally the stainless steel top lid was tightened with a nut to fix it. In this way, a non-aqueous electrolyte power storage element (evaluation cell) was produced. All the operations from the production of the positive electrode to the production of the evaluation cell were performed in an argon atmosphere.
  • Table 2 shows the amount of electricity discharged in the first cycle, the amount of electricity discharged in the eighth cycle, and the number of charge / discharge cycles in which charging at 400 mAh / g was maintained.
  • the molar ratio (A / (M + A)) of the content of the main group element A to the total content of the transition metal element M and the main group element A is more than 0.05 and 0.5 or less.
  • the amount of electricity discharged in the first cycle exceeded 370 mAh / g
  • the amount of electricity discharged in the eighth cycle also exceeded 100 mAh / g.
  • the present invention can be applied to electronic devices such as personal computers and communication terminals, non-aqueous electrolyte power storage elements used as power sources for automobiles, and positive electrodes and positive electrode active materials provided therein.
  • Non-aqueous electrolyte power storage element 1
  • Electrode body 3
  • Container 4
  • Positive terminal 4
  • Negative terminal 51
  • Negative lead 20
  • Power storage unit 30
  • Power storage device

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Abstract

本発明の一態様は、リチウム、遷移金属元素及び典型元素を含み、かつ逆蛍石型の結晶構造を有する酸化物を含有し、上記遷移金属元素が、コバルト、鉄、銅、マンガン、ニッケル、クロム又はこれらの組み合わせであり、上記典型元素が、１３族元素、１４族元素、リン、アンチモン、ビスマス、テルル又はこれらの組み合わせであり、上記酸化物中の上記遷移金属元素と上記典型元素との合計含有量に対する上記典型元素の含有量のモル比率が０．０５超０．５以下である正極活物質である。

Description

正極活物質、正極、非水電解質蓄電素子、正極活物質の製造方法、正極の製造方法、及び非水電解質蓄電素子の製造方法
　本発明は、正極活物質、正極、非水電解質蓄電素子、正極活物質の製造方法、正極の製造方法、及び非水電解質蓄電素子の製造方法に関する。
　リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。上記非水電解質二次電池は、一般的には、セパレータで電気的に隔離された一対の電極と、この電極間に介在する非水電解質とを有し、両電極間でイオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、非水電解質二次電池以外の非水電解質蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。
　非水電解質蓄電素子の正極及び負極には、各種活物質が採用されており、正極活物質としては、様々な複合酸化物が広く用いられている。正極活物質の一つとして、Ｌｉ２ＯにＣｏ、Ｆｅ等の遷移金属元素を固溶させた遷移金属固溶金属酸化物が開発されている（特許文献１、２参照）。
特開２０１５－１０７８９０号公報 特開２０１５－３２５１５号公報
　上記従来のＬｉ２Ｏに遷移金属元素が固溶された正極活物質は、初期の放電電気量が大きくない。また、従来のＬｉ２Ｏに遷移金属元素が固溶された正極活物質は、充放電サイクル性能も不十分である。すなわち、従来のＬｉ２Ｏに遷移金属元素が固溶された正極活物質の場合、充放電サイクルに伴って放電電気量等が大きく低下するため、充放電を十分な電気量で多数回繰り返し行って使用することが難しい。
　本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、初期及び充放電サイクル後の放電電気量が大きく、十分な電気量での多数回の充放電が可能な正極活物質、このような正極活物質を有する正極及び非水電解質蓄電素子、上記正極活物質の製造方法、上記正極の製造方法、並びに上記非水電解質蓄電素子の製造方法を提供することである。
　本発明の一態様は、リチウム、遷移金属元素及び典型元素を含み、かつ逆蛍石型の結晶構造を有する酸化物を含有し、上記遷移金属元素が、コバルト、鉄、銅、マンガン、ニッケル、クロム又はこれらの組み合わせであり、上記典型元素が、１３族元素、１４族元素、リン、アンチモン、ビスマス、テルル又はこれらの組み合わせであり、上記酸化物中の上記遷移金属元素と上記典型元素との合計含有量に対する上記典型元素の含有量のモル比率が０．０５超０．５以下である正極活物質である。
　本発明の他の一態様は、当該正極活物質を有する正極である。
　本発明の他の一態様は、当該正極を備える非水電解質蓄電素子である。
　本発明の他の一態様は、遷移金属元素及び典型元素を含む材料をメカノケミカル法により処理することを備え、上記材料が、上記遷移金属元素を含むリチウム遷移金属酸化物と、上記典型元素を含む化合物とを含有する、又は上記遷移金属元素及び上記典型元素を含むリチウム遷移金属酸化物を含有し、上記遷移金属元素が、コバルト、鉄、銅、マンガン、ニッケル、クロム又はこれらの組み合わせであり、上記典型元素が、１３族元素、１４族元素、リン、アンチモン、ビスマス、テルル又はこれらの組み合わせであり、上記材料中の上記遷移金属元素と上記典型元素との合計含有量に対する上記典型元素の含有量のモル比率が０．０５超０．５以下である正極活物質の製造方法である。
　本発明の他の一態様は、当該正極活物質又は当該正極活物質の製造方法で得られた正極活物質を用いて正極を作製することを含む正極の製造方法である。
　本発明の他の一態様は、当該正極の製造方法を含む非水電解質蓄電素子の製造方法である。
　本発明の一態様によれば、初期及び充放電サイクル後の放電電気量が大きく、十分な電気量での多数回の充放電が可能な正極活物質、このような正極活物質を有する正極及び非水電解質蓄電素子、上記正極活物質の製造方法、上記正極の製造方法、並びに上記非水電解質蓄電素子の製造方法を提供することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子を示す外観斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子を複数個集合して構成した蓄電装置を示す概略図である。 図３は、合成例１、２及び参考合成例１から３で得られた各酸化物のエックス線回折図である。 図４は、実施例１から４及び比較例１で得られた各正極活物質（酸化物）のエックス線回折図である。 図５は、実施例５から７で得られた各正極活物質（酸化物）のエックス線回折図である。
　初めに、本明細書によって開示される正極活物質、正極、非水電解質蓄電素子、正極活物質の製造方法、正極の製造方法、及び非水電解質蓄電素子の製造方法の概要について説明する。
　本発明の一態様に係る正極活物質は、リチウム、遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａを含み、かつ逆蛍石型の結晶構造を有する酸化物を含有し、上記遷移金属元素Ｍが、コバルト、鉄、銅、マンガン、ニッケル、クロム又はこれらの組み合わせであり、上記典型元素Ａが、１３族元素、１４族元素、リン、アンチモン、ビスマス、テルル又はこれらの組み合わせであり、上記酸化物中の上記遷移金属元素Ｍと上記典型元素Ａとの合計含有量に対する上記典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））が０．０５超０．５以下である正極活物質である。
