JP2013191579A - Cathode material for nonaqueous electrolyte lithium ion battery, battery using the same, and manufacturing method of cathode material for nonaqueous electrolyte lithium ion battery - Google Patents
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Abstract
【課題】 高出力充放電を行っても一次粒子同士が解離しにくい二次粒子を提供する。
【解決手段】 リチウム化合物およびリチウム−遷移金属酸化物粒子により構成される二
次粒子からなり、前記リチウム化合物には遷移金属が含まれず、前記二次粒子中のリチウ
ムのモル数が、遷移金属のモル数よりも多いことを特徴とする非水電解質リチウムイオン
電池用正極材料。
【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide secondary particles in which primary particles are not easily dissociated even when high output charge / discharge is performed.
SOLUTION: It comprises secondary particles composed of a lithium compound and lithium-transition metal oxide particles, the lithium compound does not contain a transition metal, and the number of moles of lithium in the secondary particle is that of the transition metal. A positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium-ion battery, characterized by being larger than the number of moles.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は非水電解リチウムイオン電池用の正極材料に関り、より詳細には耐久性が向上
した非水電解リチウムイオン電池用の正極材料に関る。
The present invention relates to a positive electrode material for a non-aqueous electrolytic lithium ion battery, and more particularly to a positive electrode material for a non-aqueous electrolytic lithium ion battery with improved durability.
非水電解質リチウムイオン電池は、容器に正極および負極を挿入して、液状の非水電解
質を封入した構造であり、携帯電話などの情報機器用の電源または、電気自動車(EV)
、ハイブリッド自動車(HEV)および燃料電池車用(FCV)のモーター駆動、ハイブ
リッド用補助電源などに用いられている。
A non-aqueous electrolyte lithium ion battery has a structure in which a positive electrode and a negative electrode are inserted into a container and a liquid non-aqueous electrolyte is enclosed. A power source for information devices such as a mobile phone or an electric vehicle (EV)
It is used for hybrid vehicle (HEV) and fuel cell vehicle (FCV) motor drives, hybrid auxiliary power supplies, and the like.
これらの用途の中でも特に、EV、HEV、およびFCVに用いられる非水電解質リチ
ウムイオン電池には更なる高出力、高サイクル寿命化が求められている。
Among these applications, non-aqueous electrolyte lithium ion batteries used for EV, HEV, and FCV are required to have higher output and longer cycle life.
非水電解質リチウムイオン電池の高出力、高サイクル寿命化の一手段として、特許文献
1に示すような一次粒子を凝集させた二次粒子を正極材料として用いて、内部抵抗を下げ
て高出力化したり、抵抗上昇による出力劣化を抑制したりする方法がある。特許文献1で
は、リチウムとマンガンを含有する一次粒子形状の酸化物が静電気的及び/又は機械的に
凝集した状態の集合体であって、該集合体が物理的な外力によって個々の一次粒子に分離
する形態であるリチウム二次電池用正極活物質が開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載の正極活物質は、一次粒子間の結合力が弱いため、高
出力充放電を繰り返すと一次粒子同士が解離してしまう可能性が大きい。一次粒子同士が
解離することにより、電池内部の抵抗上昇や容量の低下を引き起こすおそれがある。
However, since the positive electrode active material described in Patent Document 1 has a weak binding force between primary particles, there is a high possibility that primary particles will dissociate when high output charge / discharge is repeated. Dissociation between primary particles may cause an increase in resistance and a decrease in capacity inside the battery.
上述の課題を解決するために、本発明は高出力充放電を行っても一次粒子同士が解離し
にくい二次粒子を提供することを目的とする。
In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide secondary particles in which primary particles are not easily dissociated even when high-power charge / discharge is performed.
本発明者はリチウム化合物およびリチウム−遷移金属酸化物粒子から構成される二次粒
子において、前記二次粒子中のリチウムのモル数を遷移金属のモル数よりも多くすること
で、高出力充放電を繰り返しても一次粒子であるリチウム−遷移金属粒子同士が解離しに
くくなることを見出し、本発明を完成させた。
The present inventor is a secondary particle composed of a lithium compound and lithium-transition metal oxide particles. It was found that the lithium-transition metal particles which are primary particles are difficult to dissociate even when the above is repeated, and the present invention has been completed.
すなわち本発明は、リチウム化合物およびリチウム−遷移金属酸化物粒子により構成さ
れる二次粒子からなり、前記リチウム化合物には遷移金属が含まれず、前記二次粒子中の
リチウムのモル数が、遷移金属のモル数よりも多いことを特徴とする非水電解質リチウム
イオン電池用正極材料により上記課題を解決する。
That is, the present invention comprises secondary particles composed of a lithium compound and lithium-transition metal oxide particles, the lithium compound does not contain a transition metal, and the number of moles of lithium in the secondary particles is transition metal. The above problem is solved by a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery characterized in that the number of moles is larger than the number of moles.
本発明により、高出力充放電を繰り返すことによるサイクル寿命の低下が抑制された非
水電解質リチウムイオン電池を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte lithium ion battery in which a decrease in cycle life due to repeated high-power charge / discharge is suppressed.
本発明の第一は、リチウム化合物およびリチウム−遷移金属酸化物粒子により構成され
る二次粒子からなり、前記リチウム化合物には遷移金属が含まれず、前記二次粒子中のリ
チウムのモル数が、遷移金属のモル数よりも多いことを特徴とする非水電解質リチウムイ
オン電池用正極材料である。
The first of the present invention consists of secondary particles composed of a lithium compound and lithium-transition metal oxide particles, the lithium compound does not contain a transition metal, and the number of moles of lithium in the secondary particles is It is a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery characterized by having more than the number of moles of transition metal.
正極材料に用いられる二次粒子を、リチウム化合物およびリチウム−遷移金属酸化物粒
子(以下、一次粒子とも記載する)で構成し、前記二次粒子中のリチウムのモル数を遷移
金属のモル数よりも多くすることで、高出力充放電を繰り返しても一次粒子同士が解離し
にくくなる。このため、一次粒子同士の解離に伴うサイクル寿命の低下を抑制することが
できる。
Secondary particles used for the positive electrode material are composed of lithium compounds and lithium-transition metal oxide particles (hereinafter also referred to as primary particles), and the number of moles of lithium in the secondary particles is determined from the number of moles of transition metal. By increasing the number of primary particles, primary particles are unlikely to dissociate even when high output charge / discharge is repeated. For this reason, the fall of the cycle life accompanying dissociation of primary particles can be suppressed.
