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JP2014063732A - Positive electrode for all-solid-state lithium ion battery, mixture for obtaining the positive electrode, method for manufacturing them, and all-solid-state lithium ion battery - Google Patents

Positive electrode for all-solid-state lithium ion battery, mixture for obtaining the positive electrode, method for manufacturing them, and all-solid-state lithium ion battery Download PDF

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JP2014063732A
JP2014063732A JP2013179742A JP2013179742A JP2014063732A JP 2014063732 A JP2014063732 A JP 2014063732A JP 2013179742 A JP2013179742 A JP 2013179742A JP 2013179742 A JP2013179742 A JP 2013179742A JP 2014063732 A JP2014063732 A JP 2014063732A
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JP
Japan
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solid
positive electrode
mixture
lithium ion
ion battery
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Pending
Application number
JP2013179742A
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Japanese (ja)
Inventor
Kennosuke Tominaga
健之介 冨永
Takayoshi Mizuno
隆喜 水野
Akira Nakajima
昭 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JGC Catalysts and Chemicals Ltd
Original Assignee
JGC Catalysts and Chemicals Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by JGC Catalysts and Chemicals Ltd filed Critical JGC Catalysts and Chemicals Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a positive electrode for an all-solid-state lithium ion battery, precise and low in heterophase generation degree.SOLUTION: A method for manufacturing a positive electrode for an all-solid-state lithium ion battery includes: a precursor adjustment step of pulverizing and mixing a raw material containing a lithium source and Mwhile the raw material is contained in a solvent, and drying an obtained slurry to obtain a precursor; a calcination step of calcinating the precursor at a temperature of 900°C or below to obtain a calcinated body; a mixing step of mixing a sintering assistant containing Mand the calcinated body to obtain a mixture; a molding step of performing a molding process to obtain a molded article including the mixture; and a firing step of firing the molded article to obtain a sintered body mainly consisting of a lithium composite oxide.

Description

本発明は、全固体型リチウムイオン電池用正極、その正極を得るために用いる混合体、それらの製造方法、および全固体型リチウムイオン電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode for an all solid-state lithium ion battery, a mixture used for obtaining the positive electrode, a production method thereof, and an all solid-state lithium ion battery.

リチウム電池は、他の電池に比べて大きなエネルギー密度を持ち、軽く、長時間使用できるという特徴を有し、携帯電話、PHS、小型コンピューター等の携帯機器類用電源、電力貯蔵用電源、電気自動車用電源等として用いるために開発が進められている。   Lithium batteries have a high energy density compared to other batteries, are light and can be used for a long time, and are power sources for portable devices such as mobile phones, PHS and small computers, power storage power sources, electric vehicles Development is underway for use as a power source for automobiles.

なかでも固体電解質を有し、さらにその他の要素の全てを固体で構成した全固体リチウムイオン電池は、有機溶媒等の電解液を用いるリチウムイオン電池と比べ、安全面に優れ、さらに腐食による電池性能の劣化等の問題も生じ難いため、近年、盛んに研究が行われている。
このような全固体型リチウムイオン電池として、例えば特許文献1〜3に記載のものが挙げられる。
Above all, an all-solid-state lithium-ion battery that has a solid electrolyte and all other elements are made of solid is superior to lithium-ion batteries that use electrolytes such as organic solvents, and battery performance due to corrosion. In recent years, research has been actively conducted because problems such as deterioration of the resin hardly occur.
Examples of such all solid-state lithium ion batteries include those described in Patent Documents 1 to 3.

特開2009−140910号公報JP 2009-140910 A 特開2010−205739号公報JP 2010-205739 A 特開2009−206084号公報JP 2009-206084 A

しかしながら、従来の全固体型リチウムイオン電池は、正極における空隙率が高いため、充放電容量等の電池性能が不十分であった。
また、正極の製造過程において、原料を高温で焼成する操作を行えば正極の空隙率は低くなる傾向があるが、一方で異相生成度が高くなるため、充放電容量等の電池性能は改善されないことを本発明者は見出した。
However, conventional all solid-state lithium ion batteries have a high porosity in the positive electrode, and thus battery performance such as charge / discharge capacity is insufficient.
In addition, in the positive electrode manufacturing process, if the raw material is fired at a high temperature, the porosity of the positive electrode tends to decrease, but on the other hand, the heterogeneous phase generation degree increases, so the battery performance such as charge / discharge capacity is not improved. The present inventor found out.

本発明は、上記のような従来の全固体型リチウムイオン電池における正極の問題点を解決するものである。
すなわち、緻密で空隙率が低く、かつ、異相生成度が低い全固体型リチウムイオン電池用正極、その正極を得るために用いる混合体、およびそれらの製造方法を提供することを目的とする。また、この正極を有する電池性能に優れる全固体型リチウムイオン電池を提供することを目的とする。
The present invention solves the problem of the positive electrode in the conventional all solid-state lithium ion battery as described above.
That is, an object of the present invention is to provide a dense positive electrode for an all solid-state lithium ion battery having a low porosity and a low heterogeneous phase generation, a mixture used for obtaining the positive electrode, and a method for producing them. It is another object of the present invention to provide an all solid-state lithium ion battery having excellent battery performance with the positive electrode.

本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、特定の焼結助剤を用いて特定の方法で製造すると、緻密で空隙率が低く、かつ、異相生成度が低い全固体型リチウムイオン電池用正極が得られ、それを正極として用いた全固体型リチウムイオン電池は性能に優れることを見出し、本発明を完成させた。   The present inventor diligently studied to solve the above-mentioned problems, and when manufactured by a specific method using a specific sintering aid, the solid-state lithium-ion battery is dense, has a low porosity, and has a low heterogeneous formation rate. As a result, it was found that an all solid-state lithium ion battery using the positive electrode for use as a positive electrode had excellent performance, and the present invention was completed.

本発明は以下の(1)〜(7)である。
(1)リチウム源およびM1を含む原料を溶媒に含有させた状態で粉砕混合し、得られたスラリーを乾燥して前駆体を得る前駆体調整工程と、
前記前駆体を900℃以下で焼成して仮焼体を得る仮焼工程と、
2を含む焼結助剤と前記仮焼体とを混合し、混合体を得る混合工程と、
を備え、
さらに成型加工および焼成することで、下記式(I)で表されるリチウム複合酸化物を主成分とし、全固体リチウムイオン電池用正極の少なくとも一部として用いることができる焼結体を得ることができる、混合体の製造方法。
式(I):Li(x+y)1 (2-y-p)2 p(4-a)
ここでM1はMn、Ni、Co、Mg、Fe、AlおよびCrからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、M2はB、P、Cl、Pb、Sb、SiおよびVからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、1.0≦x≦2.0、0≦y≦0.2、0<p≦1.0、0≦a≦1.0である。
(2)上記(1)に記載の混合体の製造方法に、さらに、
成型加工を行い、前記混合体を含む成型体を得る成型工程と、
前記成型体を焼成して式(I)で表されるリチウム複合酸化物を主成分とする焼結体を得る焼成工程と、
を備える、全固体リチウムイオン電池用正極の製造方法。
(3)前記焼成工程において、空隙率が4.5%以下である焼結体が得られる、上記(2)に記載の全固体リチウムイオン電池用正極の製造方法。
(4)前記焼成工程において、粉末X線回折測定を行って得られるXRDチャートの2θ=18.0〜19.0°に現れるスピネル型リチウム複合酸化物のピーク強度[α]に対する、2θ=36.6〜37.2°に現れる異相成分のピーク強度[β]の比(ピーク強度[β]/ピーク強度[α])が0.3以下である焼結体が得られる、上記(2)または(3)に記載の全固体リチウムイオン電池用正極の製造方法。
(5)上記(1)に記載の製造方法によって得られる混合体。
(6)上記(2)〜(4)のいずれかに記載の製造方法によって得られる全固体リチウムイオン電池用正極。
(7)上記(6)に記載の正極と、負極と、固体電解質とを有する、全固体リチウムイオン電池。
The present invention includes the following (1) to (7).
(1) A precursor adjustment step of pulverizing and mixing a raw material containing a lithium source and M 1 in a solvent, and drying the resulting slurry to obtain a precursor;
A calcining step of calcining the precursor at 900 ° C. or less to obtain a calcined body;
A mixing step of mixing a sintering aid containing M 2 and the calcined body to obtain a mixture;
With
Further, by molding and firing, it is possible to obtain a sintered body that has a lithium composite oxide represented by the following formula (I) as a main component and can be used as at least a part of a positive electrode for an all-solid-state lithium ion battery. A method for producing a mixture.
Formula (I): Li (x + y) M 1 (2-yp) M 2 p O (4-a)
Here, M 1 is at least one element selected from the group consisting of Mn, Ni, Co, Mg, Fe, Al and Cr, and M 2 is a group consisting of B, P, Cl, Pb, Sb, Si and V At least one element selected from the group consisting of 1.0 ≦ x ≦ 2.0, 0 ≦ y ≦ 0.2, 0 <p ≦ 1.0, and 0 ≦ a ≦ 1.0.
(2) In the manufacturing method of the mixture as described in (1) above,
A molding step of performing a molding process to obtain a molded body containing the mixture,
A firing step of firing the molded body to obtain a sintered body mainly composed of the lithium composite oxide represented by the formula (I);
A method for producing a positive electrode for an all-solid-state lithium ion battery.
(3) The manufacturing method of the positive electrode for all-solid-state lithium ion batteries as described in said (2) with which the sintered compact whose porosity is 4.5% or less is obtained in the said baking process.
(4) 2θ = 36 relative to the peak intensity [α] of the spinel-type lithium composite oxide appearing at 2θ = 18.0 to 19.0 ° of the XRD chart obtained by performing powder X-ray diffraction measurement in the firing step. The sintered body having a ratio (peak intensity [β] / peak intensity [α]) of the peak intensity [β] of the heterogeneous component appearing at .6 to 37.2 ° is 0.3 or less (2) Or the manufacturing method of the positive electrode for all-solid-state lithium ion batteries as described in (3).
(5) A mixture obtained by the production method according to (1) above.
(6) A positive electrode for an all-solid-state lithium ion battery obtained by the production method according to any one of (2) to (4) above.
(7) An all-solid-state lithium ion battery comprising the positive electrode according to (6) above, a negative electrode, and a solid electrolyte.

本発明によれば、緻密で空隙率が低く、かつ、異相生成度が低い全固体型リチウムイオン電池用正極、その正極を得るために用いる混合体、およびそれらの製造方法を提供することができる。また、この正極を有する電池性能に優れる全固体型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 positive electrode for an all-solid-state lithium ion battery that is dense, has a low porosity, and has a low heterogeneous phase generation, a mixture used to obtain the positive electrode, and a method for producing them. . Moreover, the all-solid-state lithium ion battery excellent in the battery performance which has this positive electrode can be provided.

実施例1において得たXRDチャートである。2 is an XRD chart obtained in Example 1.

本発明について説明する。
本発明は、リチウム源およびM1を含む原料を溶媒に含有させた状態で粉砕混合し、得られたスラリーを乾燥して前駆体を得る前駆体調整工程と、前記前駆体を900℃以下で焼成して仮焼体を得る仮焼工程と、M2を含む焼結助剤と前記仮焼体とを混合し、混合体を得る混合工程と、を備え、さらに成型加工および焼成することで、下記式(I)で表されるリチウム複合酸化物を主成分とし、全固体リチウムイオン電池用正極の少なくとも一部として用いることができる焼結体を得ることができる、混合体の製造方法である。
式(I):Li(x+y)1 (2-y-p)2 p(4-a)
ここでM1はMn、Ni、Co、Mg、Fe、AlおよびCrからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、M2はB、P、Cl、Pb、Sb、SiおよびVからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、1.0≦x≦2.0、0≦y≦0.2、0<p≦1.0、0≦a≦1.0である。
このような混合体の製造方法を、以下では「本発明の混合体の製造方法」ともいう。
The present invention will be described.
The present invention includes a precursor adjustment step of pulverizing and mixing a raw material containing a lithium source and M 1 in a solvent, and drying the resulting slurry to obtain a precursor, and the precursor at 900 ° C. or less. A calcining step of firing to obtain a calcined body, a mixing step of mixing the sintering aid containing M 2 and the calcined body to obtain a mixture, and further molding and firing. In the method for producing a mixture, a sintered body that can be used as a main component of a lithium composite oxide represented by the following formula (I) and can be used as at least a part of a positive electrode for an all-solid-state lithium ion battery is obtained. is there.
Formula (I): Li (x + y) M 1 (2-yp) M 2 p O (4-a)
Here, M 1 is at least one element selected from the group consisting of Mn, Ni, Co, Mg, Fe, Al and Cr, and M 2 is a group consisting of B, P, Cl, Pb, Sb, Si and V At least one element selected from the group consisting of 1.0 ≦ x ≦ 2.0, 0 ≦ y ≦ 0.2, 0 <p ≦ 1.0, and 0 ≦ a ≦ 1.0.
Hereinafter, such a method for producing a mixture is also referred to as “a method for producing the mixture of the present invention”.

