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JP2005158612A - Positive-electrode subsidiary active material for nonaqueous electrolytic secondary battery, positive-electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method for nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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JP2005158612A JP2003397886A JP2003397886A JP2005158612A JP 2005158612 A JP2005158612 A JP 2005158612A JP 2003397886 A JP2003397886 A JP 2003397886A JP 2003397886 A JP2003397886 A JP 2003397886A JP 2005158612 A JP2005158612 A JP 2005158612A
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Takako Sakamoto
貴子 坂本
Hiroyasu Eto
弘康 江藤
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive-electrode subsidiary active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, a positive-electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, a nonaqueous electrolyte secondary battery having superior battery characteristics, even under more severe usage environment, and also to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery manufacturing method. <P>SOLUTION: The positive-electrode subsidiary active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries is a lithium transition metal composite oxide of at least spinel structure. Each of the concentrations of boron, fluorine, and magnesium, existing in the surface of the subsidiary active material, is higher than that of boron, fluorine, and magnesium existing inside it. The concentration of the magnesium existing inside is higher than each of the concentrations of the boron and fluorine existing inside. Moreover, lithium exists at a site 16c of the crystal structure of the lithium transition metal composite oxide. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池用正極副活物質(以下、単に「正極副活物質」ともいう。)、非水電解質二次電池用正極活物質(以下、単に「正極活物質」ともいう。)、非水電解質二次電池および非水電解質二次電池の製造方法に関する。詳しくは、過放電特性、サイクル特性および負荷特性に優れる、スピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極副活物質、正極活物質、非水電解質二次電池および非水電解質二次電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as “positive electrode active material”), a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter simply referred to as “positive electrode active material”). The present invention also relates to a “positive electrode active material”), a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery. Specifically, production of a positive electrode secondary active material, a positive electrode active material, a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a non-aqueous electrolyte secondary battery having a spinel structure lithium transition metal composite oxide having excellent overdischarge characteristics, cycle characteristics, and load characteristics. Regarding the method.

非水電解質二次電池は、従来のニッケルカドミウム二次電池などに比べて作動電圧が高く、かつエネルギー密度が高いという特徴を有し、電子機器の電源として広く利用されている。この非水電解質二次電池の正極活物質としてはLiCoO、LiNiO、LiMn等に代表されるリチウム遷移金属複合酸化物が用いられる。
なかでもLiMnは、構成元素であるマンガンが資源として多量に存在するため、原料が安価に入手しやすい。また環境に対する負荷も少ないという特徴がある。更にデインターカレーション反応によって、結晶中のLiイオンが全量脱離しても、結晶構造が安定に存在する。このためLiCoOおよびLiNiOに比べて、LiMnを用いた非水電解質二次電池は、熱安定性に優れる。
Nonaqueous electrolyte secondary batteries are characterized by a higher operating voltage and higher energy density than conventional nickel cadmium secondary batteries, and are widely used as power sources for electronic devices. As the positive electrode active material of the non-aqueous electrolyte secondary battery, lithium transition metal composite oxides typified by LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 and the like are used.
In particular, LiMn 2 O 4 is easily available as a raw material at low cost because manganese, which is a constituent element, is present in a large amount as a resource. In addition, there is a feature that the load on the environment is small. Furthermore, even if all the Li ions in the crystal are desorbed by the deintercalation reaction, the crystal structure exists stably. For this reason, the nonaqueous electrolyte secondary battery using LiMn 2 O 4 is excellent in thermal stability as compared with LiCoO 2 and LiNiO 2 .

上述したような利点を有するLiMnを用いた非水電解質二次電池は、従来、携帯電話、ノート型パソコン、デジタルカメラ等に代表されるモバイル電子機器の用途に用いられてきており、これらの用途にとって十分な電池特性を発揮していた。
しかしながら、現在では、モバイル電子機器は、さまざまな機能が付与される等の高機能化や、高温や低温での使用等のため、要求特性がより一層厳しいものとなっている。また、電気自動車用バッテリー等の電源への応用が期待されている。
Non-aqueous electrolyte secondary batteries using LiMn 2 O 4 having the advantages as described above have been used for mobile electronic devices such as mobile phones, notebook computers, digital cameras, etc. Battery characteristics sufficient for these applications were exhibited.
However, at present, the required characteristics of mobile electronic devices are becoming more severe due to high functionality such as various functions added and use at high and low temperatures. In addition, application to power sources such as batteries for electric vehicles is expected.

ところで、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池においては、従来、過放電を防止するため、電池内部に保護回路が組み込まれているが、この保護回路をなくすことができれば、そのスペースに活物質を入れることにより、高容量化することができる。また、保護回路を省略して、製造コストを下げることができる。したがって、保護回路をなくす手段が検討されている。   By the way, in a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery, a protection circuit is conventionally incorporated in the battery in order to prevent overdischarge. However, if this protection circuit can be eliminated, the space is reduced. The capacity can be increased by adding an active material to the. Further, the manufacturing cost can be reduced by omitting the protection circuit. Therefore, means for eliminating the protection circuit have been studied.

保護回路をなくすためには、過放電が起こった場合であっても、種々の問題が起こらないようにする必要がある。一般に、過放電が起こると、負極の電位が上昇し、負極の集電体として用いられているCuが溶出してしまい、電池特性が著しく劣化してしまう。Cuが溶出する理由を具体的に説明する。
図1は、リチウムイオン二次電池の充放電サイクル時の正極および負極の電位変化を模式的に示すグラフである。図1に示されるように、従来例において、電池を充電すると、正極の電位は矢印aの経路で上昇し、負極の電位は矢印bの経路で下降する。
充電後、放電すると、負極の電位は上昇するが、負極にはリテンション(リチウムイオンが放出されないで残存する現象)が生じるため、その経路は矢印cのようになる。一方、正極の電位は矢印dの経路で下降する。したがって、過放電が起こると点Aで正極と負極の電位が等しくなる。ここで、点Aの電位が、負極集電体として用いられるCuが溶出する電位より高いため、Cuが溶出してしまうのである。
In order to eliminate the protection circuit, it is necessary to prevent various problems from occurring even when overdischarge occurs. In general, when overdischarge occurs, the potential of the negative electrode rises, and Cu used as a current collector for the negative electrode is eluted, so that battery characteristics are significantly deteriorated. The reason why Cu elutes will be specifically described.
FIG. 1 is a graph schematically showing changes in potential of the positive electrode and the negative electrode during a charge / discharge cycle of a lithium ion secondary battery. As shown in FIG. 1, in the conventional example, when the battery is charged, the potential of the positive electrode rises along the path indicated by arrow a, and the potential of the negative electrode falls along the path indicated by arrow b.
When the battery is discharged after charging, the potential of the negative electrode increases, but retention (a phenomenon in which lithium ions are not released) occurs in the negative electrode, and the path is as indicated by an arrow c. On the other hand, the potential of the positive electrode falls along the path indicated by the arrow d. Therefore, when overdischarge occurs, the potentials of the positive electrode and the negative electrode become equal at point A. Here, since the potential at point A is higher than the potential at which Cu used as the negative electrode current collector is eluted, Cu is eluted.

これに対し、過放電した場合にもCuが溶出しない技術として、特許文献1には、負極集電体の電位よりも貴な電位を有する第1のリチウム化合物からなる主活物質と、負極集電体の電位よりも卑な電位を有する第2のリチウム化合物からなる副活物質とを含む正極活物質が記載されており、具体的には、LiCoOを主活物質とし、LiMoO(x=1〜2)を副活物質とする正極活物質が記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載されている正極活物質では、過放電特性の改善はみられるものの、現在、モバイル電子機器に求められている高温特性の改善、極板密度の向上を実現することができなかった。
On the other hand, as a technique for preventing Cu from eluting even when overdischarged, Patent Document 1 discloses a main active material made of a first lithium compound having a potential nobler than the potential of the negative electrode current collector, and a negative electrode current collector. A positive electrode active material including a secondary active material made of a second lithium compound having a base potential lower than that of the electric body is described. Specifically, LiCoO 2 is used as a main active material, and Li x MoO 3 A positive electrode active material having (x = 1 to 2) as a secondary active material is described.
However, in the positive electrode active material described in Patent Document 1, although improvement of overdischarge characteristics is observed, improvement of high temperature characteristics and improvement of electrode plate density that are currently required for mobile electronic devices can be realized. could not.

特開平2−265167号公報JP-A-2-265167

本発明の目的は、より一層厳しい使用環境下においても優れた電池特性を有する非水電解質二次電池用正極副活物質、非水電解質二次電池用正極活物質、非水電解質二次電池および非水電解質二次電池の製造方法を提供することにある。即ち、優れた電池特性、特に過放電特性、高温特性に優れ、極板密度の向上した非水電解質二次電池用正極副活物質、非水電解質二次電池用正極活物質、非水電解質二次電池および非水電解質二次電池の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a positive electrode secondary active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a nonaqueous electrolyte secondary battery having excellent battery characteristics even in a more severe use environment, and It is providing the manufacturing method of a nonaqueous electrolyte secondary battery. That is, a positive secondary active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a positive active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a nonaqueous electrolyte secondary material having excellent battery characteristics, particularly overdischarge characteristics and high temperature characteristics and improved electrode plate density. It is providing the manufacturing method of a secondary battery and a nonaqueous electrolyte secondary battery.

本発明は、以下の(1)〜(8)を提供する。   The present invention provides the following (1) to (8).

(1)少なくともスピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する非水電解質二次電池用正極副活物質であって、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するホウ素の濃度は、前記リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するフッ素の濃度は、前記リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するマグネシウムの濃度は、前記リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造の16cサイトにリチウムが存在する、非水電解質二次電池用正極副活物質。
(1) A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a lithium transition metal composite oxide having a spinel structure,
The concentration of boron present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present inside the lithium transition metal composite oxide,
The concentration of fluorine present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present inside the lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of magnesium present inside the lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present in the lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present in the lithium transition metal composite oxide,
A positive electrode secondary active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein lithium is present at the 16c site of the crystal structure of the lithium transition metal composite oxide.

(2)第1のリチウム遷移金属複合酸化物を有する主活物質と、少なくともスピネル構造の第2のリチウム遷移金属複合酸化物を有する副活物質とを有する非水電解質二次電池用正極活物質であって、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するホウ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するフッ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造の16cサイトにリチウムが存在する、非水電解質二次電池用正極活物質。
(2) A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a main active material having a first lithium transition metal composite oxide and a secondary active material having at least a second lithium transition metal composite oxide having a spinel structure Because
The concentration of boron present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of fluorine present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of magnesium present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present in the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present in the second lithium transition metal composite oxide,
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein lithium is present at the 16c site of the crystal structure of the second lithium transition metal composite oxide.

(3)前記第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムが存在する3bサイトと、遷移金属が存在する3aサイトと、酸素が存在する6cサイトからなる(2)に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。   (3) The first lithium transition metal composite oxide is composed of a 3b site where lithium is present, a 3a site where transition metal is present, and a 6c site where oxygen is present. Positive electrode active material for secondary battery.

(4)前記第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムが存在する8aサイトと、遷移金属が存在する16dサイトと、酸素が存在する32eサイトからなる(2)に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。   (4) The first lithium transition metal composite oxide is composed of an 8a site where lithium is present, a 16d site where transition metal is present, and a 32e site where oxygen is present. Positive electrode active material for secondary battery.

(5)前記第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物およびリチウムマンガン複合酸化物からなる群から選ばれる少なくとも1種である(2)に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。   (5) The first lithium transition metal composite oxide is at least one selected from the group consisting of a lithium cobalt composite oxide, a lithium nickel composite oxide, and a lithium manganese composite oxide. Positive electrode active material for water electrolyte secondary battery.

(6)第1のリチウム遷移金属複合酸化物を有する主活物質と、少なくともスピネル構造の第2のリチウム遷移金属複合酸化物を有する副活物質とを有する非水電解質二次電池用正極活物質を有する正極と、
リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物からなる負極活物質と負極集電体とを有する負極と、を具備する非水電解質二次電池であって、以下の関係式を満たし、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するホウ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するフッ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きい、非水電解質二次電池。
第2のリチウム遷移金属複合酸化物の初回充電前電位(vsLi/Li)<負極集電体の酸化電位(vsLi/Li)<第1のリチウム遷移金属複合酸化物の初回充電前電位(vsLi/Li
(6) A positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery having a main active material having a first lithium transition metal composite oxide and a secondary active material having at least a second lithium transition metal composite oxide having a spinel structure A positive electrode having
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode active material comprising a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions or a compound capable of occluding and releasing lithium ions and a negative electrode current collector, wherein: Satisfy the formula,
The concentration of boron present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of fluorine present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of magnesium present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present in the second lithium transition metal composite oxide,
The non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein a concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than a concentration of fluorine present in the second lithium transition metal composite oxide.
The potential before the first charge of the second lithium transition metal composite oxide (vsLi / Li + ) <the oxidation potential of the negative electrode current collector (vsLi / Li + ) <the potential before the first charge of the first lithium transition metal composite oxide ( vsLi / Li + )

(7)第1のリチウム遷移金属複合酸化物を有する主活物質と、少なくともスピネル構造の第2のリチウム遷移金属複合酸化物を有する副活物質とを有する非水電解質二次電池用正極活物質を有する正極と、
リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物からなる負極活物質と負極集電体とを有する負極と、
前記正極と前記負極の間に存在するセパレータと、
前記正極、前記負極および前記セパレータを浸漬した電解質と、を具備する非水電解質二次電池であって、
前記非水電解質二次電池の電池電圧を0Vにしたとき、前記電解質に存在する前記負極集電体の元素の濃度が0〜20ppmであり、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するホウ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するフッ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きい、非水電解質二次電池。
(7) A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a main active material having a first lithium transition metal composite oxide and a secondary active material having at least a second lithium transition metal composite oxide having a spinel structure A positive electrode having
A negative electrode having a negative electrode active material and a negative electrode current collector made of a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions or a compound capable of occluding and releasing lithium ions;
A separator present between the positive electrode and the negative electrode;
An electrolyte in which the positive electrode, the negative electrode and the separator are immersed, and a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising:
When the battery voltage of the non-aqueous electrolyte secondary battery is 0V, the concentration of the element of the negative electrode current collector present in the electrolyte is 0 to 20 ppm,
The concentration of boron present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of fluorine present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of magnesium present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present in the second lithium transition metal composite oxide,
The non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein a concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than a concentration of fluorine present in the second lithium transition metal composite oxide.