二次粒子中のリチウムのモル数は遷移金属のモル数よりも多ければよいが、好ましくは
1.05倍以上であり、より好ましくは1.07倍以上である。モル数が1.05倍以上
であると、一次粒子同士が解離しにくくなる効果が上昇するため好ましい。
Although the number of moles of lithium in the secondary particles may be larger than the number of moles of the transition metal, it is preferably 1.05 times or more, more preferably 1.07 times or more. It is preferable for the number of moles to be 1.05 times or more because the effect of making primary particles difficult to dissociate increases.
本発明により一次粒子同士の解離を抑制することができる理由については、二次粒子中
のリチウムのモル数を遷移金属のモル数よりも多くすることで、リチウム化合物がバイン
ダーの役割を果たすようになるためであると考えられる。また、リチウム−遷移金属酸化
物粒子は、充放電に伴いリチウムイオンを放出・吸蔵するため充電時と放電時とで粒子の
サイズが変動して粒子同士が解離しやすくなるが、リチウム化合物は充放電においてもサ
イズが変動しないことも理由の一つであると考えられる。
The reason why dissociation between primary particles can be suppressed according to the present invention is that the lithium compound serves as a binder by making the number of moles of lithium in the secondary particles larger than the number of moles of the transition metal. It is thought that it is to become. In addition, since lithium-transition metal oxide particles release and occlude lithium ions during charging and discharging, the size of the particles fluctuates during charging and discharging, and the particles easily dissociate. It is considered that one of the reasons is that the size does not change even during discharge.
リチウム化合物は一次粒子同士の解離を抑制する効果以外にも、電解液の劣化を抑制す
る効果も有する。リチウム−遷移金属酸化物粒子に含まれる遷移金属は、充放電の際に、
電解液中に含まれる酸素イオンをラジカル化する場合があり、酸素ラジカルが発生すると
、電池に含まれる電解液が分解するおそれがある。しかし、遷移金属を含まないリチウム
化合物を併用することにより、酸素イオンと遷移金属との接触を抑えることができるため
酸素ラジカルの発生を抑制することができる。
In addition to the effect of suppressing dissociation of primary particles, the lithium compound also has an effect of suppressing deterioration of the electrolytic solution. The transition metal contained in the lithium-transition metal oxide particles is charged and discharged.
In some cases, oxygen ions contained in the electrolytic solution may be radicalized, and when oxygen radicals are generated, the electrolytic solution contained in the battery may be decomposed. However, by using a lithium compound that does not contain a transition metal in combination, contact between oxygen ions and the transition metal can be suppressed, so that generation of oxygen radicals can be suppressed.
リチウム化合物は、リチウム−遷移金属酸化物粒子の凝集体の表面に配置されていても
よいし、リチウム−遷移金属酸化物粒子の表面に配置されていてもよいし、これらの組み
合わせでもよい。
The lithium compound may be disposed on the surface of the aggregate of lithium-transition metal oxide particles, may be disposed on the surface of the lithium-transition metal oxide particle, or a combination thereof.
図1および図2に、リチウム−遷移金属酸化物粒子の表面にリチウム化合物を配置した
好ましい例を示す。
1 and 2 show preferred examples in which a lithium compound is arranged on the surface of lithium-transition metal oxide particles.
図1に示すようにリチウム化合物20が膜状であって、リチウム−遷移金属酸化物粒子
10の表面を被覆していると、高出力充放電を繰り返した際に発生する電池の膨張を抑制
することができるため好ましい。これは、リチウム−遷移金属酸化物粒子の表面がリチウ
ム化合物によって被覆されているため、リチウム−遷移金属酸化物粒子が酸素ラジカルの
発生を効果的に抑制できるためであると考えられる。
As shown in FIG. 1, when the lithium compound 20 is in the form of a film and covers the surface of the lithium-transition metal oxide particles 10, the expansion of the battery that occurs when high-power charge / discharge is repeated is suppressed. This is preferable. This is considered to be because the surface of the lithium-transition metal oxide particles is coated with a lithium compound, and thus the lithium-transition metal oxide particles can effectively suppress the generation of oxygen radicals.
この場合、リチウム化合物の膜厚は3〜1000nmが好ましく、より好ましくは5〜
1000nm、更に好ましくは5〜700nmn、特に好ましくは5〜100nmである
。リチウム化合物の膜厚が3nm未満の場合には、一次粒子同士の結着性が低下するおそ
れがある。また、膜厚が3nm未満の場合には一次粒子が酸素イオンを酸化して酸素ラジ
カルを発生させるおそれもある。膜厚が1000nmを超えると、リチウムイオンを伝導
し難くなり、電池の発電特性が低下するおそれがある。リチウム化合物の膜厚は、一次粒
子の断面のTEM観察により測定することができる。
In this case, the film thickness of the lithium compound is preferably 3 to 1000 nm, more preferably 5 to 5 nm.
The thickness is 1000 nm, more preferably 5 to 700 nm, and particularly preferably 5 to 100 nm. When the film thickness of the lithium compound is less than 3 nm, the binding property between the primary particles may be reduced. Moreover, when the film thickness is less than 3 nm, the primary particles may oxidize oxygen ions to generate oxygen radicals. When the film thickness exceeds 1000 nm, it becomes difficult to conduct lithium ions, and the power generation characteristics of the battery may be deteriorated. The film thickness of the lithium compound can be measured by TEM observation of the cross section of the primary particles.
図2に示すようにリチウム化合物20が粒子状であって、リチウム−遷移金属酸化物粒
子10の表面に点在していると、電池の内部抵抗の上昇を抑制することができるため好ま
しい。これは、リチウム−遷移金属酸化物粒子の一部が露出しているためであると考えら
れる。
As shown in FIG. 2, it is preferable that the lithium compound 20 is in the form of particles and is scattered on the surface of the lithium-transition metal oxide particles 10 because an increase in the internal resistance of the battery can be suppressed. This is considered to be because some of the lithium-transition metal oxide particles are exposed.
この場合、リチウム化合物の平均粒径は10〜2000nmであることが好ましく、よ
り好ましくは50〜1500nmである。平均粒径が10nm未満であると、一次粒子同
士の結着性が低下するおそれがあり、2000nm超であるとリチウム化合物の粒子を点
在化させることが困難となり、発電特性が低下するおそれがある。
In this case, the average particle size of the lithium compound is preferably 10 to 2000 nm, and more preferably 50 to 1500 nm. When the average particle size is less than 10 nm, the binding property between the primary particles may be reduced, and when it is more than 2000 nm, it becomes difficult to interspers the lithium compound particles, and the power generation characteristics may be deteriorated. is there.
