JP2006127923A - Cathode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery - Google Patents
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Abstract
【課題】極低温環境下での高率放電が可能で容量低下を抑制することができる正極活物質を提供する。
【解決手段】正極活物質のリチウム遷移金属複合酸化物は、Li、Mn、Ni、Coをそれぞれ含む原料を大気中雰囲気下で焼成して得た。得られたリチウム遷移金属複合酸化物は、化学式LiaMnxNiyCozO2で表される層状結晶構造を有している。リチウム遷移金属複合酸化物では、二次粒子の累積頻度90%での粒径を20μm以下とした。二次粒子内の一次粒子分布比Rは0.8≦R≦1.2の関係を満たしている。このリチウム遷移金属複合酸化物を200回タップしたときのタップ密度を1.5〜2.5g/cm3の範囲とした。極低温環境下でもリチウム遷移金属複合酸化物粒子間のリチウムイオンの拡散性が確保される。
【選択図】図8Provided is a positive electrode active material capable of high-rate discharge in an extremely low temperature environment and capable of suppressing a decrease in capacity.
A lithium transition metal composite oxide as a positive electrode active material was obtained by firing raw materials each containing Li, Mn, Ni, and Co in the atmosphere. The obtained lithium transition metal composite oxide has a layered crystal structure represented by the chemical formula Li a Mn x Ni y Co z O 2 . In the lithium transition metal composite oxide, the particle diameter at a cumulative frequency of 90% of the secondary particles was 20 μm or less. The primary particle distribution ratio R in the secondary particles satisfies the relationship 0.8 ≦ R ≦ 1.2. The tap density when this lithium transition metal composite oxide was tapped 200 times was set to a range of 1.5 to 2.5 g / cm 3 . The diffusibility of lithium ions between lithium transition metal composite oxide particles is ensured even in an extremely low temperature environment.
[Selection] Figure 8
Description
本発明はリチウム二次電池用の正極活物質及びリチウム二次電池に係り、特に、リチウム遷移金属複合酸化物を用いたリチウム二次電池用の正極活物質及び該正極活物質を用いたリチウム二次電池に関する。 The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery, and in particular, a positive electrode active material for a lithium secondary battery using a lithium transition metal composite oxide and a lithium secondary battery using the positive electrode active material. Next battery.
環境に配慮してエネルギーを効率的に利用できる電気自動車及びハイブリッド電気自動車用の電源には、高出力・高エネルギー密度の電池が求められている。非水電解液を用いたリチウム二次電池は、電池電圧が高く、高エネルギー密度を有するため、電気自動車用電源として有望視されている。これまで、リチウム二次電池は民生用として広く用いられてきたが、電気自動車用電源として用いる場合には、長寿命性能、優れた入出力性能及び幅広い温度範囲で安定して動作することが求められる。電池の長寿命化を達成するために、正極活物質には、充放電サイクルや長期間保存しても結晶構造の安定なことが求められている。また、冬季に高率放電を要するエンジン始動等を行うためには、低温環境下での電池性能の確保が必須となる。ところが、−30°Cに及ぶ低温環境下(以下、極低温環境下という。)では、リチウム二次電池に用いる非水電解液の粘度が上昇するため、リチウムイオンの拡散速度が低下する。更に、正極活物質の結晶構造が変化するため、正極活物質内のリチウムイオンの拡散速度が低下し出力性能が低下する。 High power and high energy density batteries are required for power sources for electric vehicles and hybrid electric vehicles that can efficiently use energy in consideration of the environment. A lithium secondary battery using a non-aqueous electrolyte has a high battery voltage and a high energy density, and thus is promising as a power source for electric vehicles. Until now, lithium secondary batteries have been widely used for consumer use, but when used as power sources for electric vehicles, long life performance, excellent input / output performance and stable operation over a wide temperature range are required. It is done. In order to achieve a long battery life, the positive electrode active material is required to have a stable crystal structure even after charge / discharge cycles or long-term storage. In addition, in order to start an engine that requires a high rate discharge in winter, it is essential to ensure battery performance in a low temperature environment. However, in a low temperature environment up to −30 ° C. (hereinafter, referred to as “very low temperature environment”), the viscosity of the non-aqueous electrolyte used in the lithium secondary battery increases, so the diffusion rate of lithium ions decreases. Furthermore, since the crystal structure of the positive electrode active material changes, the diffusion rate of lithium ions in the positive electrode active material is lowered, and the output performance is lowered.