(8)第1のリチウム遷移金属複合酸化物を有する主活物質と、少なくともスピネル構造の第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するホウ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するフッ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造の16cサイトにリチウムが存在する副活物質とを有する正極活物質を帯状正極集電体の少なくとも片面に形成させることにより帯状正極を製造する工程と、
リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物からなる負極活物質を帯状負極集電体の少なくとも片面に形成させることにより帯状負極を製造する工程と、
前記帯状正極と前記帯状負極とを帯状セパレータを介して積層した状態で複数回巻回させて、前記帯状正極と前記帯状負極との間に前記帯状セパレータが介在している渦巻型の巻回体を構成する工程と、を有する非水電解質二次電池の製造方法。
(8) The concentration of boron present on the surface of the main active material having the first lithium transition metal composite oxide and at least the second lithium transition metal composite oxide having a spinel structure is such that the second lithium transition metal composite Greater than the concentration of boron present inside the oxide,
The concentration of fluorine present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of magnesium present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present in the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present in the second lithium transition metal composite oxide, and the second lithium transition metal composite oxide is present. Forming a positive electrode active material having a secondary active material in which lithium is present at the 16c site of the crystalline structure of the product on at least one side of the positive electrode current collector,
A step of producing a strip-shaped negative electrode by forming a negative electrode active material comprising a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions or a compound capable of occluding and releasing lithium ions on at least one surface of the strip-shaped negative electrode current collector;
A spiral wound body in which the belt-like positive electrode and the belt-like negative electrode are wound a plurality of times in a state of being laminated via a belt-like separator, and the belt-like separator is interposed between the belt-like positive electrode and the belt-like negative electrode A process for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising:

一般に、非水電解質二次電池は、過放電防止用の保護回路を有しない場合、過放電により電池電圧が0V付近まで低下すると、負極の電位が上昇し、負極集電体(例えばCu、Ni等)が析出するため、電池特性が著しく劣化する。
これに対し、本発明においては、正極副活物質として、リチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造の16cサイトにリチウムが存在する正極副活物質を用いるので、8aサイトに存在するリチウムに加えて、16cサイトに存在するリチウムも、負極に供給されることとなる。したがって、16cサイトにリチウムが存在しない場合に比べて、多量のリチウムを供給することができる。よって、負極でリテンションが生じても、正極と負極の充放電効率のバランスを維持することができ、過放電時に負極の電位が上昇するのを抑制することができる。
図1において、充電後、放電すると、本発明例の負極の電位は従来例と同様に矢印cの経路で上昇するが、正極の電位は矢印eの経路で下降する。これは、従来例と比べて、正極の16cサイトにリチウムイオンが存在するためである。したがって、過放電が起こると点Bで正極と負極の電位が等しくなる。ここで、点Bの電位が、負極集電体として用いられるCuが溶出する電位より低いため、Cuの溶出が抑制されるのである。即ち、本発明の正極副活物質を用いた非水電解質二次電池は、過放電特性に優れる。
なお、図1を使用して集電体がCuの場合について説明しているが、集電体がCuの場合に限定されない。
In general, when a non-aqueous electrolyte secondary battery does not have a protection circuit for preventing overdischarge, when the battery voltage decreases to near 0 V due to overdischarge, the potential of the negative electrode increases, and the negative electrode current collector (for example, Cu, Ni Etc.) is deposited, the battery characteristics are significantly deteriorated.
On the other hand, in the present invention, since the positive electrode auxiliary active material in which lithium is present at the 16c site of the crystal structure of the lithium transition metal composite oxide is used as the positive electrode auxiliary active material, in addition to the lithium existing at the 8a site, Lithium present at the 16c site is also supplied to the negative electrode. Therefore, a larger amount of lithium can be supplied than when no lithium is present at the 16c site. Therefore, even when retention occurs in the negative electrode, the balance between the charge and discharge efficiencies of the positive electrode and the negative electrode can be maintained, and an increase in the potential of the negative electrode during overdischarge can be suppressed.
In FIG. 1, when the battery is discharged after charging, the potential of the negative electrode of the example of the present invention rises along the path indicated by the arrow c as in the conventional example, while the potential of the positive electrode falls along the path indicated by the arrow e. This is because lithium ions exist at the 16c site of the positive electrode as compared with the conventional example. Therefore, when overdischarge occurs, the potentials of the positive electrode and the negative electrode become equal at point B. Here, since the potential at point B is lower than the potential at which Cu used as the negative electrode current collector elutes, the elution of Cu is suppressed. That is, the nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode secondary active material of the present invention is excellent in overdischarge characteristics.
In addition, although the case where a collector is Cu is demonstrated using FIG. 1, it is not limited to the case where a collector is Cu.

しかしながら、16cサイトにリチウムが存在し、8aサイトに存在するリチウムに加えて16cサイトに存在するリチウムが負極のリテンション分として負極に供給されるだけでは、過放電時に負極の電位が上昇するのを抑制できるものの、正極副活物質の高温特性および極板密度を向上させることは難しい。
そこで、本発明では、上記に加えて、リチウム遷移金属複合酸化物のホウ素、フッ素およびマグネシウムの濃度で規定する。
However, lithium is present at the 16c site, and if the lithium present at the 16c site is supplied to the negative electrode as the retention amount of the negative electrode in addition to the lithium present at the 8a site, the potential of the negative electrode increases during overdischarge. Although it can be suppressed, it is difficult to improve the high temperature characteristics and electrode plate density of the positive electrode secondary active material.
Therefore, in the present invention, in addition to the above, it is defined by the concentrations of boron, fluorine and magnesium of the lithium transition metal composite oxide.

電池の充放電容量を向上させるためには、正極活物質の重量当たりの充放電容量を上げることや、正極活物質の正極への塗布方法の改善や、極板密度を向上させることが考えられる。
また、スピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極副活物質において、遷移金属のイオンが溶出すると、負極に遷移金属が析出する。そのため充放電に寄与するリチウムイオンと反応して、リチウムが死活化することにより、充放電容量が減少するという不利益が生じる。遷移金属のイオンの溶出は、高温での電池作動時に生じやすい。
(1)に記載の正極副活物質において、リチウム遷移金属複合酸化物のホウ素、フッ素およびマグネシウムの濃度について上記(1)の関係を満足させることにより、極板密度を向上させることができる。これにより、電池の単位体積あたりの充放電容量を向上させることができる。さらに、遷移金属のイオンの溶出も抑制させることができるため、高温保存時のガス発生を抑制させるとともに、高温サイクル特性を向上させることができ、これらと極板密度の向上との両立を図ることができる。
In order to improve the charge / discharge capacity of the battery, it is conceivable to increase the charge / discharge capacity per weight of the positive electrode active material, to improve the method of applying the positive electrode active material to the positive electrode, and to increase the electrode plate density. .
In addition, in the positive electrode secondary active material having a spinel-structure lithium transition metal composite oxide, when transition metal ions are eluted, the transition metal is deposited on the negative electrode. Therefore, it reacts with lithium ions contributing to charge / discharge, and lithium is dead activated, resulting in a disadvantage that charge / discharge capacity is reduced. Elution of transition metal ions tends to occur during battery operation at high temperatures.
In the positive electrode active material according to (1), the electrode plate density can be improved by satisfying the relationship of (1) above for the concentrations of boron, fluorine and magnesium in the lithium transition metal composite oxide. Thereby, the charge / discharge capacity per unit volume of the battery can be improved. Furthermore, since elution of transition metal ions can also be suppressed, gas generation during high-temperature storage can be suppressed, high-temperature cycle characteristics can be improved, and both these and electrode plate density can be improved. Can do.

(2)に記載の正極活物質においては、過放電特性、高温特性および極板密度が向上した正極活物質となる。   The positive electrode active material described in (2) is a positive electrode active material with improved overdischarge characteristics, high temperature characteristics, and electrode plate density.

(3)に記載の正極活物質においては、前記第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムが存在する3bサイトと、遷移金属が存在する3aサイトと、酸素が存在する6cサイトからなる上記(2)に記載の正極活物質であることで、さらにエネルギー密度の向上した正極活物質となる。   In the positive electrode active material according to (3), the first lithium transition metal composite oxide includes the 3b site where lithium is present, the 3a site where transition metal is present, and the 6c site where oxygen is present. By being the positive electrode active material as described in (2), it becomes a positive electrode active material with further improved energy density.

(4)に記載の正極活物質においては、前記第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムが存在する8aサイトと、遷移金属が存在する16dサイトと、酸素が存在する32eサイトからなる上記(2)に記載の正極活物質であることで、過放電特性、高温特性および極板密度の向上だけでなく出力特性にも優れた正極活物質となる。   In the positive electrode active material according to (4), the first lithium transition metal composite oxide includes the 8a site where lithium is present, the 16d site where transition metal is present, and the 32e site where oxygen is present. By being the positive electrode active material described in (2), the positive electrode active material is excellent not only in overdischarge characteristics, high temperature characteristics and electrode plate density but also in output characteristics.

(5)に記載の正極活物質においては、前記第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムコバルト複合酸化物および/またはリチウムニッケル複合酸化物である上記(2)に記載の正極活物質であることで、さらにエネルギー密度の向上した正極活物質となる。
また前記第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムマンガン複合酸化物である上記(2)に記載の正極活物質であることで、過放電特性、高温特性および極板密度の向上だけでなく出力特性にも優れた正極活物質となる。
In the positive electrode active material according to (5), the first lithium transition metal composite oxide is a positive electrode active material according to (2), which is a lithium cobalt composite oxide and / or a lithium nickel composite oxide. By being, it becomes a positive electrode active material with further improved energy density.
In addition, the first lithium transition metal composite oxide is a positive electrode active material according to the above (2) which is a lithium manganese composite oxide, so that not only the overdischarge characteristics, the high temperature characteristics and the electrode plate density are improved. It becomes a positive electrode active material excellent in output characteristics.

(6)に記載の非水電解質二次電池においては、第1のリチウム遷移金属複合酸化物の初回充電前電位は負極集電体の酸化電位より高く、かつ、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の初回充電前電位は、負極集電体の酸化電位より低くすることで、充電時に主活物質および副活物質の両方からリチウムが負極に供給されることになる。したがって、負極に供給されるリチウムの量は、主活物質のリチウム量よりも過剰になる。よって、負極でリテンションが生じても、正極と負極の充放電効率のバランスを維持することができ、過放電時に負極の電位が上昇するのを抑制することができる。
しかしながら、第1のリチウム遷移金属複合酸化物の初回充電前電位は負極集電体の酸化電位より高く、かつ、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の初回充電前電位は、負極集電体の酸化電位より低くするだけでは、過放電時に負極の電位が上昇するのを抑制できるものの、非水電解質二次電池の高温特性および極板密度を向上させることは難しい。
そこで、本発明では、上記に加えて、第2のリチウム遷移金属複合酸化物のホウ素、フッ素およびマグネシウムの濃度について上記(6)の関係を満足させることにより、極板密度を向上させることができる。これにより、電池の単位体積あたりの充放電容量を向上させることができる。さらに、遷移金属のイオンの溶出も抑制させることができるため、高温保存時のガス発生を抑制させるとともに、高温サイクル特性を向上させることができ、これらと極板密度の向上との両立を図ることができる。
In the nonaqueous electrolyte secondary battery according to (6), the first lithium transition metal composite oxide has a potential before initial charge higher than the oxidation potential of the negative electrode current collector, and the second lithium transition metal composite oxide. By making the potential before the initial charge of the product lower than the oxidation potential of the negative electrode current collector, lithium is supplied from both the main active material and the sub active material to the negative electrode during charging. Therefore, the amount of lithium supplied to the negative electrode is excessive than the amount of lithium in the main active material. Therefore, even when retention occurs in the negative electrode, the balance between the charge and discharge efficiencies of the positive electrode and the negative electrode can be maintained, and an increase in the potential of the negative electrode during overdischarge can be suppressed.
However, the potential before the first charge of the first lithium transition metal composite oxide is higher than the oxidation potential of the negative electrode current collector, and the potential before the first charge of the second lithium transition metal composite oxide is equal to that of the negative electrode current collector. Although it is possible to suppress an increase in the potential of the negative electrode during overdischarge only by making it lower than the oxidation potential, it is difficult to improve the high temperature characteristics and the electrode plate density of the nonaqueous electrolyte secondary battery.
Therefore, in the present invention, in addition to the above, the electrode plate density can be improved by satisfying the relationship of (6) above for the concentrations of boron, fluorine and magnesium of the second lithium transition metal composite oxide. . Thereby, the charge / discharge capacity per unit volume of the battery can be improved. Furthermore, since elution of transition metal ions can also be suppressed, gas generation during high-temperature storage can be suppressed, high-temperature cycle characteristics can be improved, and both these and electrode plate density can be improved. Can do.

(7)に記載の非水電解質二次電池においては、非水電解質二次電池の電池電圧を0Vにしたとき、電解質に存在する負極集電体の元素の濃度を0〜20ppmとすることで、負極でリテンションが生じても、正極と負極の充放電効率のバランスを維持することができ、過放電時に負極の電位が上昇するのを抑制することができる。
しかしながら、非水電解質二次電池の電池電圧を0Vにしたとき、電解質に存在する負極集電体の元素の濃度を0〜20ppmとするだけでは、過放電時に負極の電位が上昇するのを抑制できるものの、非水電解質二次電池のサイクル特性および負荷特性を向上させることは難しい。
そこで、本発明では、上記に加えて、第2のリチウム遷移金属複合酸化物のホウ素、フッ素およびマグネシウムの濃度について上記(6)の関係を満足させることにより、極板密度を向上させることができる。これにより、電池の単位体積あたりの充放電容量を向上させることができる。さらに、遷移金属のイオンの溶出も抑制させることができるため、高温保存時のガス発生を抑制させるとともに、高温サイクル特性を向上させることができ、これらと極板密度の向上との両立を図ることができる。
In the nonaqueous electrolyte secondary battery described in (7), when the battery voltage of the nonaqueous electrolyte secondary battery is 0 V, the concentration of the element of the negative electrode current collector present in the electrolyte is 0 to 20 ppm. Even if retention occurs in the negative electrode, the balance between the charge and discharge efficiency of the positive electrode and the negative electrode can be maintained, and an increase in the potential of the negative electrode during overdischarge can be suppressed.
However, when the battery voltage of the non-aqueous electrolyte secondary battery is set to 0 V, the concentration of the negative electrode current collector element present in the electrolyte is merely set to 0 to 20 ppm to suppress the negative electrode potential from increasing during overdischarge. Although it is possible, it is difficult to improve the cycle characteristics and load characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery.
Therefore, in the present invention, in addition to the above, the electrode plate density can be improved by satisfying the relationship of (6) above for the concentrations of boron, fluorine and magnesium of the second lithium transition metal composite oxide. . Thereby, the charge / discharge capacity per unit volume of the battery can be improved. Furthermore, since elution of transition metal ions can also be suppressed, gas generation during high-temperature storage can be suppressed, high-temperature cycle characteristics can be improved, and both these and electrode plate density can be improved. Can do.

(8)に記載の非水電解質二次電池の製造方法により、過放電特性および高温特性に優れ、極板密度が向上した非水電解質二次電池を得ることができる。また、この製造方法は、製造工程が簡単であるとともに、正極活物質層および負極活物質層の割れや、帯状セパレータからの剥離を生じ難くすることができる。   According to the method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery described in (8), a nonaqueous electrolyte secondary battery having excellent overdischarge characteristics and high temperature characteristics and improved electrode plate density can be obtained. Moreover, this manufacturing method has a simple manufacturing process, and can make it hard to produce a crack of a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer, and peeling from a strip | belt-shaped separator.

以下、本発明に係る非水電解質二次電池用正極副活物質、非水電解質二次電池用正極活物質、非水電解質二次電池および非水電解質二次電池の製造方法を具体的に説明する。初めに、本発明の正極副活物質について説明する。   Hereinafter, a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a nonaqueous electrolyte secondary battery, and a method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention will be specifically described. To do. First, the positive electrode secondary active material of the present invention will be described.

本発明の正極副活物質は、少なくともスピネル構造(スピネル型の結晶構造)のリチウム遷移金属複合酸化物を有する。「スピネル構造」とは、複酸化物でAB型の化合物(AとBは金属元素)にみられる代表的結晶構造型の一つである。
図2は、スピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造を示す模式図である。図2において、リチウム原子1は8aサイトの四面体サイト16cサイトを占有し、酸素原子2は32eサイトを占有し、遷移金属原子3は16dサイトの八面体サイトを占有している。
The positive electrode side active material of the present invention has at least a lithium transition metal composite oxide having a spinel structure (spinel-type crystal structure). The “spinel structure” is one of the typical crystal structure types found in double oxide AB 2 O 4 type compounds (A and B are metal elements).
FIG. 2 is a schematic diagram showing a crystal structure of a spinel-structure lithium transition metal composite oxide. In FIG. 2, lithium atom 1 occupies a tetrahedral site 16c site of 8a site, oxygen atom 2 occupies 32e site, and transition metal atom 3 occupies an octahedral site of 16d site.

スピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物としては、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムチタン複合酸化物、リチウム・マンガン・ニッケル複合酸化物、リチウム・マンガン・コバルト複合酸化物等が挙げられる。中でも、リチウムマンガン複合酸化物が好ましい。   Examples of the spinel structure lithium transition metal composite oxide include lithium manganese composite oxide, lithium titanium composite oxide, lithium / manganese / nickel composite oxide, and lithium / manganese / cobalt composite oxide. Among these, lithium manganese composite oxide is preferable.

本発明の正極副活物質に用いられるリチウム遷移金属複合酸化物は、その結晶構造の16cサイトにリチウムが存在する。16cサイトにリチウムが存在するため、8aサイトに存在するリチウムに加えて、16cサイトに存在するリチウムが、特に1回目の充電時に負極のリテンション分として負極に供給され、これにより、過放電により負極の電位が上昇し、負極集電体が溶出するのを防ぐことができる。   In the lithium transition metal composite oxide used for the positive electrode side active material of the present invention, lithium is present at the 16c site of the crystal structure. Since lithium is present at the 16c site, in addition to the lithium present at the 8a site, the lithium present at the 16c site is supplied to the negative electrode as a retention amount of the negative electrode, particularly during the first charge. It is possible to prevent the negative electrode current collector from being eluted.

本発明において、リチウム遷移金属複合酸化物の16cサイトにリチウムが存在することを解析する方法としては、例えば、リートベルト解析法を用いることができる。
リチウムは、どのような状態で存在していてもよい。リチウム原子の状態で存在していても、リチウムイオンの状態で存在していてもよい。
In the present invention, as a method for analyzing the presence of lithium at the 16c site of the lithium transition metal composite oxide, for example, Rietveld analysis can be used.
Lithium may be present in any state. It may exist in a lithium atom state or may exist in a lithium ion state.