また、本発明は、本発明の混合体の製造方法に、さらに、成型加工を行い、前記混合体を含む成型体を得る成型工程と、前記成型体を焼成して式(I)で表されるリチウム複合酸化物を主成分とする焼結体を得る焼成工程と、を備える、全固体リチウムイオン電池用正極の製造方法である。
このような全固体リチウムイオン電池用正極の製造方法を、以下では「本発明の正極の製造方法」ともいう。
Further, the present invention is represented by the formula (I) in the method for producing the mixture of the present invention, a molding step of further performing a molding process to obtain a molded body containing the mixture, and firing the molded body. And a firing step for obtaining a sintered body containing a lithium composite oxide as a main component.
Hereinafter, such a method for producing a positive electrode for an all-solid-state lithium ion battery is also referred to as “a method for producing a positive electrode of the present invention”.

初めに、本発明の混合体の製造方法が備える各工程について説明する。   First, each process with which the manufacturing method of the mixture of this invention is provided is demonstrated.

<前駆体調整工程>
本発明の混合体の製造方法における前駆体調整工程について説明する。
前駆体調整工程では、初めに、リチウム源およびM1を含む原料を溶媒に含有させる。
<Precursor adjustment step>
The precursor adjustment process in the manufacturing method of the mixture of this invention is demonstrated.
In the precursor preparation step, first , a raw material containing a lithium source and M 1 is contained in a solvent.

リチウム源としては、リチウム原子を含む無機または有機の化合物(すなわち、リチウム化合物)を用いることができる。例えば、水酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウムを用いることができる。これらの中でも水酸化リチウムおよび/または炭酸リチウムを用いることが好ましい。有害ガスの生成を抑制できるからである。   As the lithium source, an inorganic or organic compound containing a lithium atom (that is, a lithium compound) can be used. For example, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium nitrate, or lithium acetate can be used. Among these, it is preferable to use lithium hydroxide and / or lithium carbonate. This is because generation of harmful gases can be suppressed.

1を含む原料としては、Mn、Ni、Co、Mg、Fe、AlおよびCrからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を含む化合物を用いることができる。元素M1はMnおよび/またはNiを含むことが好ましい。 As the raw material containing M 1 , a compound containing at least one element selected from the group consisting of Mn, Ni, Co, Mg, Fe, Al, and Cr can be used. The element M 1 preferably contains Mn and / or Ni.

1を含む原料はマンガン源を含むことが好ましい。
マンガン源としては、マンガン原子を含む無機または有機の化合物(すなわち、マンガン化合物)を用いることができる。例えば、酸化マンガン、炭酸マンガン、炭酸マンガン水和物、水酸化マンガン、オキシ水酸化マンガンを用いることができる。これらの中でも酸化マンガンを用いることが好ましく、MnO2を用いることがより好ましい。工業原料として安価に入手でき、さらに、より充放電容量等の電池性能が高いリチウムイオン電池が得られる傾向があるからである。
The raw material containing M 1 preferably contains a manganese source.
As the manganese source, an inorganic or organic compound containing a manganese atom (that is, a manganese compound) can be used. For example, manganese oxide, manganese carbonate, manganese carbonate hydrate, manganese hydroxide, manganese oxyhydroxide can be used. Among these, it is preferable to use manganese oxide, and it is more preferable to use MnO 2 . This is because a lithium ion battery that can be obtained as an industrial raw material at a low cost and that has a higher battery performance such as charge / discharge capacity tends to be obtained.

1を含む原料としては、例えば、酸化ニッケル、酸化コバルト、マグネシア、ヘマタイト、アルミナ、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)、酸化クロムなどを用いることができる。これらの中でもNiを含む化合物を用いることが好ましく、酸化ニッケル(NiO)をより好ましく用いることができる。また、Alを含む化合物を用いることが好ましく、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)をより好ましく用いることができる。
工業原料として入手でき、結晶構造中のMnとの置換が比較的起こりやすく、より充放電容量等の電池性能が高いリチウムイオン電池が得られる傾向があるからである。
As the raw material containing M 1 , for example, nickel oxide, cobalt oxide, magnesia, hematite, alumina, aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), chromium oxide, or the like can be used. Of these, compounds containing Ni are preferably used, and nickel oxide (NiO) can be more preferably used. A compound containing Al is preferably used, and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) can be more preferably used.
This is because it can be obtained as an industrial raw material, and is easily replaced with Mn in the crystal structure, and a lithium ion battery having higher battery performance such as charge / discharge capacity tends to be obtained.

上記のようなリチウム源およびM1を含む原料は、少なくとも1以上が固体の原料であることが好ましい。 It is preferable that at least one of the raw materials containing the lithium source and M 1 is a solid raw material.

溶媒に含有させる際に、上記のようなリチウム源およびM1を含む原料の比率は、式(I)で表される組成のリチウム複合酸化物が得られるように調整することが好ましい。 When contained in the solvent, the ratio of the raw material containing the lithium source and M 1 as described above is preferably adjusted so that a lithium composite oxide having a composition represented by the formula (I) is obtained.

溶媒について説明する。
リチウム源およびM1を含む原料を含有させる溶媒は特に限定されず、例えば従来公知の溶媒、例えば水(純水等)、エタノール、アセトンなどを用いることができるが、水を用いることが好ましい。
The solvent will be described.
The solvent containing the lithium source and the raw material containing M 1 is not particularly limited. For example, a conventionally known solvent such as water (pure water or the like), ethanol, acetone or the like can be used, but water is preferably used.

また、溶媒中の固形分濃度が、好ましくは5〜40質量%、より好ましくは10〜35質量%、さらに好ましくは15〜30質量%となるように、リチウム源およびM1を含む原料を溶媒に含有させる。 Further, the raw material containing the lithium source and M 1 is used as a solvent so that the solid content concentration in the solvent is preferably 5 to 40% by mass, more preferably 10 to 35% by mass, and still more preferably 15 to 30% by mass. To contain.

前駆体調整工程では、リチウム源およびM1を含む原料を前記溶媒中に含有させ、その状態で粉砕混合する。
粉砕混合の方法は特に限定されないものの、ビーズミル等を用いた湿式微粉砕機を用いた湿式粉砕法が好ましい。
In the precursor adjusting step, a raw material containing a lithium source and M 1 is contained in the solvent, and pulverized and mixed in that state.
The method of pulverization and mixing is not particularly limited, but a wet pulverization method using a wet pulverizer using a bead mill or the like is preferable.

また、この粉砕は、固形分の平均粒子径(D50)が0.50μm以下であるスラリーが得られるまで行うことが好ましい。平均粒子径(D50)が0.50μm以下となるように粉砕混合すると、スラリー中で固形分の分散が均一な状態となり易い。また、得られるリチウムイオン電池における充放電容量等の電池性能が高くなる傾向があるからである。
この平均粒子径は0.40μm以下であることが好ましく、0.30μm以下であることがより好ましい。
また、平均粒子径は0.10μm以上であることが好ましく、0.15μm以上であることがより好ましい。粉砕で粒径を小さくし過ぎると、以降の工程でのハンドリングが悪くなるからである。
Further, this pulverization is preferably performed until a slurry having an average particle size (D 50 ) of solids of 0.50 μm or less is obtained. When the average particle size (D 50 ) is pulverized and mixed so that the average particle size (D 50 ) is 0.50 μm or less, the solid content is easily dispersed in the slurry. Moreover, it is because battery performances, such as charging / discharging capacity, in the obtained lithium ion battery tend to be high.
The average particle diameter is preferably 0.40 μm or less, and more preferably 0.30 μm or less.
The average particle size is preferably 0.10 μm or more, and more preferably 0.15 μm or more. This is because if the particle size is too small by pulverization, handling in the subsequent steps is worsened.

なお、スラリー中の固形分の平均粒子径(D50)は、室温大気中で、スラリーにヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を添加し、超音波分散および撹拌によって分散させ、このスラリーを80〜90%の透過率となるように調節し、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用いて積算粒度分布(体積基準)を測定し、その粒度分布から求めたメジアン径を意味するものとする。 The average particle diameter (D 50 ) of the solid content in the slurry was determined by adding an aqueous sodium hexametaphosphate solution to the slurry at room temperature in the atmosphere, and dispersing the slurry by ultrasonic dispersion and stirring. The integrated particle size distribution (volume basis) is measured using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus, and the median diameter obtained from the particle size distribution is meant.

また、この粉砕は、固形分におけるD90の粒子径が3.00μm以下であるスラリーが得られるまで行うことが好ましい。このD90の粒子径は2.00μm以下であることがより好ましく、1.00μm以下であることがさらに好ましい。得られるリチウムイオン電池における充放電容量等の電池性能が高くなる傾向があるからである。 This pulverization is preferably performed until a slurry having a D 90 particle size of 3.00 μm or less in solid content is obtained. More preferably the particle size of D 90 is less than 2.00 .mu.m, even more preferably less 1.00 .mu.m. This is because battery performance such as charge / discharge capacity in the obtained lithium ion battery tends to be high.

なお、スラリー中の固形分のD90の粒子径は、室温大気中で、スラリーにヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を添加し、超音波分散および撹拌によって分散させ、このスラリーを80〜90%の透過率となるように調節し、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用いて積算粒径分布(体積基準)を測定し、その積算粒度分布が90%となる粒径を意味するものとする。 The particle size of the solid content D 90 in the slurry was determined by adding a sodium hexametaphosphate aqueous solution to the slurry at room temperature in the atmosphere, and dispersing the slurry by ultrasonic dispersion and stirring. The integrated particle size distribution (volume basis) is measured using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device, and the particle size at which the integrated particle size distribution is 90% is meant.

次に、このようにして得たスラリーを乾燥して前駆体を得る。ここでスラリーの乾燥はバンド乾燥機、棚型乾燥機などを用いた乾燥方法であってよいが、噴霧乾燥であることが好ましい。噴霧乾燥とは、スラリーを噴霧し、霧状とした後または霧状としながら、乾燥することである。所望の条件で噴霧乾燥して、得られる前駆体の粒子径を所望の範囲内に調整することができる。   Next, the slurry thus obtained is dried to obtain a precursor. The slurry can be dried by a drying method using a band dryer or a shelf dryer, but is preferably spray drying. Spray drying is to dry the slurry after spraying it into a mist or while forming a mist. By spray-drying under desired conditions, the particle size of the resulting precursor can be adjusted within a desired range.

噴霧乾燥の方法は特に制限されず、例えば、二流体ノズルにスラリーを流入させることによってノズル先端からスラリー成分の液滴を吐出させ、適当な乾燥ガス温度や送風量に調節して飛散した液滴を迅速に乾燥させる方法が挙げられる。このときスラリー流量は好ましくは0.5〜700kg/h、より好ましくは1〜600kg/h、さらに好ましくは3〜550kg/hとする。
また、微粉化エアー圧力は0.05〜0.5MPaとすることが好ましく、0.05〜0.4MPaすることがより好ましく、0.1〜0.4MPaとすることがさらに好ましい。
飛散した液滴を迅速に乾燥させるように、適当な温度や送風等の処理が施されるが、乾燥塔上部から下部に向かいダウンフローで乾燥ガスを導入することが好ましい。
The method of spray drying is not particularly limited. For example, by allowing slurry to flow into a two-fluid nozzle, the slurry component droplets are ejected from the nozzle tip, and the droplets are scattered by adjusting to an appropriate drying gas temperature and air flow rate. For example, a method of quickly drying the lysate. At this time, the slurry flow rate is preferably 0.5 to 700 kg / h, more preferably 1 to 600 kg / h, and still more preferably 3 to 550 kg / h.
The pulverized air pressure is preferably 0.05 to 0.5 MPa, more preferably 0.05 to 0.4 MPa, and still more preferably 0.1 to 0.4 MPa.
A treatment such as an appropriate temperature and air blowing is performed so as to quickly dry the scattered droplets, but it is preferable to introduce the dry gas in a downward flow from the upper part of the drying tower to the lower part.

噴霧乾燥はスプレードライヤーを用いて行うことが好ましい。また、スプレードライヤーの乾燥用熱風の入口温度を好ましくは60〜500℃、より好ましくは150〜450℃、さらに好ましくは200〜400℃、出口温度を好ましくは80〜250℃、より好ましくは100〜200℃、さらに好ましくは100〜160℃とする。   Spray drying is preferably performed using a spray dryer. Moreover, the inlet temperature of the hot air for drying of a spray dryer becomes like this. Preferably it is 60-500 degreeC, More preferably, it is 150-450 degreeC, More preferably, it is 200-400 degreeC, Outlet temperature is preferably 80-250 degreeC, More preferably, it is 100- 200 degreeC, More preferably, you may be 100-160 degreeC.

<仮焼工程>
本発明の混合体の製造方法における仮焼工程について説明する。
仮焼工程では、前記前駆体を900℃以下の温度で焼成する。
<Calcination process>
The calcination step in the method for producing the mixture of the present invention will be described.
In the calcination step, the precursor is baked at a temperature of 900 ° C. or lower.

仮焼工程において前記前駆体を焼成する温度である仮焼温度は900℃以下の温度とする。仮焼温度は850℃以下であることが好ましく、800℃以下であることがより好ましく、750℃以下であることがより好ましく、700℃以下であることがさらに好ましい。
この仮焼温度は400℃以上であることが好ましく、450℃以上であることがより好ましく、500℃以上であることがさらに好ましい。
このような範囲の仮焼温度であると、後の焼成工程によって得られる焼結体の焼結性が向上するからである。また、焼結体の空隙率がより低くなる傾向があるからである。
The calcining temperature, which is the temperature at which the precursor is calcined in the calcining step, is set to a temperature of 900 ° C. or lower. The calcination temperature is preferably 850 ° C. or lower, more preferably 800 ° C. or lower, more preferably 750 ° C. or lower, and further preferably 700 ° C. or lower.
The calcining temperature is preferably 400 ° C. or higher, more preferably 450 ° C. or higher, and further preferably 500 ° C. or higher.
This is because the sinterability of the sintered body obtained by the subsequent firing step is improved when the calcination temperature is in such a range. Moreover, it is because the porosity of a sintered compact tends to become lower.