このような極低温環境下での出力性能を改善するため、非水電解液や正極活物質の検討が広く行われている。例えば、正極活物質の粒子形状は、電池の高出力化と密接な関係がある。正極活物質の粒子の小粒径化により比表面積を増大させて非水電解液と正極活物質との界面を増やすことで、非水電解液/正極活物質の界面での反応抵抗を減少させて高出力化を達成する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。ところが、正極活物質を小粒径化すると、電極への正極活物質の充填量が低下するため、電池容量が低下する、という問題があった。また、正極活物質のタップ密度を定めることで、高率放電を可能とし電池容量の低下を抑制する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 In order to improve output performance under such a cryogenic environment, non-aqueous electrolytes and positive electrode active materials have been widely studied. For example, the particle shape of the positive electrode active material is closely related to an increase in battery output. Increasing the specific surface area by reducing the particle size of the positive electrode active material and increasing the interface between the non-aqueous electrolyte and the positive electrode active material reduces the reaction resistance at the non-aqueous electrolyte / positive electrode active material interface. Thus, a technique for achieving high output is disclosed (for example, see Patent Document 1). However, when the particle size of the positive electrode active material is reduced, the filling amount of the positive electrode active material into the electrode is reduced, which causes a problem that the battery capacity is reduced. Moreover, the technique which enables high rate discharge and suppresses the fall of battery capacity by determining the tap density of a positive electrode active material is disclosed (for example, refer patent document 2).
しかしながら、極低温環境下では、非水電解液の粘度上昇や正極活物質の結晶構造変化により正極活物質間、正極活物質内でリチウムイオンの拡散速度及び電子伝導性が低下するため、出力及び放電容量が大幅に低下する。上述した特許文献1の技術では、比表面積や正極活物質充填量と電池出力との詳細な関係が不明であり、特に、極低温環境下では放電容量の低下抑制が不十分であった。また、特許文献2の技術では、タップ密度を定めても極低温環境下で結晶構造が変化するため、出力が低下する。更に、タップ密度が大きすぎると正極活物質間の空隙が小さくなるため、非水電解液が浸透せず出力の低下を招く。これらを解決するためには、正極活物質間、正極活物質内でのリチウムイオンの拡散性や電子伝導性を確保することが重要となる。正極活物質は一次粒子が凝集した二次粒子で構成されているため、一次粒子間の接合性を増大させることができれば、二次粒子内の隣接する一次粒子間でリチウムイオンの拡散性、電子伝導性を向上させることができ、出力、容量の向上が期待できる。
However, in a cryogenic environment, the diffusion rate and electronic conductivity of lithium ions decrease between positive electrode active materials and within the positive electrode active material due to an increase in the viscosity of the non-aqueous electrolyte and a change in the crystal structure of the positive electrode active material. Discharge capacity is greatly reduced. In the technique of
本発明は上記事案に鑑み、極低温環境下での高率放電が可能で容量低下を抑制することができる正極活物質及び該正極活物質を用いたリチウム二次電池を提供することを課題とする。 In view of the above circumstances, the present invention has an object to provide a positive electrode active material capable of high-rate discharge in a cryogenic environment and capable of suppressing a decrease in capacity, and a lithium secondary battery using the positive electrode active material. To do.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、リチウム遷移金属複合酸化物を用いたリチウム二次電池用の正極活物質において、前記リチウム遷移金属複合酸化物は、化学式LiaMnxNiyCozO2(0<a≦1.2、0.1≦x≦0.8、0.1≦y≦0.44、0.1≦z≦0.6、x+y+z=1)で表された層状結晶構造を有しており、そのタップ密度が1.5g/cm3以上2.5g/cm3以下であることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a first aspect of the present invention is a positive electrode active material for a lithium secondary battery using a lithium transition metal composite oxide, wherein the lithium transition metal composite oxide has the chemical formula Li a Mn x Ni y Co z O 2 (0 <a ≦ 1.2, 0.1 ≦ x ≦ 0.8, 0.1 ≦ y ≦ 0.44, 0.1 ≦ z ≦ 0.6, x + y + z = 1) The tap density is 1.5 g / cm 3 or more and 2.5 g / cm 3 or less.