本発明の正極活副活物質において、ホウ素の含有量は、ホウ素とフッ素とマグネシウムの合計に対して、0.3〜55.6重量%であり、フッ素の含有量は、ホウ素とフッ素とマグネシウムの合計に対して、2.0〜95.2重量%であり、マグネシウムの含有量は、ホウ素とフッ素とマグネシウムの合計に対して、3.5〜97.0重量%であることが好ましい。
ホウ素、フッ素およびマグネシウムが、それぞれ上記含有量を満足することにより、極板密度をさらに向上させ、高温保存時のガス発生の抑制および高温サイクル特性の向上との両立を図ることができる。
In the positive electrode active side active material of the present invention, the boron content is 0.3 to 55.6% by weight based on the total of boron, fluorine, and magnesium, and the fluorine content is boron, fluorine, and magnesium. The content of magnesium is preferably 3.5 to 97.0% by weight with respect to the total of boron, fluorine and magnesium.
When boron, fluorine, and magnesium each satisfy the above-mentioned contents, the electrode plate density can be further improved, and both the suppression of gas generation during high-temperature storage and the improvement of high-temperature cycle characteristics can be achieved.

本発明の正極副活物質においては、リチウム遷移金属複合酸化物の形態は、特に限定されない。リチウム遷移金属複合酸化物の形態としては、粒子、膜等が挙げられる。
本発明においては、リチウム遷移金属複合酸化物が粒子の形態であることが好ましい。粒子の表面に存在するホウ素の濃度が、粒子の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、粒子の表面に存在するフッ素の濃度が、粒子の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、粒子の表面に存在するマグネシウムの濃度が、粒子の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、粒子の内部に存在するマグネシウムの濃度が、粒子の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、粒子の内部に存在するマグネシウムの濃度が、粒子の内部に存在するマグネシウムの濃度が、粒子の内部に存在するフッ素の濃度より大きいことで、粒子自身の高温特性および極板密度が向上するため、過放電特性の向上を損なうことなく、さらに高温特性および極板密度を向上させることができる。
In the positive electrode secondary active material of the present invention, the form of the lithium transition metal composite oxide is not particularly limited. Examples of the form of the lithium transition metal composite oxide include particles and films.
In the present invention, the lithium transition metal composite oxide is preferably in the form of particles. The concentration of boron present on the surface of the particle is greater than the concentration of boron present inside the particle, and the concentration of fluorine present on the surface of the particle is greater than the concentration of fluorine present on the interior of the particle. The concentration of magnesium present is greater than the concentration of magnesium present within the particle, the concentration of magnesium present within the particle is greater than the concentration of boron present within the particle, and the concentration of magnesium present within the particle. The concentration of magnesium present inside the particles is greater than the concentration of fluorine present inside the particles, so that the high-temperature characteristics and electrode plate density of the particles themselves are improved, so the improvement of overdischarge characteristics is impaired. Furthermore, the high temperature characteristics and the electrode plate density can be further improved.

リチウム遷移金属複合酸化物の粒子(以下、単に「粒子」ともいう。)の表面に存在するホウ素の濃度が、粒子の内部に存在するホウ素の濃度より大きいことで、一次粒子径を成長させることができる。
粒子の表面に存在するフッ素の濃度が、粒子の内部に存在するフッ素の濃度より大きいことで、ホウ素との相乗効果により一次粒子径の成長をさらに向上させることができる。また、一次粒子の分散性を向上させることができる。
粒子の表面に存在するマグネシウムの濃度が、粒子の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きいことで、遷移金属のイオンの溶出を抑制させる。これにより、高温保存時のガス発生を抑制させるとともに、高温サイクル特性を向上させることができる。また、フッ素との相乗効果により遷移金属のイオンの溶出をさらに抑制させることができる。これにより、高温保存時のガス発生をさらに抑制させるとともに、高温サイクル特性をさらに向上させることができる。
粒子の内部に存在するマグネシウムの濃度が、粒子の内部に存在するホウ素の濃度より大きいことで、一次粒子径の成長を損なうことなく、遷移金属のイオンの溶出を抑制させることができる。これにより、高温保存時のガス発生を抑制させるとともに、高温サイクル特性を向上させることができる。
粒子の内部に存在するマグネシウムの濃度が、粒子の内部に存在するフッ素の濃度より大きいことで、一次粒子の分散性の向上を損なうことなく、遷移金属のイオンの溶出をさらに抑制させることができる。これにより、高温保存時のガス発生をさらに抑制させるとともに、高温サイクル特性をさらに向上させることができる。
The primary particle size is grown by increasing the concentration of boron present on the surface of lithium transition metal composite oxide particles (hereinafter also simply referred to as “particles”) to be higher than the concentration of boron existing inside the particles. Can do.
Since the concentration of fluorine existing on the surface of the particles is higher than the concentration of fluorine existing inside the particles, the growth of the primary particle diameter can be further improved by a synergistic effect with boron. Moreover, the dispersibility of primary particles can be improved.
The concentration of magnesium present on the surface of the particles is higher than the concentration of magnesium present inside the particles, thereby suppressing the elution of transition metal ions. Thereby, while suppressing gas generation at the time of high temperature preservation | save, a high temperature cycling characteristic can be improved. In addition, elution of transition metal ions can be further suppressed by a synergistic effect with fluorine. As a result, gas generation during high-temperature storage can be further suppressed, and high-temperature cycle characteristics can be further improved.
When the concentration of magnesium present inside the particles is higher than the concentration of boron present inside the particles, elution of transition metal ions can be suppressed without impairing the growth of the primary particle diameter. Thereby, while suppressing gas generation at the time of high temperature preservation | save, a high temperature cycling characteristic can be improved.
Since the concentration of magnesium present inside the particles is larger than the concentration of fluorine present inside the particles, the elution of transition metal ions can be further suppressed without impairing the improvement in dispersibility of the primary particles. . As a result, gas generation during high-temperature storage can be further suppressed, and high-temperature cycle characteristics can be further improved.

また、本発明においては、リチウム遷移金属複合酸化物が、一次粒子およびその凝集体である二次粒子の一方または両方からなる粒子の形態で存在してもよい。即ち、リチウム遷移金属複合酸化物は、粒子の形態で存在し、その粒子は、一次粒子のみからなっていてもよく、一次粒子の凝集体である二次粒子のみからなっていてもよく、一次粒子と二次粒子の両者からなっていてもよい。   In the present invention, the lithium transition metal composite oxide may be present in the form of particles composed of one or both of primary particles and secondary particles that are aggregates thereof. That is, the lithium transition metal composite oxide exists in the form of particles, and the particles may be composed only of primary particles, or may be composed only of secondary particles that are aggregates of primary particles. It may consist of both particles and secondary particles.

本発明において、リチウム遷移金属複合酸化物は、粒子であるとともに、少なくとも粒子の表面に、ホウ素と、フッ素とを有し、マグネシウムを有するリチウム遷移金属複合酸化物であるのが好ましい。
粒子の表面に、ホウ素と、フッ素とを有することにより、一次粒子を成長させ、一次粒子の分散性を向上させることができる。また、マグネシウムを有することにより、一次粒子径の成長および一次粒子の分散性の向上を損なうことなく、遷移金属のイオンの溶出を低減させ、高温保存時ガス発生を抑制させるとともに、高温サイクル特性を向上させることができる。これにより、極板密度を向上させ、高温保存時のガス発生を抑制させ、高温サイクル特性を向上させることができる。
In the present invention, the lithium transition metal composite oxide is preferably a particle and a lithium transition metal composite oxide having boron and fluorine at least on the surface of the particle and having magnesium.
By having boron and fluorine on the surface of the particles, primary particles can be grown and the dispersibility of the primary particles can be improved. In addition, by containing magnesium, elution of transition metal ions is reduced without impairing the growth of the primary particle size and the improvement of dispersibility of the primary particles, suppressing gas generation during high temperature storage, and high temperature cycle characteristics. Can be improved. Thereby, an electrode plate density can be improved, the gas generation at the time of high temperature preservation | save can be suppressed, and a high temperature cycling characteristic can be improved.

本発明において、リチウム遷移金属複合酸化物は、粒子であるとともに、前記リチウム遷移金属複合酸化物は、一次粒子径を大きくする元素および/または化合物を有するとともに、前記粒子の粒度分布における体積累積頻度が10%、50%および90%に達する粒径をそれぞれ、D10、D50およびD90としたときに、D10、D50およびD90のすべてを大きくする元素および/または化合物を有するのが好ましい。
D10、D50およびD90のすべてを大きくする元素および/または化合物を有することで、粒子の分散性を向上させることができる。一次粒子径を大きくする元素および/または化合物を有するとともに、D10、D50およびD90のすべてを大きくする元素を有することで、粒子の充填性を向上させ、極板密度を向上させることができる。
In the present invention, the lithium transition metal composite oxide is a particle, and the lithium transition metal composite oxide has an element and / or compound that increases the primary particle diameter, and the volume cumulative frequency in the particle size distribution of the particle. It is preferable to have elements and / or compounds that increase all of D10, D50, and D90, where D10, D50, and D90 are the particle sizes reaching 10%, 50%, and 90%, respectively.
By having an element and / or a compound that increases all of D10, D50, and D90, the dispersibility of the particles can be improved. Having elements and / or compounds that increase the primary particle diameter and elements that increase all of D10, D50, and D90 can improve particle packing properties and improve electrode plate density.

本発明において、リチウム遷移金属複合酸化物は、一般式Li1+aMgMn2−a−b4+e(aは−0.2≦a≦0.2を満たす数を表し、bは0≦b≦0.1を満たす数を表し、cは0.002≦c≦0.02を満たす数を表し、dは0.0025≦d≦0.1を満たす数を表し、eは−0.5≦e≦0.5を満たす数を表す。)で表されるのが好ましい。
ホウ素、フッ素およびマグネシウムが、それぞれ上記含有量を満足することにより、極板密度を向上させ、高温保存時のガス発生を抑制させ、高温サイクル特性を向上させることができる。
In the present invention, the lithium transition metal composite oxide represents a general formula Li 1 + a Mg b Mn 2-a-b B c F d O 4 + e (a represents a number satisfying −0.2 ≦ a ≦ 0.2, b Represents a number satisfying 0 ≦ b ≦ 0.1, c represents a number satisfying 0.002 ≦ c ≦ 0.02, d represents a number satisfying 0.0025 ≦ d ≦ 0.1, and e represents -Represents a number satisfying −0.5 ≦ e ≦ 0.5.
When boron, fluorine, and magnesium satisfy the above contents, the electrode plate density can be improved, gas generation during high-temperature storage can be suppressed, and high-temperature cycle characteristics can be improved.

本発明において、粒子の粒度分布における体積累積頻度が10%、50%および90%に達する粒径をそれぞれ、D10、D50およびD90としたとき、
0.1≦(D10/D50)≦1、
1≦(D90/D50)≦3および
5μm≦D50≦40μm
のすべてを満足することが好ましい。D10、D50およびD90が上記関係式を満足することにより、高温保存時のガス発生の抑制および高温サイクル特性の向上を損なうことなく、更に、極板密度を向上させることができる。
In the present invention, when the particle size at which the volume cumulative frequency in the particle size distribution of the particles reaches 10%, 50% and 90% is D10, D50 and D90, respectively,
0.1 ≦ (D10 / D50) ≦ 1,
1 ≦ (D90 / D50) ≦ 3 and 5 μm ≦ D50 ≦ 40 μm
It is preferable to satisfy all of the above. When D10, D50, and D90 satisfy the above relational expression, the electrode plate density can be further improved without impairing the suppression of gas generation during high-temperature storage and the improvement of high-temperature cycle characteristics.

本発明において、比表面積は0.2〜1.5m/gであることが好ましい。比表面積がこの値であることで、高温保存時のガス発生の抑制および高温サイクル特性の向上を損なうことなく、更に、極板密度を向上させることができる。
本発明において、比表面積径は3.0〜5.0μmであることが好ましい。比表面積径がこの値であることで、高温保存時のガス発生の抑制および高温サイクル特性の向上を損なうことなく、更に、極板密度を向上させることができる。
In the present invention, the specific surface area is preferably 0.2 to 1.5 m 2 / g. When the specific surface area is this value, the electrode plate density can be further improved without impairing the suppression of gas generation during high temperature storage and the improvement of high temperature cycle characteristics.
In the present invention, the specific surface area diameter is preferably 3.0 to 5.0 μm. When the specific surface area diameter is this value, the electrode plate density can be further improved without impairing the suppression of gas generation during high-temperature storage and the improvement of high-temperature cycle characteristics.

本発明の正極副活物質においては、リチウム遷移金属複合酸化物の好適な態様として、以下の(i)〜(iv)が挙げられる。   In the positive electrode secondary active material of the present invention, the following (i) to (iv) are mentioned as preferred embodiments of the lithium transition metal composite oxide.

(i)一般式Li1+a+fMgMn2−a−b4+e(aは16dサイトに存在するリチウムの組成比を表し、fは16cサイトに存在するリチウムの組成比を表し、aは−0.2≦a≦0.2を満たす数を表し、bは0.005≦b≦0.10を満たす数を表し、cは0.002≦c≦0.02を満たす数を表し、dは0.0025≦d≦0.1を満たす数を表し、eは−0.5≦e≦0.5を満たす数を表し、fは0<f<1.0を満たす数を表す。)で表される態様。 (I) the general formula Li 1 + a + f Mg b Mn 2-a-b B c F d O 4 + e (a represents the composition ratio of lithium present in 16d sites, f is represents the composition ratio of lithium present in the 16c sites, a represents a number satisfying −0.2 ≦ a ≦ 0.2, b represents a number satisfying 0.005 ≦ b ≦ 0.10, and c represents a number satisfying 0.002 ≦ c ≦ 0.02. D represents a number satisfying 0.0025 ≦ d ≦ 0.1, e represents a number satisfying −0.5 ≦ e ≦ 0.5, and f represents a number satisfying 0 <f <1.0. The aspect represented by.

態様(i)は、高い極板密度を有し、高温保存時のガス発生の抑制、高温サイクル特性に優れる。
態様(i)において、aは、0より大きいのが好ましい。リチウムでマンガンの一部を置換することにより、高温サイクル特性が向上すると考えられる。
態様(i)において、bは、0.01以上であるのが好ましく、0.02以上であるのがより好ましく、また、0.08以下であるのが好ましく、0.07以下であるのがより好ましい。bが大きすぎると、遷移金属のサイトに固溶しきれないマグネシウムが増大するため、初期容量が低下する。bが小さすぎると、遷移金属のイオンの溶出が増大し、ガス発生を引き起こすため、高温特性が劣化する。
態様(i)において、cは、0.003以上であるのが好ましく、また、0.008以下であるのが好ましい。cが大きすぎると、初期容量が低下する。また、遷移金属のイオンの溶出が増大し、ガス発生を引き起こすため、高温特性が劣化する。cが小さすぎると、一次粒子径が成長しないため、粒子の充填性が向上しない。
態様(i)において、dは、0.005以上であるのが好ましく、0.01以上であるのがより好ましく、また、0.05以下であるのが好ましく、0.03以下であるのがより好ましい。dが大きすぎると、粒子の分散性が増大し過ぎるため、充填性が劣化する。dが小さすぎると、一次粒子径が成長しないため、粒子の充填性が向上しない。
Aspect (i) has a high electrode plate density, and is excellent in suppression of gas generation during high-temperature storage and high-temperature cycle characteristics.
In embodiment (i), a is preferably greater than 0. It is thought that high temperature cycle characteristics are improved by substituting a part of manganese with lithium.
In the embodiment (i), b is preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, and preferably 0.08 or less, and 0.07 or less. More preferred. If b is too large, the amount of magnesium that cannot be completely dissolved in the transition metal site increases, so the initial capacity decreases. If b is too small, elution of transition metal ions increases and gas generation occurs, so that the high temperature characteristics deteriorate.
In the embodiment (i), c is preferably 0.003 or more, and preferably 0.008 or less. If c is too large, the initial capacity decreases. In addition, the elution of transition metal ions increases, causing gas generation, resulting in deterioration of high temperature characteristics. If c is too small, the primary particle size does not grow, and the particle packing property is not improved.
In the embodiment (i), d is preferably 0.005 or more, more preferably 0.01 or more, and preferably 0.05 or less, and 0.03 or less. More preferred. When d is too large, the dispersibility of the particles is excessively increased, and the filling property is deteriorated. If d is too small, the primary particle size does not grow, and the particle packing property is not improved.