上記のような仮焼温度で前記前駆体を焼成する時間を仮焼時間とする。
仮焼時間は20時間以下であることが好ましく、10時間以下であることがより好ましく、8時間以下であることがより好ましく、7時間以下であることがさらに好ましい。
仮焼時間は1時間以上であることが好ましく、3時間以上であることがより好ましく、5時間以上であることがさらに好ましい。
このような範囲の仮焼時間であると、後の焼成工程によって得られる焼結体の焼結性が向上するからである。また、焼結体の空隙率がより低くなる傾向があるからである。
The time for firing the precursor at the calcination temperature as described above is defined as the calcination time.
The calcination time is preferably 20 hours or less, more preferably 10 hours or less, more preferably 8 hours or less, and even more preferably 7 hours or less.
The calcination time is preferably 1 hour or longer, more preferably 3 hours or longer, and further preferably 5 hours or longer.
This is because the sinterability of the sintered body obtained by the subsequent firing step is improved when the calcining time is in such a range. Moreover, it is because the porosity of a sintered compact tends to become lower.

仮焼工程において前駆体を焼成する方法は、酸素含有雰囲気中で行われる方法であれば特に限定されず、例えば従来公知の方法、例えばトンネル炉、マッフル炉、ロータリーキルン等を用いる焼成方法が挙げられる。   The method of firing the precursor in the calcination step is not particularly limited as long as it is a method performed in an oxygen-containing atmosphere, and examples thereof include conventionally known methods such as a firing method using a tunnel furnace, a muffle furnace, a rotary kiln, and the like. .

<混合工程>
本発明の混合体の製造方法における混合工程について説明する。
混合工程では、B、P、Cl、Pb、Sb、SiおよびVからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であるM2を含む焼結助剤と前記仮焼体とを混合し、混合体を得る。
<Mixing process>
The mixing process in the manufacturing method of the mixture of this invention is demonstrated.
In the mixing step, the sintering aid containing M 2 which is at least one element selected from the group consisting of B, P, Cl, Pb, Sb, Si and V and the calcined body are mixed, and the mixture is obtained. obtain.

混合体は、少なくとも一部が固体であることが好ましく、全てが固体であることがより好ましい。   The mixture is preferably at least partially solid, and more preferably all solid.

焼結助剤は、B、P、Cl、Pb、Sb、SiおよびVからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であるM2を含むものであり、B、P、Cl、Pb、Sb、SiおよびVからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を含む化合物(M2を含む化合物)を用いることができる。具体的には、硼化物(ホウ酸、ホウ酸リチウムなど)、隣化物(リン酸など)、塩化物、P25、Sb23、SiO2、V25などが挙げられる。
元素M2はBおよび/またはVを含むことが好ましい。
The sintering aid contains M 2 which is at least one element selected from the group consisting of B, P, Cl, Pb, Sb, Si and V, and B, P, Cl, Pb, Sb, Si And a compound containing at least one element selected from the group consisting of V and V (compound containing M 2 ) can be used. Specific examples include borides (boric acid, lithium borate, etc.), vicinals (phosphoric acid, etc.), chlorides, P 2 O 5 , Sb 2 O 3 , SiO 2 , V 2 O 5 and the like.
The element M 2 preferably contains B and / or V.

元素M2がBを含む場合、M2を含む化合物として、ホウ酸(H3BO3)、三酸化二ホウ酸(B23)、ホウ酸リチウム(Li247)を用いることができ、ホウ酸(H3BO3)、ホウ酸リチウム(Li247)を用いることが好ましい。工業原料として安価に入手できるからである。また、元素M2がBを含むと、後に焼成する際の焼結性が高まり、粒子成長が促進され、焼結体中の空隙が減少するため、得られるリチウムイオン電池の充放電容量等の電池性能の向上に寄与するものと、本発明者は推定している。 When the element M 2 contains B, boric acid (H 3 BO 3 ), diboric acid triborate (B 2 O 3 ), or lithium borate (Li 2 B 4 O 7 ) is used as the compound containing M 2. It is preferable to use boric acid (H 3 BO 3 ) or lithium borate (Li 2 B 4 O 7 ). This is because it can be obtained at low cost as an industrial raw material. In addition, when the element M 2 contains B, the sinterability at the time of subsequent firing is enhanced, the particle growth is promoted, and the voids in the sintered body are reduced. The inventor presumes that the battery performance is improved.

焼結助剤は、このような化合物の中の複数種類を含むものであってよい。   The sintering aid may include a plurality of types of such compounds.

焼結助剤は粉末状等の固体であってもよいが、ホウ酸溶液やリン酸溶液等の液体であることが好ましい。   The sintering aid may be a solid such as a powder, but is preferably a liquid such as a boric acid solution or a phosphoric acid solution.

このような焼結助剤と前記仮焼体とから混合体を得る方法は特に限定されない。例えば、焼結助剤が液体である場合、この液体の中へ前記仮焼体を浸漬して撹拌した後、これを噴霧乾燥して固体状の混合体を得る方法が挙げられる。噴霧乾燥は前駆体調整工程における噴霧乾燥と同様であってもよい。
また、例えば、前記焼結助剤と前記仮焼体とを含むスラリーを得た後、このスラリーを流動しているボールの表面に付着させ、ボール表面にてスラリーを乾燥させることで、固体状の混合体を得る方法が挙げられる。
A method for obtaining a mixture from such a sintering aid and the calcined body is not particularly limited. For example, when the sintering aid is a liquid, there is a method in which the calcined body is immersed in this liquid and stirred, and then spray-dried to obtain a solid mixture. The spray drying may be the same as the spray drying in the precursor adjustment step.
Further, for example, after obtaining a slurry containing the sintering aid and the calcined body, the slurry is attached to the surface of the flowing ball, and the slurry is dried on the ball surface, so that the solid state The method of obtaining the mixture of these is mentioned.

焼結助剤と仮焼体との混合比率は特に限定されないが、焼結助剤および仮焼体に含まれるLi、M1元素およびM2元素の合計モル量(Li、Mn、Ni、Co、Mg、Fe、AlおよびCr、ならびにB、P、Cl、Pb、Sb、SiおよびVの合計モル量)に対するM2元素のモル量(B、P、Cl、Pb、Sb、SiおよびVの合計モル量)の比を0.0001〜0.035とすることが好ましく、0.00015〜0.02とすることがより好ましく、0.00015〜0.01とすることがさらに好ましい。 The mixing ratio of the sintering aid and the calcined body is not particularly limited, but the total molar amount of Li, M 1 element and M 2 element contained in the sintering aid and the calcined body (Li, Mn, Ni, Co , Mg, Fe, Al and Cr, and B, P, Cl, Pb, Sb, the molar amount of M 2 element to a total molar amount) of Si and V (B, P, Cl, Pb, Sb, Si, and V The total molar amount) is preferably 0.0001 to 0.035, more preferably 0.00015 to 0.02, and further preferably 0.00015 to 0.01.

このように前記焼結助剤と前記仮焼体とを混合して混合体を得ることができるが、混合体はさらに他のものを含んでもよい。例えば導電助剤や成型助剤を含んでもよい。導電助剤としては、例えば従来公知の酸化物系導電助剤が挙げられる。また、成型助剤としては、例えば従来公知のポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンプロピレンジエンゴム、フッ素ゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸などが挙げられる。
このようなその他のものの前記混合体における含有率は30質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましい。
Thus, although the said sintering auxiliary agent and the said calcined body can be mixed and a mixture can be obtained, a mixture may contain another thing further. For example, a conductive aid or a molding aid may be included. As a conductive support agent, a conventionally well-known oxide type conductive support agent is mentioned, for example. Examples of the molding aid include conventionally known polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene propylene diene rubber, fluororubber, styrene butadiene, cellulose resin, and polyacrylic acid.
The content of such other components in the mixture is preferably 30% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less.

混合体の形状等は特に限定されないが、平均粒子径(D50)が30μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましく、15μm以下であることがさらに好ましい。また、この平均粒子径(D50)は、1μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましく、5μm以上であることがさらに好ましい。焼成工程によって得られる焼結体における空隙率がより低くなる傾向があるからである。 The shape of the mixture is not particularly limited, but the average particle diameter (D 50 ) is preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, and even more preferably 15 μm or less. The average particle diameter (D 50 ) is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, and further preferably 5 μm or more. This is because the porosity in the sintered body obtained by the firing process tends to be lower.

なお、混合体の平均粒子径(D50)は、次のような方法で求めるものとする。
混合体がスラリーである場合は、スラリー状の混合体へ、室温大気中にて分散剤(ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液)を添加し、超音波分散および撹拌によって分散させて、このスラリーの透過率が80〜90%となるように調節した後、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用いて積算粒度分布(体積基準)を測定し、その粒度分布から求めたメジアン径を、混合体の平均粒子径(D50)とする。
混合体が固体である場合は、この混合体をレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置の試料投入口へ投入し、さらに分散剤(ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液)を添加した後、超音波分散および撹拌によって分散させて、このスラリーの透過率が80〜90%となるように調節した後、この装置を用いて積算粒度分布(体積基準)を測定し、その粒度分布から求めたメジアン径を、混合体の平均粒子径(D50)とする。
The average particle diameter (D 50) of the mixture shall be determined by the following method.
When the mixture is a slurry, a dispersant (sodium hexametaphosphate aqueous solution) is added to the slurry-like mixture in the atmosphere at room temperature, and dispersed by ultrasonic dispersion and stirring. After adjusting to ˜90%, the integrated particle size distribution (volume basis) is measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, and the median diameter obtained from the particle size distribution is determined as the average particle size of the mixture. (D 50 ).
When the mixture is solid, the mixture is introduced into the sample inlet of the laser diffraction / scattering type particle size distribution analyzer, and after further adding a dispersant (sodium hexametaphosphate aqueous solution), ultrasonic dispersion and stirring are performed. After dispersing and adjusting the slurry to have a transmittance of 80 to 90%, the integrated particle size distribution (volume basis) is measured using this apparatus, and the median diameter obtained from the particle size distribution is determined as the mixture. The average particle diameter (D 50 ).

このような前駆体調整工程、仮焼工程および混合工程を備える本発明の混合体の製造方法によって得られる混合体は、さらに、成型加工および焼成すると、後述する式(I)で表されるリチウム複合酸化物を主成分とし、全固体リチウムイオン電池用正極の少なくとも一部として用いることができる焼結体を得ることができる。   When the mixture obtained by the method for producing a mixture of the present invention including such a precursor adjustment step, a calcination step, and a mixing step is further processed and fired, lithium represented by the formula (I) described later A sintered body that contains the composite oxide as a main component and can be used as at least part of the positive electrode for an all-solid-state lithium ion battery can be obtained.

次に、本発明の正極の製造方法が備える各工程について説明する。
本発明の正極の製造方法は、本発明の混合体の製造方法が備える前駆体調整工程、仮焼工程および混合工程に加え、さらに成型工程および焼成工程を備える。
Next, each process with which the manufacturing method of the positive electrode of this invention is provided is demonstrated.
The positive electrode manufacturing method of the present invention further includes a molding step and a firing step in addition to the precursor adjustment step, the calcination step, and the mixing step that are included in the manufacturing method of the mixture of the present invention.

<成型工程>
本発明の正極の製造方法における成型工程について説明する。
成型工程では、前記混合体を含む成型体を得る。
<Molding process>
The molding process in the positive electrode manufacturing method of the present invention will be described.
In the molding step, a molded body containing the mixture is obtained.

成型工程では、前記混合体を成型加工して成型体を得ることができるが、前記混合体に、導電助剤および/または結着剤を添加したものを成型加工して成型体を得ることが好ましい。
ここで、導電助剤として、例えば従来公知の酸化物系導電助剤が挙げられる。
また、結着剤として、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンプロピレンジエンゴム、フッ素ゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸などが挙げられる。
前記成型体における前記混合体以外のもの(導電助剤や結着剤など)の含有率は30質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましい。
In the molding step, the mixture can be molded to obtain a molded body, but a mixture obtained by adding a conductive additive and / or a binder to the mixture can be molded to obtain a molded body. preferable.
Here, as a conductive support agent, a conventionally well-known oxide type conductive support agent is mentioned, for example.
Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene propylene diene rubber, fluorine rubber, styrene butadiene, cellulose resin, and polyacrylic acid.
The content of the molded body other than the mixture (such as a conductive additive or a binder) is preferably 30% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less.

例えば、プレス成型等の従来公知の成型加工を行って、前記混合体を板状やシート状の形に成型して、成型体を得ることができる。前記混合体を板状やシート状の形に成型すると、これを焼成することで正極とすることができる。   For example, a conventionally known molding process such as press molding may be performed to mold the mixture into a plate or sheet shape to obtain a molded body. When the said mixture is shape | molded in plate shape or a sheet form, it can be set as a positive electrode by baking this.