第1の態様の正極活物質では、リチウム遷移金属複合酸化物が化学式LiaMnxNiyCozO2(0<a≦1.2、0.1≦x≦0.8、0.1≦y≦0.44、0.1≦z≦0.6、x+y+z=1)で表された層状結晶構造を有することで、リチウム二次電池の充放電時に結晶構造の変化が少なく安定なため、正極活物質内のリチウムイオンの拡散性が確保されるので、極低温環境下でも電池出力の低下を抑制することができると共に、タップ密度が小さすぎると正極活物質間の空隙が大きくなり接合性が低下してリチウムイオンの拡散性が低下し、タップ密度が大きすぎると正極活物質間の空隙が小さくなり非水電解液の浸透性が低下するため、タップ密度を1.5g/cm3以上2.5g/cm3以下とすることで、正極活物質間のリチウムイオンの拡散性、非水電解液の浸透性が確保されるので、電池容量、電池出力の低下を抑制することができる。この場合において、リチウム遷移金属複合酸化物を、累積頻度90%での粒径が20μm以下としてもよい。 In the positive electrode active material of the first aspect, the lithium transition metal composite oxide has the chemical formula Li a Mn x Ni y Co z O 2 (0 <a ≦ 1.2, 0.1 ≦ x ≦ 0.8, 0.1 ≦ y ≦ 0.44, 0.1 ≦ z ≦ 0.6, and x + y + z = 1), the change of the crystal structure is stable during charging and discharging of the lithium secondary battery, and is stable. Since the diffusibility of lithium ions in the positive electrode active material is ensured, it is possible to suppress a decrease in battery output even in an extremely low temperature environment. When the tap density is too high, the gap between the positive electrode active materials is reduced and the permeability of the non-aqueous electrolyte is lowered. Therefore, the tap density is 1.5 g / cm 3. with more than 2.5 g / cm 3 or less, the positive Diffusion of lithium ions between the active materials, the permeability of the nonaqueous electrolytic solution is ensured, it is possible to suppress the battery capacity, decrease in battery output. In this case, the lithium transition metal composite oxide may have a particle size of 20 μm or less at a cumulative frequency of 90%.
また、本発明の第2の態様は、リチウム遷移金属複合酸化物を用いたリチウム二次電池用の正極活物質において、前記リチウム遷移金属複合酸化物は、化学式LiaMnxNiyCozO2(0<a≦1.2、0.1≦x≦0.8、0.1≦y≦0.44、0.1≦z≦0.6、x+y+z=1)で表された層状結晶構造を有しており、その一次粒子が凝集した二次粒子の累積頻度90%での粒径が20μm以下であり、前記二次粒子の断面の中心部で全断面積の20%中に存在する前記一次粒子の平均粒子径に対する、前記二次粒子の断面の外周部で全断面積の20%中に存在する前記一次粒子の平均粒子径の割合で表される二次粒子内一次粒子分布比Rが、0.8≦R≦1.2の関係を満たすことを特徴とする。 The second aspect of the present invention is a positive electrode active material for a lithium secondary battery using a lithium transition metal composite oxide, wherein the lithium transition metal composite oxide has the chemical formula Li a Mn x Ni y Co z O. 2 (0 <a ≦ 1.2, 0.1 ≦ x ≦ 0.8, 0.1 ≦ y ≦ 0.44, 0.1 ≦ z ≦ 0.6, x + y + z = 1) It has a structure, and the particle size at a cumulative frequency of 90% of the secondary particles in which the primary particles are aggregated is 20 μm or less, and is present in 20% of the total cross-sectional area at the center of the cross section of the secondary particles. The distribution of primary particles in the secondary particles represented by the ratio of the average particle size of the primary particles present in 20% of the total cross-sectional area at the outer periphery of the cross-section of the secondary particles with respect to the average particle size of the primary particles The ratio R satisfies the relationship of 0.8 ≦ R ≦ 1.2.