(ii)リチウム遷移金属複合酸化物が、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を有し、16cサイトにリチウムが存在するリチウムマンガン複合酸化物である態様。   (Ii) An embodiment in which the lithium transition metal composite oxide is a lithium manganese composite oxide having at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium and hafnium, and having lithium present at the 16c site.

チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を有することで、粒子内のリチウムイオンの易動度は上昇しインピーダンスを低減することができると考えられる。このため極板密度の向上、高温保存時のガス発生の抑制および高温サイクル特性の向上を損なわずに、出力特性が向上すると考えられる。   By having at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium and hafnium, it is considered that the mobility of lithium ions in the particles can be increased and the impedance can be reduced. For this reason, it is considered that the output characteristics are improved without impairing the improvement of the electrode plate density, the suppression of gas generation during high temperature storage and the improvement of the high temperature cycle characteristics.

(iii)リチウム遷移金属複合酸化物が、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種と、硫黄とを有し、16cサイトにリチウムが存在するリチウムマンガン複合酸化物である態様。 (Iii) An embodiment in which the lithium transition metal composite oxide is a lithium manganese composite oxide having at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium and hafnium, and sulfur, and lithium is present at the 16c site.

態様(iii)においては、硫黄の存在により電子の通りやすさが向上するため、さらに、サイクル特性および負荷特性が向上すると考えられる。
硫黄の含有量は、リチウム遷移金属複合酸化物と硫黄の合計に対して、0.02〜0.3重量%であるのが好ましい。0.02重量%より少ないと、電子の移動抵抗が低減しにくい場合がある。0.3重量%より多いと、水分吸着により電池の膨れが生じる場合がある。
In the embodiment (iii), it is considered that the cycle characteristics and the load characteristics are further improved since the passage of electrons is improved by the presence of sulfur.
The sulfur content is preferably 0.02 to 0.3% by weight based on the total of the lithium transition metal composite oxide and sulfur. If the amount is less than 0.02% by weight, the resistance to movement of electrons may be difficult to reduce. If it exceeds 0.3% by weight, the battery may swell due to moisture adsorption.

硫黄はどのような形で存在してもよい。例えば、硫酸根の形で存在していてもよい。
硫酸根は、硫酸イオン、硫酸イオンからその電荷を除いた原子の集団およびスルホ基を含む。アルカリ金属の硫酸塩、アルカリ土類金属の硫酸塩、有機硫酸塩ならびに有機スルホン酸およびその塩からなる群から選ばれる少なくとも1種に基づくのが好ましい。
中でも、アルカリ金属の硫酸塩およびアルカリ土類金属の硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種に基づくのが好ましく、アルカリ金属の硫酸塩に基づくのがより好ましい。これらは、強酸強塩基の結合からなるため、化学的に安定だからである。
Sulfur may be present in any form. For example, it may exist in the form of sulfate radicals.
The sulfate radical includes sulfate ions, a group of atoms obtained by removing the charge from sulfate ions, and sulfo groups. It is preferably based on at least one selected from the group consisting of alkali metal sulfates, alkaline earth metal sulfates, organic sulfates and organic sulfonic acids and salts thereof.
Among them, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of alkali metal sulfates and alkaline earth metal sulfates, and more preferable to use alkali metal sulfates. This is because these are chemically stable because they are composed of strong acid strong base bonds.

態様(iii)において、硫黄以外の元素を含有する理由は、態様(ii)と同様である。
態様(iii)においては、上記各元素を含有することで、各元素の相乗効果により、高い充放電容量を有し、かつ、結着性および表面の平滑性に優れる正極板を得ることができる。
In aspect (iii), the reason for containing elements other than sulfur is the same as in aspect (ii).
In the embodiment (iii), by containing each of the above elements, a positive electrode plate having a high charge / discharge capacity and excellent binding properties and surface smoothness can be obtained due to the synergistic effect of each element. .

リチウム遷移金属複合酸化物は、少なくとも粒子の表面に硫酸根を有していてもよい。
硫酸根がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面に存在することにより、粒子の周りの電子の移動抵抗が極めて小さくなり、その結果、電子の通りやすさが向上し、サイクル特性および負荷特性が向上すると考えられる。
また、本発明の正極副活物質を用いて高電圧電池(例えば、リチウム遷移金属複合酸化物としてLiMn1.5Ni0.5を用いた電池)とした場合、従来の高電圧電池において問題であった充電時における電解液の分解が抑制され、その結果、サイクル特性が向上する。電解液の分解反応は、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子と電解液との界面において、リチウム遷移金属複合酸化物が触媒として起こると考えられているが、電解液を分解させる働きのない硫酸根でリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面の全部または一部が被覆されることにより、電解液と触媒との接触面積が減り、上記反応が抑制されると考えられる。
The lithium transition metal composite oxide may have a sulfate group at least on the surface of the particle.
The presence of the sulfate radical on the surface of the lithium transition metal composite oxide particle makes the electron transfer resistance around the particle extremely small, and as a result, the ease of passing electrons is improved, and the cycle characteristics and load characteristics are improved. It is thought to improve.
In addition, when a high-voltage battery (for example, a battery using LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 as a lithium transition metal composite oxide) is formed using the positive electrode secondary active material of the present invention, in a conventional high-voltage battery The decomposition of the electrolyte during charging, which was a problem, is suppressed, and as a result, the cycle characteristics are improved. The decomposition reaction of the electrolytic solution is thought to occur as a catalyst at the interface between the lithium transition metal composite oxide particles and the electrolytic solution, but the sulfate radical has no function of decomposing the electrolytic solution. Thus, it is considered that the entire surface or part of the surface of the lithium transition metal composite oxide particles reduces the contact area between the electrolytic solution and the catalyst and suppresses the reaction.

本発明において、硫酸根はリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面にどのような形で存在していても本発明の効果を発揮する。例えば、硫酸根がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面の全体を被覆している場合であっても、硫酸根がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面の一部を被覆している場合であっても、サイクル特性、負荷特性および熱安定性が向上する。   In the present invention, the sulfate group exhibits the effect of the present invention regardless of the form of the sulfate group present on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles. For example, even when the sulfate radical covers the entire particle surface of the lithium transition metal composite oxide, the sulfate radical covers a part of the particle surface of the lithium transition metal composite oxide. However, the cycle characteristics, load characteristics and thermal stability are improved.

また、硫酸根は、少なくとも粒子の表面に存在していればよい。したがって、硫酸根の一部が粒子の内部に存在していてもよい。
硫酸根がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面に存在しているかどうかは、種々の方法によって解析することができる。例えば、オージェ電子分光法、X線光電子分光法で解析することができる。
また、硫酸根の定量としては、種々の方法を用いることができる。例えば、ICP発光分光分析法、滴定法で定量することができる。
Moreover, the sulfate radical should just exist in the surface of particle | grains at least. Therefore, a part of the sulfate radical may exist inside the particle.
Whether or not the sulfate radical is present on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles can be analyzed by various methods. For example, it can be analyzed by Auger electron spectroscopy or X-ray photoelectron spectroscopy.
Moreover, various methods can be used for the determination of sulfate radicals. For example, it can be quantified by ICP emission spectrometry or titration.

(iv)リチウム遷移金属複合酸化物が、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種と、硫黄と、ナトリウムおよび/またはカルシウムとを有し、16cサイトにリチウムが存在するリチウムマンガン複合酸化物である態様。   (Iv) A lithium-manganese composite in which the lithium transition metal composite oxide has at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium and hafnium, sulfur, sodium and / or calcium, and lithium is present at the 16c site. The aspect which is an oxide.

態様(iv)においては、ナトリウムおよび/またはカルシウムを含有することにより、ホウ素(好ましくは、ホウ素と硫黄)との相乗効果により、マンガンイオンの溶出をさらに抑制することができ、実用レベルの優れたサイクル特性を実現することができる。
態様(iv)において、ナトリウムおよび/またはカルシウム以外の元素を含有する理由は、態様(ii)および(iii)と同様である。
In the embodiment (iv), by containing sodium and / or calcium, elution of manganese ions can be further suppressed by a synergistic effect with boron (preferably boron and sulfur), and the practical level is excellent. Cycle characteristics can be realized.
In embodiment (iv), the reason for containing an element other than sodium and / or calcium is the same as in embodiment (ii) and (iii).

リチウム遷移金属複合酸化物は、鉄の含有量が25ppm以下であるのが好ましく、20ppm以下であるのがより好ましく、18ppm以下であるのがさらに好ましい。鉄の含有量が多すぎると、電池の内部短絡の原因になる場合がある。   The lithium transition metal composite oxide preferably has an iron content of 25 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, and even more preferably 18 ppm or less. If the iron content is too high, it may cause an internal short circuit of the battery.

本発明の正極副活物質は、製造方法を特に限定されないが、例えば、以下の(1)〜(3)のようにして製造することができる。   Although the manufacturing method of the positive electrode secondary active material of the present invention is not particularly limited, for example, it can be manufactured as in the following (1) to (3).

(1)原料混合物の作製
後述する化合物を各構成元素が所定の組成比となるように混合して、原料混合物を得る。原料混合物に用いられる化合物は、目的とする組成を構成する元素に応じて選択される。
混合の方法は、特に限定されず、例えば、粉末状の化合物をそのまま混合して原料混合物とする方法;水および/または有機溶媒を用いてスラリー状として混合した後、乾燥させて原料混合物とする方法;上述した化合物の水溶液を混合して沈降させ、得られた沈殿物を乾燥させて原料混合物とする方法;これらを併用する方法が挙げられる。
(1) Preparation of raw material mixture The compounds described later are mixed so that each constituent element has a predetermined composition ratio to obtain a raw material mixture. The compound used for the raw material mixture is selected according to the elements constituting the target composition.
The mixing method is not particularly limited, for example, a method of mixing powdery compounds as they are to obtain a raw material mixture; mixing in a slurry form using water and / or an organic solvent, and then drying to obtain a raw material mixture Method: A method in which an aqueous solution of the above-mentioned compound is mixed and precipitated, and the resulting precipitate is dried to obtain a raw material mixture; a method in which these are used in combination.

以下に、原料混合物に用いられる化合物を例示する。
リチウム化合物は、特に限定されないが、例えば、LiCO、LiOH、LiOH・HO、LiO、LiCl、LiNO、LiSO、LiHCO、Li(CHCOO)、フッ化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、過酸化リチウムが挙げられる。中でも、LiCO、LiOH、LiOH・HO、LiO、LiCl、LiNO、LiSO、LiHCO、Li(CHCOO)が好ましい。
Below, the compound used for a raw material mixture is illustrated.
Lithium compound is not particularly limited, for example, Li 2 CO 3, LiOH, LiOH · H 2 O, Li 2 O, LiCl, LiNO 3, Li 2 SO 4, LiHCO 3, Li (CH 3 COO), fluoride Examples include lithium, lithium bromide, lithium iodide, and lithium peroxide. Among these, Li 2 CO 3 , LiOH, LiOH · H 2 O, Li 2 O, LiCl, LiNO 3 , Li 2 SO 4 , LiHCO 3 , and Li (CH 3 COO) are preferable.

マンガン化合物は、特に限定されないが、例えば、マンガンメタル、酸化物(例えば、MnO、Mn、Mn)、水酸化物、硝酸塩、炭酸塩(MnCO)、塩化物塩、ヨウ化マンガン、硫酸マンガン、硝酸マンガンが挙げられる。中でも、マンガンメタル、MnCO、MnSO、MnClが好ましい。 The manganese compound is not particularly limited. For example, manganese metal, oxide (eg, MnO 2 , Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 ), hydroxide, nitrate, carbonate (MnCO 3 ), chloride salt, Examples thereof include manganese iodide, manganese sulfate, and manganese nitrate. Among these, manganese metal, MnCO 3 , MnSO 4 , and MnCl 2 are preferable.

マグネシウム化合物は、特に限定されないが、例えば、MgO、MgCO、Mg(OH)、MgCl、MgSO、Mg(NO、Mg(CHCOO)、ヨウ化マグネシウム、過塩素酸マグネシウムが挙げられる。中でも、MgSO、Mg(NOが好ましい。 Magnesium compound is not particularly limited, for example, MgO, MgCO 3, Mg ( OH) 2, MgCl 2, MgSO 4, Mg (NO 3) 2, Mg (CH 3 COO) 2, magnesium iodide, perchlorate Examples include magnesium. Among these, MgSO 4 and Mg (NO 3 ) 2 are preferable.

ホウ素化合物は、特に限定されないが、例えば、B(融点460℃)、HBO(分解温度173℃)、リチウムホウ素複合酸化物、オルトホウ酸、酸化ホウ素、リン酸ホウ素等が挙げられる。中でも、HBO、Bが好ましい。 The boron compound is not particularly limited, and examples thereof include B 2 O 3 (melting point: 460 ° C.), H 3 BO 3 (decomposition temperature: 173 ° C.), lithium boron composite oxide, orthoboric acid, boron oxide, and boron phosphate. It is done. Among these, H 3 BO 3 and B 2 O 3 are preferable.

フッ素化合物は、特に限定されないが、例えば、NHF、LiF、LiCl、LiBr、MnF、フッ化水素、フッ化酸素、フッ化水素酸、フッ化酸化塩素、フルオロ硫酸臭素が挙げられる。中でも、NHF、LiF、MnFが好ましい。 The fluorine compound is not particularly limited, and examples thereof include NH 4 F, LiF, LiCl, LiBr, MnF 2 , hydrogen fluoride, oxygen fluoride, hydrofluoric acid, chlorine fluoride oxide, and bromine fluorosulfate. Of these, NH 4 F, LiF, and MnF 2 are preferable.

チタン化合物は、特に限定されないが、例えばフッ化チタン、塩化チタン、臭化チタン、ヨウ化チタン、酸化チタン、硫化チタン、硫酸チタン等が挙げられる。中でもTiO、TiO、Ti、TiCl、Ti(SOが好ましい。 The titanium compound is not particularly limited, and examples thereof include titanium fluoride, titanium chloride, titanium bromide, titanium iodide, titanium oxide, titanium sulfide, and titanium sulfate. Of these, TiO, TiO 2 , Ti 2 O 3 , TiCl 2 , and Ti (SO 4 ) 2 are preferable.

ジルコニウム化合物は、特に限定されないが、例えば、フッ化ジルコニウム、塩化ジルコニウム、臭化ジルコニウム、ヨウ化ジルコニウム、酸化ジルコニウム、硫化ジルコニウム、炭酸ジルコニウム等が挙げられる。中でもZrF、ZrCl、ZrCl、ZrBr、ZrI、ZrO、ZrO、ZrS、Zr(OH)等が好ましい。 The zirconium compound is not particularly limited, and examples thereof include zirconium fluoride, zirconium chloride, zirconium bromide, zirconium iodide, zirconium oxide, zirconium sulfide, and zirconium carbonate. Of these, ZrF 2 , ZrCl, ZrCl 2 , ZrBr 2 , ZrI 2 , ZrO, ZrO 2 , ZrS 2 , Zr (OH) 3 and the like are preferable.

ハフニウム化合物は、特に限定されないが、例えば、フッ化ハフニウム、塩化ハフニウム、臭化ハフニウム、ヨウ化ハフニウム、酸化ハフニウム、炭酸ハフニウム等が挙げられる。中でもHfF、HfCl、HfBr、HfO、Hf(OH)、HfS等が好ましい。 The hafnium compound is not particularly limited, and examples thereof include hafnium fluoride, hafnium chloride, hafnium bromide, hafnium iodide, hafnium oxide, and hafnium carbonate. Among these, HfF 4 , HfCl 2 , HfBr 2 , HfO 2 , Hf (OH) 4 , Hf 2 S and the like are preferable.

ナトリウム化合物は、特に限定されないが、例えば、NaCO、NaOH、NaO、NaCl、NaNO、NaSO、NaHCO、CHCONaが挙げられる。 Sodium compound is not particularly limited, for example, Na 2 CO 3, NaOH, Na 2 O, NaCl, NaNO 3, Na 2 SO 4, NaHCO 3, CH 3 CONa the like.

カルシウム化合物は、特に限定されないが、例えば、CaO、CaCO、Ca(OH)、CaCl、CaSO、Ca(NO、Ca(CHCOO)が挙げられる。
また、上述した各元素の2種以上を含有する化合物を用いてもよい。
Calcium compound is not particularly limited, for example, CaO, CaCO 3, Ca ( OH) 2, CaCl 2, CaSO 4, Ca (NO 3) 2, Ca (CH 3 COO) 2 and the like.
Moreover, you may use the compound containing 2 or more types of each element mentioned above.