<焼成工程>
本発明の正極の製造方法における焼成工程について説明する。
焼成工程では、上記のような成型工程によって得られた成型体を焼成して焼結体を得る。
<Baking process>
The firing step in the method for producing a positive electrode of the present invention will be described.
In the firing step, the molded body obtained by the molding process as described above is fired to obtain a sintered body.

成型体を焼成する温度である焼成温度は従来公知の温度とすることができる。例えば、600〜1400℃の焼成温度にて焼成することができる。
この焼成温度は750℃以上であることが好ましく、800℃以上であることがより好ましく、850℃以上であることがより好ましく、900℃以上であることがより好ましく、950℃以上であることがさらに好ましい。
また、焼成温度は1200℃以下であることが好ましく、1150℃以下であることがより好ましく、1100℃以下であることがより好ましく、1050℃以下であることがさらに好ましい。
焼成温度が高すぎると、結晶構造中から酸素が離脱する可能性があり、その場合、電池性能が低下する傾向があるからである。逆に低すぎると焼結が不十分となり空隙が多い電極となりやすく、この場合も電池性能が低下する傾向がある。
The firing temperature, which is the temperature at which the molded body is fired, can be a conventionally known temperature. For example, it can be fired at a firing temperature of 600 to 1400 ° C.
The firing temperature is preferably 750 ° C. or higher, more preferably 800 ° C. or higher, more preferably 850 ° C. or higher, more preferably 900 ° C. or higher, and preferably 950 ° C. or higher. Further preferred.
The firing temperature is preferably 1200 ° C. or lower, more preferably 1150 ° C. or lower, more preferably 1100 ° C. or lower, and further preferably 1050 ° C. or lower.
This is because if the firing temperature is too high, oxygen may be released from the crystal structure, and in this case, battery performance tends to decrease. On the other hand, if it is too low, sintering will be insufficient and an electrode with many voids will tend to be formed, and in this case also, battery performance tends to deteriorate.

上記のような焼成温度で前記成型体を焼成する時間を焼成時間とする。
焼成時間は20時間以下であることが好ましく、10時間以下であることがより好ましく、8時間以下であることがより好ましく、7時間以下であることがさらに好ましい。
焼成時間が長すぎると、結晶構造中から酸素が離脱したり、粒子間の焼結により酸素欠損したりする可能性があり、その場合、電池性能が低下する傾向があるからである。
The time for firing the molded body at the firing temperature as described above is defined as the firing time.
The firing time is preferably 20 hours or shorter, more preferably 10 hours or shorter, more preferably 8 hours or shorter, and even more preferably 7 hours or shorter.
If the firing time is too long, oxygen may be released from the crystal structure or oxygen deficiency may occur due to sintering between particles, and in this case, battery performance tends to deteriorate.

焼成時間は1時間以上であることが好ましく、3時間以上であることがより好ましく、5時間以上であることがさらに好ましい。
一次粒子の成長(径の増大)が促進され、電極中の空隙が減少し、電池特性が向上する傾向があるからである。短すぎると焼結が不十分となり空隙が多い電極となりやすく、この場合は電池性能が低下する傾向がある。
The firing time is preferably 1 hour or longer, more preferably 3 hours or longer, and further preferably 5 hours or longer.
This is because primary particle growth (increase in diameter) is promoted, voids in the electrode are reduced, and battery characteristics tend to be improved. If it is too short, sintering will be insufficient and an electrode with many voids will tend to be formed, and in this case, battery performance tends to deteriorate.

焼成工程において前記成型体を焼成する方法は、酸素含有雰囲気中で行われる方法であれば特に限定されず、例えば従来公知の方法、例えばトンネル炉、マッフル炉、ロータリーキルン等を用いる焼成方法が挙げられる。   The method for firing the molded body in the firing step is not particularly limited as long as it is a method performed in an oxygen-containing atmosphere. .

このような焼成工程によって、空隙率が、好ましくは4.5%以下である前記焼結体を得ることができる。空隙率が低く、さらに異相生成度が低いため、この焼結体を正極として用いてなる全固体型リチウムイオン電池は電池性能が優れるものである。   By such a firing step, the sintered body having a porosity of preferably 4.5% or less can be obtained. Since the porosity is low and the heterogeneous phase generation rate is low, an all solid-state lithium ion battery using this sintered body as a positive electrode has excellent battery performance.

焼結体の空隙率は、4.5%以下であることが好ましく、4.4%以下であることがより好ましく、4.3%以下であることがさらに好ましい。また、0%以上であることが好ましく、0.5%以上であることがより好ましく、1.0%以上であることがさらに好ましい。
このような空隙率であると、この焼結体を正極として用いてなる全固体型リチウムイオン電池の電池性能はより優れるものであるからである。
The porosity of the sintered body is preferably 4.5% or less, more preferably 4.4% or less, and even more preferably 4.3% or less. Further, it is preferably 0% or more, more preferably 0.5% or more, and further preferably 1.0% or more.
This is because, with such a porosity, the battery performance of an all-solid-state lithium ion battery using this sintered body as a positive electrode is more excellent.

焼結体の空隙率は、次のように測定して得た値を意味するものとする。
初めに、焼結体1gをるつぼに取り、300℃で1時間乾燥後、デシケーターに入れて室温まで冷却する。次に、冷却した試料のうちの0.7gをセルに採取し、細孔分布測定装置PM−33GT1LP(QUANTA CROME製)を使用して水銀を細孔内へ圧入し、その時加えた圧力と押し込まれた(侵入した)水銀容積の関係から細孔容積を測定する。また、加えられた圧力と、その圧力で水銀が侵入可能な細孔径の関係から細孔分布を求める。測定は、最高圧力32273psi(細孔直径5.4nm)まで行い、解析に用いる水銀の表面張力はσ=473dynes/cm、接触角はθ=130°とする。そして、細孔径5.4nm〜2000nmまでの細孔容積(g/cm3)を、焼結体の重さ(g)、厚み(cm)、直径(cm)より算出した焼結体の体積密度(g/cm3)で割った値を空隙率とする。
The porosity of the sintered body means a value obtained by measuring as follows.
First, 1 g of the sintered body is taken in a crucible, dried at 300 ° C. for 1 hour, then placed in a desiccator and cooled to room temperature. Next, 0.7 g of the cooled sample is collected in a cell, and mercury is injected into the pores using a pore distribution measuring device PM-33GT1LP (manufactured by QUANTA CROME), and the pressure applied at that time is pushed in. The pore volume is measured from the relationship of the mercury volume that has entered (invaded). Further, the pore distribution is obtained from the relationship between the applied pressure and the pore diameter at which mercury can enter at that pressure. The measurement is performed up to a maximum pressure of 32273 psi (pore diameter 5.4 nm), the surface tension of mercury used for the analysis is σ = 473 dynes / cm, and the contact angle is θ = 130 °. And the volume density of the sintered compact which calculated the pore volume (g / cm < 3 >) to the pore diameter 5.4 nm-2000 nm from the weight (g), thickness (cm), and diameter (cm) of a sintered compact. The value divided by (g / cm 3 ) is defined as the porosity.

前記焼結体は、式(I)で表されるリチウム複合酸化物を主成分とする。
このようなリチウム複合酸化物を、以下では「本発明の複合酸化物」ともいう。
The sintered body contains a lithium composite oxide represented by the formula (I) as a main component.
Hereinafter, such a lithium composite oxide is also referred to as “the composite oxide of the present invention”.

焼結体は式(I)で表されるリチウム複合酸化物(すなわち本発明の複合酸化物)を主成分とするが、例えば本発明の複合酸化物がスピネル型リチウム複合酸化物の場合、前記焼結体を粉末X線回折測定に供した際に、スピネル構造(空間群Fd−3m、晶系Cubic)に帰属される回折パターンが得られ、かつ、前記焼結体を正極として用いて、リチウム金属の電位(Va)に対して0<Va≦5.5ボルトの範囲で充放電可能な全固体リチウムイオン電池が得られる。このような場合、前記焼結体は、式(I)で表されるリチウム複合酸化物を主成分としているものとする。   The sintered body is mainly composed of the lithium composite oxide represented by the formula (I) (that is, the composite oxide of the present invention). For example, when the composite oxide of the present invention is a spinel type lithium composite oxide, When the sintered body was subjected to powder X-ray diffraction measurement, a diffraction pattern attributed to the spinel structure (space group Fd-3m, crystal cubic) was obtained, and the sintered body was used as a positive electrode. An all-solid-state lithium ion battery that can be charged and discharged in a range of 0 <Va ≦ 5.5 volts with respect to the potential (Va) of the lithium metal is obtained. In such a case, the sintered body is mainly composed of the lithium composite oxide represented by the formula (I).

また、本発明の複合酸化物はスピネル型リチウム複合酸化物以外であってもよいが、スピネル型リチウム複合酸化物を含むことが好ましい。   The composite oxide of the present invention may be other than the spinel lithium composite oxide, but preferably contains a spinel lithium composite oxide.

さらに、前記焼結体は、粉末X線回折測定を行って得られるXRDチャートの2θ=18.0〜19.0°に現れるスピネル型リチウム複合酸化物のピーク強度[α]に対する、2θ=36.6〜37.2°に現れる異相成分のピーク強度[β]の比(ピーク強度[β]/ピーク強度[α])が0.3以下であることが好ましい。ここでピーク強度は、ベースラインからの強度を意味するものとする。   Further, the sintered body has 2θ = 36 relative to the peak intensity [α] of the spinel lithium composite oxide appearing at 2θ = 18.0 to 19.0 ° of the XRD chart obtained by performing powder X-ray diffraction measurement. It is preferable that the ratio (peak intensity [β] / peak intensity [α]) of the peak intensity [β] of the heterogeneous component appearing at .6 to 37.2 ° is 0.3 or less. Here, the peak intensity means the intensity from the baseline.

このようなピーク強度比は、0.1以下であることがより好ましく、0.05以下であることがさらに好ましい。また、0以上であることが好ましく、0.001以上であることがより好ましく、0.01以上であることがさらに好ましい。
このようなピーク強度比であると、この焼結体を正極として用いてなる全固体型リチウムイオン電池の電池性能が、より優れるものであるからである。
Such a peak intensity ratio is more preferably 0.1 or less, and further preferably 0.05 or less. Further, it is preferably 0 or more, more preferably 0.001 or more, and further preferably 0.01 or more.
This is because the battery performance of an all solid-state lithium ion battery using this sintered body as a positive electrode is more excellent when the peak intensity ratio is such.

ピーク強度比は、初めに、焼結体について、従来公知の粉末X線回折装置(Cu−Kα線を使用)を用いて粉末X線回折測定を行い、XRDチャートを得た後、得られたXRDチャートの2θ=18.0〜19.0°に現れるスピネル型リチウム複合酸化物のピーク強度[α]と、2θ=36.6〜37.2°に現れる異相成分のピーク強度[β]とを読み取り、求めるものとする。   The peak intensity ratio was obtained after first performing powder X-ray diffraction measurement on a sintered body using a conventionally known powder X-ray diffractometer (using Cu-Kα rays) to obtain an XRD chart. The peak intensity [α] of the spinel type lithium composite oxide appearing at 2θ = 18.0 to 19.0 ° on the XRD chart, and the peak intensity [β] of the heterogeneous component appearing at 2θ = 36.6 to 37.2 ° Is read and requested.

また、異相成分とは、空間群Fd−3m、晶系Cubicとは異なる成分を意味するものとする。異相成分としては、例えば空間群R-3m、晶系Trigonalをとる酸化ニッケル(NiO)やニッケル酸リチウムおよびそのMnで置換された類縁体が挙げられる。   Further, the heterogeneous component means a component different from the space group Fd-3m and the crystal system cubic. Examples of the heterophasic component include space group R-3m, crystal trigonal nickel oxide (NiO), lithium nickelate, and analogs substituted with Mn.

<本発明の複合酸化物>
本発明の複合酸化物について説明する。
本発明の複合酸化物には、スピネル型リチウム複合酸化物、層状岩塩型リチウム複合酸化物および逆スピネル型リチウム複合酸化物が含まれ得る。
本発明の複合酸化物は、これらの中の複数種類のリチウム複合酸化物を含むものであってよい。
本発明の複合酸化物は、スピネル型リチウム複合酸化物であることが好ましい。
<Composite oxide of the present invention>
The composite oxide of the present invention will be described.
The composite oxide of the present invention may include a spinel type lithium composite oxide, a layered rock salt type lithium composite oxide, and an inverse spinel type lithium composite oxide.
The composite oxide of the present invention may include a plurality of types of lithium composite oxides.
The composite oxide of the present invention is preferably a spinel type lithium composite oxide.

スピネル型リチウム複合酸化物とは、立方晶系の構造を備え、空間群Fd−3mの対称性を有するものである。理想的な構造では、アニオンであるO(酸素)が立方最密充填し、その隙間にカチオンが充填されていると考えられる。
また、従来、作動電位が5Vレベルと高い5V型または5V級と呼ばれる場合がある置換型のスピネル型リチウム複合酸化物も、本発明の複合酸化物に含まれるものとする。
The spinel-type lithium composite oxide has a cubic structure and has a space group Fd-3m symmetry. In an ideal structure, it is considered that O (oxygen) which is an anion is close-packed in cubic, and cations are filled in the gaps.
In addition, a substituted spinel lithium composite oxide, which may be called 5V type or 5V class, which has a high operating potential of 5V level, is also included in the composite oxide of the present invention.