また、図2に示すようにリチウム化合物が配置される場合、リチウム−遷移金属酸化物
粒子の体積を100とした際に、リチウム化合物の体積は0.5〜250が好ましく、よ
り好ましくは0.7〜150である。体積が0.5未満であると、一次粒子同士の結着性
が低下するおそれがあり、250超であるとリチウム化合物の粒子を点在化させることが
困難となり、発電特性が低下するおそれがある。
Moreover, when a lithium compound is arrange | positioned as shown in FIG. 2, when the volume of lithium-transition metal oxide particle is 100, the volume of a lithium compound is preferably 0.5 to 250, more preferably 0.8. 7-150. If the volume is less than 0.5, the binding property between the primary particles may be reduced, and if it is more than 250, it is difficult to interspers the lithium compound particles, and the power generation characteristics may be reduced. is there.
リチウム化合物としては、遷移金属が含まれていないものであれば特に限定されず、従
来公知のものを用いることができるが、図1に示すようにリチウム化合物が膜状であって
、リチウム−遷移金属酸化物粒子の表面を被覆している場合には、リチウムイオン導伝性
を有している必要がある。また、図2に示すようにリチウム−遷移金属酸化物粒子の一部
が露出している形状の場合もリチウム化合物が、リチウムイオン伝導性を有していること
が好ましく、リチウムイオン伝導性を有するリチウム化合物を用いることにより電池の内
部抵抗の上昇を抑制することができる。
The lithium compound is not particularly limited as long as it does not contain a transition metal, and a conventionally known one can be used. However, as shown in FIG. When the surface of the metal oxide particles is coated, it is necessary to have lithium ion conductivity. In addition, as shown in FIG. 2, the lithium compound preferably has lithium ion conductivity even in the case where a part of the lithium-transition metal oxide particles is exposed, and has lithium ion conductivity. By using a lithium compound, an increase in the internal resistance of the battery can be suppressed.
リチウム化合物のリチウムイオン伝導性としては、10−15S・m−1以上が好まし
く、より好ましくは10−12S・m−1である。リチウムイオン伝導性が10−15S
・m−1以上であると、電池の内部抵抗の上昇を効果的に抑制することができる。リチウ
ムイオン導伝性は交流インピーダンス法、定電位ステップ法、定電流ステップ法などによ
り測定することができる。
Examples of the lithium-ion conductivity of the lithium compound is preferably 10 -15 S · m -1 or more, more preferably 10 -12 S · m -1. Lithium ion conductivity is 10-15 S
-The rise of the internal resistance of a battery can be effectively suppressed as it is more than m- 1 . The lithium ion conductivity can be measured by an AC impedance method, a constant potential step method, a constant current step method, and the like.
リチウムイオン導伝性を有するリチウム化合物としては、硫酸リチウム、リン酸リチウ
ム、LiPON化合物、Li2O−B2O3化合物、Li2O−B2O3−LiI化合物
、Li2S−SiS2化合物、Li2S−SiS2−Li3PO4化合物、フッ化リチウ
ム、酢酸リチウム、リチウムアセチリドエチレンジアミン、安息香酸リチウム、臭化リチ
ウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、シュウ酸リチウム、ピルビン酸リチウム、ステアリ
ン酸リチウム、酒石酸リチウム、水酸化リチウム、およびリチウムリン酸硫黄化合物から
なる群より選択される少なくとも1種が好ましく、より好ましくは、硫酸リチウム、リン
酸リチウム、Li2O−B2O3化合物、酢酸リチウム、リチウムアセチリドアミン、安
息香酸リチウム、臭化リチウム、炭酸リチウム、およびピルビン酸リチウムである。
Examples of the lithium compound having lithium ion conductivity include lithium sulfate, lithium phosphate, LiPON compound, Li 2 O—B 2 O 3 compound, Li 2 O—B 2 O 3 —LiI compound, Li 2 S—SiS 2. compound, Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 compounds, lithium fluoride, lithium acetate, lithium acetylide ethylenediamine, lithium benzoate, lithium bromide, lithium carbonate, lithium nitrate, lithium oxalate, lithium pyruvate, stearate Preferably, at least one selected from the group consisting of lithium, lithium tartrate, lithium hydroxide, and lithium sulfur phosphate compound, more preferably lithium sulfate, lithium phosphate, Li 2 O—B 2 O 3 compound, acetic acid Lithium, lithium acetylide amine, lithium benzoate Beam, lithium bromide, lithium carbonate, and lithium pyruvate.
リチウム−遷移金属酸化物粒子に含まれる遷移金属としては、Sc、Ti、V、Cr、
Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Pd、Ag
、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、
Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、およびAuから選択される少な
くとも1種を含むことが好ましく、より好ましくはNi、MnおよびCoからなる群より
選択される少なくとも1種を含むことである。
Examples of the transition metal contained in the lithium-transition metal oxide particles include Sc, Ti, V, Cr,
Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Pd, Ag
, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm,
It is preferable to include at least one selected from Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, and Au, more preferably at least one selected from the group consisting of Ni, Mn, and Co. Including seeds.
遷移金属としてNi、MnおよびCoからなる群より選択される少なくとも1種を含む
リチウム−遷移金属酸化物としては、下記化学式1に示される化合物が好ましく挙げられ
る。
As the lithium-transition metal oxide containing at least one selected from the group consisting of Ni, Mn and Co as a transition metal, a compound represented by the following chemical formula 1 is preferably exemplified.
化学式1において、0<a≦1.2、0≦b≦0.85、0≦c≦0.4、0≦d≦0
.6、0≦e≦0.1、0.9≦b+c+d+e≦1、−0.05≦x≦0.1、0≦y
≦0.05、MはAl、Mg、Ca、Ti、V、Cr、Fe、およびGaからなる群より
選択される少なくとも1種であり、NはF、Cl、およびSからなる群より選択される少
なくとも1種である。
In Chemical Formula 1, 0 <a ≦ 1.2, 0 ≦ b ≦ 0.85, 0 ≦ c ≦ 0.4, 0 ≦ d ≦ 0
. 6, 0 ≦ e ≦ 0.1, 0.9 ≦ b + c + d + e ≦ 1, −0.05 ≦ x ≦ 0.1, 0 ≦ y
≦ 0.05, M is at least one selected from the group consisting of Al, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Fe, and Ga, and N is selected from the group consisting of F, Cl, and S At least one kind.