　当該正極活物質は、初期及び充放電サイクル後の放電電気量が大きく、十分な電気量での多数回の充放電が可能である。この理由は定かではないが、以下の理由が推測される。当該正極活物質に含有される上記酸化物は、典型的には、逆蛍石型の結晶構造を有するＬｉ２Ｏに対して遷移金属元素Ｍと共に典型元素Ａが所定比率で固溶された複合酸化物である。また、上記典型元素Ａは、カチオンとなることができ、Ｌｉ２Ｏに固溶可能なｐ－ブロック元素である。上記酸化物においては、酸素原子Ｏが、Ｍ３ｄ－Ｏ２ｐ混成軌道の他、Ａｓｐ－Ｏ２ｐのｓｐ系の混成軌道を形成すると推測される。このＡｓｐ－Ｏ２ｐのｓｐ系の混成軌道による結合は非常に強固であるため、上記酸化物中の典型元素Ａの含有量が大きいほど、上記酸化物の構造安定性が向上すると考えられる。一方、上記酸化物中の典型元素Ａの含有量が大きくなるほど、遷移金属元素Ｍ（すなわちｄ電子の総量）が減少するため、電子伝導性が低下すると考えられる。そこで、Ｌｉ２Ｏに対して固溶される典型元素Ａと遷移金属元素Ｍとの含有比率を調整し、遷移金属元素Ｍと典型元素Ａとの合計含有量に対する上記典型元素の含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））を０．０５超０．５以下とすることで、構造安定性と電子伝導性との均衡がとれる。このため、当該正極活物質は、放電電気量が大きく、充放電サイクル性能も向上し、十分な電気量での多数回の充放電が可能となっていると推測される。
　本発明の一態様に係る正極活物質においては、上記酸化物の格子定数ａが０．４５９０ｎｍ以上０．４６３０ｎｍ以下であることが好ましい。格子定数ａが上記範囲である場合、より適度な含有量の典型元素Ａが固溶している状態であると推測され、放電電気量がより大きくなり、より多数回の充放電が可能となる。
　本明細書において、上記酸化物の格子定数ａは、以下の方法で実施したエックス線回折測定及び自動解析処理によって求められるものを指す。具体的には、酸化物のエックス線回折測定は、エックス回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社の「ＭｉｎｉＦｌｅｘ　ＩＩ」）を用いた粉末エックス線回折測定によって、線源はＣｕＫα線、管電圧は３０ｋＶ、管電流は１５ｍＡとして行う。このとき、回折エックス線は、厚さ３０μｍのＫβフィルターを通り、高速一次元検出器（Ｄ／ｔｅＸ　Ｕｌｔｒａ　２）にて検出される。また、サンプリング幅は０．０２°、スキャンスピードは５°／ｍｉｎ、発散スリット幅は０．６２５°、受光スリット幅は１３ｍｍ（ＯＰＥＮ）、散乱スリット幅は８ｍｍとする。得られたエックス線回折図を、ＰＤＸＬ（解析ソフト、Ｒｉｇａｋｕ製）を用いて自動解析処理する。はじめに、ＰＤＸＬに測定データを読み込む。つぎに、測定データに計算データを合わせるために、誤差データが１０００ｃｐｓ以下になるように「最適化」を実施する。この「最適化」の作業ウィンドウでは、「バックグラウンドを精密化する」および「自動」を選択する。最適化が完了したら、フローバーの「カード情報読み込み」欄から、「ＩＣＤＤ　ＰＤＦ　００－０１２－０２５４」のデータを抽出し、「結晶相候補」欄に移動して「確定」する。つぎに、フローバーの「格子定数精密化」を選択し、解析対象相で「ｌｉｔｈｉａ」を選択し、３３°および５６°の「Ｎｏ．」欄にチェックを入れる。「角度補正」で「補正しない」を選択し、「精密化」することで、格子定数の値が出力される。
　本発明の一態様に係る正極活物質においては、上記酸化物のＣｕＫα線を用いたエックス線回折図において、回折角２θが３３°付近の回折ピークの半値幅が０．３°以上であることが好ましい。このような構成によれば、初期及び充放電サイクル後の放電電気量が大きく、多数回の充放電が可能な正極活物質を確実性高く提供できる。本明細書において、回折角２θが３３°付近の回折ピークとは、回折角２θが３０°から３５°の範囲内で最も回折強度が強いピークを指す。
　本発明の一態様に係る正極は、当該正極活物質を有する正極である。当該正極は当該正極活物質を有するため、当該正極を備える非水電解質蓄電素子の初期及び充放電サイクル後の放電電気量を大きくし、十分な電気量での多数回の充放電が可能となる。
　本発明の一態様に係る正極は、当該正極活物質を含む正極活物質層を備え、上記正極活物質層における上記酸化物の含有量が１０質量％超であることが好ましい。このように正極活物質層における上記酸化物の含有割合を高めることで、当該正極を備える非水電解質蓄電素子の初期及び充放電サイクル後の放電電気量をより大きくし、より多数回の充放電が可能となる。
　本発明の一態様に係る非水電解質蓄電素子は、当該正極を備える非水電解質蓄電素子（以下、単に「蓄電素子」ということもある。）である。当該蓄電素子は、初期及び充放電サイクル後の放電電気量が大きく、十分な電気量での多数回の充放電が可能である。
　本発明の一態様に係る正極活物質の製造方法は、遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａを含む材料をメカノケミカル法により処理することを備え、上記材料が、上記遷移金属元素Ｍを含むリチウム遷移金属酸化物と、上記典型元素Ａを含む化合物とを含有する、又は上記遷移金属元素Ｍ及び上記典型元素Ａを含むリチウム遷移金属酸化物を含有し、上記遷移金属元素Ｍが、コバルト、鉄、銅、マンガン、ニッケル、クロム又はこれらの組み合わせであり、上記典型元素Ａが、１３族元素、１４族元素、リン、アンチモン、ビスマス、テルル又はこれらの組み合わせであり、上記材料中の上記遷移金属元素Ｍと上記典型元素Ａとの合計含有量に対する上記典型元素の含有量のモル比率が０．０５超０．５以下である正極活物質の製造方法である。
　当該製造方法によれば、初期及び充放電サイクル後の放電電気量が大きく、十分な電気量での多数回の充放電が可能な正極活物質を製造することができる。
　本発明の一態様に係る正極の製造方法は、当該正極活物質又は当該正極活物質の製造方法で得られた正極活物質を用いて正極を作製することを備える正極の製造方法である。
　当該製造方法によれば、初期及び充放電サイクル後の放電電気量が大きく、十分な電気量での多数回の充放電が可能な正極を製造することができる。
　当該正極の製造方法において、上記正極を作製することが、当該正極活物質又は当該正極活物質の製造方法で得られた正極活物質と、導電剤とを含む混合物をメカニカルミリング処理することを備えることが好ましい。
　このような処理を行うことで、初期及び充放電サイクル後の放電電気量がより大きく、より多数回の充放電が可能な正極を製造することができる。このような効果が生じる理由は定かではないが、以下が推測される。乳鉢等による一般的な混合方法では、正極活物質と導電剤とがバルク表面同士のみで接触した混合物が得られる。一方、メカニカルミリング処理を行った場合、粒子の粉砕と凝集とがナノレベルで繰り返されるため、導電剤が正極活物質のバルク内に取り込まれた状態の複合体が形成されると考えられる。このような複合体が形成されることにより電子伝導性が高まり、性能が向上すると推測される。
　本発明の一態様に係る非水電解質蓄電素子の製造方法は、当該正極の製造方法を含む非水電解質蓄電素子の製造方法である。
　当該製造方法によれば、初期及び充放電サイクル後の放電電気量が大きく、十分な電気量での多数回の充放電が可能な蓄電素子を製造することができる。
　以下、本発明の一実施形態に係る正極活物質、正極活物質の製造方法、正極、正極の製造方法、非水電解質蓄電素子、及び非水電解質蓄電素子の製造方法について、順に説明する。
＜正極活物質＞
　本発明の一実施形態に係る正極活物質は、リチウム、遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａを含み、かつ逆蛍石型の結晶構造を有する酸化物を含有する。上記遷移金属元素Ｍは、コバルト、鉄、銅、マンガン、ニッケル、クロム又はこれらの組み合わせである。上記典型元素Ａは、１３族元素、１４族元素、リン、アンチモン、ビスマス、テルル又はこれらの組み合わせである。上記酸化物中の上記遷移金属元素Ｍと上記典型元素Ａとの合計含有量に対する上記典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））が０．０５超０．５以下である。
　当該正極活物質は、上記酸化物を含有するため、初期及び充放電サイクル後の放電電気量が大きく、十分な電気量の多数回の充放電が可能である。
　上記酸化物は、リチウム、遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａを含み、かつ逆蛍石型の結晶構造を有する。
　遷移金属元素Ｍとしては、Ｃｏを含むことが好ましく、Ｃｏがより好ましい。
　典型元素Ａにおける１３族元素としては、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ等を挙げることができる。１４族元素としては、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ等を挙げることができる。典型元素Ａとしては、１３族元素及び１４族元素が好ましい。また、典型元素Ａとしては、第３周期元素（Ａｌ、Ｓｉ等）及び第４周期元素（Ｇａ及びＧｅ）が好ましい。これらの中でも、典型元素Ａとしては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ及びＧｅがより好ましい。これらの典型元素Ａを用いることで、初期及び充放電サイクル後の放電電気量がより大きくなり、より多数回の充放電が可能となる。