層状岩塩型リチウム複合酸化物とは、α−NaFeO2型(空間群R−3m)とも呼ばれる、酸化物イオンが六方晶構造をとり、立方最密充填となっていると考えられるものである。層状岩塩型リチウム複合酸化物として、具体的には、LiNi0.5Co0.2Mn0.32、LiMn0.5Ni0.52、LiMn1/3Ni1/3Co1/32、Li4/32/32(ここでMは本発明の複合酸化物におけるM1およびM2からなる群から選ばれる少なくとも1つ。)が例示される。
また、LiCoO2やLiNiO2をベースとする固溶体化合物も、本発明の複合酸化物に含まれるものする。この固溶体化合物には、LiNi0.5Mn0.52、LiNi1/3Mn1/3Co1/32等が含まれる。LiNi0.5Mn0.52、LiNi1/3Mn1/3Co1/32の固溶体化合物は、空間群R−3mとも呼ばれる酸化物イオンが六方晶構造をとり、立方最密充填となっていると考えられる。また、固溶体化合物として、γLi4/32/32・(1−γ)LiMO2(0<γ<1。ここでMは本発明の複合酸化物におけるM1およびM2からなる群から選ばれる少なくとも1つ。)の態様のものが含まれるとする。
The layered rock salt type lithium composite oxide is considered to be an α-NaFeO 2 type (space group R-3m), in which oxide ions have a hexagonal crystal structure and are cubic close packed. As the layered rock salt type lithium composite oxide, specifically, LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiMn 0.5 Ni 0.5 O 2 , LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 , Li 4/3 M 2/3 O 2 (wherein M is at least one selected from the group consisting of M 1 and M 2 in the composite oxide of the present invention).
Further, a solid solution compound based on LiCoO 2 or LiNiO 2 is also included in the composite oxide of the present invention. This solid solution compound includes LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 and the like. The solid solution compound of LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 and LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 has a hexagonal structure in which oxide ions, also called space group R-3m, have cubic close packing. It is thought that there is. Further, as a solid solution compound, γLi 4/3 M 2/3 O 2. (1-γ) LiMO 2 (0 <γ <1 where M is a group consisting of M 1 and M 2 in the composite oxide of the present invention. And at least one selected from the above).

逆スピネル型リチウム複合酸化物とは、空間群Fd−3mをとり、LiAMB4(ここでMは遷移元素)の一般式において、Aが四面体サイト、M(遷移元素)とリチウムがランダムに八面体サイトを占める構造を備えるものである。 The reverse spinel type lithium composite oxide takes a space group Fd-3m, and in the general formula of LiAMB 4 (where M is a transition element), A is a tetrahedral site, and M (transition element) and lithium are randomly eight. It has a structure that occupies a faceted site.

式(I)について説明する。
式(I)においてxは、1.0≦x≦2.0の範囲であるが、1.0≦x≦1.2であることが好ましく、1.0≦x≦1.1であることがより好ましく、x=1.0であることがさらに好ましい。xが1.0に近いほどリチウム複合酸化物はスピネル型に近い。xが2.0に近いほどリチウム複合酸化物は層状岩塩型に近い。
Formula (I) will be described.
In the formula (I), x is in the range of 1.0 ≦ x ≦ 2.0, preferably 1.0 ≦ x ≦ 1.2, and 1.0 ≦ x ≦ 1.1. Is more preferable, and it is more preferable that x = 1.0. The closer x is to 1.0, the closer the lithium composite oxide is to the spinel type. The closer x is to 2.0, the closer the lithium composite oxide is to the layered rock salt type.

式(I)においてyは、0≦y≦0.2の範囲であるが、0≦y≦0.15であることが好ましく、0≦y≦0.1であることがより好ましい。
yは、M1と置換しているLi量を意味する。本発明の複合酸化物はM1の一部がLiと置換していることが好ましい。すなわち、リチウムイオン電池の正極活物質として用いられるリチウム複合酸化物の組成式におけるLiの原子数(組成比)の理論値より過剰のLiが含まれていることが好ましい。この場合、過剰のLiの一部または全部に見合う分だけM1量を少なくすることにより、Liの少なくとも一部がM1と置換した構造をとる。
Liの置換量(y)が多くなると、電池の充放電容量は若干低下するものの、常温よりも高温でのサイクル特性が向上する傾向がある。しかしながら、yが0.2より大きくなっても常温よりも高温でのサイクル特性は大きくは向上し難い傾向がある。また、Li総量(x+y)が1.0未満になると不純物となる異相が生成され、電池の充放電性能が低下する傾向がある。
In the formula (I), y is in the range of 0 ≦ y ≦ 0.2, preferably 0 ≦ y ≦ 0.15, and more preferably 0 ≦ y ≦ 0.1.
y means the amount of Li substituted for M 1 . In the composite oxide of the present invention, a part of M 1 is preferably substituted with Li. That is, it is preferable that excess Li is contained from the theoretical value of the number of atoms (composition ratio) of Li in the composition formula of the lithium composite oxide used as the positive electrode active material of the lithium ion battery. In this case, the structure is such that at least a part of Li is replaced with M 1 by reducing the amount of M 1 by an amount corresponding to a part or all of the excess Li.
When the substitution amount (y) of Li increases, the charge / discharge capacity of the battery slightly decreases, but the cycle characteristics at a higher temperature than normal temperature tend to be improved. However, even if y is larger than 0.2, the cycle characteristics at a temperature higher than normal temperature tend to be hardly improved. Moreover, when Li total amount (x + y) becomes less than 1.0, the heterogeneous phase which becomes an impurity will be produced | generated and there exists a tendency for the charge / discharge performance of a battery to fall.

式(I)において、M1はMn、Ni、Co、Mg、Fe、AlおよびCrからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、Mnおよび/またはNiを含むことが好ましい。 In the formula (I), M 1 is at least one element selected from the group consisting of Mn, Ni, Co, Mg, Fe, Al and Cr, and preferably contains Mn and / or Ni.

1の存在量である2−y−pは0よりも大きい。2−y−pの下限は0.66であることが好ましく、下限は0.8であることがより好ましい。2−y−pが小さすぎると容量が保持でき難いからである。
また、2−y−pの上限は2.0であるが、上限は1.95であることが好ましく、上限は1.90であることがより好ましい。2−y−pが大きすぎるとサイクル特性が劣化するからである。
2-yp which is the abundance of M 1 is larger than 0. The lower limit of 2-yp is preferably 0.66, and the lower limit is more preferably 0.8. This is because if 2-yp is too small, it is difficult to maintain the capacity.
Moreover, although the upper limit of 2-yp is 2.0, it is preferable that an upper limit is 1.95, and it is more preferable that an upper limit is 1.90. This is because if 2-yp is too large, the cycle characteristics deteriorate.

1がMnを含む場合、式(I)は次のような式(I−1)と表すことができる。
式(I−1):Li(x+y)Mn(2-y-p-r)11 r2 p(4-a)
式(I−1)においてM11はM1におけるMn以外の元素、すなわち、Ni、Co、Mg、Fe、AlおよびCrからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、rはM11の置換量を意味し、0≦r≦2.0である。
また、0<2−y−p−rとする。2−y−p−rの好ましい上限と好ましい下限については、前述の2−y−pの場合と同様である。
When M 1 contains Mn, the formula (I) can be expressed as the following formula (I-1).
Formula (I-1): Li ( x + y) Mn (2-ypr) M 11 r M 2 p O (4-a)
In Formula (I-1), M 11 is an element other than Mn in M 1 , that is, at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Mg, Fe, Al, and Cr, and r is a substitution of M 11 Means quantity, 0 ≦ r ≦ 2.0.
In addition, 0 <2-ypr. The preferable upper limit and the preferable lower limit of 2-ypr are the same as those of 2-yp described above.

11の置換量であるr(M11として複数種類の元素を含む場合は、それらの合計)は好ましくは0≦r≦1.0、より好ましくは0.01≦r≦0.6、さらに好ましくは0.05≦r≦0.5である。正極活物質として用いたときに、一定の放電容量を確保し、常温よりも高温でのサイクル特性を維持することができるからである。なお、M11の置換量が多くなり過ぎると、正極活物質として用いたときの電池の常温よりも高温でのサイクル特性は向上するものの、電池の放電容量が低下してしまう場合がある。 (If it contains a plurality of kinds of element as M 11, their sum) r is a replacement amount of M 11 is preferably 0 ≦ r ≦ 1.0, more preferably 0.01 ≦ r ≦ 0.6, further Preferably it is 0.05 <= r <= 0.5. This is because when used as a positive electrode active material, a certain discharge capacity can be secured and cycle characteristics at a temperature higher than normal temperature can be maintained. If the amount of M 11 substitution is too large, the cycle characteristics at a higher temperature than the normal temperature of the battery when used as the positive electrode active material are improved, but the discharge capacity of the battery may be reduced.

式(I)において、元素M2はB、P、Pb、Sb、SiおよびVからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素である。これらの中で好ましい元素はBおよび/またはVである。 In the formula (I), the element M 2 is at least one element selected from the group consisting of B, P, Pb, Sb, Si and V. Among these, preferred elements are B and / or V.

2の置換量であるp(M2として複数種類の元素を含む場合は、それらの合計)は0<p≦1.0であり、上限は0.1であることが好ましく、0.05であることがより好ましい。正極活物質として用いたときに、常温よりも高温でのサイクル特性が向上する傾向があるからである。置換量pが高すぎると正極活物質として用いたときのリチウムイオン電池の放電容量が低下する傾向がある。 (If it contains a plurality of kinds of element as M 2, their sum) p substituted amount of M 2 is 0 <p ≦ 1.0, preferably the upper limit is 0.1, 0.05 It is more preferable that This is because when used as a positive electrode active material, the cycle characteristics at a higher temperature than normal temperature tend to be improved. If the substitution amount p is too high, the discharge capacity of the lithium ion battery when used as the positive electrode active material tends to decrease.

式(I)において、aはO(酸素)の欠損量を示している。
式(I)においてaは0≦a≦1.0を満たし、a=0であることが好ましい。
酸素欠損量が小さいと(すなわちaが小さいと)充放電試験における3.2V以下容量が小さくなる傾向がある。酸素欠損量が小さいと結晶構造が安定し、常温よりも高温でのサイクル特性が向上する傾向がある。
In the formula (I), a represents the amount of O (oxygen) deficiency.
In the formula (I), a satisfies 0 ≦ a ≦ 1.0 and is preferably a = 0.
When the amount of oxygen deficiency is small (that is, when a is small), the capacity of 3.2 V or less in the charge / discharge test tends to be small. When the amount of oxygen vacancies is small, the crystal structure is stable, and the cycle characteristics at a temperature higher than normal temperature tend to be improved.

本発明の複合酸化物はスピネル型リチウム複合酸化物であることが好ましい。この場合、本発明の複合酸化物は下記式(I−2)で表されるものであることが好ましい。
式(I−2):Li(1+y)1 (2-y-p)2 p(4-a)
式(I−2)は、式(I)におけるxが1の場合に相当する。
The composite oxide of the present invention is preferably a spinel type lithium composite oxide. In this case, the composite oxide of the present invention is preferably represented by the following formula (I-2).
Formula (I-2): Li (1 + y) M 1 (2-yp) M 2 p O (4-a)
Formula (I-2) corresponds to the case where x in Formula (I) is 1.

また、本発明の複合酸化物はMnを含むスピネル型リチウム複合酸化物であることが好ましい。この場合、本発明の複合酸化物は下記式(I−3)で表されるものであることが好ましい。
式(I−3):Li(1+y)Mn(2-y-p-r)11 r2 p(4-a)
式(I−3)は、式(I−1)におけるxが1の場合に相当する。
式(I−3)におけるM11およびrは、式(I−1)におけるM11およびrと同様である。また、式(I−1)の場合と同様に、0<2−y−p−rとする。2−y−p−rの好ましい上限と好ましい下限については、前述の2−y−pの場合と同様である。
The composite oxide of the present invention is preferably a spinel type lithium composite oxide containing Mn. In this case, the composite oxide of the present invention is preferably represented by the following formula (I-3).
Formula (I-3): Li (1 + y) Mn (2-ypr) M 11 r M 2 p O (4-a)
Formula (I-3) corresponds to the case where x in Formula (I-1) is 1.
M 11 and r in formula (I-3) is the same as the M 11 and r in formula (I-1). Further, similarly to the case of the formula (I-1), 0 <2-ypr. The preferable upper limit and the preferable lower limit of 2-ypr are the same as those of 2-yp described above.

本発明の複合酸化物が層状岩塩型リチウム複合酸化物である場合、本発明の複合酸化物は下記式(I−4)で表されるものであることが好ましい。
式(I−4):Li(2+y)1 (2-y-p)2 p(4-a)
式(I−4)は、式(I)におけるxが2の場合に相当する。
When the composite oxide of the present invention is a layered rock salt type lithium composite oxide, the composite oxide of the present invention is preferably represented by the following formula (I-4).
Formula (I-4): Li (2 + y) M 1 (2-yp) M 2 p O (4-a)
Formula (I-4) corresponds to the case where x in Formula (I) is 2.