リチウム−遷移金属酸化物粒子の平均粒径は0.01〜2μmであることが好ましくよ
り好ましくは、0.015〜1.5μmである。平均粒径が0.01μm未満であると抵
抗が大きくなるおそれがあり、2μm超であるとサイクル耐久性が低下するおそれがある
。リチウム−遷移金属酸化物粒子の平均粒径はSEMまたはTEMを用いた観察により測
定することができる。
The average particle size of the lithium-transition metal oxide particles is preferably 0.01-2 μm, more preferably 0.015-1.5 μm. If the average particle size is less than 0.01 μm, the resistance may increase, and if it exceeds 2 μm, the cycle durability may decrease. The average particle size of the lithium-transition metal oxide particles can be measured by observation using SEM or TEM.
本発明の正極材料には、上述の二次粒子の他に、V2O5、MnO2、TiS2、Mo
S2、MoO3、PbO2、AgO、およびNiOOHなどの正極材料活物質、導電助剤
、バインダー、ホストポリマーまたは電解液などの高分子電解質、およびリチウム塩など
を含んでいてもよい。
In addition to the secondary particles described above, the positive electrode material of the present invention includes V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , Mo
A positive electrode material active material such as S 2 , MoO 3 , PbO 2 , AgO, and NiOOH, a conductive assistant, a binder, a polymer electrolyte such as a host polymer or an electrolyte, and a lithium salt may be included.
正極材料の構成要素の種類や比などは従来公知の技術を適宜用いることができる。 A conventionally well-known technique can be used suitably for the kind, ratio, etc. of the component of positive electrode material.
本発明の第二は上述の非水電解質リチウムイオン電池用正極材料の製造方法である。 The second of the present invention is the above-described method for producing a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery.
本発明の非水電解質リチウムイオン電池用正極材料の製造方法としては、図1に示すよ
うにリチウム化合物20が膜状であって、リチウム−遷移金属酸化物粒子10の表面を被
覆したものからなる二次粒子を作製する場合には、湿式方法が有効であり、図2に示すよ
うにリチウム化合物20が粒子状であって、リチウム−遷移金属酸化物粒子10の表面に
点在したものからなる二次粒子を作製する場合には、乾式方法が有効である。
As a method for producing a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery according to the present invention, as shown in FIG. 1, the lithium compound 20 is in the form of a film and covers the surface of the lithium-transition metal oxide particles 10. When producing secondary particles, a wet method is effective, and the lithium compound 20 is in the form of particles as shown in FIG. 2 and is scattered on the surface of the lithium-transition metal oxide particles 10. When producing secondary particles, the dry method is effective.
湿式方法としては、リチウム化合物、リチウムイオンを含む無機塩、遷移金属イオンを
含む無機塩、および溶媒を混合して混合液を調製する工程、前記混合液を乾燥して前駆体
を得る工程、ならびに前記前駆体を熱処理してリチウム化合物およびリチウム−遷移金属
酸化物粒子からなる二次粒子を作製する工程を含み、前記リチウム化合物および前記リチ
ウムイオンを含む無機塩に含まれるリチウムのモル数が前記遷移金属イオンを含む無機塩
に含まれる遷移金属のモル数よりも多くする製造方法が好ましく挙げられる。
As a wet method, a step of preparing a mixed solution by mixing a lithium compound, an inorganic salt containing lithium ions, an inorganic salt containing transition metal ions, and a solvent, a step of drying the mixed solution to obtain a precursor, and Heat treating the precursor to produce secondary particles comprising lithium compounds and lithium-transition metal oxide particles, wherein the number of moles of lithium contained in the inorganic salt containing the lithium compound and the lithium ions is the transition. A production method for increasing the number of moles of transition metals contained in the inorganic salt containing metal ions is preferred.
乾式方法としてはリチウムイオンを含む無機塩、遷移金属イオンを含む無機塩、および
溶媒を混合して混合液を調製する工程、前記混合液を乾燥して前駆体を得る工程、前記前
駆体を熱処理してリチウム−遷移金属酸化物粒子を得る工程、ならびにリチウム化合物と
前記リチウム−遷移金属酸化物粒子とを乾式混合リチウム化合物およびリチウム−遷移金
属酸化物粒子からなる二次粒子を作製する工程を含む正極材料の製造方法であって、前記
リチウム化合物および前記リチウムイオンを含む無機塩に含まれるリチウムのモル数が前
記遷移金属イオンを含む無機塩に含まれる遷移金属のモル数よりも多くする製造方法が好
ましく挙げられる。
As a dry method, an inorganic salt containing lithium ions, an inorganic salt containing transition metal ions, and a solvent are mixed to prepare a mixed solution, the mixed solution is dried to obtain a precursor, and the precursor is heat treated. A step of obtaining lithium-transition metal oxide particles, and a step of producing secondary particles comprising a lithium compound and the lithium-transition metal oxide particles comprising a dry mixed lithium compound and lithium-transition metal oxide particles. A method for producing a positive electrode material, wherein the number of moles of lithium contained in the lithium compound and the inorganic salt containing lithium ions is greater than the number of moles of the transition metal contained in the inorganic salt containing transition metal ions. Is preferred.
上述の湿式方法または乾式方法において、前記溶媒は水が好ましい。前記混合液の攪拌
時間は4〜24時間が好ましく、攪拌方法はプロペラ攪拌機を用いた攪拌方法が好ましい
。混合液を攪拌させながら乾燥する。乾燥時間は4〜24時間が好ましく、乾燥温度は6
0〜120℃が好ましい。前駆体の熱処理時間は4〜24時間が好ましく、熱処理温度は
300〜500℃が好ましい。
In the wet method or the dry method described above, the solvent is preferably water. The stirring time of the mixed solution is preferably 4 to 24 hours, and the stirring method is preferably a stirring method using a propeller stirrer. Dry the mixture with stirring. The drying time is preferably 4 to 24 hours, and the drying temperature is 6
0-120 degreeC is preferable. The heat treatment time of the precursor is preferably 4 to 24 hours, and the heat treatment temperature is preferably 300 to 500 ° C.
上述の湿式方法または乾式方法により、リチウム化合物およびリチウム−遷移金属酸化
物粒子から構成される二次粒子を製造することができる。前記二次粒子は、非水電解質リ
チウムイオン電池用の正極材料として好ましく用いることができる。
Secondary particles composed of a lithium compound and lithium-transition metal oxide particles can be produced by the above-described wet method or dry method. The secondary particles can be preferably used as a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery.