　上記酸化物中の遷移金属元素Ｍと典型元素Ａとの合計含有量に対する上記典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））は、０．０５超０．５以下であり、０．１以上０．４５以下が好ましく、０．１５以上０．４以下がより好ましく、０．２以上０．３５以下がさらに好ましい。上記典型元素Ａが例えばＡｌ等である場合、モル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））は、０．２５以上又は０．３以上がより好ましいことがある。また、上記典型元素ＡがＳｉ、Ｇａ、Ｇｅ等である場合、モル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））は、０．３以下又は０．２５以下がより好ましいことがある。上記典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））を上記下限超又は上記下限以上とすることで、上記酸化物の構造安定性が向上すると推測され、その結果、初期及び充放電サイクル後の放電電気量が大きくなり、多数回の充放電が可能となる。一方、上記典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））を上記上限以下とすることで、酸素ガスの発生が抑制される、又は遅延化されると推測され、その結果、初期及び充放電サイクル後の放電電気量が大きくなり、多数回の充放電が可能となる。すなわち、上記典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））を上記範囲内とすることで、初期及び充放電サイクル後の放電電気量が大きくなり、多数回の充放電が可能となる。
　上記酸化物中のリチウムＬｉと遷移金属元素Ｍと典型元素Ａとの合計含有量に対する遷移金属元素Ｍと典型元素Ａとの合計含有量のモル比率（（Ｍ＋Ａ）／（Ｌｉ＋Ｍ＋Ａ））は特に限定されないが、例えば０．０５以上０．３以下が好ましく、０．１以上０．２以下がより好ましく、０．１４以上０．１６以下がさらに好ましい。上記モル比率（（Ｍ＋Ａ）／（Ｌｉ＋Ｍ＋Ａ））は、Ｌｉ２Ｏに対する遷移金属元素Ｍと典型元素Ａとの固溶量の目安となり、上記モル比率（（Ｍ＋Ａ）／（Ｌｉ＋Ｍ＋Ａ））が上記範囲であることで、初期及び充放電サイクル後の放電電気量がより大きくなり、より多数回の充放電が可能となる。
　上記酸化物は、リチウム、遷移金属元素Ｍ、典型元素Ａ及び酸素以外の他の元素を含んでいてもよい。但し、上記酸化物を構成する全元素の合計含有量に対する上記他の元素の含有量のモル比率は、０．１以下が好ましく、０．０１以下がより好ましい。上記酸化物は、リチウム、遷移金属元素Ｍ、典型元素Ａ及び酸素から実質的に構成されていてよい。上記酸化物が、リチウム、遷移金属元素Ｍ、典型元素Ａ及び酸素から実質的に構成されていることで、初期及び充放電サイクル後の放電電気量がより大きくなり、より多数回の充放電が可能となる。
　上記酸化物における酸素の含有量としては特に限定されず、通常、リチウム、遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａ等の組成比やこれらの元素の価数などから決定される。但し、酸素不足又は酸素過多の酸化物となっていてもよい。
　なお、本明細書における正極活物質の酸化物の組成比は、充放電を行っていない酸化物、あるいは次の方法により完全放電状態とした酸化物における組成比をいう。まず、非水電解質蓄電素子を、０．０５Ｃの電流で通常使用時の充電終止電圧となるまで定電流充電し、満充電状態とする。３０分の休止後、０．０５Ｃの電流で通常使用時の下限電圧まで定電流放電する。解体し、正極を取り出し、金属リチウム電極を対極とした試験電池を組み立て、正極合剤１ｇあたり１０ｍＡの電流値で、正極電位が２．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）となるまで定電流放電を行い、正極を完全放電状態に調整する。再解体し、正極を取り出す。取り出した正極から、正極活物質の酸化物を採取する。ここで、通常使用時とは、当該非水電解質蓄電素子について推奨され、又は指定される充放電条件を採用して当該非水電解質蓄電素子を使用する場合であり、当該非水電解質蓄電素子のための充電器が用意されている場合は、その充電器を適用して当該非水電解質蓄電素子を使用する場合をいう。
　上記酸化物の組成式は、下記式（１）で表されることが好ましい。
　［Ｌｉ２－２ｚＭ２ｘＡ２ｙ］Ｏ　・・・（１）
　上記式（１）中、Ｍは、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ又はこれらの組み合わせである。Ａは、１３族元素、１４族元素、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ又はこれらの組み合わせである。ｘ、ｙ及びｚは、下記式（ａ）から（ｄ）を満たす。
　０＜ｘ＜１　・・・（ａ）
　０＜ｙ＜１　・・・（ｂ）
　ｘ＋ｙ≦ｚ＜１　・・・（ｃ）
　０．０５＜ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．５　・・・（ｄ）
　上記式（１）中のｘは、Ｌｉ２Ｏに対して固溶した遷移金属元素Ｍの含有量に関係し、上記式（ａ）を満たす。ｘは、０．０１以上０．５以下が好ましく、０．０３以上０．２以下がより好ましく、０．０５以上０．１５以下がさらに好ましく、０．０６以上０．１２以下がよりさらに好ましく、０．０８以上０．１０以下が特に好ましい。ｘを上記範囲内とすることで、初期及び充放電サイクル後の放電電気量がより大きくなり、より多数回の充放電が可能となる。
　上記式（１）中のｙは、Ｌｉ２Ｏに対して固溶した典型元素Ａの含有量に関係し、上記式（ｂ）を満たす。ｙは、０．００１以上０．５以下が好ましく、０．００５以上０．２以下がより好ましく、０．０１以上０．１以下がさらに好ましく、０．０２以上０．０５以下が特に好ましい。ｙを上記範囲内とすることで、初期及び充放電サイクル後の放電電気量がより大きくなり、より多数回の充放電が可能となる。
　上記式（１）中のｚは、Ｌｉの含有量に関係し、上記式（ｃ）を満たす。なお、遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａの価数がいずれも＋１価であり、ｘ＋ｙ＝ｚが成り立つ場合、逆蛍石構造のＬｉ２Ｏのリチウムサイトの一部が遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａで置換された関係となる。但し、遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａの価数によって、ｘ＋ｙ＜ｚであっても効果に影響を与えるものではない。ｚは、０．１以上０．５以下が好ましく、０．２以上０．４以下がより好ましく、０．２６以上０．３２以下がさらに好ましい。
　上記式（ｄ）におけるｙ／（ｘ＋ｙ）は、上記酸化物における遷移金属元素Ｍと典型元素Ａとの合計含有量（２ｘ＋２ｙ）に対する典型元素Ｍの含有量（２ｙ）のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））である。ｙ／（ｘ＋ｙ）は、０．１以上０．４５以下が好ましく、０．１５以上０．４以下がより好ましく、０．２以上０．３５以下がさらに好ましい。ｙ／（ｘ＋ｙ）は、０．２５以上又は０．３以上がより好ましいことがある。また、ｙ／（ｘ＋ｙ）は、０．３以下又は０．２５以下がより好ましいことがある。ｙ／（ｘ＋ｙ）を上記範囲内とすることで、初期及び充放電サイクル後の放電電気量がより大きくなり、より多数回の充放電が可能となる。
　上記酸化物の格子定数ａは、０．４５９０ｎｍ以上０．４６３０ｎｍ以下が好ましく、０．４５９７ｎｍ以上０．４６２０ｎｍ以下がより好ましい。この格子定数ａは、遷移金属元素Ｍと典型元素Ａとの合計含有量に対する典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））、又は典型元素Ａの含有量に依存し、典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））又は典型元素Ａの含有量が大きくなると、格子定数ａは小さくなる傾向にある。従って、上記酸化物の格子定数ａが上記範囲である場合、典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））又は典型元素Ａの含有量がより適切な範囲となっており、初期及び充放電サイクル後の放電電気量がより大きくなり、より多数回の充放電が可能となる。
　上記酸化物のＣｕＫα線を用いたエックス線回折図において、回折角２θが３３°付近（例えば３０°以上３５°以下の範囲）の回折ピークの半値幅は０．３°以上が好ましく、０．５°以上がより好ましく、０．８°以上がさらに好ましい。回折角２θが３３°付近の回折ピークの半値幅が上記下限以上である場合、初期及び充放電サイクル後の放電電気量がより大きくなり、より多数回の充放電が可能となる。回折角２θが３３°付近の回折ピークの半値幅は、例えば５°以下であってよく、３°以下であってよく、２°以下であってよい。
　当該正極活物質は、上記酸化物以外の他の成分を含んでいてもよい。但し、当該正極活物質に占める上記酸化物の含有量の下限は、７０質量％が好ましく、９０質量％がより好ましく、９９質量％がさらに好ましい。この酸化物の含有量の上限は１００質量％であってよい。当該正極活物質は、実質的に上記酸化物のみからなるものであってよい。このように、当該正極活物質の大部分が上記酸化物から構成されることで、初期及び充放電サイクル後の放電電気量がより大きくなり、より多数回の充放電が可能となる。
　当該正極活物質が含んでいてもよい上記酸化物以外の他の成分としては、上記酸化物以外の従来公知の正極活物質等が挙げられる。
＜正極活物質の製造方法＞
　当該正極活物質は、例えば以下の方法により製造することができる。すなわち、本発明の一実施形態に係る正極活物質の製造方法は、
　遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａを含む材料をメカノケミカル法により処理することを備え、
　上記材料が、
（α）上記遷移金属元素Ｍを含むリチウム遷移金属酸化物と上記典型元素Ａを含む化合物とを含有する、又は
（β）上記遷移金属元素Ｍ及び上記典型元素Ａを含むリチウム遷移金属酸化物を含有し、　上記遷移金属元素Ｍが、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ又はこれらの組み合わせであり、