式(I−4)は、下記式(I−5)と表すことができる。
式(I−5):Li(1+z)1 (1-z-q)2 q(2-b)
ここで0≦z≦0.34、0<q≦1.0、0≦b≦1.0である。
Formula (I-4) can be represented by the following formula (I-5).
Formula (I-5): Li (1 + z) M 1 (1-zq) M 2 q O (2-b)
Here, 0 ≦ z ≦ 0.34, 0 <q ≦ 1.0, and 0 ≦ b ≦ 1.0.

式(I−5)においてzは、0≦z≦0.34の範囲であるが、0<z≦(1/3)であることがより好ましく、0.05≦z≦0.15であることがより好ましい。
zは、M1と置換しているLi量を意味する。本発明の複合酸化物が式(I−5)で表される場合、M1の一部がLiと置換していることが好ましい。すなわち、リチウムイオン電池の正極活物質として用いられるリチウム複合酸化物の組成式におけるLiの原子数(組成比)の理論値より過剰のLiが含まれていることが好ましい。この場合、過剰のLiの一部または全部に見合う分だけM1量を少なくすることにより、Liの少なくとも一部がM1と置換した構造をとる。
Liの置換量(z)が多くなると、電池の充放電容量は若干低下するものの、常温よりも高温でのサイクル特性が向上する傾向がある。しかしながら、zが0.34より大きくなっても常温よりも高温でのサイクル特性は大きくは向上し難い傾向がある。また、Li総量(1+z)が1.0未満になると不純物となる異相が生成され、電池の充放電性能が低下する傾向がある。
In the formula (I-5), z is in the range of 0 ≦ z ≦ 0.34, more preferably 0 <z ≦ (1/3), and 0.05 ≦ z ≦ 0.15. It is more preferable.
z means the amount of Li substituted for M 1 . When the composite oxide of the present invention is represented by the formula (I-5), it is preferable that a part of M 1 is substituted with Li. That is, it is preferable that excess Li is contained from the theoretical value of the number of atoms (composition ratio) of Li in the composition formula of the lithium composite oxide used as the positive electrode active material of the lithium ion battery. In this case, the structure is such that at least a part of Li is replaced with M 1 by reducing the amount of M 1 by an amount corresponding to a part or all of the excess Li.
When the substitution amount (z) of Li increases, the charge / discharge capacity of the battery slightly decreases, but the cycle characteristics at a higher temperature than normal temperature tend to be improved. However, even if z is larger than 0.34, the cycle characteristics at a temperature higher than normal temperature tend to be hardly improved. Further, when the total amount of Li (1 + z) is less than 1.0, a heterogeneous phase that is an impurity is generated, and the charge / discharge performance of the battery tends to be reduced.

式(I−5)において、M1の存在量である1−z−qは0よりも大きい。1−z−qの下限は0.5であることが好ましく、0.66であることがより好ましい。1−z−qが小さすぎると容量が保持できないからである。 In formula (I-5), 1-zq, which is the amount of M 1 , is larger than 0. The lower limit of 1-zq is preferably 0.5, and more preferably 0.66. This is because the capacity cannot be maintained if 1-zq is too small.

式(I−5)において、M2の置換量であるq(M2として複数種類の元素を含む場合は、それらの合計)は0<q≦1であり、上限は0.1であることが好ましく、0.05であることがより好ましい。正極活物質として用いたときに、常温よりも高温でのサイクル特性が向上する傾向があるからである。置換量qが高すぎると正極活物質として用いたときのリチウムイオン電池の放電容量が低下する傾向がある。 In the formula (I-5) that, (if it contains a plurality of kinds of element as M 2, their sum) q is a replacement amount of M 2 is 0 <q ≦ 1, the upper limit is 0.1 Is more preferable, and 0.05 is more preferable. This is because when used as a positive electrode active material, the cycle characteristics at a higher temperature than normal temperature tend to be improved. If the substitution amount q is too high, the discharge capacity of the lithium ion battery when used as the positive electrode active material tends to decrease.

式(I−5)において、bはO(酸素)の欠損量を示している。
式(I−5)においてbは0≦b≦1.0を満たし、b=0であることが好ましい。
酸素欠損量が小さいと(すなわちbが小さいと)充放電試験における3.2V以下容量が小さくなる傾向がある。酸素欠損量が小さいと結晶構造が安定し、常温よりも高温でのサイクル特性が向上する傾向がある。
In the formula (I-5), b indicates the amount of O (oxygen) deficiency.
In the formula (I-5), b satisfies 0 ≦ b ≦ 1.0 and is preferably b = 0.
When the amount of oxygen deficiency is small (that is, when b is small), the capacity of 3.2 V or less in the charge / discharge test tends to be small. When the amount of oxygen vacancies is small, the crystal structure is stable, and the cycle characteristics at a temperature higher than normal temperature tend to be improved.

このような本発明の正極の製造方法によって製造された焼結体は、必要に応じて集電体と接合して、全固体リチウムイオン電池用正極として用いることができる。
集電体は特に限定されず、例えば従来公知のネット状、シート状、フィルム状のものを用いることができる。
The sintered body produced by such a method for producing a positive electrode of the present invention can be used as a positive electrode for an all-solid-state lithium ion battery by joining with a current collector as necessary.
The current collector is not particularly limited, and for example, a conventionally known net shape, sheet shape, or film shape can be used.

また、本発明の正極の製造方法によって製造された焼結体を用いた正極と、負極と、固体電解質とを有する、全固体リチウムイオン電池を、以下では「本発明の電池」ともいう。   Moreover, the all-solid-state lithium ion battery which has the positive electrode using the sintered compact manufactured by the manufacturing method of the positive electrode of this invention, a negative electrode, and a solid electrolyte is also called "the battery of this invention" below.

<本発明の電池>
本発明の電池について説明する。
本発明の電池は、正極として本発明の正極の製造方法によって得られた焼結体を用いた正極を用いること以外は、通常の全固体型リチウムイオン電池と同様の構成であってよく、円筒型、角型、コイン型、ボタン型などであってよい。すなわち、正極、負極および固体電解質を主たる電池構成要素とし、これら要素が、例えば電池缶内に封入されている。正極および負極はそれぞれリチウムイオンの担持体として作用し、充電時には、リチウムイオンが負極中に吸蔵され、放電時には負極から離脱する。
<Battery of the present invention>
The battery of the present invention will be described.
The battery of the present invention may have the same configuration as that of a normal all solid-state lithium ion battery except that a positive electrode using a sintered body obtained by the method for producing a positive electrode of the present invention is used as the positive electrode. It may be a mold, a square, a coin, a button or the like. That is, the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte are the main battery constituent elements, and these elements are enclosed in, for example, a battery can. Each of the positive electrode and the negative electrode acts as a lithium ion carrier, and the lithium ions are occluded in the negative electrode during charging and detached from the negative electrode during discharging.

負極は特に限定されず、例えば従来公知の負極と同様の態様であってよい。例えば、負極活物質としては、リチウムやリチウム−アルミニウムで代表されるリチウム合金や酸化物を用いることができる。
負極は、負極活物質がリチウム、リチウム合金、または酸化物の場合は、そのまま用いるか、あるいは集電体に圧着することによって製造することができる。
A negative electrode is not specifically limited, For example, the aspect similar to a conventionally well-known negative electrode may be sufficient. For example, as the negative electrode active material, a lithium alloy or an oxide typified by lithium or lithium-aluminum can be used.
When the negative electrode active material is lithium, a lithium alloy, or an oxide, the negative electrode can be used as it is or can be manufactured by pressure bonding to a current collector.

固体電解質としては、例えばリチウムイオンを含む酸化物系急冷ガラス、硫化物ベースのオキシスルフィド系超イオン伝導ガラスなどのガラス系固体電解質、ポリエーテルなどの高分子に、Li塩が溶解・分散した高分子固体電解質などが挙げられる。
また高分子固体電解質は、溶媒成分を含むゲル状であってもよい。
Solid electrolytes include, for example, oxide-based quenching glasses containing lithium ions, glass-based solid electrolytes such as sulfide-based oxysulfide-based superionic conductive glasses, and high concentrations of Li salts dissolved and dispersed in polymers such as polyethers. Examples include molecular solid electrolytes.
The polymer solid electrolyte may be in the form of a gel containing a solvent component.

また、固体電解質として、ポリマー電解質を用いることができる。すなわち、本発明において、固体電解質は従来公知のポリマー電解質を含む概念とする。   Moreover, a polymer electrolyte can be used as a solid electrolyte. That is, in the present invention, the solid electrolyte is a concept including a conventionally known polymer electrolyte.

ポリマー電解質としては、例えば、可塑剤(非水電解液)でゲル化されたマトリクス高分子化合物を用いることができる。このマトリクス高分子化合物としては、ポリエチレンオキサイドやその架橋体などのエーテル系樹脂、ポリメタクリレート系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、ポリビニリデンフルオライドやビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素系樹脂などを単独、もしくは混合して用いることができる。
これらの中で、酸化還元安定性の観点などから、ポリビニリデンフルオライドやビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素系樹脂を用いることが好ましい。
As the polymer electrolyte, for example, a matrix polymer compound gelled with a plasticizer (non-aqueous electrolyte) can be used. Examples of the matrix polymer compound include ether resins such as polyethylene oxide and cross-linked products thereof, polymethacrylate resins, polyacrylate resins, polyvinylidene fluoride, and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymers. Etc. can be used alone or in combination.
Among these, from the viewpoint of oxidation-reduction stability, it is preferable to use a fluorine-based resin such as polyvinylidene fluoride or vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer.

ポリマー電解質の作製は特に限定されないが、例えば、マトリックスを構成する高分子化合物、リチウム塩および溶媒を混合し、加熱して溶融・溶解する方法が挙げられる。また、混合用有機溶媒に、高分子化合物、リチウム塩、および溶媒を溶解させた後、混合用有機溶媒を蒸発させる方法、重合性モノマー、リチウム塩および溶媒を混合し、紫外線、電子線または分子線などを照射して、重合性モノマーを重合させ、ポリマーを得る方法などを挙げることができる。
ポリマー電解質中の溶媒の割合は10〜90質量%が好ましく、30〜80質量%がより好ましい。このような割合であると、導電率が高く、機械的強度が強く、フィルム化しやすい。
The production of the polymer electrolyte is not particularly limited, and examples thereof include a method in which a polymer compound constituting a matrix, a lithium salt, and a solvent are mixed and heated to melt and dissolve. In addition, after dissolving a polymer compound, a lithium salt, and a solvent in an organic solvent for mixing, the organic solvent for mixing is evaporated, a polymerizable monomer, a lithium salt, and a solvent are mixed, and ultraviolet rays, electron beams, or molecules are mixed. Examples include a method of polymerizing a polymerizable monomer by irradiating a line and the like to obtain a polymer.
10-90 mass% is preferable and, as for the ratio of the solvent in a polymer electrolyte, 30-80 mass% is more preferable. With such a ratio, the electrical conductivity is high, the mechanical strength is strong, and the film is easily formed.

本発明の電池の製造方法は特に限定されず、例えば従来公知の方法で製造することができる。例えば、本発明の正極の製造方法によって製造した板状または膜状の焼結体を用いた正極と、予め板状または膜状に成形した負極および固体電解質を積層し、外装材で覆って得ることができる。外装材としては、例えば、ニッケルメッキした鉄、ステンレススチール、アルミニウム、金属箔を樹脂フィルムで挟み込んだ構成の金属樹脂複合フィルム等が挙げられる。   The method for producing the battery of the present invention is not particularly limited, and for example, it can be produced by a conventionally known method. For example, a positive electrode using a plate-like or film-like sintered body produced by the method for producing a positive electrode of the present invention, a negative electrode and a solid electrolyte previously formed into a plate-like or film-like shape are laminated and covered with an exterior material. be able to. Examples of the exterior material include a metal-resin composite film having a configuration in which nickel-plated iron, stainless steel, aluminum, and metal foil are sandwiched between resin films.

以下に本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.

<実施例1>
リチウム源としてLiOH・H2O(関東化学社製、純度:57.8質量%)、ニッケル源としてNiO(関東化学社製、ニッケル純度:77.1質量%、平均粒子径:9.4μm)、マンガン源として電解二酸化マンガン(γ−MnO2、関東化学社製、マンガン純度:60.78質量%、平均粒子径:28.0μm)を用意した。そして、それぞれの原料を、Li:Ni:Mnのモル比が1.00:0.50:1.50となるように秤量した。
<Example 1>
LiOH · H 2 O as a lithium source (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., purity: 57.8% by mass), NiO as a nickel source (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., nickel purity: 77.1% by mass, average particle size: 9.4 μm) Electrolytic manganese dioxide (γ-MnO 2 , manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., manganese purity: 60.78% by mass, average particle size: 28.0 μm) was prepared as a manganese source. Each raw material was weighed so that the molar ratio of Li: Ni: Mn was 1.00: 0.50: 1.50.