第2の態様の正極活物質では、リチウム遷移金属複合酸化物が化学式LiaMnxNiyCozO2(0<a≦1.2、0.1≦x≦0.8、0.1≦y≦0.44、0.1≦z≦0.6、x+y+z=1)で表された層状結晶構造を有することで、リチウム二次電池の充放電時に結晶構造の変化が少なく安定なため、正極活物質内のリチウムイオンの拡散性が確保されるので、極低温環境下でも電池出力の低下を抑制することができると共に、一次粒子が凝集した二次粒子の累積頻度90%での粒径が20μm以下のため、比表面積を増大させて電池出力の向上を図ることができ、二次粒子の断面の中心部で全断面積の20%中に存在する一次粒子の平均粒子径に対する、二次粒子の断面の外周部で全断面積の20%中に存在する一次粒子の平均粒子径の割合で表される二次粒子内一次粒子分布比Rが0.8≦R≦1.2の関係を満たすことで、二次粒子の中心部、外周部で一次粒子の平均粒子径に大きな差が生じないため、一次粒子間の接合性が確保され電子伝導性、リチウムイオンの拡散性が確保されるので、電池容量、電池出力の低下を抑制することができる。
In the positive electrode active material of the second aspect, the lithium transition metal composite oxide has the chemical formula Li a Mn x Ni y Co z O 2 (0 <a ≦ 1.2, 0.1 ≦ x ≦ 0.8, 0.1 ≦ y ≦ 0.44, 0.1 ≦ z ≦ 0.6, and x + y + z = 1), the change of the crystal structure is stable during charging and discharging of the lithium secondary battery, and is stable. Since the diffusibility of lithium ions in the positive electrode active material is ensured, it is possible to suppress a decrease in battery output even in an extremely low temperature environment, and at the
第1、第2の態様において、リチウム遷移金属複合酸化物のタップ密度を1.75g/cm3以上1.85g/cm3以下としてもよい。また、リチウム遷移金属複合酸化物の比表面積を0.6m2/g以上1.4m2/g以下とすれば、非水電解液との接触面積が確保されるので、高出力化を図ることができる。このとき、比表面積を0.95m2/g以上1.05m2/g以下としてもよい。また、リチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子の平均粒子径を0.1μm以上5μm以下とすれば、一次粒子間の接合性が確保され電子伝導性、リチウムイオンの拡散性が確保されるので、電池容量、電池出力の低下を抑制することができる。このとき、一次粒子の平均粒子径を0.5μm以上3μm以下としてもよい。リチウム遷移金属複合酸化物のタップ密度を、測定容器中で200回タップ後の充填密度とすれば、200回のタッピングで粒子同士が接触してこれ以上の充填ができなくなるため、測定に二次粒子間、二次粒子内の空隙を正確に反映させることができる。また、このような正極活物質は、リチウム遷移金属複合酸化物を用いた正極と、リチウム金属を用いた対極及び参照極と、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びジメチルカーボネートの体積比1:1:1の混合溶媒を用いた非水電解液とを有する試験電池で測定したときに、温度−30°Cの雰囲気下における放電容量が8mAh/g以上であることが好ましい。また、リチウム遷移金属複合酸化物を大気中雰囲気下で焼成されたものとしてもよい。 First, in a second aspect, the tap density of the lithium transition metal composite oxide 1.75 g / cm 3 or more 1.85 g / cm 3 may be less. In addition, if the specific surface area of the lithium transition metal composite oxide is 0.6 m 2 / g or more and 1.4 m 2 / g or less, the contact area with the non-aqueous electrolyte is ensured, so the output can be increased. Can do. At this time, the specific surface area may be 0.95 m 2 / g or more and 1.05 m 2 / g or less. Moreover, if the average particle diameter of the primary particles of the lithium transition metal composite oxide is 0.1 μm or more and 5 μm or less, the bondability between the primary particles is secured, and the electron conductivity and the diffusibility of lithium ions are secured. A decrease in battery capacity and battery output can be suppressed. At this time, the average particle diameter of the primary particles may be 0.5 μm or more and 3 μm or less. If the tap density of the lithium transition metal composite oxide is the filling density after tapping 200 times in the measurement container, the particles are brought into contact with each other by tapping 200 times and cannot be filled any further. Gaps between particles and in secondary particles can be accurately reflected. In addition, such a positive electrode active material includes a positive electrode using a lithium transition metal composite oxide, a counter electrode and a reference electrode using lithium metal, and a volume ratio of 1: 1: 1 of ethylene carbonate, diethyl carbonate, and dimethyl carbonate. When measured with a test battery having a nonaqueous electrolytic solution using a mixed solvent, the discharge capacity in an atmosphere at a temperature of −30 ° C. is preferably 8 mAh / g or more. Alternatively, the lithium transition metal composite oxide may be fired in an air atmosphere.