　上記典型元素Ａが、１３族元素、１４族元素、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ又はこれらの組み合わせであり、
　上記材料中の上記遷移金属元素Ｍと上記典型元素Ａとの合計含有量に対する上記典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））が、０．０５超０．５以下である。上記典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））は、０．１以上０．４５以下が好ましく、０．１５以上０．４以下がより好ましく、０．２以上０．３５以下がさらに好ましい。上記モル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））は、０．２５以上又は０．３以上がより好ましいことがある。また、上記モル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））は、０．３以下又は０．２５以下がより好ましいことがある。
　当該製造方法によれば、所定の元素を含む一種又は複数種の材料をメカノケミカル法によって処理することにより、リチウム、遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａを所定の含有比率で含む酸化物を含有する正極活物質を得ることができる。
　メカノケミカル法（メカノケミカル処理などともいう。）とは、メカノケミカル反応を利用した合成法をいう。メカノケミカル反応とは、固体物質の破砕過程での摩擦、圧縮等の機械的エネルギーにより局部的に生じる高いエネルギーを利用する結晶化反応、固溶反応、相転移反応等の化学反応をいう。当該製造方法においては、メカノケミカル法による処理によって、Ｌｉ２Ｏの結晶構造中に遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａが固溶した構造を形成する反応が生じていると推測される。メカノケミカル法を行う装置としては、ボールミル、ビーズミル、振動ミル、ターボミル、メカノフュージョン、ディスクミルなどの粉砕・分散機が挙げられる。これらの中でもボールミルが好ましい。ボールミルとしては、タングステンカーバイド（ＷＣ）製のものや、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）製のものなどを好適に用いることができる。
　ボールミルにより処理する場合、処理の際のボール回転数としては例えば１００ｒｐｍ以上１，０００ｒｐｍ以下とすることができる。また、処理時間としては、例えば０．１時間以上１０時間以下とすることができる。また、この処理は、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下又は活性ガス雰囲気下で行うことができるが、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
　当該製造方法により得られる正極活物質に含まれる酸化物は、逆蛍石型の結晶構造を有することが好ましい。当該製造方法のようにメカノケミカル法により処理することで、得られる酸化物は、ＣｕＫα線を用いたエックス線回折図において、回折角２θが３３°付近の回折ピークの半値幅が０．３°以上と大きくなる傾向にある。
　メカノケミカル法による処理に供される材料は、（α）遷移金属元素Ｍを含むリチウム遷移金属酸化物と典型元素Ａを含む化合物とを含む混合物であってもよいし、（β）遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａを含むリチウム遷移金属酸化物であってもよい。
　遷移金属元素Ｍを含むリチウム遷移金属酸化物としては、Ｌｉ６ＣｏＯ４、Ｌｉ５ＣｒＯ４、Ｌｉ５ＦｅＯ４、Ｌｉ６ＮｉＯ４、Ｌｉ６ＣｕＯ４、Ｌｉ６ＭｎＯ４等が挙げられる。これらの遷移金属元素Ｍを含むリチウム遷移金属酸化物は、逆蛍石型の結晶構造を有するものであってもよく、他の結晶構造を有するものであってもよい。なお、これらのリチウム遷移金属酸化物は、例えばＬｉ２ＯとＣｏＯ等の遷移金属元素Ｍを含む遷移金属酸化物とを所定比率で混合し、窒素雰囲気下で焼成することにより得ることができる。
　典型元素Ａを含む化合物としては、リチウムと典型元素Ａとを含む酸化物が好ましい。このような化合物としては、Ｌｉ５ＡｌＯ４、Ｌｉ５ＧａＯ４、Ｌｉ５ＩｎＯ４、Ｌｉ４ＳｉＯ４、Ｌｉ４ＧｅＯ４、Ｌｉ４ＳｎＯ４、Ｌｉ３ＢＯ３、Ｌｉ５ＳｂＯ５、Ｌｉ５ＢｉＯ５、Ｌｉ６ＴｅＯ６等が挙げられる。これらの典型元素Ａを含む化合物は、逆蛍石型の結晶構造を有するものであってもよく、他の結晶構造を有するものであってもよい。なお、上記の各酸化物は、例えばＬｉ２ＯとＡｌ２Ｏ３等の典型元素Ａを含む酸化物とを所定比率で混合し、窒素雰囲気下で焼成することにより得ることができる。
　遷移金属元素Ｍを含むリチウム遷移金属酸化物と典型元素Ａを含む化合物とを含む混合物を材料に用いる場合、混合物中に含まれる遷移金属元素Ｍと上記典型元素Ａとの合計含有量に対する上記典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））が、０．０５超０．５以下になるよう、用いる材料の種類や混合比が調整される。
　遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａを含むリチウム遷移金属酸化物としては、Ｌｉ５．５Ｃｏ０．５Ａｌ０．５Ｏ４、Ｌｉ５．８Ｃｏ０．８Ａｌ０．２Ｏ４等のＬｉａＭｂＡｃＯ４（０＜ａ≦６、０＜ｂ＜１、０＜ｃ＜１、０．０５＜ｃ／（ｂ＋ｃ）≦０．５）で表されるリチウム遷移金属酸化物を挙げることができる。遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａを含むリチウム遷移金属酸化物は、焼成法などの公知の方法により得ることができる。これらのリチウム遷移金属酸化物の結晶構造は特に限定されず、例えば空間群Ｐ４２／ｎｍｃに帰属可能な結晶構造（Ｌｉ６ＣｏＯ４等の結晶構造）、空間群Ｐｍｍｎに帰属可能な結晶構造（Ｌｉ５ＡｌＯ４等の結晶構造）等、材料となった各酸化物の結晶構造であってよく、複数の結晶構造を含んでいてよい。上記遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａを含むリチウム遷移金属酸化物は、複数の相が共生する酸化物であってもよい。このような酸化物としては、例えばＡｌ固溶Ｌｉ６ＣｏＯ４とＣｏ固溶Ｌｉ５ＡｌＯ４とが共生する酸化物などを挙げることができる。このような酸化物をメカノケミカル法による処理に供することで、Ｌｉ２Ｏの結晶構造中に遷移金属元素であるＣｏ及び典型元素であるＡｌが固溶した構造が形成される反応が生じると推測される。
＜正極＞
　本発明の一実施形態に係る正極は、上述した当該正極活物質を有する非水電解質蓄電素子用の正極である。当該正極は、正極基材、及びこの正極基材に直接又は中間層を介して配される正極活物質層を有する。
　上記正極基材は、導電性を有する。「導電性」を有するとは、ＪＩＳ－Ｈ－０５０５（１９７５年）に準拠して測定される体積抵抗率が１０７Ω・ｃｍ以下であることを意味し、「非導電性」とは、上記体積抵抗率が１０７Ω・ｃｍ超であることを意味する。正極基材の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ及びコストのバランスからアルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。また、正極基材の形成形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、正極基材としてはアルミニウム箔が好ましい。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金としては、ＪＩＳ－Ｈ－４０００（２０１４年）に規定されるＡ１０８５Ｐ、Ａ３００３Ｐ等が例示できる。
　正極基材の平均厚さは、３μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上４０μｍ以下がより好ましく、８μｍ以上３０μｍ以下がさらに好ましく、１０μｍ以上２５μｍ以下が特に好ましい。正極基材の平均厚さを上記の範囲とすることで、正極基材の強度を高めつつ、蓄電素子の体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。正極基材及び後述する負極基材の「平均厚さ」とは、所定の面積の基材を打ち抜いた際の打ち抜き質量を、基材の真密度及び打ち抜き面積で除した値をいう。
　中間層は、正極基材の表面の被覆層であり、炭素粒子等の導電性粒子を含むことで正極基材と正極活物質層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば樹脂バインダー及び導電性粒子を含有する組成物により形成できる。
　正極活物質層は、正極活物質を含むいわゆる正極合剤から形成される。また、正極活物質層を形成する正極合剤は、必要に応じて導電剤、バインダー、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。
　上記正極活物質として、上述した本発明の一実施形態に係る正極活物質を含む。上記正極活物質としては、本発明の一実施形態に係る正極活物質以外の公知の正極活物質が含まれていてもよい。上記正極活物質層における本発明の一実施形態に係る正極活物質又は当該正極活物質に含有される上記酸化物（リチウム、遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａを含み、かつ逆蛍石型の結晶構造を有する酸化物）の含有量は、１０質量％超が好ましく、３０質量％以上がより好ましく、５０質量％以上がさらに好ましく、６５質量％以上が特に好ましい。このように、正極活物質層中の当該正極活物質又は上記酸化物の含有割合を高めることで、初期及び充放電サイクル後の放電電気量がより大きくなり、より多数回の充放電が可能となる。一方、正極活物質層における本発明の一実施形態に係る正極活物質又は当該正極活物質に含有される上記酸化物の含有量は、９９質量％以下であってよく、９０質量％以下であってもよく、８０質量％以下であってもよい。