以下に、原料混合物を得る好適な方法を、マグネシウムとホウ素とフッ素を有するリチウムマンガン複合酸化物である正極副活物質を例に挙げて、具体的に説明する。
上述したマンガン化合物およびマグネシウム化合物から調製した、所定の組成比のマンガンイオンおよびマグネシウムイオンを含有する水溶液を、攪拌している純水中に滴下する。
ついで、炭酸水素アンモニウム水溶液を滴下し、マンガンおよびマグネシウムを沈殿させ、マンガンおよびマグネシウムの塩を得る。なお、炭酸水素アンモニウム水溶液の代わりに、水酸化ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液等のアルカリ溶液を用いることもできる。
Hereinafter, a preferred method for obtaining the raw material mixture will be described in detail by taking as an example a positive electrode secondary active material which is a lithium manganese composite oxide having magnesium, boron and fluorine.
An aqueous solution containing manganese ions and magnesium ions having a predetermined composition ratio prepared from the above-described manganese compound and magnesium compound is dropped into pure water being stirred.
Next, an aqueous ammonium hydrogen carbonate solution is added dropwise to precipitate manganese and magnesium to obtain manganese and magnesium salts. In place of the ammonium hydrogen carbonate aqueous solution, an alkali solution such as a sodium hydroxide aqueous solution, a sodium hydrogen carbonate aqueous solution, a potassium hydroxide aqueous solution, or a lithium hydroxide aqueous solution can also be used.

つぎに、水溶液をろ過して沈殿物を採取し、採取した沈殿物を水洗し、熱処理した後、上述したリチウム化合物、ホウ素化合物およびフッ素化合物と混合して、原料混合物を得る。   Next, the aqueous solution is filtered to collect a precipitate. The collected precipitate is washed with water and heat-treated, and then mixed with the above-described lithium compound, boron compound, and fluorine compound to obtain a raw material mixture.

(2)原料混合物の焼成および粉砕
ついで、原料混合物を焼成する。焼成の温度、時間、雰囲気等は、特に限定されず、目的に応じて適宜決定することができる。
焼成温度は、650℃以上であるのが好ましく、700℃以上であるのがより好ましい。焼成温度が低すぎると、未反応の原料が正極活物質に残留し、正極活物質の本来の特徴を生かせない場合がある。また、焼成温度は、1100℃以下であるのが好ましく、950℃以下であるのがより好ましい。焼成温度が高すぎると、正極活物質の粒径が大きくなり過ぎて電池特性が低下する場合がある。また、LiMnO、LiMnO等の副生成物が生成しやすくなり、単位重量あたりの放電容量の低下、サイクル特性の低下、動作電圧の低下を招く場合がある。
焼成時間は、一般に、1〜24時間であるのが好ましく、6〜12時間であるのがより好ましい。焼成時間が短すぎると、原料粒子間の拡散反応が進行しない。焼成時間が長すぎると、拡散反応がほぼ完了した後の焼成が無駄となり、また、焼結による粗大粒子が形成されてしまう場合がある。
(2) Firing and grinding of raw material mixture Next, the raw material mixture is fired. The firing temperature, time, atmosphere, and the like are not particularly limited, and can be appropriately determined according to the purpose.
The firing temperature is preferably 650 ° C. or higher, and more preferably 700 ° C. or higher. If the firing temperature is too low, unreacted raw materials may remain in the positive electrode active material, and the original characteristics of the positive electrode active material may not be utilized. The firing temperature is preferably 1100 ° C. or lower, and more preferably 950 ° C. or lower. If the firing temperature is too high, the particle size of the positive electrode active material may become too large, and the battery characteristics may deteriorate. In addition, by-products such as Li 2 MnO 3 and LiMnO 2 are likely to be generated, which may lead to a decrease in discharge capacity per unit weight, a decrease in cycle characteristics, and a decrease in operating voltage.
In general, the firing time is preferably 1 to 24 hours, and more preferably 6 to 12 hours. When the firing time is too short, the diffusion reaction between the raw material particles does not proceed. If the firing time is too long, firing after the diffusion reaction is almost completed is wasted, and coarse particles may be formed by sintering.

焼成は、複数の焼成工程に分けてもよい。例えば第一の焼成工程を350〜550℃で、1〜24時間行い、第二の焼成工程を650〜1000℃で、1〜24時間行うことができる。   The firing may be divided into a plurality of firing steps. For example, a 1st baking process can be performed at 350-550 degreeC for 1 to 24 hours, and a 2nd baking process can be performed at 650-1000 degreeC for 1 to 24 hours.

焼成の雰囲気は、例えば、大気、酸素ガス、これらと窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスとの混合ガス、酸素濃度(酸素分圧)を制御した雰囲気、弱酸化雰囲気が挙げられる。中でも、酸素濃度を制御した雰囲気が好ましい。   Examples of the firing atmosphere include air, oxygen gas, a mixed gas of these with an inert gas such as nitrogen gas and argon gas, an atmosphere in which the oxygen concentration (oxygen partial pressure) is controlled, and a weak oxidizing atmosphere. Among these, an atmosphere in which the oxygen concentration is controlled is preferable.

焼成後、所望により、らいかい乳鉢、ボールミル、振動ミル、ピンミル、ジェットミル等を用いて粉砕し、目的とする粒度の粉体とすることもできる。このように、焼成後粉砕することによって、比表面積を上述した好適範囲とすることができる。   After firing, if desired, the powder may be pulverized using a rough mortar, ball mill, vibration mill, pin mill, jet mill or the like to obtain a powder having a desired particle size. Thus, the specific surface area can be set to the above-described preferred range by grinding after firing.

(3)有機処理
得られたリチウム遷移金属複合酸化物をリチウムを含有する有機溶液と反応させる。その後、反応させて得られた溶液をろ過し、乾燥させて、本発明の正極副活物質が得られる。
乾燥は、空気中、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気および真空状態のいずれで行ってもよい。
(3) Organic treatment The obtained lithium transition metal composite oxide is reacted with an organic solution containing lithium. Then, the solution obtained by making it react is filtered and dried, and the positive electrode active material of this invention is obtained.
Drying may be performed in air, in a nitrogen gas atmosphere, an argon gas atmosphere, or in a vacuum state.

本発明の正極副活物質は、後述する本発明の正極活物質に好適に用いられる。   The positive electrode active material of the present invention is suitably used for the positive electrode active material of the present invention described later.

つぎに、本発明の正極活物質について説明する。
本発明の正極活物質は、第1のリチウム遷移金属複合酸化物を有する主活物質と、少なくともスピネル構造の第2のリチウム遷移金属複合酸化物を有する副活物質とを有する。
本発明の正極活物質の主活物質に用いられる第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、特に限定されない。
Next, the positive electrode active material of the present invention will be described.
The positive electrode active material of the present invention includes a main active material having a first lithium transition metal composite oxide and a secondary active material having at least a second lithium transition metal composite oxide having a spinel structure.
The 1st lithium transition metal complex oxide used for the main active material of the positive electrode active material of this invention is not specifically limited.

第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムが存在する3bサイトと、遷移金属が存在する3aサイトと、酸素が存在する6cサイトからなることが好ましい。この構成の第1のリチウム遷移金属複合酸化物とすることで、過放電特性、サイクル特性および負荷特性の向上を損なうことなく、高充放電容量で、高エネルギー密度の正極活物質となる。
第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、少なくとも層状構造(層状の結晶構造)のリチウム遷移金属複合酸化物であることが好ましい。層状構造とは、リチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造が層状であることを意味する。層状構造は、特に限定されず、例えば、層状岩塩構造、ジグザグ層状岩塩構造が挙げられる。中でも、層状岩塩構造が好ましい。
図7は、層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造を示す模式図である。図7において、リチウム原子9は3bサイトを占有し、酸素原子8は6cサイトを占有し、遷移金属原子7は3aサイトを占有している。
The first lithium transition metal composite oxide preferably includes a 3b site where lithium is present, a 3a site where transition metal is present, and a 6c site where oxygen is present. By setting it as the 1st lithium transition metal complex oxide of this structure, it becomes a positive electrode active material of high energy density with high charge / discharge capacity, without impairing the improvement of overdischarge characteristics, cycle characteristics, and load characteristics.
The first lithium transition metal composite oxide is preferably a lithium transition metal composite oxide having at least a layered structure (layered crystal structure). The layered structure means that the crystal structure of the lithium transition metal composite oxide is layered. The layered structure is not particularly limited, and examples thereof include a layered rock salt structure and a zigzag layered rock salt structure. Among these, a layered rock salt structure is preferable.
FIG. 7 is a schematic view showing a crystal structure of a lithium transition metal composite oxide having a layered structure. In FIG. 7, lithium atoms 9 occupy 3b sites, oxygen atoms 8 occupy 6c sites, and transition metal atoms 7 occupy 3a sites.

第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムが存在する8aサイトと、遷移金属が存在する16dサイトと、酸素が存在する32eサイトからなることが好ましい。この構成の第1のリチウム遷移金属複合酸化物とすることで、過放電特性、サイクル特性および負荷特性の向上を損なうことなく、出力特性に優れた正極活物質となる。
第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、少なくともスピネル構造(スピネル型の結晶構造)のリチウム遷移金属複合酸化物を有することが好ましい。「スピネル構造」とは、複酸化物でAB型の化合物(AとBは金属元素)にみられる代表的結晶構造型の一つである。
図8は、スピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造を示す模式図である。図8において、リチウム原子1は8aサイトの四面体サイト16cサイトを占有し、酸素原子2は32eサイトを占有し、遷移金属原子3は16dサイトの八面体サイトを占有している。
The first lithium transition metal composite oxide is preferably composed of an 8a site where lithium is present, a 16d site where transition metal is present, and a 32e site where oxygen is present. By setting it as the 1st lithium transition metal complex oxide of this structure, it becomes a positive electrode active material excellent in output characteristics, without impairing the improvement of overdischarge characteristics, cycle characteristics, and load characteristics.
The first lithium transition metal composite oxide preferably has at least a spinel structure (spinel crystal structure) lithium transition metal composite oxide. The “spinel structure” is one of the typical crystal structure types found in double oxide AB 2 O 4 type compounds (A and B are metal elements).
FIG. 8 is a schematic diagram showing a crystal structure of a spinel-structure lithium transition metal composite oxide. In FIG. 8, lithium atom 1 occupies tetrahedral site 16c site of 8a site, oxygen atom 2 occupies 32e site, and transition metal atom 3 occupies octahedral site of 16d site.

第1のリチウム遷移金属複合酸化物としては、1種類のリチウム遷移金属複合酸化物に限定されない。
本発明の正極活物質において、第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、ニッケルコバルト酸リチウム、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムおよびニッケルコバルトアルミン酸リチウム、ニッケルマンガン酸リチウムからなる群から選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。
これにより、過放電特性、サイクル特性、負荷特性の向上だけでなく、更に充放電容量が上昇し、出力特性にも優れた非水電解質二次電池を得ることができる。
第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、2種以上の組み合わせからなる場合、コバルト酸リチウムとマンガン酸リチウム、コバルト酸リチウムとニッケルコバルトマンガン酸リチウム、コバルト酸リチウムとニッケルコバルトアルミン酸リチウム、コバルト酸リチウムとニッケルマンガン酸リチウム、マンガン酸リチウムとニッケルコバルトマンガン酸リチウム、マンガン酸リチウムとニッケルコバルトアルミン酸リチウム、マンガン酸リチウムとニッケルマンガン酸リチウム、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムとニッケルコバルトアルミン酸リチウム、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムとニッケルマンガン酸リチウム、ニッケルコバルトアルミン酸リチウムとニッケルマンガン酸リチウムからなる群から選ばれる1種であるのが好ましい。
The first lithium transition metal composite oxide is not limited to one type of lithium transition metal composite oxide.
In the positive electrode active material of the present invention, the first lithium transition metal composite oxide comprises lithium cobaltate, lithium manganate, lithium nickelate, lithium nickel cobaltate, nickel cobalt lithium manganate, nickel cobalt lithium aluminate, nickel manganese It is preferably at least one selected from the group consisting of lithium acid acids.
Thereby, not only the improvement of the overdischarge characteristic, the cycle characteristic and the load characteristic, but also the charge / discharge capacity is increased, and a nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in output characteristics can be obtained.
When the first lithium transition metal composite oxide is composed of two or more combinations, lithium cobaltate and lithium manganate, lithium cobaltate and nickel cobalt lithium manganate, lithium cobaltate and nickel cobalt lithium aluminate, cobalt acid Lithium and lithium nickel manganate, lithium manganate and nickel cobalt lithium manganate, lithium manganate and nickel cobalt lithium aluminate, lithium manganate and nickel nickel manganate, nickel cobalt lithium manganate and nickel cobalt lithium aluminate, nickel cobalt Preferably, it is one selected from the group consisting of lithium manganate and lithium nickel manganate, nickel cobalt lithium aluminate and nickel nickel manganate. Arbitrariness.

コバルト酸リチウムとしては、一般式Li1+xCoO(xは−0.5≦x≦0.5を満たす数を表す。)で表されるコバルト酸リチウムが好ましい。このコバルト酸リチウムは、その一部がマグネシウム、アルミニウム、カルシウム、バナジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデンおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。 As the lithium cobalt oxide, lithium cobalt oxide represented by the general formula Li 1 + x CoO 2 (x represents a number satisfying −0.5 ≦ x ≦ 0.5) is preferable. The lithium cobaltate is at least partially selected from the group consisting of magnesium, aluminum, calcium, vanadium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, strontium, zirconium, niobium, molybdenum and tin. It may be substituted with one kind.

マンガン酸リチウムとしては、一般式LiMn3−a4+f(aは0.8≦a≦1.2を満たす数を表し、fは−0.5≦f≦0.5を満たす数を表す。)、および一般式Li1+xMnO(xは−0.5≦x≦0.5を満たす数を表す。)で表されるマンガン酸リチウムが好ましい。このマンガン酸リチウムは、その一部がマグネシウム、アルミニウム、カルシウム、バナジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデンおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。 As lithium manganate, the general formula Li a Mn 3-a O 4 + f (a represents a number satisfying 0.8 ≦ a ≦ 1.2, and f represents a number satisfying −0.5 ≦ f ≦ 0.5. And lithium manganate represented by the general formula Li 1 + x MnO 2 (x represents a number satisfying −0.5 ≦ x ≦ 0.5) is preferable. This lithium manganate is at least partly selected from the group consisting of magnesium, aluminum, calcium, vanadium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, strontium, zirconium, niobium, molybdenum and tin It may be substituted with one kind.

ニッケル酸リチウムとしては、一般式Li1+xNiO(xは−0.5≦x≦0.5を満たす数を表す。)で表されるニッケル酸リチウムが好ましい。このニッケル酸リチウムは、その一部がマグネシウム、アルミニウム、カルシウム、バナジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデンおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。 The lithium nickelate is preferably lithium nickelate represented by the general formula Li 1 + x NiO 2 (x represents a number satisfying −0.5 ≦ x ≦ 0.5). This lithium nickelate is at least partly selected from the group consisting of magnesium, aluminum, calcium, vanadium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, strontium, zirconium, niobium, molybdenum and tin. It may be substituted with one kind.

リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物としては、一般式LiNiCo(1−y−z)(XはAlまたはMnを表し、xは0.95≦x≦1.10を満たす数を表し、yは0.1≦y≦0.9を満たす数を表し、zは0.1≦z≦0.9を満たす数を表し、wは1.8≦w≦2.2を満たす数を表す。)で表されるリチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物が好ましい。このリチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物は、その一部がマグネシウム、アルミニウム、カルシウム、バナジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデンおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。 As the lithium / nickel / cobalt composite oxide, a general formula Li x Ni y Co z X (1-yz) O w (X represents Al or Mn, x represents 0.95 ≦ x ≦ 1.10. Y represents a number satisfying 0.1 ≦ y ≦ 0.9, z represents a number satisfying 0.1 ≦ z ≦ 0.9, and w represents 1.8 ≦ w ≦ 2.2. The lithium / nickel / cobalt composite oxide represented by This lithium / nickel / cobalt composite oxide is partially composed of magnesium, aluminum, calcium, vanadium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, strontium, zirconium, niobium, molybdenum and tin. It may be substituted with at least one selected from the group.