また、上記課題を解決するために、本発明の第3の態様は、リチウム遷移金属複合酸化物を用いた正極活物質を含む正極、負極及び非水電解液を有するリチウム二次電池において、前記リチウム遷移金属複合酸化物は、化学式LiaMnxNiyCozO2(0<a≦1.2、0.1≦x≦0.8、0.1≦y≦0.44、0.1≦z≦0.6、x+y+z=1)で表された層状結晶構造を有しており、そのタップ密度が1.5g/cm3以上2.5g/cm3以下であることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a third aspect of the present invention is a lithium secondary battery including a positive electrode including a positive electrode active material using a lithium transition metal composite oxide, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. The lithium transition metal composite oxide has chemical formulas Li a Mn x Ni y Co z O 2 (0 <a ≦ 1.2, 0.1 ≦ x ≦ 0.8, 0.1 ≦ y ≦ 0.44, 0. It has a layered crystal structure represented by 1 ≦ z ≦ 0.6, x + y + z = 1), and its tap density is 1.5 g / cm 3 or more and 2.5 g / cm 3 or less. .
第3の態様において、リチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子が凝集した二次粒子の粒径を累積頻度90%で20μm以下とし、二次粒子の断面の中心部で全断面積の20%中に存在する一次粒子の平均粒子径に対する、二次粒子の断面の外周部で全断面積の20%中に存在する一次粒子の平均粒子径の割合で表される二次粒子内一次粒子分布比Rが、0.8≦R≦1.2の関係を満たすようにしてもよい。また、リチウム二次電池を、温度−30°Cの雰囲気下で放電深度50%の状態における出力エネルギー密度が200W/Kg以上500W/Kg以下としてもよい。また、正極を2.5g/cm2以上2.7g/cm2以下の電極密度とすることが好ましい。また、負極が非晶質炭素を含むようにすれば、充電状態50%のときの開回路電圧を3.6V以上3.9V以下とすることができる。 In the third aspect, the particle size of the secondary particles in which the primary particles of the lithium transition metal composite oxide are aggregated is set to 20 μm or less at a cumulative frequency of 90%, and is 20% of the total cross-sectional area at the center of the cross section of the secondary particles. Primary particle distribution ratio in secondary particles expressed by the ratio of the average particle size of primary particles existing in 20% of the total cross-sectional area at the outer peripheral portion of the cross-section of secondary particles to the average particle size of primary particles existing in R may satisfy the relationship of 0.8 ≦ R ≦ 1.2. The output energy density of the lithium secondary battery in a state where the discharge depth is 50% in an atmosphere at a temperature of −30 ° C. may be 200 W / Kg or more and 500 W / Kg or less. The positive electrode preferably has an electrode density of 2.5 g / cm 2 or more and 2.7 g / cm 2 or less. If the negative electrode contains amorphous carbon, the open circuit voltage when the charged state is 50% can be set to 3.6 V or more and 3.9 V or less.
本発明によれば、リチウム遷移金属複合酸化物が化学式LiaMnxNiyCozO2(0<a≦1.2、0.1≦x≦0.8、0.1≦y≦0.44、0.1≦z≦0.6、x+y+z=1)で表された層状結晶構造を有することで、極低温環境下でも結晶構造の変化が少なく安定なため、電池出力の低下を抑制することができると共に、そのタップ密度を1.5g/cm3以上2.5g/cm3以下とすることで、正極材料間のリチウムイオンの拡散性、非水電解液の浸透性が確保されるので、電池容量、電池出力の低下を抑制することができる、という効果を得ることができる。 According to the present invention, the lithium transition metal composite oxide has the chemical formula Li a Mn x Ni y Co z O 2 (0 <a ≦ 1.2, 0.1 ≦ x ≦ 0.8, 0.1 ≦ y ≦ 0. .44, 0.1 ≦ z ≦ 0.6, x + y + z = 1), the change of the crystal structure is stable even in an extremely low temperature environment, and the decrease in battery output is suppressed. In addition, by setting the tap density to 1.5 g / cm 3 or more and 2.5 g / cm 3 or less, diffusibility of lithium ions between the positive electrode materials and permeability of the nonaqueous electrolytic solution are ensured. Therefore, the effect that the fall of battery capacity and a battery output can be suppressed can be acquired.