　上記導電剤としては、導電性を有する材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、例えば、炭素質材料；金属；導電性セラミックス等が挙げられる。炭素質材料としては、黒鉛やカーボンブラックが挙げられる。カーボンブラックの種類としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。これらの中でも、導電性及び塗工性の観点より、炭素質材料が好ましい。なかでも、アセチレンブラックやケッチェンブラックが好ましい。導電剤の形状としては、粉状、シート状、繊維状等が挙げられる。
　上記正極活物質と導電剤とは複合化されていてもよい。複合化する方法としては、後述するような、正極活物質と導電剤を含む混合物をメカニカルミリング処理する方法等が挙げられる。
　正極活物質層における導電剤の含有量は、１質量％以上４０質量％以下が好ましく、３質量％以上３０質量％以下がより好ましい。導電剤の含有量を上記の範囲とすることで、蓄電素子のエネルギー密度を高めることができる。
　上記バインダーとしては、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂；エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム等のエラストマー；多糖類高分子などが挙げられる。
　正極活物質層におけるバインダーの含有量は、１質量％以上１０質量％以下が好ましく、３質量％以上９質量％以下がより好ましい。バインダーの含有量を上記の範囲とすることで、活物質を安定して保持することができる。
　上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。
　上記フィラーは、特に限定されない。フィラーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の無機酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、炭酸カルシウム等の炭酸塩、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウム等の難溶性のイオン結晶、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。
　正極活物質層は、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等の典型非金属元素、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｂａ等の典型金属元素、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ等の遷移金属元素を正極活物質、導電剤、バインダー、増粘剤、フィラー以外の成分として含有してもよい。
＜正極の製造方法＞
　当該正極は、例えば以下の方法により製造することができる。すなわち、本発明の一実施形態に係る正極の製造方法は、本発明の一実施形態に係る正極活物質又は本発明の一実施形態に係る正極活物質の製造方法で得られた正極活物質を用いて正極を作製することを備える。
　上記正極の作製は、例えば正極基材に直接又は中間層を介して、正極合剤ペーストを塗布し、乾燥させることにより行うことができる。上記正極合剤ペーストには、正極活物質、及び任意成分である導電剤、バインダー等、正極合剤を構成する各成分が含まれる。正極合剤ペーストには、分散媒がさらに含まれていてよい。
　上記正極の作製において、上記正極活物質と導電剤とを混合する際に、上記正極活物質と導電剤を含む混合物をメカニカルミリング処理することが好ましい。このように、上記リチウム、遷移金属元素Ｍ及び典型元素Ａを含む酸化物を含有する正極活物質を用いる場合に、上記正極活物質と導電剤を含む混合物の状態でメカニカルミリング処理することにより、十分な放電性能を備えた非水電解質蓄電素子とすることのできる正極を確実性高くに製造することができる。
　ここで、メカニカルミリング処理とは、衝撃、ずり応力、摩擦等の機械的エネルギーを与えて、粉砕、混合、又は複合化する処理をいう。メカニカルミリング処理を行う装置としては、ボールミル、ビーズミル、振動ミル、ターボミル、メカノフュージョン、ディスクミルなどの粉砕・分散機が挙げられる。これらの中でもボールミルが好ましい。ボールミルとしては、タングステンカーバイド（ＷＣ）製のものや、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）製のものなどを好適に用いることができる。なお、ここでいうメカニカルミリング処理は、メカノケミカル反応を伴うことを要しない。このようなメカニカルミリング処理により、正極活物質と導電剤とが複合化され、電子伝導性が改善されると推測される。
　ボールミルにより処理する場合、処理の際のボール回転数としては例えば１００ｒｐｍ以上１，０００ｒｐｍ以下とすることができる。また、処理時間としては、例えば０．１時間以上１０時間以下とすることができる。また、この処理は、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下又は活性ガス雰囲気下で行うことができるが、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
＜非水電解質蓄電素子＞
　本発明の一実施形態に係る蓄電素子は、正極、負極及び非水電解質を有する。以下、蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池（以下、単に「二次電池」ともいう。）について説明する。上記正極及び負極は、通常、セパレータを介して積層又は巻回により交互に重畳された電極体を形成する。この電極体は容器に収納され、この容器内に非水電解質が充填される。上記非水電解質は、正極と負極との間に介在する。また、上記容器としては、二次電池の容器として通常用いられる公知の金属容器、樹脂容器等を用いることができる。
（正極）
　当該二次電池に備わる正極は、上述した本発明の一実施形態に係る正極である。
（負極）
　上記負極は、負極基材、及びこの負極基材に直接又は中間層を介して配される負極活物質層を有する。上記中間層は正極の中間層と同様の構成とすることができる。
　上記負極基材は、正極基材と同様の構成とすることができるが、材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属又はそれらの合金が用いられ、銅又は銅合金が好ましい。つまり、負極基材としては銅箔が好ましい。銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。
　負極基材の平均厚さは、２μｍ以上３５μｍ以下が好ましく、３μｍ以上３０μｍ以下がより好ましく、４μｍ以上２５μｍ以下がさらに好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下が特に好ましい。負極基材の平均厚さを上記の範囲とすることで、負極基材の強度を高めつつ、二次電池の体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。
　上記負極活物質層は、一般的に負極活物質を含むいわゆる負極合剤から形成される。また、負極活物質層を形成する負極合剤は、必要に応じて導電剤、バインダー、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。導電剤、バインダー、増粘剤、フィラー等の任意成分は、正極活物質層と同様のものを用いることができる。負極活物質層は、実質的に金属Ｌｉ等の負極活物質のみからなる層であってもよい。
　負極活物質層は、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等の典型非金属元素、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｂａ等の典型金属元素、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｗ等の遷移金属元素を負極活物質、導電剤、バインダー、増粘剤、フィラー以外の成分として含有してもよい。
　負極活物質としては、公知の負極活物質の中から適宜選択できる。例えばリチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材料が用いられる。負極活物質としては、例えば、金属Ｌｉ；Ｓｉ、Ｓｎ等の金属又は半金属；Ｓｉ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｓｎ酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物；Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、ＬｉＴｉＯ２、ＴｉＮｂ２Ｏ７等のチタン含有酸化物；ポリリン酸化合物；炭化ケイ素；黒鉛（グラファイト）、非黒鉛質炭素（易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素）等の炭素材料等が挙げられる。これらの材料の中でも、黒鉛及び非黒鉛質炭素が好ましい。負極活物質層においては、これら材料の１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