本発明の正極活物質において、第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、マンガン酸リチウムの量をAとし、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウムおよびリチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物からなる群から選ばれる少なくとも1種の量をBとした場合に0.2≦B/(A+B)≦0.8の範囲になるように混合するのが好ましい。
これにより、過放電特性、サイクル特性および負荷特性の向上だけでなく、さらに出力特性が向上した正極活物質を得ることができる。
特に、0.4≦B/(A+B)≦0.6の範囲になるように混合するのがより好ましい。この範囲であれば、負荷特性、出力特性の向上が著しいからである。
In the positive electrode active material of the present invention, the first lithium transition metal composite oxide is selected from the group consisting of lithium cobaltate, lithium nickelate, and lithium / nickel / cobalt composite oxide, where the amount of lithium manganate is A. When at least one amount is B, it is preferable to mix so as to be in the range of 0.2 ≦ B / (A + B) ≦ 0.8.
As a result, a positive electrode active material with improved output characteristics as well as overdischarge characteristics, cycle characteristics and load characteristics can be obtained.
In particular, it is more preferable to mix so that it may become the range of 0.4 <= B / (A + B) <= 0.6. This is because within this range, load characteristics and output characteristics are remarkably improved.

本発明の正極活物質において、第1のリチウム遷移金属複合酸化物であるマンガン酸リチウムは、16dサイトにリチウムが存在するのが好ましい。
第1のリチウム遷移金属複合酸化物の16dサイトにリチウムが存在することで、過放電特性、負荷特性の向上を損なうことなく、さらにサイクル特性が向上する。
リチウムは、どのような状態で存在していてもよい。リチウム原子の状態で存在していても、リチウムイオンの状態で存在していてもよい。
In the positive electrode active material of the present invention, the lithium manganate that is the first lithium transition metal composite oxide preferably contains lithium at the 16d site.
The presence of lithium at the 16d site of the first lithium transition metal composite oxide further improves the cycle characteristics without impairing the improvement of the overdischarge characteristics and the load characteristics.
Lithium may be present in any state. It may exist in a lithium atom state or may exist in a lithium ion state.

本発明の正極活物質に用いられる副活物質は、上述した本発明の正極副活物質である。 The secondary active material used for the positive electrode active material of the present invention is the positive electrode secondary active material of the present invention described above.

本発明の正極活物質における副活物質の量は、正極活物質の量に対して、1〜30重量%であるのが好ましい。副活物質の量は、3重量%以上であるのがより好ましく、また、15重量%以下であるのがより好ましい。副活物質の量が少なすぎると副活物質による効果が充分に発揮されず過放電時に負極集電体の溶出が起こる。副活物質の量が多すぎるとゲル化等が生じるため取り扱いが困難となる。   The amount of the secondary active material in the positive electrode active material of the present invention is preferably 1 to 30% by weight with respect to the amount of the positive electrode active material. The amount of the secondary active material is more preferably 3% by weight or more, and more preferably 15% by weight or less. If the amount of the secondary active material is too small, the effect of the secondary active material is not sufficiently exhibited and the negative electrode current collector is eluted during overdischarge. If the amount of the secondary active material is too large, gelation or the like occurs, making handling difficult.

本発明の正極活物質は、製造方法を特に限定されないが、例えば、以下の(1)〜(3)のようにして製造することができる。   The production method of the positive electrode active material of the present invention is not particularly limited, and can be produced, for example, as in the following (1) to (3).

(1)主活物質の作製
化合物を各構成元素が所定の組成比となるように混合して、原料混合物を得る。原料混合物に用いられる化合物は、目的とする組成を構成する元素に応じて選択される。
混合の方法は、特に限定されず、例えば、粉末状の化合物をそのまま混合して原料混合物とする方法;水および/または有機溶媒を用いてスラリー状として混合した後、乾燥させて原料混合物とする方法;上述した化合物の水溶液を混合して沈降させ、得られた沈殿物を乾燥させて原料混合物とする方法;これらを併用する方法が挙げられる。
ついで、原料混合物を焼成し、主活物質が得られる。焼成の温度、時間、雰囲気等は、特に限定されず、目的に応じて適宜決定することができる。
焼成後、所望により、らいかい乳鉢、ボールミル、振動ミル、ピンミル、ジェットミル等を用いて粉砕し、目的とする粒度の粉体とすることもできる。
(1) Preparation of main active material A compound is mixed so that each component may become a predetermined composition ratio, and a raw material mixture is obtained. The compound used for the raw material mixture is selected according to the elements constituting the target composition.
The mixing method is not particularly limited, for example, a method of mixing powdery compounds as they are to obtain a raw material mixture; mixing in a slurry form using water and / or an organic solvent, and then drying to obtain a raw material mixture Method: A method in which an aqueous solution of the above-mentioned compound is mixed and precipitated, and the resulting precipitate is dried to obtain a raw material mixture; a method in which these are used in combination.
Next, the raw material mixture is fired to obtain the main active material. The firing temperature, time, atmosphere, and the like are not particularly limited, and can be appropriately determined according to the purpose.
After firing, if desired, the powder may be pulverized using a rough mortar, ball mill, vibration mill, pin mill, jet mill or the like to obtain a powder having a desired particle size.

(2)副活物質の作製
上述した本発明の正極副活物質の製造方法により、副活物質を得ることができる。
(2) Production of side active material A side active material can be obtained by the manufacturing method of the positive electrode side active material of this invention mentioned above.

(3)主活物質と副活物質の混合
得られた主活物質と副活物質とを所定の重量比で混合し、本発明の正極活物質を得ることができる。
主活物質と副活物質の混合方法は特に限定されない。例えば、高速かくはん機で混合することができる。
(3) Mixing of main active material and sub-active material The obtained main active material and sub-active material can be mixed at a predetermined weight ratio to obtain the positive electrode active material of the present invention.
The method for mixing the main active material and the sub active material is not particularly limited. For example, it can be mixed with a high-speed agitator.

本発明の正極活物質は、後述する本発明の非水電解質二次電池に好適に用いられる。   The positive electrode active material of the present invention is suitably used for the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention described later.

つぎに、本発明の非水電解質二次電池について説明する。
本発明の非水電解質二次電池に用いられる正極活物質は、第1のリチウム遷移金属複合酸化物を有する主活物質と、少なくともスピネル構造の第2のリチウム遷移金属複合酸化物を有する副活物質とを有する。
また、本発明の非水電解質二次電池に用いられる副活物質は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するホウ素の濃度は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するフッ素の濃度は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するマグネシウムの濃度は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きい。
本発明の非水電解質二次電池に用いられる副活物質について説明する。
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described.
The positive electrode active material used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a main active material having a first lithium transition metal composite oxide and a secondary active having at least a second lithium transition metal composite oxide having a spinel structure. Substance.
In addition, the secondary active material used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a boron concentration present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide within the second lithium transition metal composite oxide. The concentration of fluorine greater than the concentration of boron present and present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present within the second lithium transition metal composite oxide, The concentration of magnesium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of magnesium present inside the second lithium transition metal composite oxide, and is present inside the second lithium transition metal composite oxide. The concentration of magnesium is greater than the concentration of boron present inside the second lithium transition metal composite oxide and is present inside the second lithium transition metal composite oxide. The concentration of magnesium is greater than the concentration of fluorine present in the interior of the second lithium-transition metal composite oxide.
The secondary active material used for the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described.

本発明の非水電解質二次電池においては、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の形態は、特に限定されない。第2のリチウム遷移金属複合酸化物の形態としては、粒子、膜等が挙げられる。
本発明の非水電解質二次電池においては、第2のリチウム遷移金属複合酸化物が粒子の形態であることが好ましい。第2のリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面に硫酸根を有することで、粒子の周りの電子の移動抵抗が極めて小さくなり、その結果、さらに電子の通りやすさが向上し、さらにサイクル特性および負荷特性が向上するものと考えられる。したがって、過放電特性の向上を損なうことなく、さらにサイクル特性および負荷特性を向上させることができる。
また、本発明の非水電解質二次電池においては、第2のリチウム遷移金属複合酸化物が、一次粒子およびその凝集体である二次粒子の一方または両方からなる粒子の形態で存在してもよい。即ち、第2のリチウム遷移金属複合酸化物は、粒子の形態で存在し、その粒子は、一次粒子のみからなっていてもよく、一次粒子の凝集体である二次粒子のみからなっていてもよく、一次粒子と二次粒子の両者からなっていてもよい。
In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the form of the second lithium transition metal composite oxide is not particularly limited. Examples of the form of the second lithium transition metal composite oxide include particles and films.
In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the second lithium transition metal composite oxide is preferably in the form of particles. By having a sulfate radical on the surface of the second lithium transition metal composite oxide particle, the resistance of electrons moving around the particle becomes extremely small. As a result, the ease of passing electrons is further improved, and the cycle characteristics are further improved. In addition, the load characteristics are considered to be improved. Therefore, the cycle characteristics and load characteristics can be further improved without impairing the improvement of the overdischarge characteristics.
In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the second lithium transition metal composite oxide may be present in the form of particles composed of one or both of primary particles and secondary particles that are aggregates thereof. Good. That is, the second lithium transition metal composite oxide exists in the form of particles, and the particles may consist only of primary particles or only secondary particles that are aggregates of primary particles. It may be composed of both primary particles and secondary particles.

本発明の非水電解質二次電池においては、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の好適な態様として、以下の(i)〜(iv)が挙げられる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the following (i) to (iv) may be mentioned as preferred embodiments of the second lithium transition metal composite oxide.

(i)一般式Li1+aMgMn2−a−b4+e(aは−0.2≦a≦1.2を満たす数を表し、bは0.005≦b≦0.10を満たす数を表し、cは0.002≦c≦0.02を満たす数を表し、dは0.0025≦d≦0.1を満たす数を表し、eは−0.5≦e≦0.5を満たす数を表し、fは0<f<1.0を満たす数を表す。)で表される態様。 (I) the general formula Li 1 + a Mg b Mn 2 -a-b B c F d O 4 + e (a represents a number satisfying -0.2 ≦ a ≦ 1.2, b is 0.005 ≦ b ≦ 0. 10 represents a number satisfying 10, c represents a number satisfying 0.002 ≦ c ≦ 0.02, d represents a number satisfying 0.0025 ≦ d ≦ 0.1, and e represents −0.5 ≦ e ≦ A number satisfying 0.5, and f representing a number satisfying 0 <f <1.0.

態様(i)は、高い極板密度を有し、高温保存時のガス発生の抑制、高温サイクル特性に優れる。
態様(i)において、aは、0より大きいのが好ましい。リチウムでマンガンの一部を置換することにより、サイクル特性が向上すると考えられる。
態様(i)において、bは、0.01以上であるのが好ましく、0.02以上であるのがより好ましく、また、0.08以下であるのが好ましく、0.07以下であるのがより好ましい。bが大きすぎると、遷移金属のサイトに固溶しきれないマグネシウムが増大するため、初期容量が低下する。bが小さすぎると、遷移金属のイオンの溶出が増大し、ガス発生を引き起こすため、高温特性が劣化する。
態様(i)において、cは、0.003以上であるのが好ましく、また、0.008以下であるのが好ましい。cが大きすぎると、初期容量が低下する。また、遷移金属のイオンの溶出が増大し、ガス発生を引き起こすため、高温特性が劣化する。cが小さすぎると、一次粒子径が成長しないため、粒子の充填性が向上しない。
態様(i)において、dは、0.005以上であるのが好ましく、0.01以上であるのがより好ましく、また、0.05以下であるのが好ましく、0.03以下であるのがより好ましい。dが大きすぎると、粒子の分散性が増大し過ぎるため、充填性が劣化する。dが小さすぎると、一次粒子径が成長しないため、粒子の充填性が向上しない。
Aspect (i) has a high electrode plate density, and is excellent in suppression of gas generation during high-temperature storage and high-temperature cycle characteristics.
In embodiment (i), a is preferably greater than 0. It is considered that the cycle characteristics are improved by substituting a part of manganese with lithium.
In the embodiment (i), b is preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, and preferably 0.08 or less, and 0.07 or less. More preferred. If b is too large, the amount of magnesium that cannot be completely dissolved in the transition metal site increases, so the initial capacity decreases. If b is too small, elution of transition metal ions increases and gas generation occurs, so that the high temperature characteristics deteriorate.
In the embodiment (i), c is preferably 0.003 or more, and preferably 0.008 or less. If c is too large, the initial capacity decreases. In addition, the elution of transition metal ions increases, causing gas generation, resulting in deterioration of high temperature characteristics. If c is too small, the primary particle size does not grow, and the particle packing property is not improved.
In the embodiment (i), d is preferably 0.005 or more, more preferably 0.01 or more, and preferably 0.05 or less, and 0.03 or less. More preferred. When d is too large, the dispersibility of the particles is excessively increased, so that the filling property is deteriorated. If d is too small, the primary particle size does not grow, and the particle packing property is not improved.

(ii)第2のリチウム遷移金属複合酸化物が、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を有し、リチウムマンガン複合酸化物である態様。   (Ii) An embodiment in which the second lithium transition metal composite oxide has at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium and hafnium, and is a lithium manganese composite oxide.

チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を有することで、リチウムマンガン複合酸化物粒子の単位格子の格子定数は上昇し、粒子内のリチウムイオンの易動度は上昇しインピーダンスを低減することができると考えられる。このため極板密度の向上、高温保存時のガス発生の抑制および高温サイクル特性の向上を損なわずに、出力特性が向上すると考えられる。   By having at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium, and hafnium, the lattice constant of the unit cell of the lithium manganese composite oxide particle increases, the mobility of lithium ions in the particle increases, and the impedance decreases. I think it can be done. For this reason, it is considered that the output characteristics are improved without impairing the improvement of the electrode plate density, the suppression of gas generation during high temperature storage and the improvement of the high temperature cycle characteristics.

(iii)第2のリチウム遷移金属複合酸化物が、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種と、硫黄とを有するリチウムマンガン複合酸化物である態様。 (Iii) A mode in which the second lithium transition metal composite oxide is a lithium manganese composite oxide having at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium and hafnium and sulfur.

態様(iii)においては、硫黄の存在により電子の通りやすさが向上するため、さらに、サイクル特性および負荷特性が向上すると考えられる。
硫黄の含有量は、リチウム遷移金属複合酸化物と硫黄の合計に対して、0.02〜0.3重量%であるのが好ましい。0.02重量%より少ないと、電子の移動抵抗が低減しにくい場合がある。0.3重量%より多いと、水分吸着により電池の膨れが生じる場合がある。
In the embodiment (iii), it is considered that the cycle characteristics and the load characteristics are further improved since the passage of electrons is improved by the presence of sulfur.
The sulfur content is preferably 0.02 to 0.3% by weight based on the total of the lithium transition metal composite oxide and sulfur. If the amount is less than 0.02% by weight, the resistance to movement of electrons may be difficult to reduce. If it exceeds 0.3% by weight, the battery may swell due to moisture adsorption.

硫黄はどのような形で存在してもよい。例えば、硫酸根の形で存在していてもよい。
硫酸根は、硫酸イオン、硫酸イオンからその電荷を除いた原子の集団およびスルホ基を含む。アルカリ金属の硫酸塩、アルカリ土類金属の硫酸塩、有機硫酸塩ならびに有機スルホン酸およびその塩からなる群から選ばれる少なくとも1種に基づくのが好ましい。
中でも、アルカリ金属の硫酸塩およびアルカリ土類金属の硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種に基づくのが好ましく、アルカリ金属の硫酸塩に基づくのがより好ましい。これらは、強酸強塩基の結合からなるため、化学的に安定だからである。
Sulfur may be present in any form. For example, it may exist in the form of sulfate radicals.
The sulfate radical includes sulfate ions, a group of atoms obtained by removing the charge from sulfate ions, and sulfo groups. It is preferably based on at least one selected from the group consisting of alkali metal sulfates, alkaline earth metal sulfates, organic sulfates and organic sulfonic acids and salts thereof.
Among them, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of alkali metal sulfates and alkaline earth metal sulfates, and more preferable to use alkali metal sulfates. This is because these are chemically stable because they are composed of strong acid strong base bonds.

態様(iii)において、硫黄以外の元素を含有する理由は、態様(ii)と同様である。
態様(iii)においては、上記各元素を含有することで、各元素の相乗効果により、高い充放電容量を有し、かつ、結着性および表面の平滑性に優れる正極板を得ることができる。
In aspect (iii), the reason for containing elements other than sulfur is the same as in aspect (ii).
In the embodiment (iii), by containing each of the above elements, a positive electrode plate having a high charge / discharge capacity and excellent binding properties and surface smoothness can be obtained due to the synergistic effect of each element. .