次に、これらの秤量した原料を混合し、ここへ固形分濃度が33.3質量%となるように純水を加えた後、湿式粉砕機(アシザワファインテック社製:スターミルラボスターLMZ−06)を用いて粉砕し、スラリーを得た。ここで、スラリー中の固形分の平均粒子径(メジアン径)が0.40μm以下になるまで粉砕した。粉砕においては600mlのベッセルを用いた。   Next, these weighed raw materials were mixed, and after adding pure water so that the solid content concentration was 33.3% by mass, a wet pulverizer (manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd .: Star Mill Lab Star LMZ-) was added. 06) to obtain a slurry. Here, it grind | pulverized until the average particle diameter (median diameter) of solid content in a slurry became 0.40 micrometer or less. In the pulverization, a 600 ml vessel was used.

なお、スラリー中の固形分の平均粒子径(メジアン径)は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所:LA−950v2)を用いて求めた。具体的には室温大気中で、スラリーにヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を添加し、超音波分散および撹拌によって分散させ、87.5〜88.5%の透過率となるように調節した後、積算粒度分布(体積基準)を測定して求めた。   In addition, the average particle diameter (median diameter) of the solid content in the slurry was determined using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer (Horiba, Ltd .: LA-950v2). Specifically, an aqueous sodium hexametaphosphate solution is added to the slurry at room temperature in the atmosphere, and the mixture is dispersed by ultrasonic dispersion and stirring, adjusted to have a transmittance of 87.5 to 88.5%, and then integrated particle size distribution. It was determined by measuring (volume basis).

次に、粉砕後のスラリーに純水を加え、固形分濃度を20質量%に調整した後、ノズル型スプレードライヤー(大川原化工機社製:L−8型スプレードライヤー)を用いて噴霧乾燥を行った。ここで乾燥ガスとして空気を用いた。また、サイクロン差圧が0.7〜0.8kPaとなるよう調整し、乾燥ガスの入口温度は220℃に調整した。スラリー流量は3kg/h、微粒化エアー圧力は0.1MPaとした。
このような噴霧乾燥を行うことで、粒子状の前駆体[1]を得た。
Next, after adding pure water to the pulverized slurry and adjusting the solid content concentration to 20% by mass, spray drying is performed using a nozzle type spray dryer (Okawara Kakoki Co., Ltd .: L-8 type spray dryer). It was. Here, air was used as the drying gas. Moreover, it adjusted so that cyclone differential pressure might be set to 0.7-0.8 kPa, and the inlet temperature of the dry gas was adjusted to 220 degreeC. The slurry flow rate was 3 kg / h, and the atomization air pressure was 0.1 MPa.
By performing such spray drying, a particulate precursor [1] was obtained.

次に、得られた前駆体[1]を700℃で6時間、空気中にて焼成することで、仮焼体[1]を得た。   Next, the obtained precursor [1] was calcined in the air at 700 ° C. for 6 hours to obtain a calcined body [1].

得られた仮焼体[1]の平均粒子径を測定したところ、9.0μmであった。
ここで仮焼体[1]の平均粒子径は、仮焼体[1]を純水に分散させた後、前述のスラリー中の固形分の平均粒子径(メジアン径)を測定する場合と同様の方法によって測定した。
The average particle diameter of the obtained calcined body [1] was measured and found to be 9.0 μm.
Here, the average particle diameter of the calcined body [1] is the same as the case where the average particle diameter (median diameter) of the solid content in the slurry is measured after the calcined body [1] is dispersed in pure water. It measured by the method of.

また、仮焼体[1]について、粉末X線回折測定を実施した。試料水平型多目的X線回折装置(株式会社リガク製「UltimaIV」を使用し、測定にはCu−Kα線を用いた。その結果、得られた仮焼体[1]は、スピネル型リチウム複合酸化物であることを確認した。   Further, powder X-ray diffraction measurement was performed on the calcined body [1]. Sample horizontal multipurpose X-ray diffractometer ("UltimaIV" manufactured by Rigaku Corporation was used, and Cu-Kα ray was used for measurement. As a result, the obtained calcined body [1] was spinel type lithium composite oxide. It was confirmed to be a thing.

次に、焼結助剤としてH3BO3(関東化学社製、純度:99.9質量%)を溶解したホウ酸水溶液を用意した。そして、このホウ酸水溶液へ仮焼体[1]を添加して混合し、混合液を得た。ここで混合液を構成するホウ酸水溶液および仮焼体[1]に含まれるLi、Ni、MnおよびBのモル比がLi+Ni+Mn+B:B=3.00:0.03となるようにした。 Next, an aqueous boric acid solution in which H 3 BO 3 (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., purity: 99.9% by mass) was dissolved as a sintering aid was prepared. And calcined body [1] was added and mixed with this boric acid aqueous solution, and the liquid mixture was obtained. Here, the molar ratio of Li, Ni, Mn, and B contained in the boric acid aqueous solution and calcined body [1] constituting the mixed solution was set to Li + Ni + Mn + B: B = 3.00: 0.03.

次に、混合液について、ノズル型スプレードライヤー(大川原化工機社製:L−8型スプレードライヤー)を用いて噴霧乾燥を行った。噴霧乾燥の条件は、前述の粉砕後のスラリーから粒子状の前駆体を得る場合と同一とした。
このような噴霧乾燥を行って得られたものを、以下では混合体[1]とする。
Next, the mixed liquid was spray-dried using a nozzle type spray dryer (manufactured by Okawara Chemical Co., Ltd .: L-8 type spray dryer). The conditions for spray drying were the same as in the case of obtaining the particulate precursor from the pulverized slurry.
The product obtained by performing such spray drying is hereinafter referred to as a mixture [1].

得られた混合体[1]の平均粒子径を測定したところ、8.8μmであった。
ここで混合体[1]の平均粒子径は、混合体[1]を純水に分散させた後、前述の仮焼体の平均粒子径(メジアン径)を測定する場合と同様の方法によって測定した。
It was 8.8 micrometers when the average particle diameter of the obtained mixture [1] was measured.
Here, the average particle diameter of the mixture [1] is measured by the same method as that for measuring the average particle diameter (median diameter) of the calcined body after the mixture [1] is dispersed in pure water. did.

また、混合体[1]について、粉末X線回折測定を実施した。試料水平型多目的X線回折装置(株式会社リガク製「UltimaIV」を使用し、測定にはCu−Kα線を用いた。その結果、得られた混合体[1]は、スピネル型リチウム複合酸化物であることを確認した。   Moreover, powder X-ray diffraction measurement was implemented about the mixture [1]. Sample horizontal multipurpose X-ray diffractometer ("Ultima IV" manufactured by Rigaku Corporation was used, and Cu-Kα ray was used for the measurement. As a result, the obtained mixture [1] was a spinel type lithium composite oxide. It was confirmed that.

次に、混合体[1]1gを、15kN/cm2の圧力で、φ25mm/t1.1mmの円形状薄板に成型して成型体[1]を得た。
そして、成型体[1]を、1000℃で6時間、空気中にて焼成して焼結体[1]を得た。
Next, 1 g of the mixture [1] was molded into a circular thin plate of φ25 mm / t1.1 mm at a pressure of 15 kN / cm 2 to obtain a molded body [1].
The molded body [1] was fired in air at 1000 ° C. for 6 hours to obtain a sintered body [1].

得られた焼結体[1]について、細孔容積測定、粉末X線回折測定を実施した。   The obtained sintered body [1] was subjected to pore volume measurement and powder X-ray diffraction measurement.

焼結体[1]の細孔容積測定は次のようにして行った。
初めに、焼結体1gをるつぼに取り、300℃で1時間乾燥後、デシケーターに入れて室温まで冷却した。次に、冷却した試料のうちの0.7gをセルに採取し、細孔分布測定装置PM−33GT1LP(QUANTA CROME製)を使用して水銀を細孔内へ圧入し、その時加えた圧力と押し込まれた(侵入した)水銀容積の関係から細孔容積を測定した。また、加えられた圧力と、その圧力で水銀が侵入可能な細孔径の関係から細孔分布を求めた。測定は、最高圧力32273psi(細孔直径5.4nm)まで行い、解析に用いた水銀の表面張力はσ=473dynes/cm、接触角はθ=130°とした。そして、細孔径5.4nm〜2000nmまでの細孔容積(g/cm3)を、焼結体の重さ(g)、厚み(cm)、直径(cm)より算出した焼結体の体積密度(g/cm3)で割った値を空隙率とした。
このような方法で焼結体[1]の細孔容積を測定したところ、空隙率は4.3%であった。
The pore volume of the sintered body [1] was measured as follows.
First, 1 g of the sintered body was placed in a crucible, dried at 300 ° C. for 1 hour, then placed in a desiccator and cooled to room temperature. Next, 0.7 g of the cooled sample is collected in a cell, and mercury is injected into the pores using a pore distribution measuring device PM-33GT1LP (manufactured by QUANTA CROME), and the pressure applied at that time is pushed in. The pore volume was measured from the relationship of the mercury volume that had entered (invaded). The pore distribution was determined from the relationship between the applied pressure and the pore diameter at which mercury can enter at that pressure. The measurement was performed up to a maximum pressure of 32273 psi (pore diameter 5.4 nm), the surface tension of mercury used in the analysis was σ = 473 dynes / cm, and the contact angle was θ = 130 °. And the volume density of the sintered compact which calculated the pore volume (g / cm < 3 >) to the pore diameter 5.4 nm-2000 nm from the weight (g), thickness (cm), and diameter (cm) of a sintered compact. The value divided by (g / cm 3 ) was defined as the porosity.
When the pore volume of the sintered body [1] was measured by such a method, the porosity was 4.3%.

焼結体[1]の粉末X線回折測定には、試料水平型多目的X線回折装置(株式会社リガク製「UltimaIV」を使用し、測定にはCu−Kα線を用いた。
得られたXRDチャートを図1に示す。
この結果、XRDチャートの2θ=18.0〜19.0°に現れるスピネル型リチウム複合酸化物のピーク強度[α]に対する、2θ=36.6〜37.2°に現れる異相成分のピーク強度[β]の比(ピーク強度[β]/ピーク強度[α])は0.031であった。
For the powder X-ray diffraction measurement of the sintered body [1], a sample horizontal multi-purpose X-ray diffractometer ("UltimaIV" manufactured by Rigaku Corporation) was used, and Cu-Kα rays were used for the measurement.
The obtained XRD chart is shown in FIG.
As a result, the peak intensity of the heterogeneous component appearing at 2θ = 36.6-37.2 ° with respect to the peak intensity [α] of the spinel lithium composite oxide appearing at 2θ = 18.0-19.0 ° on the XRD chart [ The ratio of β] (peak intensity [β] / peak intensity [α]) was 0.031.

<実施例2>
実施例1と同様の方法で仮焼体を得た。ここで得られた仮焼体を仮焼体[2]とする。
そして、得られた仮焼体[2]の平均粒子径を測定したところ、9.0μmであった。また、仮焼体[2]について、粉末X線回折測定を実施したところスピネル型リチウム複合酸化物であることを確認した。
<Example 2>
A calcined body was obtained in the same manner as in Example 1. Let the calcined body obtained here be a calcined body [2].
And when the average particle diameter of the obtained calcined body [2] was measured, it was 9.0 μm. Moreover, about calcined body [2], when the powder X-ray-diffraction measurement was implemented, it confirmed that it was a spinel type lithium complex oxide.

次に、実施例1で用いた焼結助剤を、ホウ酸からホウ酸リチウム(関東化学社製、純度:99.9質量%)へ変更すること以外は実施例1と同じ方法で混合体[2]を得た。得られた混合体[2]の平均粒子径を測定したところ、8.8μmであった。また、混合体[2]について、粉末X線回折測定を実施したところスピネル型リチウム複合酸化物であることを確認した。   Next, the mixture was made in the same manner as in Example 1 except that the sintering aid used in Example 1 was changed from boric acid to lithium borate (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., purity: 99.9% by mass). [2] was obtained. When the average particle diameter of the obtained mixture [2] was measured, it was 8.8 μm. Moreover, when powder X-ray-diffraction measurement was implemented about the mixture [2], it confirmed that it was a spinel type lithium complex oxide.

また、その後、焼結体[2]を実施例1と同様の方法で得た。
得られた焼結体[2]について、実施例1と同様に細孔容積測定、粉末X線回折測定を行った。
その結果、焼結体[2]の空隙率は2.8%であった。
また、XRDチャートの2θ=18.0〜19.0°に現れるスピネル型リチウム複合酸化物のピーク強度[α]に対する、2θ=36.6〜37.2°に現れる異相成分のピーク強度[β]の比(ピーク強度[β]/ピーク強度[α])は、0.105であった。
これより焼結体[2]中の空隙は少なく、異相生成もほとんどないといえる。
Thereafter, the sintered body [2] was obtained in the same manner as in Example 1.
The obtained sintered body [2] was subjected to pore volume measurement and powder X-ray diffraction measurement in the same manner as in Example 1.
As a result, the porosity of the sintered body [2] was 2.8%.
Further, the peak intensity [β] of the heterogeneous component appearing at 2θ = 36.6-37.2 ° with respect to the peak intensity [α] of the spinel-type lithium composite oxide appearing at 2θ = 18.0-19.0 ° on the XRD chart. ] (Peak intensity [β] / peak intensity [α]) was 0.105.
From this, it can be said that there are few voids in the sintered body [2] and almost no heterogeneous phase is generated.