　「黒鉛」とは、充放電前又は放電状態において、エックス線回折法により決定される（００２）面の平均格子面間隔（ｄ００２）が０．３３ｎｍ以上０．３４ｎｍ未満の炭素材料をいう。黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛が挙げられる。安定した物性の材料を入手できるという観点で、人造黒鉛が好ましい。
　「非黒鉛質炭素」とは、充放電前又は放電状態においてエックス線回折法により決定される（００２）面の平均格子面間隔（ｄ００２）が０．３４ｎｍ以上０．４２ｎｍ以下の炭素材料をいう。非黒鉛質炭素としては、難黒鉛化性炭素や、易黒鉛化性炭素が挙げられる。非黒鉛質炭素としては、例えば、樹脂由来の材料、石油ピッチまたは石油ピッチ由来の材料、石油コークスまたは石油コークス由来の材料、植物由来の材料、アルコール由来の材料等が挙げられる。
　ここで、炭素材料の「放電状態」とは、負極活物質として炭素材料を含む負極を作用極として、金属Ｌｉを対極として用いた単極電池において、開回路電圧が０．７Ｖ以上である状態をいう。開回路状態での金属Ｌｉ対極の電位は、Ｌｉの酸化還元電位とほぼ等しいため、上記単極電池における開回路電圧は、Ｌｉの酸化還元電位に対する炭素材料を含む負極の電位とほぼ同等である。つまり、上記単極電池における開回路電圧が０．７Ｖ以上であることは、負極活物質である炭素材料から、充放電に伴い吸蔵放出可能なリチウムイオンが十分に放出されていることを意味する。
　「難黒鉛化性炭素」とは、上記ｄ００２が０．３６ｎｍ以上０．４２ｎｍ以下の炭素材料をいう。
　「易黒鉛化性炭素」とは、上記ｄ００２が０．３４ｎｍ以上０．３６ｎｍ未満の炭素材料をいう。
　負極活物質の形態が粒子（粉体）の場合、負極活物質の平均粒径は、例えば、１ｎｍ以上１００μｍ以下とすることができる。負極活物質が例えば炭素材料である場合、その平均粒径は１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい場合がある。負極活物質が、金属、半金属、金属酸化物、半金属酸化物、チタン含有酸化物、ポリリン酸化合物等である場合、その平均粒径は、１ｎｍ以上１μｍ以下が好ましい場合がある。負極活物質の平均粒径を上記下限以上とすることで、負極活物質の製造又は取り扱いが容易になる。負極活物質の平均粒径を上記上限以下とすることで、活物質層の電子伝導性が向上する。粉体を所定の粒径で得るためには粉砕機や分級機等が用いられる。また、負極活物質が金属Ｌｉの場合、その形態は箔状又は板状であってもよい。
　負極活物質層における負極活物質の含有量は、例えば負極活物質層が負極合剤から形成されている場合、６０質量％以上９９質量％以下が好ましく、９０質量％以上９８質量％以下がより好ましい。負極活物質の含有量を上記の範囲とすることで、負極活物質層の高エネルギー密度化と製造性を両立できる。負極活物質が金属Ｌｉである場合、負極活物質層における負極活物質の含有量は９９質量％以上であってよく、１００質量％であってよい。
（セパレータ）
　セパレータは、公知のセパレータの中から適宜選択できる。セパレータとして、例えば、基材層のみからなるセパレータ、基材層の一方の面又は双方の面に耐熱粒子とバインダーとを含む耐熱層が形成されたセパレータ等を使用することができる。セパレータの基材層の材質としては、例えば、織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が挙げられる。これらの材質の中でも、強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましく、非水電解質の保液性の観点から不織布が好ましい。セパレータの基材層の材料としては、シャットダウン機能の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましく、耐酸化分解性の観点から例えばポリイミドやアラミド等が好ましい。セパレータの基材層として、これらの樹脂を複合した材料を用いてもよい。
　耐熱層に含まれる耐熱粒子は、大気下で５００℃にて質量減少が５％以下であるものが好ましく、大気下で８００℃にて質量減少が５％以下であるものがさらに好ましい。質量減少が所定以下である材料として無機化合物が挙げられる。無機化合物として、例えば、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の酸化物；水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物；窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物；炭酸カルシウム等の炭酸塩；硫酸バリウム等の硫酸塩；フッ化カルシウム、フッ化バリウム等の難溶性のイオン結晶；シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶；タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。無機化合物として、これらの物質の単体又は複合体を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。これらの無機化合物の中でも、蓄電素子の安全性の観点から、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又はアルミノケイ酸塩が好ましい。
　セパレータの空孔率は、強度の観点から８０体積％以下が好ましく、放電性能の観点から２０体積％以上が好ましい。ここで、「空孔率」とは、体積基準の値であり、水銀ポロシメータでの測定値を意味する。
　セパレータとして、ポリマーと非水電解質とで構成されるポリマーゲルを用いてもよい。ポリマーとして、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリメチルメタアクリレート、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。ポリマーゲルを用いると、漏液を抑制する効果がある。セパレータとして、上述したような多孔質樹脂フィルム又は不織布等とポリマーゲルを併用してもよい。
（非水電解質）
　非水電解質としては、公知の非水電解質の中から適宜選択できる。非水電解質には、非水電解液を用いてもよい。非水電解液は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解されている電解質塩とを含む。
　非水溶媒としては、公知の非水溶媒の中から適宜選択できる。非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、カルボン酸エステル、リン酸エステル、スルホン酸エステル、エーテル、アミド、ニトリル等が挙げられる。非水溶媒として、これらの化合物に含まれる水素原子の一部がハロゲンに置換されたものを用いてもよい。
　環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ビニルエチレンカーボネート（ＶＥＣ）、クロロエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、ジフルオロエチレンカーボネート（ＤＦＥＣ）、スチレンカーボネート、１－フェニルビニレンカーボネート、１，２－ジフェニルビニレンカーボネート等が挙げられる。これらの中でもＥＣが好ましい。
　鎖状カーボネートとしては、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジフェニルカーボネート、トリフルオロエチルメチルカーボネート、ビス（トリフルオロエチル）カーボネート等が挙げられる。これらの中でもＤＭＣ及びＥＭＣが好ましい。
　非水溶媒として、環状カーボネート及び鎖状カーボネートの少なくとも一方を用いることが好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用することがより好ましい。環状カーボネートを用いることで、電解質塩の解離を促進して非水電解液のイオン伝導度を向上させることができる。鎖状カーボネートを用いることで、非水電解液の粘度を低く抑えることができる。環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用する場合、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの体積比率（環状カーボネート：鎖状カーボネート）としては、例えば、５：９５から５０：５０の範囲とすることが好ましい。
　電解質塩としては、公知の電解質塩から適宜選択できる。電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等が挙げられる。これらの中でもリチウム塩が好ましい。
　リチウム塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＰＯ２Ｆ２、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２等の無機リチウム塩、ＬｉＳＯ３ＣＦ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＣ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）３等のハロゲン化炭化水素基を有するリチウム塩等が挙げられる。これらの中でも、無機リチウム塩が好ましく、ＬｉＰＦ６がより好ましい。
　非水電解液における電解質塩の含有量は、０．１ｍｏｌ／ｄｍ３以上２．５ｍｏｌ／ｄｍ３以下であると好ましく、０．３ｍｏｌ／ｄｍ３以上２．０ｍｏｌ／ｄｍ３以下であるとより好ましく、０．５ｍｏｌ／ｄｍ３以上１．７ｍｏｌ／ｄｍ３以下であるとさらに好ましく、０．７ｍｏｌ／ｄｍ３以上１．５ｍｏｌ／ｄｍ３以下であると特に好ましい。電解質塩の含有量を上記の範囲とすることで、非水電解液のイオン伝導度を高めることができる。