リチウム化合物およびリチウムイオンを含む無機塩に含まれるリチウムのモル数を、遷
移金属イオンを含む無機塩に含まれる遷移金属のモル数よりも多くすることで、製造され
た二次粒子中のリチウムのモル数を遷移金属のモル数よりも多くすることができる。上述
したように、正極材料に用いられる二次粒子を、リチウム化合物およびリチウム−遷移金
属酸化物粒子で構成し、前記二次粒子中のリチウムのモル数を遷移金属のモル数よりも多
くすることで、高出力充放電を繰り返しても一次粒子同士が解離しにくくなる。このため
、一次粒子同士の解離に伴うサイクル寿命の低下を抑制することができる。
By making the number of moles of lithium contained in the inorganic salt containing lithium compound and lithium ions greater than the number of moles of transition metal contained in the inorganic salt containing transition metal ions, lithium in the produced secondary particles The number of moles can be greater than the number of moles of transition metal. As described above, the secondary particles used in the positive electrode material are composed of lithium compounds and lithium-transition metal oxide particles, and the number of moles of lithium in the secondary particles is larger than the number of moles of transition metal. Thus, even when high-power charge / discharge is repeated, the primary particles are difficult to dissociate. For this reason, the fall of the cycle life accompanying dissociation of primary particles can be suppressed.
リチウム化合物およびリチウムイオンを含む無機塩に含まれるリチウムのモル数は、遷
移金属イオンを含む無機塩に含まれる遷移金属のモル数よりも多ければよいが、好ましく
は1.05倍以上であり、より好ましくは1.075倍以上である。モル数が1.05倍
以上であると、一次粒子同士が解離しにくくなるため好ましい。
The number of moles of lithium contained in the inorganic salt containing the lithium compound and lithium ions may be larger than the number of moles of the transition metal contained in the inorganic salt containing the transition metal ion, preferably 1.05 times or more, More preferably, it is 1.075 times or more. It is preferable that the number of moles is 1.05 times or more because primary particles are unlikely to dissociate.
上述の湿式方法または乾式方法により二次粒子を製造した後に、得られた二次粒子を洗
浄すると、二次粒子の比表面積が大きくなるため好ましい。これは、洗浄を行うことによ
り、一次粒子同士の結着に関与しないリチウム化合物が二次粒子中から除去されるため、
二次粒子の空隙が大きくなるからである。洗浄方法としては、製造した二次粒子と純水と
を質量比で1:5となるように混合し、混合物をプロペラ攪拌機によって1〜4時間攪拌
し、攪拌後、ろ過することが好ましい。洗浄は2〜5回繰り返すことが好ましい。ろ過後
、二次粒子は150〜250℃で5〜15時間乾燥することが好ましい。
After the secondary particles are produced by the wet method or the dry method described above, it is preferable to wash the obtained secondary particles because the specific surface area of the secondary particles increases. This is because the lithium compound that is not involved in the binding between the primary particles is removed from the secondary particles by washing,
This is because the voids of the secondary particles become large. As a washing method, it is preferable to mix the produced secondary particles and pure water so as to have a mass ratio of 1: 5, stir the mixture with a propeller stirrer for 1 to 4 hours, and stir and then filter. The washing is preferably repeated 2 to 5 times. After filtration, the secondary particles are preferably dried at 150 to 250 ° C. for 5 to 15 hours.
上述の製造方法において用いられる、遷移金属を含む無機塩としては水酸化物、酢酸化
合物、硫酸化合物、硝酸化合物、塩化物、フッ化物、ヨウ化物、臭化物、シュウ酸化合物
、リン酸化合、Li2O−B2O3化合物、Li2O−B2O3−LiPO4化合物、リ
チウムアセチリドアミン、安息香酸リチウム、炭酸リチウム、ピルビン酸リチウム、ステ
アリン酸リチウム、および酒石酸リチウムからなる群より選択される少なくとも一種が好
ましく挙げられる。
Examples of the inorganic salt containing a transition metal used in the above production method include hydroxide, acetic acid compound, sulfuric acid compound, nitric acid compound, chloride, fluoride, iodide, bromide, oxalic acid compound, phosphoric acid compound, Li 2 Selected from the group consisting of O—B 2 O 3 compound, Li 2 O—B 2 O 3 —LiPO 4 compound, lithium acetylide amine, lithium benzoate, lithium carbonate, lithium pyruvate, lithium stearate, and lithium tartrate At least one is preferred.
前記水酸化物は水酸化ニッケル、水酸化マンガン、または水酸化コバルトであり、前記
酢酸化合物は酢酸ニッケル、酢酸マンガン、または酢酸コバルトであり、前記硫酸化合物
は硫酸ニッケル、硫酸マンガン、または硫酸コバルトであり、前記硝酸化合物は硝酸ニッ
ケル、硝酸マンガン、または硝酸コバルトであり、前記塩化物は塩化ニッケル、塩化マン
ガン、または塩化コバルトであり、前記フッ化物はフッ化ニッケル、フッ化マンガン、ま
たはフッ化コバルトであり、前記ヨウ化物はヨウ化ニッケル、ヨウ化マンガン、またはヨ
ウ化コバルトであり、前記臭化物は臭化ニッケル、臭化マンガン、または臭化コバルトで
あり、前記シュウ酸化合物はシュウ酸ニッケル、シュウ酸マンガン、またはシュウ酸コバ
ルトであり、前記リン酸化合物はリン酸ニッケル、リン酸マンガン、またはリン酸コバル
トであることが好ましい。
The hydroxide is nickel hydroxide, manganese hydroxide, or cobalt hydroxide, the acetic acid compound is nickel acetate, manganese acetate, or cobalt acetate, and the sulfate compound is nickel sulfate, manganese sulfate, or cobalt sulfate. The nitrate compound is nickel nitrate, manganese nitrate, or cobalt nitrate; the chloride is nickel chloride, manganese chloride, or cobalt chloride; and the fluoride is nickel fluoride, manganese fluoride, or cobalt fluoride. The iodide is nickel iodide, manganese iodide, or cobalt iodide; the bromide is nickel bromide, manganese bromide, or cobalt bromide; and the oxalic acid compound is nickel oxalate, Manganese acid or cobalt oxalate, the phosphoric acid compound Nickel phosphate is preferably manganese phosphate or cobalt phosphate.