第2のリチウム遷移金属複合酸化物は、少なくとも粒子の表面に硫酸根を有していてもよい。
硫酸根が第2のリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面に存在することにより、粒子の周りの電子の移動抵抗が極めて小さくなり、その結果、電子の通りやすさが向上し、サイクル特性および負荷特性が向上すると考えられる。
また、本発明の副活物質を用いて高電圧電池(例えば、リチウム遷移金属複合酸化物としてLiMn1.5Ni0.5を用いた電池)とした場合、従来の高電圧電池において問題であった充電時における電解液の分解が抑制され、その結果、サイクル特性が向上する。電解液の分解反応は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の粒子と電解液との界面において、第2のリチウム遷移金属複合酸化物が触媒として起こると考えられているが、電解液を分解させる働きのない硫酸根で第2のリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面の全部または一部が被覆されることにより、電解液と触媒との接触面積が減り、上記反応が抑制されると考えられる。
The second lithium transition metal composite oxide may have a sulfate group at least on the surface of the particles.
The presence of the sulfate radical on the surface of the second lithium transition metal composite oxide particle results in extremely low electron transfer resistance around the particle, resulting in improved electron transit, It is considered that the load characteristics are improved.
Further, when the secondary active material of the present invention is used to form a high voltage battery (for example, a battery using LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 as a lithium transition metal composite oxide), there is a problem in the conventional high voltage battery. The decomposition of the electrolyte during charging was suppressed, and as a result, the cycle characteristics were improved. The decomposition reaction of the electrolytic solution is considered to occur as a catalyst at the interface between the particles of the second lithium transition metal composite oxide and the electrolytic solution, but the electrolytic solution is decomposed. When the surface of the second lithium transition metal composite oxide particles is entirely or partially covered with sulfate radicals that do not act to reduce the contact area between the electrolyte and the catalyst, and the reaction is suppressed Conceivable.

本発明において、硫酸根は第2のリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面にどのような形で存在していても本発明の効果を発揮する。例えば、硫酸根が第2のリチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面の全体を被覆している場合であっても、硫酸根が第2のリチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面の一部を被覆している場合であっても、サイクル特性、負荷特性および熱安定性が向上する。   In the present invention, the sulfate group exhibits the effect of the present invention regardless of the form of the sulfate group present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide particles. For example, even when the sulfate radical covers the entire particle surface of the second lithium transition metal composite oxide, the sulfate radical covers a part of the particle surface of the second lithium transition metal composite oxide. Even in this case, cycle characteristics, load characteristics and thermal stability are improved.

また、硫酸根は、少なくとも粒子の表面に存在していればよい。したがって、硫酸根の一部が粒子の内部に存在していてもよい。
硫酸根が第2のリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面に存在しているかどうかは、種々の方法によって解析することができる。例えば、オージェ電子分光法、X線光電子分光法で解析することができる。
また、硫酸根の定量としては、種々の方法を用いることができる。例えば、ICP発光分光分析法、滴定法で定量することができる。
Moreover, the sulfate radical should just exist in the surface of particle | grains at least. Therefore, a part of the sulfate radical may exist inside the particle.
Whether the sulfate radical is present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide particle can be analyzed by various methods. For example, it can be analyzed by Auger electron spectroscopy or X-ray photoelectron spectroscopy.
Moreover, various methods can be used for the determination of sulfate radicals. For example, it can be quantified by ICP emission spectrometry or titration.

(iv)第2のリチウム遷移金属複合酸化物が、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種と、硫黄と、ナトリウムおよび/またはカルシウムとを有するリチウムマンガン複合酸化物である態様。   (Iv) A mode in which the second lithium transition metal composite oxide is a lithium manganese composite oxide having at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium and hafnium, sulfur, sodium and / or calcium.

態様(iv)においては、ナトリウムおよび/またはカルシウムを含有することにより、ホウ素(好ましくは、ホウ素と硫黄)との相乗効果により、マンガンイオンの溶出をさらに抑制することができ、実用レベルの優れたサイクル特性を実現することができる。
態様(iv)において、ナトリウムおよび/またはカルシウム以外の元素を含有する理由は、態様(ii)および(iii)と同様である。
In the embodiment (iv), by containing sodium and / or calcium, elution of manganese ions can be further suppressed by a synergistic effect with boron (preferably boron and sulfur), and the practical level is excellent. Cycle characteristics can be realized.
In embodiment (iv), the reason for containing an element other than sodium and / or calcium is the same as in embodiment (ii) and (iii).

第2のリチウム遷移金属複合酸化物は、鉄の含有量が25ppm以下であるのが好ましく、20ppm以下であるのがより好ましく、18ppm以下であるのがさらに好ましい。鉄の含有量が多すぎると、電池の内部短絡の原因になる場合がある。   The second lithium transition metal composite oxide preferably has an iron content of 25 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, and even more preferably 18 ppm or less. If the iron content is too high, it may cause an internal short circuit of the battery.

本発明の非水電解質二次電池において、副活物質は、比表面積が0.2〜1.5m/gであるのが好ましい。比表面積は、0.25m/g以上であるのがより好ましく、また、1.3m/g以下であるのがより好ましく、1.15m/g以下であるのがさらに好ましい。比表面積が小さすぎると、放電容量が低下する。比表面積が大きすぎると、高温サイクル特性が優れたものにならない。
比表面積は、窒素ガス吸着法により測定することができる。
In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the secondary active material preferably has a specific surface area of 0.2 to 1.5 m 2 / g. The specific surface area is more preferably 0.25 m 2 / g or more, more preferably 1.3 m 2 / g or less, and even more preferably 1.15 m 2 / g or less. When the specific surface area is too small, the discharge capacity decreases. If the specific surface area is too large, the high temperature cycle characteristics will not be excellent.
The specific surface area can be measured by a nitrogen gas adsorption method.

本発明の非水電解質二次電池において、初回充電前電位および酸化電位は、リチウムを参照電極としてサイクリックボルタンメトリーで測定することができる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the potential before the first charge and the oxidation potential can be measured by cyclic voltammetry using lithium as a reference electrode.

本発明の非水電解質二次電池において、電解質に存在する負極集電体の元素は、負極集電体の成分となる元素のことをいう。例えば、Cuや、Ni等が挙げられる。好ましくは、Cuである。
負極集電体の元素は、イオンの状態で存在しても化合物の状態で存在してもよい。これらの元素が存在することで、活物質の導電率が上昇し、負荷特性がさらに向上した非水電解質二次電池となる。
本発明の非水電解質二次電池において、電解質に存在する負極集電体の元素の濃度は、0ppm以上であるのが好ましく、1ppm以上であるのがより好ましく、かつ、20ppm以下であるのが好ましく、15ppm以下であるのがより好ましい。電解質に存在する負極集電体の元素の濃度が大きすぎると、内部短絡や、サイクル特性の低下を引き起こすため好ましくない。
電解質に存在する負極集電体の元素の濃度は、種々の方法で測定することができる。例えば、誘導結合高周波プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)分光分析法、原子吸光分析法、蛍光X線分析法で定量することができる。
In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the element of the negative electrode current collector present in the electrolyte refers to an element that is a component of the negative electrode current collector. For example, Cu, Ni, etc. are mentioned. Preferably, it is Cu.
The element of the negative electrode current collector may exist in an ionic state or a compound state. The presence of these elements increases the electrical conductivity of the active material and provides a nonaqueous electrolyte secondary battery with improved load characteristics.
In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the concentration of the element of the negative electrode current collector present in the electrolyte is preferably 0 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, and 20 ppm or less. Preferably, it is 15 ppm or less. If the concentration of the element of the negative electrode current collector present in the electrolyte is too high, it is not preferable because it causes an internal short circuit and a decrease in cycle characteristics.
The concentration of the element of the negative electrode current collector present in the electrolyte can be measured by various methods. For example, it can be quantified by inductively coupled plasma (ICP) spectroscopy, atomic absorption spectrometry, or fluorescent X-ray analysis.

本発明の非水電解質二次電池は、過放電を防ぐための保護回路が存在しないことが好ましい。保護回路のスペースに上述した本発明の非水電解質二次電池における正極活物質を入れることができ、過放電特性、サイクル特性および負荷特性が向上するだけでなく高容量な非水電解質二次電池となる。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention preferably has no protective circuit for preventing overdischarge. The positive electrode active material in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention described above can be placed in the space of the protection circuit, and not only the overdischarge characteristics, cycle characteristics and load characteristics are improved, but also a high capacity nonaqueous electrolyte secondary battery. It becomes.

本発明の非水電解質二次電池において、第1のリチウム遷移金属複合酸化物を有する主活物質は、上述した本発明の正極活物質における第1のリチウム遷移金属複合酸化物を有する主活物質である。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the main active material having the first lithium transition metal composite oxide is the main active material having the first lithium transition metal composite oxide in the positive electrode active material of the present invention described above. It is.

本発明の非水電解質二次電池は、以下の(1)〜(3)のようにして製造することができる。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be manufactured as described in the following (1) to (3).

(1)正極の作製
第1のリチウム遷移金属複合酸化物を有する主活物質と、少なくともスピネル構造の第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するホウ素の濃度は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するフッ素の濃度は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するマグネシウムの濃度は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造の16cサイトにリチウムが存在する副活物質とを有する正極活物質を製造する。この正極活物質は、上述した本発明の正極活物質の製造方法により、得ることができる。
得られた正極活物質を用いた正極活物質層を帯状正極集電体の少なくとも片面に形成させることにより帯状正極を製造する。
このとき、得られた正極活物質を用いた正極活物質層を帯状正極集電体の両面に形成させることにより帯状正極を製造することが好ましい。両面に形成させることにより、過放電特性、サイクル特性および負荷特性の向上を損なうことなく、充放電容量が著しく向上する。
(1) Fabrication of positive electrode The concentration of boron present on the surface of the main active material having the first lithium transition metal composite oxide and at least the second lithium transition metal composite oxide having a spinel structure is the second lithium transition. The concentration of fluorine present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present in the metal composite oxide, and the concentration of fluorine present in the second lithium transition metal composite oxide The concentration of magnesium greater than the concentration and present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of magnesium present within the second lithium transition metal composite oxide, and the second lithium transition metal composite oxide The concentration of magnesium present in the oxide is greater than the concentration of boron present in the second lithium transition metal composite oxide, and the second lithium The concentration of magnesium present in the interior of the transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present in the interior of the second lithium transition metal composite oxide, and the crystal structure of the second lithium transition metal composite oxide is 16c. A positive electrode active material having a secondary active material in which lithium is present at the site is manufactured. This positive electrode active material can be obtained by the method for producing a positive electrode active material of the present invention described above.
A positive electrode active material layer using the obtained positive electrode active material is formed on at least one surface of the belt-like positive electrode current collector to produce a belt-like positive electrode.
At this time, it is preferable to manufacture a strip-shaped positive electrode by forming a positive electrode active material layer using the obtained positive electrode active material on both surfaces of the strip-shaped positive electrode current collector. By forming on both sides, the charge / discharge capacity is remarkably improved without impairing the improvement of the overdischarge characteristics, cycle characteristics and load characteristics.

(2)負極の作製
リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物からなる負極活物質を帯状負極集電体の少なくとも片面に形成させることにより帯状負極を製造する。
このとき、得られた負極活物質を用いた負極活物質層を帯状負極集電体の両面に形成させることにより帯状負極を製造することが好ましい。これにより、充放電容量に優れた非水電解質二次電池となる。
負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物を使用することができる。リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料としては、例えば、グラファイト,黒鉛等の炭素材料が挙げられる。リチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物としては、例えば、酸化スズ、酸化チタン等の酸化物が挙げられる。
(2) Production of negative electrode A negative electrode active material comprising a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions or a compound capable of occluding and releasing lithium ions is formed on at least one surface of the negative electrode current collector to produce a negative electrode.
At this time, it is preferable to produce a strip-shaped negative electrode by forming a negative electrode active material layer using the obtained negative-electrode active material on both surfaces of the strip-shaped negative electrode current collector. Thereby, it becomes a nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in charge / discharge capacity.
As the negative electrode active material, a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions or a compound capable of occluding and releasing lithium ions can be used. Examples of the carbon material capable of occluding and releasing lithium ions include carbon materials such as graphite and graphite. Examples of the compound capable of occluding and releasing lithium ions include oxides such as tin oxide and titanium oxide.

(3)非水電解質二次電池の作製
得られた帯状正極と得られた帯状負極とを帯状セパレータを介して積層した状態で複数回巻回させて、帯状正極と帯状負極との間に帯状セパレータが介在している渦巻型の巻回体を構成して、本発明の非水電解質二次電池が得られる。
セパレーターとしては、例えば、ポリエチレン製、ポリプロピレン製等の多孔性膜等が挙げられる。
(3) Production of non-aqueous electrolyte secondary battery The obtained strip-shaped positive electrode and the obtained strip-shaped negative electrode are wound with a plurality of turns in a state of being laminated via a strip-shaped separator, and a strip-shaped is formed between the strip-shaped positive electrode and the strip-shaped negative electrode. A non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be obtained by forming a spiral wound body with a separator interposed therebetween.
Examples of the separator include a porous film made of polyethylene or polypropylene.

また、本発明の正極活物質は、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池等の非水電解質二次電池に好適に用いられる。
非水電解質二次電池は、従来公知の非水電解質二次電池において、正極活物質の少なくとも一部として本発明の正極活物質とすればよく、他の構成は特に限定されない。
Moreover, the positive electrode active material of this invention is used suitably for nonaqueous electrolyte secondary batteries, such as a lithium ion secondary battery and a lithium ion polymer secondary battery.
The non-aqueous electrolyte secondary battery may be the positive electrode active material of the present invention as at least a part of the positive electrode active material in a conventionally known non-aqueous electrolyte secondary battery, and other configurations are not particularly limited.

負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物を使用することができる。リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料としては、例えば、グラファイト,黒鉛等の炭素材料が挙げられる。リチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物としては、例えば、酸化スズ、酸化チタン等の酸化物が挙げられる。   As the negative electrode active material, a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions or a compound capable of occluding and releasing lithium ions can be used. Examples of the carbon material capable of occluding and releasing lithium ions include carbon materials such as graphite and graphite. Examples of the compound capable of occluding and releasing lithium ions include oxides such as tin oxide and titanium oxide.

電解質としては、作動電圧で変質したり、分解したりしない化合物であれば特に限定されない。電解質には、電解液も含まれる。
電解液の溶媒としては、例えば、ジメトキシエタン,ジエトキシエタン,エチレンカーボネート,プロピレンカーボネート,ジメチルカーボネート,ジエチルカーボネート,エチルメチルカーボネート,メチルホルメート,γ−ブチロラクトン,2−メチルテトラヒドロフラン,ジメチルスルホキシド,スルホラン等の有機溶媒が挙げられる。これらは単独でまたは2種類以上を混合して用いることができる。
The electrolyte is not particularly limited as long as it is a compound that is not altered or decomposed by the operating voltage. The electrolyte includes an electrolytic solution.
Examples of the solvent for the electrolyte include dimethoxyethane, diethoxyethane, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl formate, γ-butyrolactone, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, sulfolane, and the like. These organic solvents are mentioned. These can be used alone or in admixture of two or more.

電解液のリチウム塩としては、例えば、過塩素酸リチウム,四フッ化ホウ酸リチウム,四フッ化リン酸リチウム,トリフルオロメタン酸リチウム等のリチウム塩が挙げられる。
上述した溶媒とリチウム塩とを混合して電解液とする。ここで、ゲル化剤等を添加し、ゲル状として使用してもよい。また、吸湿性ポリマーに吸収させて使用してもよい。
更に、無機系または有機系のリチウムイオンの導電性を有する固体電解質を使用してもよい。
Examples of the lithium salt of the electrolytic solution include lithium salts such as lithium perchlorate, lithium tetrafluoroborate, lithium tetrafluorophosphate, and lithium trifluoromethanoate.
The above-described solvent and lithium salt are mixed to obtain an electrolytic solution. Here, a gelling agent or the like may be added and used as a gel. Moreover, you may make it absorb and use a hygroscopic polymer.
Further, a solid electrolyte having conductivity of inorganic or organic lithium ions may be used.

セパレーターとしては、例えば、ポリエチレン製、ポリプロピレン製等の多孔性膜等が挙げられる。   Examples of the separator include a porous film made of polyethylene or polypropylene.

結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミドアクリル樹脂等が挙げられる。   Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyamide acrylic resin, and the like.