　非水電解液は、添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えばビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、ｔ－ブチルベンゼン、ｔ－アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物；２－フルオロビフェニル、ｏ－シクロヘキシルフルオロベンゼン、ｐ－シクロヘキシルフルオロベンゼン等の上記芳香族化合物の部分ハロゲン化物；２，４－ジフルオロアニソール、２，５－ジフルオロアニソール、２，６－ジフルオロアニソール、３，５－ジフルオロアニソール等のハロゲン化アニソール化合物；無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物；亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、亜硫酸ジメチル、硫酸ジメチル、硫酸エチレン、スルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、テトラメチレンスルホキシド、ジフェニルスルフィド、４，４’－ビス（２，２－ジオキソ－１，３，２－ジオキサチオラン）、４－メチルスルホニルオキシメチル－２，２－ジオキソ－１，３，２－ジオキサチオラン、チオアニソール、ジフェニルジスルフィド、ジピリジニウムジスルフィド、パーフルオロオクタン、ホウ酸トリストリメチルシリル、リン酸トリストリメチルシリル、チタン酸テトラキストリメチルシリル等が挙げられる。これら添加剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
　非水電解液に含まれる添加剤の含有量は、非水電解液全体の質量に対して０．０１質量％以上１０質量％以下が好ましく、０．１質量％以上７質量％以下がより好ましく、０．２質量％以上５質量％以下がさらに好ましく、０．３質量％以上３質量％以下が特に好ましい。添加剤の含有量を上記の範囲とすることで、高温保存後の容量維持性能又は充放電サイクル性能を向上させたり、安全性をより向上させたりすることができる。
　非水電解質には、固体電解質を用いてもよく、非水電解液と固体電解質とを併用してもよい。
　固体電解質としては、リチウム、ナトリウム、カルシウム等のイオン伝導性を有し、常温（例えば１５℃から２５℃）において固体である任意の材料から選択できる。固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、及び酸窒化物固体電解質、ポリマー固体電解質等が挙げられる。
　硫化物固体電解質としては、リチウムイオン二次電池の場合、例えば、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ－Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ１０Ｇｅ－Ｐ２Ｓ１２等が挙げられる。
　本実施形態の蓄電素子の形状については特に限定されるものではなく、例えば、円筒型電池、ラミネートフィルム型電池、角型電池、扁平型電池、コイン型電池、ボタン型電池等が挙げられる。
　図１に角型電池の一例としての蓄電素子１（非水電解質蓄電素子）を示す。なお、同図は、ケース内部を透視した図としている。セパレータを挟んで巻回された正極及び負極を有する電極体２が角型の容器３に収納される。正極は正極リード４１を介して正極端子４と電気的に接続されている。負極は負極リード５１を介して負極端子５と電気的に接続されている。
＜非水電解質蓄電装置の構成＞
　本実施形態の蓄電素子は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器用電源、又は電力貯蔵用電源等に、複数の蓄電素子１を集合して構成した蓄電ユニット（バッテリーモジュール）として搭載することができる。この場合、蓄電ユニットに含まれる少なくとも一つの蓄電素子に対して、本発明の一実施形態に係る技術が適用されていればよい。
　図２に、電気的に接続された二以上の蓄電素子１が集合した蓄電ユニット２０をさらに集合した蓄電装置３０の一例を示す。蓄電装置３０は、二以上の蓄電素子１を電気的に接続するバスバ（図示せず）、二以上の蓄電ユニット２０を電気的に接続するバスバ（図示せず）等を備えていてもよい。蓄電ユニット２０又は蓄電装置３０は、一以上の蓄電素子の状態を監視する状態監視装置（図示せず）を備えていてもよい。
＜非水電解質蓄電素子の製造方法＞
　当該蓄電素子は、当該正極活物質を用いることにより製造することができる。本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子の製造方法は、本発明の一実施形態に係る正極の製造方法を含む。
　例えば、当該蓄電素子の製造方法は、上述した正極を作製すること、負極を作製すること、非水電解質を調製すること、正極及び負極をセパレータを介して積層又は巻回することにより交互に重畳された電極体を形成すること、正極及び負極（電極体）を容器に収容すること、並びに上記容器に上記非水電解質を注入することを備える。注入後、注入口を封止することにより当該蓄電素子を得ることができる。
＜その他の実施形態＞
　本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成又は周知技術に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。また、ある実施形態の構成に対して周知技術を付加することができる。
　上記実施形態では、蓄電素子が充放電可能な非水電解質二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）として用いられる場合について説明したが、蓄電素子の種類、形状、寸法、容量等は任意である。本発明の非水電解液蓄電素子は、種々の非水電解質二次電池、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ等のキャパシタにも適用できる。また、本発明の正極活物質及び正極は、非水電解質蓄電素子以外の正極活物質及び正極に用いることもできる。
　以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［合成例１］Ｌｉ６ＣｏＯ４の合成
　Ｌｉ２ＯとＣｏＯとを３：１のモル比で混合した後、窒素雰囲気下、９００℃で２０時間焼成し、Ｌｉ６ＣｏＯ４を合成した。
［合成例２］Ｌｉ５ＡｌＯ４の合成
　Ｌｉ２ＯとＡｌ２Ｏ３とを５：１のモル比で混合した後、大気雰囲気下、９００℃で２０時間焼成し、Ｌｉ５ＡｌＯ４を得た。
［合成例３］Ｌｉ５ＧａＯ４の合成
　Ｌｉ２ＯとＧａ２Ｏ３とを５：１のモル比で混合した後、窒素雰囲気下、９００℃で２０時間焼成し、Ｌｉ５ＧａＯ４を得た。
［合成例４］Ｌｉ４ＳｉＯ４の合成
　Ｌｉ２ＯとＳｉＯ２とを２：１のモル比で混合した後、大気雰囲気下、９００℃で１２時間焼成し、Ｌｉ４ＳｉＯ４を得た。
［合成例５］Ｌｉ４ＧｅＯ４の合成
　Ｌｉ２ＯとＧｅＯ２とを２：１のモル比で混合した後、窒素雰囲気下、９００℃で２０時間焼成し、Ｌｉ４ＧｅＯ４を得た。
［参考合成例１］Ｌｉ５．８Ｃｏ０．８Ａｌ０．２Ｏ４の合成
　Ｌｉ２ＯとＣｏＯとＡｌ２Ｏ３を２９：８：１のモル比で混合した後、窒素雰囲気下、９００℃で２０時間焼成し、Ｌｉ５．８Ｃｏ０．８Ａｌ０．２Ｏ４を得た。
［参考合成例２］Ｌｉ５．５Ｃｏ０．５Ａｌ０．５Ｏ４の合成
　Ｌｉ２ＯとＣｏＯとＡｌ２Ｏ３を１１：２：１のモル比で混合した後、窒素雰囲気下、９００℃で２０時間焼成し、Ｌｉ５．５Ｃｏ０．５Ａｌ０．５Ｏ４を得た。
［参考合成例３］Ｌｉ５．２Ｃｏ０．２Ａｌ０．８Ｏ４の合成
　Ｌｉ２ＯとＣｏＯとＡｌ２Ｏ３を１３：１：２モル比で混合した後、窒素雰囲気下、９００℃で２０時間焼成し、Ｌｉ５．２Ｃｏ０．２Ａｌ０．８Ｏ４を得た。
（リチウムコバルト酸化物、リチウムアルミニウム酸化物及びリチウムコバルトアルミニウム酸化物のエックス線回折測定）
　上記合成例で得られたＬｉ６ＣｏＯ４（合成例１）、Ｌｉ５ＡｌＯ４（合成例２）、Ｌｉ５．８Ｃｏ０．８Ａｌ０．２Ｏ４（参考合成例１）、Ｌｉ５．５Ｃｏ０．５Ａｌ０．５Ｏ４（参考合成例２）及びＬｉ５．２Ｃｏ０．２Ａｌ０．８Ｏ４（参考合成例３）について、エックス線回折測定を行った。気密性のエックス線回折測定用試料ホルダーを用い、アルゴン雰囲気下で粉末試料を充填した。用いたエックス線回折装置、測定条件、及びデータ処理方法は上記の通りとした。各エックス線回折図を図３に示す。
　合成例１（Ｌｉ６ＣｏＯ４）のエックス線回折図からは、空間群Ｐ４２／ｎｍｃに帰属可能な単一相が確認でき、目的のＬｉ６ＣｏＯ４が合成されたことが確認できる。
　合成例２（Ｌｉ５ＡｌＯ４）のエックス線回折図からは、空間群Ｐｍｍｎに帰属可能な単一相が確認でき、目的のＬｉ５ＡｌＯ４が合成されたことが確認できる。
［実施例１］
　得られたＬｉ６ＣｏＯ４とＬｉ５ＡｌＯ４とを８：１のモル比で混合した後、アルゴン雰囲気下でタングステンカーバイド（ＷＣ）製ボールミルにて、回転数４００ｒｐｍで２時間処理した。このようなメカノケミカル法による処理により、実施例１の正極活物質（Ｌｉ１．４７２Ｃｏ０．２２２Ａｌ０．０２８Ｏ）を得た。
［実施例２から７、比較例１］
　用いた材料を表１に示す通りとしたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２から７及び比較例１の各正極活物質を得た。表１には、得られた正極活物質（酸化物）の組成式をあわせて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（正極活物質のエックス線回折測定）