前記リチウム化合物または前記リチウムイオンを含む無機塩は硫酸リチウム、リン酸リ
チウム、LiPON化合物、Li2O−B2O3化合物、Li2O−B2O3−LiI化
合物、Li2S−SiS2化合物、Li2S−SiS2−Li3PO4化合物、フッ化リ
チウム、酢酸リチウム、リチウムアセチリドエチレンジアミン、安息香酸リチウム、臭化
リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、シュウ酸リチウム、ピルビン酸リチウム、ステ
アリン酸リチウム、酒石酸リチウム、水酸化リチウム、およびリチウムリン酸硫黄化合物
からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、リチウム化合物として
は、硫酸リチウム、リン酸リチウム、Li2O−B2O3化合物、酢酸リチウム、リチウ
ムアセチリドアミン、安息香酸リチウム、臭化リチウム、炭酸リチウム、およびピルビン
酸リチウムがより好ましく、リチウムイオンを含む無機塩としては水酸化リチウムがより
好ましい。
The lithium compound or the inorganic salt containing lithium ions is lithium sulfate, lithium phosphate, LiPON compound, Li 2 O—B 2 O 3 compound, Li 2 O—B 2 O 3 —LiI compound, Li 2 S—SiS 2. compound, Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 compounds, lithium fluoride, lithium acetate, lithium acetylide ethylenediamine, lithium benzoate, lithium bromide, lithium carbonate, lithium nitrate, lithium oxalate, lithium pyruvate, stearate Preferably, the lithium compound is at least one selected from the group consisting of lithium, lithium tartrate, lithium hydroxide, and lithium sulfur phosphate compound. Examples of the lithium compound include lithium sulfate, lithium phosphate, Li 2 O—B 2 O. 3 compounds, lithium acetate, lithium acetate Chile Amines, lithium benzoate, lithium bromide, lithium carbonate, and lithium pyruvate is more preferred, and more preferably lithium hydroxide as an inorganic salt containing lithium ions.
リチウム化合物の好ましい膜厚、粒径、リチウムイオン伝導性や、リチウム化合物とリ
チウム−遷移金属酸化物粒子との体積比や、好ましい一次粒子の大きさなどは上述したと
おりである。
The preferable film thickness, particle size, lithium ion conductivity, volume ratio between the lithium compound and the lithium-transition metal oxide particles, the preferable primary particle size, and the like are as described above.
本発明の第3は、上述の正極材料、または上述の方法により作製された正極材料を含む
ことを特徴とする非水電解質リチウムイオン電池である。
A third aspect of the present invention is a nonaqueous electrolyte lithium ion battery including the above-described positive electrode material or the positive electrode material produced by the above-described method.
本発明の非水電解質リチウムイオン電池に含まれる正極材料は、高出力充放電を行って
も一次粒子同士が解離しにくいため、耐久性に優れる。
The positive electrode material included in the nonaqueous electrolyte lithium ion battery of the present invention is excellent in durability because primary particles are unlikely to dissociate even when high-power charge / discharge is performed.
本発明の非水電解質リチウムイオン電池に含まれる集電体、負極活物質、および非水電
解質などの構成要素については従来公知の技術を適宜用いることができる。
A conventionally well-known technique can be used suitably about components, such as a collector included in the nonaqueous electrolyte lithium ion battery of this invention, a negative electrode active material, and a nonaqueous electrolyte.
本発明の電池は、並列−直列、直列−並列、直列、または並列に接続して組電池とする
こともできる。前記組電池を直列および/または並列に接続して複合組電池とすることも
できる。前記複合組電池は、各々着脱可能とすることもできる。前記組電池、または前記
複合組電池は車両に搭載することもできる。
The battery of the present invention can be connected in parallel-series, series-parallel, series, or parallel to form an assembled battery. The assembled batteries may be connected in series and / or in parallel to form a composite assembled battery. Each of the composite assembled batteries may be detachable. The assembled battery or the composite assembled battery can be mounted on a vehicle.
次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これらの実施例は何ら本発明を制限
するものではない。
EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, these Examples do not restrict | limit this invention at all.
(実施例1)
[正極の作製]
水酸化リチウム、水酸化ニッケル、水酸化コバルト、水酸化アルミニウムをモル比で、
Li:Ni:Co:Al=10:0.8:0.15:0.05となるように水に添加し、
さらに前記水酸化リチウムに対して含まれるリチウムのモル比が10:0.5となるよう
に硫酸リチウムを添加し、混合液を作製した。前記混合液を攪拌しながら200℃に加熱
して水を蒸発させた。水を95%以上蒸発させてからセラミックス坩堝に移し、空気中で
100℃/hで400℃まで昇温し、400℃で12時間仮焼成を行った。仮焼成後、8
00℃。酸素雰囲気中で24時間焼成し、焼成後、酸素を流しながら室温中で放置し、非
水電解質リチウムイオン電池用正極材料としての二次粒子を得た。
Example 1
[Production of positive electrode]
Lithium hydroxide, nickel hydroxide, cobalt hydroxide, aluminum hydroxide in molar ratio,
Li: Ni: Co: Al = 10: 0.8: 0.15: 0.05 was added to water so that
Furthermore, lithium sulfate was added so that the molar ratio of lithium contained with respect to the lithium hydroxide was 10: 0.5 to prepare a mixed solution. The mixture was heated to 200 ° C. with stirring to evaporate water. After evaporating 95% or more of water, it was transferred to a ceramic crucible, heated to 400 ° C. at 100 ° C./h in air, and pre-fired at 400 ° C. for 12 hours. After calcination, 8
00 ° C. Firing was carried out in an oxygen atmosphere for 24 hours, and after firing, the mixture was allowed to stand at room temperature while flowing oxygen to obtain secondary particles as a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery.
次に、前記正極材料と水とを質量比で1:5となるように混合し、混合液をプロペラ攪
拌機によって2時間攪拌した後ろ過した。これを3回繰り返した後、200℃で12時間
真空乾燥した。
Next, the positive electrode material and water were mixed at a mass ratio of 1: 5, and the mixture was stirred for 2 hours with a propeller stirrer and then filtered. This was repeated three times and then vacuum dried at 200 ° C. for 12 hours.
得られた正極材料の形状は図1に示すように、リチウム−遷移金属酸化物粒子であるL
i1.00Ni0.82Co0.15Al0.03O2.00の粒子表面をリチウム化合
物である硫酸リチウムが被覆している形状であり、Li1.00Ni0.82Co0.1
5Al0.03O2.00の粒子の平均粒径は500nmであり、硫酸リチウムの膜厚は
50nmであった。
As shown in FIG. 1, the shape of the obtained positive electrode material is L-transition metal oxide particles L
i 1.00 Ni 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2.00 The particle surface is covered with lithium sulfate as a lithium compound, and Li 1.00 Ni 0.82 Co 0. 1
The average particle diameter of 5 Al 0.03 O 2.00 particles was 500 nm, and the film thickness of lithium sulfate was 50 nm.