<比較例1>
実施例1で行ったホウ酸水溶液を用いた処理を行わないで、焼結体[11]を製造した。
具体的には、実施例1における仮焼体[1]1gを、15kN/cm2の圧力で、φ25mm/t1.2mmの円形状薄板に成型して成型体[11]を得た。
そして、成型体[11]を、1000℃で6時間、空気中にて焼成して焼結体[11]を得た。
<Comparative Example 1>
Sintered body [11] was manufactured without performing the treatment using the boric acid aqueous solution performed in Example 1.
Specifically, 1 g of the calcined body [1] in Example 1 was molded into a circular thin plate of φ25 mm / t1.2 mm at a pressure of 15 kN / cm 2 to obtain a molded body [11].
The molded body [11] was fired in air at 1000 ° C. for 6 hours to obtain a sintered body [11].

得られた焼結体[11]について、実施例1における焼結体[1]について行った方法と同様の方法で、細孔容積測定、粉末X線回折測定を実施した。   With respect to the obtained sintered body [11], pore volume measurement and powder X-ray diffraction measurement were performed in the same manner as the method performed for the sintered body [1] in Example 1.

焼結体[11]の細孔容積測定を行ったところ、焼結体の空隙率は8.0%であった。   When the pore volume of the sintered body [11] was measured, the porosity of the sintered body was 8.0%.

焼結体[11]の粉末X線回折測定を行ったところ、XRDチャートの2θ=18.0〜19.0°に現れるスピネル型リチウム複合酸化物のピーク強度[α]に対する、2θ=36.6〜37.2°に現れる異相成分のピーク強度[β]の比(ピーク強度[β]/ピーク強度[α])はゼロであった。   When the powder X-ray diffraction measurement of the sintered body [11] was performed, 2θ = 36.36 with respect to the peak intensity [α] of the spinel lithium composite oxide appearing at 2θ = 18.0 to 19.0 ° on the XRD chart. The ratio (peak intensity [β] / peak intensity [α]) of the peak intensity [β] of the heterogeneous component appearing at 6-37.2 ° was zero.

これより焼結体[11]は、異相生成はないが、空隙が多いことがわかった。   From this, it was found that the sintered body [11] has no heterogeneous phase but has many voids.

<比較例2>
実施例1では前駆体[1]を焼成して仮焼体[1]を得たが、比較例1ではこの操作を行わなかった。すなわち、前駆体[1]をホウ酸水溶液を添加して混合して得た混合液を用いて噴霧乾燥を行い、混合体[12]を得た。ここで混合液を構成するホウ酸水溶液および前駆体[1]に含まれるLi、Ni、MnおよびBのモル比は、実施例1と同様に、Li+Ni+Mn+B:B=3.00:0.03となるようにした。また、噴霧乾燥の条件も実施例1と同様とした。
そして、実施例1において混合体[1]から焼結体[1]を得る方法と同様の方法によって、混合体[12]から焼結体[12]を得た。
<Comparative example 2>
In Example 1, the precursor [1] was fired to obtain a calcined body [1], but in Comparative Example 1, this operation was not performed. That is, spray drying was performed using a mixed solution obtained by adding and mixing the precursor [1] with an aqueous boric acid solution to obtain a mixture [12]. Here, the molar ratio of Li, Ni, Mn and B contained in the boric acid aqueous solution and the precursor [1] constituting the mixed solution was Li + Ni + Mn + B: B = 3.00: 0.03, as in Example 1. It was made to become. The spray drying conditions were the same as in Example 1.
And the sintered body [12] was obtained from the mixture [12] by the same method as the method for obtaining the sintered body [1] from the mixture [1] in Example 1.

得られた焼結体[12]の細孔容積測定を行ったところ、空隙率は7.7%であった。   When the pore volume of the obtained sintered body [12] was measured, the porosity was 7.7%.

XRDチャートの2θ=18.0〜19.0°に現れるスピネル型リチウム複合酸化物のピーク強度[α]に対する、2θ=36.6〜37.2°に現れる異相成分のピーク強度[β]の比(ピーク強度[β]/ピーク強度[α])は0.030であった。   The peak intensity [β] of the heterophasic component appearing at 2θ = 36.6-37.2 ° with respect to the peak intensity [α] of the spinel-type lithium composite oxide appearing at 2θ = 18.0-19.0 ° of the XRD chart The ratio (peak intensity [β] / peak intensity [α]) was 0.030.

これより焼結体[12]は、異相生成はほぼないが、空隙が多いことがわかった。   From this, it was found that the sintered body [12] has almost no heterogeneous phase but has many voids.

<比較例3>
実施例1と同様に、リチウム源としてLiOH・H2O(関東化学社製、純度:57.8質量%)、ニッケル源としてNiO(関東化学社製、ニッケル純度:77.1質量%、平均粒子径:9.4μm)、マンガン源として電解二酸化マンガン(γ−MnO2、関東化学社製、マンガン純度:60.78質量%、平均粒子径:28.0μm)を用意した。そして、さらにH3BO3(関東化学社製、純度:99.9質量%)を用意し、それぞれの原料を、Li:Ni:Mn:Bのモル比が1.00:0.50:1.50であって、Li+Ni+Mn+B:B=3.00:0.01となるように秤量した。
<Comparative Example 3>
Similarly to Example 1, LiOH.H 2 O as a lithium source (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., purity: 57.8% by mass), NiO as a nickel source (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd., nickel purity: 77.1% by mass, average) Electrolytic manganese dioxide (γ-MnO 2 , manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., manganese purity: 60.78% by mass, average particle size: 28.0 μm) was prepared as a manganese source. Further, H 3 BO 3 (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., purity: 99.9% by mass) is prepared, and each raw material has a molar ratio of Li: Ni: Mn: B of 1.00: 0.50: 1. .50 and Li + Ni + Mn + B: B = 3.00: 0.01.

このように秤量した原料を混合し、ここへ固形分濃度が33.3質量%となるように純水を加えた後、実施例1と同じ湿式粉砕機スラリーを得た。ここで、スラリー中の固形分の平均粒子径(メジアン径)が0.40μm以下になるまで粉砕した。粉砕においては600mlのベッセルを用いた。   The raw materials weighed in this way were mixed, and after adding pure water so that the solid content concentration was 33.3% by mass, the same wet pulverizer slurry as in Example 1 was obtained. Here, it grind | pulverized until the average particle diameter (median diameter) of solid content in a slurry became 0.40 micrometer or less. In the pulverization, a 600 ml vessel was used.

次に、粉砕後のスラリーに純水を加え、固形分濃度を20質量%に調整した後、実施例1と同様のノズル型スプレードライヤーを用いて噴霧乾燥を行った。用いた乾燥ガスや噴霧乾燥の条件は、実施例1と同様とした。
このような噴霧乾燥を行うことで、粒子状の前駆体[13]を得た。
Next, after adding pure water to the pulverized slurry to adjust the solid content concentration to 20% by mass, spray drying was performed using the same nozzle type spray dryer as in Example 1. The drying gas and spray drying conditions used were the same as in Example 1.
By performing such spray drying, a particulate precursor [13] was obtained.

次に、得られた前駆体[13]を700℃で6時間、空気中にて焼成することで、リチウム複合酸化物を得た。
ここで得られたリチウム複合酸化物を、以下では混合体[13]とする。
Next, the obtained precursor [13] was baked in the air at 700 ° C. for 6 hours to obtain a lithium composite oxide.
The lithium composite oxide obtained here is hereinafter referred to as a mixture [13].

次に、混合体[13]1gを、15kN/cm2の圧力で、φ25mm/t1.1mmの円形状薄板に成型して成型体[13]を得た。
そして、成型体[13]を、1000℃で6時間、空気中にて焼成して焼結体[13]を得た。
Next, 1 g of the mixture [13] was molded into a circular thin plate of φ25 mm / t1.1 mm at a pressure of 15 kN / cm 2 to obtain a molded body [13].
The molded body [13] was fired in air at 1000 ° C. for 6 hours to obtain a sintered body [13].

得られた焼結体[13]の細孔容積測定を行ったところ、空隙率は3.1%であった。   When the pore volume of the obtained sintered body [13] was measured, the porosity was 3.1%.

また、XRDチャートの2θ=18.0〜19.0°に現れるスピネル型リチウム複合酸化物のピーク強度[α]に対する、2θ=36.6〜37.2°に現れる異相成分のピーク強度[β]の比(ピーク強度[β]/ピーク強度[α])は0.600であった。   Further, the peak intensity [β] of the heterogeneous component appearing at 2θ = 36.6-37.2 ° with respect to the peak intensity [α] of the spinel-type lithium composite oxide appearing at 2θ = 18.0-19.0 ° on the XRD chart. ] Ratio (peak intensity [β] / peak intensity [α]) was 0.600.

これより焼結体[13]は、空隙は少ないものの、異相生成は著しく多いことがわかった。   From this, it was found that the sintered body [13] had a large number of heterogeneous phases although the voids were small.

実施例1、実施例2、比較例1、比較例2および比較例3において求めた焼結体の空隙率およびピーク強度比を、第1表にまとめる。   The porosity and peak intensity ratio of the sintered bodies determined in Example 1, Example 2, Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Comparative Example 3 are summarized in Table 1.

Figure 2014063732
Figure 2014063732

Claims (7)

リチウム源およびM1を含む原料を溶媒に含有させた状態で粉砕混合し、得られたスラリーを乾燥して前駆体を得る前駆体調整工程と、
前記前駆体を900℃以下で焼成して仮焼体を得る仮焼工程と、
2を含む焼結助剤と前記仮焼体とを混合し、混合体を得る混合工程と、
を備え、
さらに成型加工および焼成することで、下記式(I)で表されるリチウム複合酸化物を主成分とし、全固体リチウムイオン電池用正極の少なくとも一部として用いることができる焼結体を得ることができる、混合体の製造方法。
式(I):Li(x+y)1 (2-y-p)2 p(4-a)
ここでM1はMn、Ni、Co、Mg、Fe、AlおよびCrからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、M2はB、P、Cl、Pb、Sb、SiおよびVからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、1.0≦x≦2.0、0≦y≦0.2、0<p≦1.0、0≦a≦1.0である。
A precursor adjusting step of pulverizing and mixing a raw material containing a lithium source and M 1 in a solvent, and drying the resulting slurry to obtain a precursor;
A calcining step of calcining the precursor at 900 ° C. or less to obtain a calcined body;
A mixing step of mixing a sintering aid containing M 2 and the calcined body to obtain a mixture;
With
Further, by molding and firing, it is possible to obtain a sintered body that has a lithium composite oxide represented by the following formula (I) as a main component and can be used as at least a part of a positive electrode for an all-solid-state lithium ion battery. A method for producing a mixture.
Formula (I): Li (x + y) M 1 (2-yp) M 2 p O (4-a)
Here, M 1 is at least one element selected from the group consisting of Mn, Ni, Co, Mg, Fe, Al and Cr, and M 2 is a group consisting of B, P, Cl, Pb, Sb, Si and V At least one element selected from the group consisting of 1.0 ≦ x ≦ 2.0, 0 ≦ y ≦ 0.2, 0 <p ≦ 1.0, and 0 ≦ a ≦ 1.0.
請求項1に記載の混合体の製造方法に、さらに、
成型加工を行い、前記混合体を含む成型体を得る成型工程と、
前記成型体を焼成して式(I)で表されるリチウム複合酸化物を主成分とする焼結体を得る焼成工程と、
を備える、全固体リチウムイオン電池用正極の製造方法。
In the manufacturing method of the mixture of Claim 1, further,
A molding step of performing a molding process to obtain a molded body containing the mixture,
A firing step of firing the molded body to obtain a sintered body mainly composed of the lithium composite oxide represented by the formula (I);
A method for producing a positive electrode for an all-solid-state lithium ion battery.
前記焼成工程において、空隙率が4.5%以下である焼結体が得られる、請求項2に記載の全固体リチウムイオン電池用正極の製造方法。   The manufacturing method of the positive electrode for all-solid-state lithium ion batteries of Claim 2 with which the sintered compact whose porosity is 4.5% or less is obtained in the said baking process. 前記焼成工程において、粉末X線回折測定を行って得られるXRDチャートの2θ=18.0〜19.0°に現れるスピネル型リチウム複合酸化物のピーク強度[α]に対する、2θ=36.6〜37.2°に現れる異相成分のピーク強度[β]の比(ピーク強度[β]/ピーク強度[α])が0.3以下である焼結体が得られる、請求項2または3に記載の全固体リチウムイオン電池用正極の製造方法。   In the firing step, 2θ = 36.6 to the peak intensity [α] of the spinel lithium composite oxide appearing at 2θ = 18.0 to 19.0 ° of the XRD chart obtained by performing powder X-ray diffraction measurement. The sintered body having a ratio (peak intensity [β] / peak intensity [α]) of peak intensity [β] of heterogeneous phase components appearing at 37.2 ° to 0.3 or less is obtained. The manufacturing method of the positive electrode for all-solid-state lithium ion batteries. 請求項1に記載の製造方法によって得られる混合体。   A mixture obtained by the production method according to claim 1. 請求項2〜4のいずれかに記載の製造方法によって得られる全固体リチウムイオン電池用正極。   The positive electrode for all-solid-state lithium ion batteries obtained by the manufacturing method in any one of Claims 2-4. 請求項6に記載の正極と、負極と、固体電解質とを有する、全固体リチウムイオン電池。   An all solid lithium ion battery comprising the positive electrode according to claim 6, a negative electrode, and a solid electrolyte.
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