本発明の正極活物質と、上述した負極活物質、電解質、セパレーターおよび結
着剤を用いて、定法に従い、リチウムイオン二次電池とすることができる。
これにより従来達成できなかった優れた電池特性が実現できる。
Using the positive electrode active material of the present invention and the above-described negative electrode active material, electrolyte, separator, and binder, a lithium ion secondary battery can be obtained according to a conventional method.
Thereby, the outstanding battery characteristic which was not able to be achieved conventionally is realizable.

本発明の正極活物質を用いて正極を製造する好ましい方法を以下に説明する。
本発明の正極活物質の粉末に、アセチレンブラック、黒鉛等のカーボン系導電剤、結着剤および結着剤の溶媒または分散媒とを混合することにより正極合剤を調製する。得られた正極合剤をスラリーまたは混練物とし、アルミニウム箔等の集電体に塗布し、または担持させ、プレス圧延して正極活物質層を集電体に形成させる。
図3は、正極の模式的な断面図である。図3に示されているように、正極13は、正極活物質6を結着剤5により集電体12上に保持させてなる。
A preferred method for producing a positive electrode using the positive electrode active material of the present invention will be described below.
A positive electrode mixture is prepared by mixing the positive electrode active material powder of the present invention with a carbon-based conductive agent such as acetylene black and graphite, a binder, and a binder solvent or dispersion medium. The obtained positive electrode mixture is made into a slurry or a kneaded product, applied to or supported on a current collector such as an aluminum foil, and press-rolled to form a positive electrode active material layer on the current collector.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the positive electrode. As shown in FIG. 3, the positive electrode 13 is obtained by holding the positive electrode active material 6 on the current collector 12 with the binder 5.

本発明の正極活物質は、導電剤粉末との混合性に優れ、電池の内部抵抗が小さいと考えられる。したがって、充放電特性、特に放電容量に優れる。
また、本発明の正極活物質は、結着剤と混練するときも、流動性に優れ、また、結着剤の高分子と絡まりやすく、優れた結着性を有する。
更に、本発明の正極活物質は、粗大粒子を含まず、球状であるため、作製した正極の塗膜面の表面が平滑性に優れたものになる。このため、正極板の塗膜面は結着性に優れ、剥がれにくくなる。また、表面が平滑で充放電に伴う塗膜面表面のリチウムイオンの出入りが均一に行われるため、サイクル特性において顕著な改善がみられる。
It is considered that the positive electrode active material of the present invention is excellent in mixing with the conductive agent powder and has a low internal resistance of the battery. Accordingly, the charge / discharge characteristics, particularly the discharge capacity, are excellent.
In addition, the positive electrode active material of the present invention is excellent in fluidity when kneaded with a binder, and is easily entangled with a polymer of the binder and has excellent binding properties.
Furthermore, since the positive electrode active material of the present invention does not contain coarse particles and is spherical, the surface of the coating film surface of the produced positive electrode has excellent smoothness. For this reason, the coating film surface of a positive electrode plate is excellent in binding property, and becomes difficult to peel off. In addition, since the surface is smooth and lithium ions are uniformly introduced and exited on the surface of the coating film accompanying charging / discharging, the cycle characteristics are remarkably improved.

リチウムイオン二次電池の形状は、特に限定されず、円筒型、コイン型、角型、ラミネート型等とすることができる。
図4は、円筒型電池の模式的な断面図である。図4に示されるように、円筒型電池20においては、集電体12上に正極活物質層を形成させた正極13と、集電体12上に負極活物質層を形成させた負極11とがセパレーター14を介して、繰り返し積層されている。
図5は、コイン型電池の模式的な部分断面図である。図5に示されるように、コイン型電池30においては、集電体12上に正極活物質層を形成させた正極13と、負極11とが、セパレーター14を介して、積層されている。
図6は、角型電池の模式的な斜視図である。図6に示されるように、角型電池40においては、集電体12上に正極活物質層を形成させた正極13と、集電体12上に負極活物質層を形成させた負極11とが、セパレーター14を介して、繰り返し積層されている。
The shape of the lithium ion secondary battery is not particularly limited, and may be a cylindrical shape, a coin shape, a square shape, a laminate shape, or the like.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical battery. As shown in FIG. 4, in the cylindrical battery 20, the positive electrode 13 in which the positive electrode active material layer is formed on the current collector 12, and the negative electrode 11 in which the negative electrode active material layer is formed on the current collector 12. Are repeatedly laminated via the separator 14.
FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of a coin-type battery. As shown in FIG. 5, in the coin-type battery 30, the positive electrode 13 in which the positive electrode active material layer is formed on the current collector 12 and the negative electrode 11 are stacked via the separator 14.
FIG. 6 is a schematic perspective view of a prismatic battery. As shown in FIG. 6, in the square battery 40, the positive electrode 13 in which the positive electrode active material layer is formed on the current collector 12, and the negative electrode 11 in which the negative electrode active material layer is formed on the current collector 12. However, they are repeatedly laminated via the separator 14.

正極、負極、セパレーターおよび非水電解質を有する非水電解質二次電池であって、下記Iを正極の正極活物質として、下記IIを負極の負極活物質として用いる非水電解質二次電池を得ることができる。
I:上述した本発明の正極活物質。
II:リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物からなる非水電解質二次電池用負極活物質。
この非水電解質二次電池は、過放電特性、サイクル特性および負荷特性に優れる。
A nonaqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte, wherein the following I is used as a positive electrode active material of the positive electrode and the following II is used as a negative electrode active material of the negative electrode Can do.
I: The positive electrode active material of the present invention described above.
II: A negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions or a compound capable of occluding and releasing lithium ions.
This nonaqueous electrolyte secondary battery is excellent in overdischarge characteristics, cycle characteristics, and load characteristics.

本発明の正極活物質を用いた非水電解質二次電池の用途は特に限定されない。例えばノートパソコン、ペン入力パソコン、ポケットパソコン、ノート型ワープロ、ポケットワープロ、電子ブックプレーヤ、携帯電話、コードレスフォン子機、電子手帳、電卓、液晶テレビ、電気シェーバ、電動工具、電子翻訳機、自動車電話、携帯プリンタ、トランシーバ、ページャ、ハンディターミナル、携帯コピー、音声入力機器、メモリカード、バックアップ電源、テープレコーダ、ラジオ、ヘッドホンステレオ、ハンディクリーナ、ポータブルコンパクトディスク(CD)プレーヤ、ビデオムービ、ナビゲーションシステム等の機器の電源として用いることができる。
また、照明機器、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、冷蔵庫、オーブン電子レンジ、食器洗浄器、洗濯機、乾燥器、ゲーム機器、玩具、ロードコンディショナ、医療機器、自動車、電気自動車、ゴルフカート、電動カート、電力貯蔵システム等の電源として用いることができる。
さらに、用途は、民生用に限定されず、軍需用または宇宙用とすることもできる。
The use of the nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material of the present invention is not particularly limited. For example, notebook computers, pen input computers, pocket computers, notebook word processors, pocket word processors, electronic book players, mobile phones, cordless phones, electronic notebooks, calculators, LCD TVs, electric shavers, electric tools, electronic translators, car phones , Portable printer, transceiver, pager, handy terminal, portable copy, voice input device, memory card, backup power supply, tape recorder, radio, headphone stereo, handy cleaner, portable compact disc (CD) player, video movie, navigation system, etc. It can be used as a power source for equipment.
Also, lighting equipment, air conditioner, TV, stereo, water heater, refrigerator, oven microwave, dishwasher, washing machine, dryer, game machine, toy, road conditioner, medical equipment, automobile, electric car, golf cart, It can be used as a power source for electric carts, power storage systems and the like.
Furthermore, the application is not limited to consumer use, and may be used for military use or space.

本発明の非水電解質二次電池用正極副活物質および非水電解質二次電池用正極活物質は、非水電解質二次電池に利用することができる。本発明の非水電解質二次電池の製造方法により非水電解質二次電池を製造することができる。
本発明の非水電解質二次電池は、携帯電話、ノート型パソコン、デジタルカメラ等のモバイル機器および電気自動車用バッテリー等の電源等に利用することができる。
The positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries and the positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries of the present invention can be used in nonaqueous electrolyte secondary batteries. A nonaqueous electrolyte secondary battery can be produced by the method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention.
The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be used as a power source for mobile devices such as mobile phones, notebook computers, digital cameras, and batteries for electric vehicles.

図1は、リチウムイオン二次電池の充放電サイクル時の正極および負極の電位の変化を模式的に示すグラフである。FIG. 1 is a graph schematically showing changes in potentials of the positive electrode and the negative electrode during a charge / discharge cycle of a lithium ion secondary battery. 図2は、正極副活物質におけるスピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a crystal structure of a lithium transition metal composite oxide having a spinel structure in the positive electrode secondary active material. 図3は、正極の模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the positive electrode. 図4は、円筒型電池の模式的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical battery. 図5は、コイン型電池の模式的な部分断面図である。FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of a coin-type battery. 図6は、角型電池の模式的な斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view of a prismatic battery. 図7は、層状構造の第1のリチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a crystal structure of the first lithium transition metal composite oxide having a layered structure. 図8は、スピネル構造の第1のリチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing the crystal structure of the first lithium transition metal composite oxide having a spinel structure.

符号の説明Explanation of symbols

1 8aサイト
2 32eサイト
3 16dサイト
4 16cサイト
5 結着剤
6 正極活物質
7 3aサイト
8 6cサイト
9 3bサイト
11 負極
12 集電体
13 正極
14 セパレーター
20 円筒型電池
30 コイン型電池
40 角型電池

1 8a site 2 32e site 3 16d site 4 16c site 5 binder 6 positive electrode active material 7 3a site 8 6c site 9 3b site 11 negative electrode 12 current collector 13 positive electrode 14 separator 20 cylindrical battery 30 coin cell battery 40 square type battery

Claims (8)

少なくともスピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する非水電解質二次電池用正極副活物質であって、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するホウ素の濃度は、前記リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するフッ素の濃度は、前記リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するマグネシウムの濃度は、前記リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造の16cサイトにリチウムが存在する、非水電解質二次電池用正極副活物質。
A cathode secondary active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a lithium transition metal composite oxide having a spinel structure,
The concentration of boron present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present inside the lithium transition metal composite oxide,
The concentration of fluorine present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present inside the lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of magnesium present inside the lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present in the lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present in the lithium transition metal composite oxide,
A positive electrode secondary active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein lithium is present at the 16c site of the crystal structure of the lithium transition metal composite oxide.
第1のリチウム遷移金属複合酸化物を有する主活物質と、少なくともスピネル構造の第2のリチウム遷移金属複合酸化物を有する副活物質とを有する非水電解質二次電池用正極活物質であって、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するホウ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するフッ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造の16cサイトにリチウムが存在する、非水電解質二次電池用正極活物質。
A positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, comprising: a main active material having a first lithium transition metal composite oxide; and a secondary active material having at least a second lithium transition metal composite oxide having a spinel structure. ,
The concentration of boron present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of fluorine present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of magnesium present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present in the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present in the second lithium transition metal composite oxide,
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein lithium is present at the 16c site of the crystal structure of the second lithium transition metal composite oxide.
前記第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムが存在する3bサイトと、遷移金属が存在する3aサイトと、酸素が存在する6cサイトからなる請求項2に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。 3. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 2, wherein the first lithium transition metal composite oxide includes a 3b site where lithium is present, a 3a site where transition metal is present, and a 6c site where oxygen is present. Positive electrode active material. 前記第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムが存在する8aサイトと、遷移金属が存在する16dサイトと、酸素が存在する32eサイトからなる請求項2に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。 3. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 2, wherein the first lithium transition metal composite oxide includes an 8a site where lithium is present, a 16d site where transition metal is present, and a 32e site where oxygen is present. Positive electrode active material. 前記第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物およびリチウムマンガン複合酸化物からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項2に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。 3. The non-aqueous electrolyte 2 according to claim 2, wherein the first lithium transition metal composite oxide is at least one selected from the group consisting of a lithium cobalt composite oxide, a lithium nickel composite oxide, and a lithium manganese composite oxide. Positive electrode active material for secondary battery. 第1のリチウム遷移金属複合酸化物を有する主活物質と、少なくともスピネル構造の第2のリチウム遷移金属複合酸化物を有する副活物質とを有する非水電解質二次電池用正極活物質を有する正極と、
リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物からなる負極活物質と負極集電体とを有する負極と、を具備する非水電解質二次電池であって、以下の関係式を満たし、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するホウ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するフッ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きい、非水電解質二次電池。
第2のリチウム遷移金属複合酸化物の初回充電前電位(vsLi/Li)<負極集電体の酸化電位(vsLi/Li)<第1のリチウム遷移金属複合酸化物の初回充電前電位(vsLi/Li
A positive electrode having a positive active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a main active material having a first lithium transition metal composite oxide and a secondary active material having at least a second lithium transition metal composite oxide having a spinel structure When,
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode active material comprising a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions or a compound capable of occluding and releasing lithium ions and a negative electrode current collector, wherein: Satisfy the formula,
The concentration of boron present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of fluorine present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of magnesium present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present in the second lithium transition metal composite oxide,
The non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein a concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than a concentration of fluorine present in the second lithium transition metal composite oxide.
The potential before the first charge of the second lithium transition metal composite oxide (vsLi / Li + ) <the oxidation potential of the negative electrode current collector (vsLi / Li + ) <the potential before the first charge of the first lithium transition metal composite oxide ( vsLi / Li + )
第1のリチウム遷移金属複合酸化物を有する主活物質と、少なくともスピネル構造の第2のリチウム遷移金属複合酸化物を有する副活物質とを有する非水電解質二次電池用正極活物質を有する正極と、
リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物からなる負極活物質と負極集電体とを有する負極と、
前記正極と前記負極の間に存在するセパレータと、
前記正極、前記負極および前記セパレータを浸漬した電解質と、を具備する非水電解質二次電池であって、
前記非水電解質二次電池の電池電圧を0Vにしたとき、前記電解質に存在する前記負極集電体の元素の濃度が0〜20ppmであり、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するホウ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するフッ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きい、非水電解質二次電池。
A positive electrode having a positive active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a main active material having a first lithium transition metal composite oxide and a secondary active material having at least a second lithium transition metal composite oxide having a spinel structure When,
A negative electrode having a negative electrode active material and a negative electrode current collector made of a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions or a compound capable of occluding and releasing lithium ions;
A separator present between the positive electrode and the negative electrode;
An electrolyte in which the positive electrode, the negative electrode and the separator are immersed, and a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising:
When the battery voltage of the non-aqueous electrolyte secondary battery is 0V, the concentration of the element of the negative electrode current collector present in the electrolyte is 0 to 20 ppm,
The concentration of boron present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of fluorine present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of magnesium present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present in the second lithium transition metal composite oxide,
The non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein a concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than a concentration of fluorine present in the second lithium transition metal composite oxide.
第1のリチウム遷移金属複合酸化物を有する主活物質と、少なくともスピネル構造の第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するホウ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するフッ素の濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するフッ素の濃度より大きく、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造の16cサイトにリチウムが存在する副活物質とを有する正極活物質を帯状正極集電体の少なくとも片面に形成させることにより帯状正極を製造する工程と、
リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物からなる負極活物質を帯状負極集電体の少なくとも片面に形成させることにより帯状負極を製造する工程と、
前記帯状正極と前記帯状負極とを帯状セパレータを介して積層した状態で複数回巻回させて、前記帯状正極と前記帯状負極との間に前記帯状セパレータが介在している渦巻型の巻回体を構成する工程と、を有する非水電解質二次電池の製造方法。

The concentration of boron present on the surface of the main active material having the first lithium transition metal composite oxide and at least the second lithium transition metal composite oxide having the spinel structure is the same as that of the second lithium transition metal composite oxide. Greater than the concentration of boron present inside,
The concentration of fluorine present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present on the surface of the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of magnesium present inside the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of boron present in the second lithium transition metal composite oxide,
The concentration of magnesium present in the second lithium transition metal composite oxide is greater than the concentration of fluorine present in the second lithium transition metal composite oxide, and the second lithium transition metal composite oxide is present. Forming a positive electrode active material having a secondary active material in which lithium is present at the 16c site of the crystalline structure of the product on at least one side of the positive electrode current collector,
A step of producing a strip-shaped negative electrode by forming a negative electrode active material comprising a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions or a compound capable of occluding and releasing lithium ions on at least one surface of the strip-shaped negative electrode current collector;
A spiral wound body in which the belt-like positive electrode and the belt-like negative electrode are wound a plurality of times in a state of being laminated via a belt-like separator, and the belt-like separator is interposed between the belt-like positive electrode and the belt-like negative electrode A process for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising:

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