上述の正極材料75質量%、導電助剤としてアセチレンブラック10質量%、バインダ
ーとしてポリフッ化ビニリデン15質量%を、溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(
NMP)に加えて攪拌し、正極活物質スラリーを調製した。正極活物質スラリーを正極集
電体であるアルミ箔(厚さ20μm)上にアプリケーターにて塗布して、真空乾燥機にて
80℃で加熱乾燥した後、直径15mmに打ち抜き、10−1Paという高真空条件で、
90℃にて6時間乾燥した。打ち抜いた正極の厚みは50μmであった。
75% by mass of the positive electrode material described above, 10% by mass of acetylene black as a conductive additive, 15% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent (
NMP) and stirred to prepare a positive electrode active material slurry. The positive electrode active material slurry was applied on an aluminum foil (thickness 20 μm) as a positive electrode current collector with an applicator, dried by heating at 80 ° C. with a vacuum dryer, and then punched out to a diameter of 15 mm, 10 −1 Pa Under high vacuum conditions,
Dry at 90 ° C. for 6 hours. The thickness of the punched positive electrode was 50 μm.
[負極の作製]
負極活物質としてカーボンを85質量%、導電助剤としてアセチレンブラックを8質量
%、気相成長カーボンファイバー(VGCF)を2質量%、バインダーとしてポリフッ化
ビニリデンを5質量%を、溶媒であるNMPに加えて攪拌し、負極活物質スラリーを調製
した。負極活物質スラリーを負極集電体である銅箔(厚さ20μm)上にアプリケーター
にて塗布して、真空乾燥機にて80℃で加熱乾燥した後、直径16mmに打ち抜き、10
−1Paという高真空条件で、90℃にて6時間乾燥した。打ち抜いた負極の厚みは80
μmであった。
[Production of negative electrode]
85% by mass of carbon as a negative electrode active material, 8% by mass of acetylene black as a conductive additive, 2% by mass of vapor grown carbon fiber (VGCF), 5% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and NMP as a solvent In addition, the mixture was stirred to prepare a negative electrode active material slurry. The negative electrode active material slurry was coated on a copper foil (thickness 20 μm) as a negative electrode current collector with an applicator, dried by heating at 80 ° C. with a vacuum dryer, and then punched to a diameter of 16 mm.
The film was dried at 90 ° C. for 6 hours under a high vacuum condition of −1 Pa. The thickness of the punched negative electrode is 80
It was μm.
[電池の作製]
上述の正極、上述の負極、ポリフッ化ビニリデンからなる微多孔質セパレーター(細孔
の平均孔径=800nm、空孔率=35%、厚さ=30μm)、非水電解液(0.1Mの
LiPF6を含むエチレンカーボネート−ジエチルカーボネート溶液、エチレンカーボネ
ート:ジエチルカーボネートの質量比は2:8である。)、および外装(SUS)を用い
てコインセルを作製した。作製したコインセルを用いて耐久性試験を行った。
[Production of battery]
Microporous separator (average pore diameter = 800 nm, porosity = 35%, thickness = 30 μm) composed of the above positive electrode, the above negative electrode, polyvinylidene fluoride, non-aqueous electrolyte (0.1 M LiPF 6) A coin cell was prepared using an ethylene carbonate-diethyl carbonate solution containing benzene, an ethylene carbonate: diethyl carbonate mass ratio of 2: 8), and an exterior (SUS). A durability test was performed using the produced coin cell.
[耐久性試験]
上述のコインセルを作製直後、正極の換算で0.2Cにて4.1Vまで充電し、室温で
1時間保存した。その後、25℃において直流により電池の内部抵抗を求め、45℃にお
いて、4.1V−2.5V、定電流1C相当での充放電を200サイクル行った。
[Durability test]
Immediately after the above coin cell was fabricated, it was charged to 4.1 V at 0.2 C in terms of positive electrode and stored at room temperature for 1 hour. Thereafter, the internal resistance of the battery was determined by direct current at 25 ° C., and charging and discharging at 4.1 V to 2.5 V and a constant current of 1 C were performed 200 cycles at 45 ° C.
電池の内部抵抗上昇率を下記式1に示すように定義した。耐久試験の測定結果を表1に
示す。
The rate of increase in internal resistance of the battery was defined as shown in Equation 1 below. Table 1 shows the measurement results of the durability test.
(実施例2)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりにリン酸リチウムを用いたこと以外は
実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 2)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that lithium phosphate was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例3)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりにLi2.9PO3.3N0.36を
用いたこと以外は実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 3)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that Li 2.9 PO 3.3 N 0.36 was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and the durability test was performed.
(実施例4)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりにLi2O−B2O3化合物を用いた
こと以外は実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
Example 4
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a Li 2 O—B 2 O 3 compound was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例5)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりにLi2O−B2O3−LiI化合物
を用いたこと以外は実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 5)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a Li 2 O—B 2 O 3 —LiI compound was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例6)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりにLi2S−SiS2化合物を用いた
こと以外は実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 6)
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that a Li 2 S—SiS 2 compound was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例7)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりにLi2S−SiS2−Li3PO4
化合物を用いたこと以外は実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 7)
In the production of the positive electrode material, Li 2 S—SiS 2 —Li 3 PO 4 instead of lithium sulfate.
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the compound was used, and a durability test was performed.
(実施例8)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりにフッ化リチウムを用いたこと以外は
実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 8)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that lithium fluoride was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例9)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりに酢酸リチウムを用いたこと以外は実
施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
Example 9
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that lithium acetate was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例10)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりにリチウムアセチリドエチレンジアミ
ンを用いたこと以外は実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 10)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that lithium acetylide ethylenediamine was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例11)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりに安息香酸リチウムを用いたこと以外
は実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 11)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that lithium benzoate was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例12)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりに臭化リチウムを用いたこと以外は実
施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 12)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that lithium bromide was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例13)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりに炭酸リチウムを用いたこと以外は実
施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 13)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that lithium carbonate was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例14)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりに硝酸リチウムを用いたこと以外は実
施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 14)
In the production of the positive electrode material, a battery was produced in the same manner as in Example 1 except that lithium nitrate was used instead of lithium sulfate, and a durability test was performed.
(実施例15)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりにシュウ酸リチウムを用いたこと以外
は実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 15)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that lithium oxalate was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例16)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりにピルビン酸リチウムを用いたこと以
外は実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 16)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that lithium pyruvate was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例17)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりにステアリン酸リチウムを用いたこと
以外は実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 17)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that lithium stearate was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例18)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりに酒石酸リチウムを用いたこと以外は
実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 18)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that lithium tartrate was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例19)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりに水酸化リチウムを用いたこと以外は
実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 19)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that lithium hydroxide was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(実施例20)
正極材料の製造において、硫酸リチウムの代わりにリチウムリン酸硫黄化合物を用いた
こと以外は実施例1と同様に電池を作製し、耐久性試験を行った。
(Example 20)
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a lithium lithium phosphate compound was used instead of lithium sulfate in the production of the positive electrode material, and a durability test was performed.