　上記実施例及び比較例で得られた各正極活物質について、上記と同様の方法にてエックス線回折測定を行った。いずれも、Ｌｉ２Ｏと同様の結晶構造（逆蛍石型結晶構造）を主相として有することが確認できた。図４に実施例１から４及び比較例１の各正極活物質のエックス線回折図、図５に実施例５から７の各正極活物質のエックス線回折図を示す。また、エックス線回折測定から求めた、実施例１から７及び比較例１の正極活物質における回折角２θが３３°付近の回折ピークの半値幅、及び格子定数ａを表１に示す。
（エックス線回折図の特徴について）
　図４、５からわかるように、各実施例に係る正極活物質のエックス線回折図は、回折角２θが３３°付近に特徴的な回折ピークが観察される。固相反応法により得られた酸化物のエックス線回折図である図３と、メカノケミカル法による処理を経て得られた正極活物質（酸化物）のエックス線回折図である図４、５とを対比してわかるように、上記３３°付近の回折ピークは、メカノケミカル法による処理を経由することで半値幅が顕著に増大している。固相反応法により得られた、メカノケミカル法による処理を施していない材料（合成例１、２及び参考合成例１から３の各酸化物）においては、上記３３°付近の回折ピークの半値幅はいずれも０．３°未満であった。例えば合成例１では０．１０°、合成例２では０．１６°、参考合成例２では０．１５°であった。一方、メカノケミカル処理を経由して得られた正極活物質（実施例１から７及び比較例１の各酸化物）においては、表１に示されるように、３３°付近の回折ピークの半値幅はいずれも０．３°以上であった。
　また、図４から、典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））が高くなると、２５°付近の回折ピークが消え、３３°付近の回折ピークは回折角が大きい方向へシフトしていることが確認できる。このようなエックス線回折図の変化に対応し、表１に示されるように、典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））が高くなると、格子定数ａが減少している。これらの変化は、典型元素Ａの含有量が増えていることによるものと推測される。
（正極の作製）
　アルゴン雰囲気下にて、各実施例及び比較例で得られた正極活物質１．１２５ｇ、及びケッチェンブラック０．３００ｇを混合し、直径５ｍｍのＷＣ製ボールが２５０ｇ入った内容積８０ｍＬのＷＣ製ポットに投入し、蓋をした。これを遊星型ボールミル（ＦＲＩＴＳＣＨ社の「ｐｕｌｖｅｒｉｓｅｔｔｅ　５」）にセットし、公転回転数２００ｒｐｍで３０分間乾式粉砕することで、正極活物質とケッチェンブラックとの混合粉末を調製した。
　上記混合粉末９５質量部と、ポリテトラフルオロエチレン粉末５質量部を瑪瑙乳鉢で混錬し、シート状に成型した。このシートを直径１２ｍｍφの円盤状に打ち抜き、質量約０．０１ｇの正極シートを作製した。上記正極シートをアルミニウムメッシュ製の集電体（直径１９ｍｍφ）に圧着し、正極を得た。
（非水電解質蓄電素子（評価セル）の作製）
　ＥＣとＤＭＣとＥＭＣとを３０：３５：３５の体積比で混合した非水溶媒に、１ｍｏｌ／ｄｍ３の濃度でＬｉＰＦ６を溶解させ、非水電解質を調製した。銅箔からなる負極基材に、厚さ１００μｍ、直径２０ｍｍφのリチウム金属を配し、負極とした。評価セル（蓄電素子）にはトムセル（有限会社日本トムセル社製）を用いた。セパレータにはポリプロピレン製微多孔膜を用いた。ステンレス製の下蓋の上に配されているパッキンの内側に、上記負極、上記セパレータ、及び上記正極を積層し、上記非水電解質（電解液）０．３ｍＬを注入し、スペーサー１枚、及びＶ字型板ばね１個を使用し、最後にステンレス製の上蓋をナットで締め付けて固定した。このようにして非水電解質蓄電素子（評価セル）を作製した。上記正極の作製から評価セルの作製までの操作は、全て、アルゴン雰囲気下にて行った。
（充放電試験）
　実施例１から７及び比較例１の各正極活物質を用いて得られた評価セルについて、アルゴン雰囲気下のグローブボックス内において、２５℃の環境下で充放電試験を行った。電流密度は、正極が含有する正極活物質の質量あたり５０ｍＡ／ｇとし、定電流（ＣＣ）充放電を行った。充電から開始し、充電は、上限電気量４００ｍＡｈ／ｇ又は上限電圧４．５Ｖに到達した時点で終了とした。放電は、上限電気量４００ｍＡｈ／ｇ又は下限電圧１．５Ｖに到達した時点で終了とした。この充放電のサイクルを８サイクル繰り返した。８サイクルの間において充電電気量が４００ｍＡｈ／ｇを維持していたものについては、充電電気量が４００ｍＡｈ／ｇを下回るか又は３０サイクルに達するまでさらに充放電のサイクルを繰り返した。１サイクル目の放電電気量、８サイクル目の放電電気量、及び４００ｍＡｈ／ｇの充電が維持された充放電サイクル数を表２に示す。
　実施例３、５、６及び７の各正極活物質については、上記と同様の評価セルを別途準備し、２５℃の環境下で、充放電の上限電気量を４５０ｍＡｈ／ｇに変更した試験を行った。即ち、充電を上限電気量４５０ｍＡｈ／ｇ又は上限電圧４．５Ｖに到達した時点で終了とし、８サイクルの間において充電電気量が４５０ｍＡｈ／ｇを維持していたものについては、充電電気量が４５０ｍＡｈ／ｇを下回るか又は３０サイクルに達するまでさらに充放電のサイクルを繰り返したこと以外は上記と同様に充放電試験を行った。１サイクル目の放電電気量、８サイクル目の放電電気量、及び４５０ｍＡｈ／ｇの充電が維持された充放電サイクル数を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表２に示されるように、遷移金属元素Ｍと典型元素Ａとの合計含有量に対する典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））が０．０５超０．５以下である実施例１から７においては、１サイクル目の放電電気量は３７０ｍＡｈ／ｇを超え、８サイクル目の放電電気量も１００ｍＡｈ／ｇを超えていた。また、７サイクル以上にわたって４００ｍＡｈ／ｇの充電が可能であった。すなわち、実施例１から７の正極活物質は、初期及び充放電サイクル後の放電電気量が大きく、十分な電気量での多数回の充放電が可能であることが確認できた。特に、実施例１から４の比較から、典型元素Ａの含有量のモル比率（Ａ／（Ｍ＋Ａ））を最適化することで、上記性能はより高まることが確認できた。
　また、表３に示されるように、実施例３、５、６及び７の各正極活物質においては、より大きな充電電気量で充放電サイクルしても良好な充放電サイクル性能を有することが確認できた。
　本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車などの電源として使用される非水電解質蓄電素子、及びこれに備わる正極、正極活物質などに適用できる。
１　　非水電解質蓄電素子
２　　電極体
３　　容器
４　　正極端子
４１　正極リード
５　　負極端子
５１　負極リード
２０　蓄電ユニット
３０　蓄電装置

Claims (10)

  1. 　リチウム、遷移金属元素及び典型元素を含み、かつ逆蛍石型の結晶構造を有する酸化物を含有し、
    　上記遷移金属元素が、コバルト、鉄、銅、マンガン、ニッケル、クロム又はこれらの組み合わせであり、
    　上記典型元素が、１３族元素、１４族元素、リン、アンチモン、ビスマス、テルル又はこれらの組み合わせであり、
    　上記酸化物中の上記遷移金属元素と上記典型元素との合計含有量に対する上記典型元素の含有量のモル比率が０．０５超０．５以下である正極活物質。
  2. 　上記酸化物の格子定数ａが０．４５９０ｎｍ以上０．４６３０ｎｍ以下である請求項１に記載の正極活物質。
  3. 　上記酸化物のＣｕＫα線を用いたエックス線回折図において、回折角２θが３３°付近の回折ピークの半値幅が０．３°以上である請求項１又は請求項２に記載の正極活物質。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の正極活物質を有する正極。
  5. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の正極活物質を含む正極活物質層を備え、
    　上記正極活物質層における上記酸化物の含有量が１０質量％超である請求項４に記載の正極。
  6. 　請求項４又は請求項５に記載の正極を有する非水電解質蓄電素子。
  7. 　遷移金属元素及び典型元素を含む材料をメカノケミカル法により処理することを備え、
    　上記材料が、
    　上記遷移金属元素を含むリチウム遷移金属酸化物と、上記典型元素を含む化合物とを含有する、又は
    　上記遷移金属元素及び上記典型元素を含むリチウム遷移金属酸化物を含有し、
    　上記遷移金属元素が、コバルト、鉄、銅、マンガン、ニッケル、クロム又はこれらの組み合わせであり、
    　上記典型元素が、１３族元素、１４族元素、リン、アンチモン、ビスマス、テルル又はこれらの組み合わせであり、
    　上記材料中の上記遷移金属元素と上記典型元素との合計含有量に対する上記典型元素の含有量のモル比率が０．０５超０．５以下である正極活物質の製造方法。
  8. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の正極活物質又は請求項７に記載の正極活物質の製造方法で得られた正極活物質を用いて正極を作製することを備える正極の製造方法。
  9. 　上記正極を作製することが、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の正極活物質又は請求項７に記載の正極活物質の製造方法で得られた正極活物質と、導電剤とを含む混合物をメカニカルミリング処理することを備える、請求項８に記載の正極の製造方法。
  10. 　請求項８又は請求項９に記載の正極の製造方法を含む非水電解質蓄電素子の製造方法。
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