(比較例1)
リチウム化合物およびリチウム−遷移金属酸化物粒子からなる二次粒子の代わりに、リ
チウム−遷移金属酸化物粒子からなる二次粒子を用いたこと以外は、実施例1と同様に電
池を作製し、耐久性試験を行った。
(Comparative Example 1)
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that secondary particles composed of lithium-transition metal oxide particles were used instead of secondary particles composed of lithium compounds and lithium-transition metal oxide particles. A sex test was performed.
前記二次粒子は、炭酸リチウム、炭酸ニッケル、炭酸コバルト、炭酸アルミニウムをモ
ル比で、Li:Ni:Co:Al=1:0.8:0.15:0.05となるように水に添
加して混合液を作製し、800℃で酸素雰囲気中で24時間焼成することにより作製した
。
The secondary particles are added to water so that lithium carbonate, nickel carbonate, cobalt carbonate, and aluminum carbonate are in a molar ratio of Li: Ni: Co: Al = 1: 0.8: 0.15: 0.05. Thus, a mixed solution was prepared and fired at 800 ° C. in an oxygen atmosphere for 24 hours.
(比較例2)
リチウム化合物およびリチウム−遷移金属酸化物粒子からなる二次粒子の代わりに、リ
チウム−遷移金属酸化物粒子からなる二次粒子を用いたこと以外は、実施例1と同様に電
池を作製し、耐久性試験を行った。
(Comparative Example 2)
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that secondary particles composed of lithium-transition metal oxide particles were used instead of secondary particles composed of lithium compounds and lithium-transition metal oxide particles. A sex test was performed.
前記二次粒子は、炭酸リチウム、炭酸ニッケル、炭酸コバルト、炭酸アルミニウムをモ
ル比で、Li:Ni:Co:Al=1:0.8:0.15:0.05となるように水に添
加して混合液を作製し、800℃で酸素雰囲気中で24時間焼成し、得られた粒子をホソ
カワミクロン製ジェットミルにより乾式粉砕することにより作製した。
The secondary particles are added to water so that lithium carbonate, nickel carbonate, cobalt carbonate, and aluminum carbonate are in a molar ratio of Li: Ni: Co: Al = 1: 0.8: 0.15: 0.05. Then, a mixed solution was prepared, baked in an oxygen atmosphere at 800 ° C. for 24 hours, and the obtained particles were prepared by dry pulverization using a jet mill manufactured by Hosokawa Micron.
(比較例3)
リチウム化合物およびリチウム−遷移金属酸化物粒子からなる二次粒子の代わりに、リ
チウム−遷移金属酸化物粒子からなる二次粒子を用いたこと以外は、実施例1と同様に電
池を作製し、耐久性試験を行った。
(Comparative Example 3)
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that secondary particles composed of lithium-transition metal oxide particles were used instead of secondary particles composed of lithium compounds and lithium-transition metal oxide particles. A sex test was performed.
リチウム−遷移金属酸化物粒子の製造方法を以下に記す。水酸化リチウム、水酸化ニッ
ケル、水酸化コバルト、水酸化アルミニウムをモル比で、Li:Ni:Co:Al=30
:0.8:0.15:0.05となるように水に添加して混合液を作製し、前記混合液を
攪拌しながら200℃に加熱して水を蒸発させた。水を95%以上蒸発させてからセラミ
ックス坩堝に移し、空気中で100℃/hで400℃まで昇温し、400℃で12時間仮
焼成を行った。仮焼成後、800℃。酸素雰囲気中で24時間焼成し、焼成後、酸素を流
しながら室温中で放置し、非水電解質リチウムイオン電池用正極材料としての二次粒子を
得た。
A method for producing lithium-transition metal oxide particles will be described below. Lithium hydroxide, nickel hydroxide, cobalt hydroxide, aluminum hydroxide in molar ratio, Li: Ni: Co: Al = 30
: 0.8: 0.15: 0.05 was added to water to prepare a mixed solution, and the mixed solution was heated to 200 ° C. while stirring to evaporate water. After evaporating 95% or more of water, it was transferred to a ceramic crucible, heated to 400 ° C. at 100 ° C./h in air, and pre-fired at 400 ° C. for 12 hours. After calcination, 800 ° C. Firing was carried out in an oxygen atmosphere for 24 hours, and after firing, the mixture was allowed to stand at room temperature while flowing oxygen to obtain secondary particles as a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery.
10 リチウム−遷移金属酸化物粒子、
20 リチウム化合物。
10 lithium-transition metal oxide particles,
20 Lithium compound.
Claims (13)
前記リチウム化合物には遷移金属が含まれず、
前記リチウム化合物は前記リチウム−遷移金属酸化物粒子の一次粒子の表面を被覆しており、
前記二次粒子中のリチウムのモル数が、遷移金属のモル数よりも多いことを特徴とする非水電解質リチウムイオン電池用正極材料。 Consisting of secondary particles composed of lithium compounds and lithium-transition metal oxide particles,
The lithium compound does not contain a transition metal,
The lithium compound covers the surface of primary particles of the lithium-transition metal oxide particles;
The positive electrode material for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery, wherein the number of moles of lithium in the secondary particles is larger than the number of moles of transition metal.
前記混合液を乾燥して前駆体を得る工程、
前記前駆体を熱処理してリチウム化合物およびリチウム−遷移金属酸化物粒子からなる二次粒子を作製する工程を含み、
前記リチウム化合物は前記リチウム−遷移金属酸化物粒子の表面を被覆しており、
前記リチウム化合物および前記リチウムイオンを含む無機塩に含まれるリチウムのモル数が前記遷移金属イオンを含む無機塩に含まれる遷移金属のモル数よりも多いことを特徴とする非水電解質リチウムイオン電池用正極材料の製造方法。 Mixing a lithium compound, an inorganic salt containing lithium ions, an inorganic salt containing transition metal ions, and a solvent to prepare a mixed solution;
Drying the mixture to obtain a precursor;
Heat treating the precursor to produce secondary particles composed of lithium compounds and lithium-transition metal oxide particles,
The lithium compound coats the surface of the lithium-transition metal oxide particles;
The number of moles of lithium contained in the lithium salt containing the lithium compound and the lithium ion is greater than the number of moles of transition metal contained in the inorganic salt containing the transition metal ion. Manufacturing method of positive electrode material.
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