以下、図面を参照して、本発明が適用可能なゴルフカートの実施の形態について説明する。 Embodiments of a golf cart to which the present invention is applicable will be described below with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施形態のゴルフカート30は、基体となるシャーシ31を備えている。シャーシ31の略中央部には、後述するリチウムイオン二次電池20を76個直列に接続して収容した電池箱36が固定されている。電池箱36の上にはクッション35が配置されており、電池箱36とクッション35とで前部座席が構成されている。
As shown in FIG. 1, the
シャーシ31の前方には、リチウムイオン二次電池20を動力源とする駆動機や駆動軸の回転駆動力を車輪へ伝達する動力伝達機構がシャーシ31に固定されており、動力伝達機構がタイヤを回転させる構造とされている。前部座席に着席したドライバの胸部前方には車輪に連結されたハンドルが配置されている。ハンドルの右側にはゴルフカート30を始動させるためのキースイッチ32が配置されており、左側にはゴルフカート30の前進後進を切り替えるためのシフトスイッチ33が配置されている。ドライバの足元の位置にはゴルフカート30の速度を調節するための加速用ペダル37が配置されており、加速用ペダルの左側にはゴルフカート30を制動させるためのブレーキペダル38が配置されている。
In front of the
図2に示すように、ゴルフカート30は、制御方式として、誘導電動機を用いたIGBT(Insulated
Gate Bipolar Transistor)ベクトル制御インバータ方式を採用した駆動システム40を備えている。駆動システム40は、駆動制御装置42を有している。駆動制御装置42には、車輪と連結された駆動機43、及び、冷却水を循環可能な冷却装置が接続されている。駆動制御装置42には、加速用ペダル37、ブレーキペダル38の踏み込み量及びシフトスイッチ33の切替に応じて駆動システム40を制御する制御回路45が接続されている。制御回路45には、加速用ペダル37の踏み込み量に連動する可変抵抗器を有するアクセルユニット、ブレーキペダル38の踏み込み量に連動する可変抵抗器を有するブレーキユニット、及び、シフトスイッチ33が接続されている。制御回路45は、キースイッチ32を介してDC/DCコンバータ47及び補助電池48に接続されている。DC/DCコンバータ47は、リチウムイオン二次電池20を用いた主電源41に接続されている。主電源41は、保護回路46で制御されるコンダクタを介して駆動制御装置42に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
A
ゴルフカート30はドライバがキースイッチ32を入れると、主電源41から電源が供給される。駆動制御装置42は、加速用ペダル37の踏み込み量に応じて駆動機43のトルク又は回転を制御する。シフトスイッチ33の切替により、ゴルフカート30の前進、後進の切換えを行い、変速比は常に一定としている。加速用ペダル37が戻されたときには、ガソリン車のエンジンブレーキに相当する回生ブレーキを動作させ、ブレーキペダル38が踏み込まれたときには、回生ブレーキ力を増加させる。主電源41は、電源電圧がIGBT耐電圧から320Vに、出力がゴルフカート30の動力性能(加速・登坂性能)から最大出力45KW、最大トルク176N・mに、最高速度仕様から定格出力が30KWに設定されている。駆動システム40は、主要制御項目として、車の前進制御及び後進制御、回生制御のほかに、フェイルセイフ制御(装置の一部で故障や誤動作が生じても安全な方に動作する)を行うことができる。
The
電池箱36に収容された円筒型リチウムイオン二次電池20は以下のように作製したものである。図3に示すように、リチウムイオン二次電池20は、SUS製で有底円筒状の電池缶6を有している。電池缶6には、正極板3と負極板4が直接接触しないように間にセパレータ5を配置して捲回した電極群が収容されている。セパレータには、本例では、厚さ25μmの微多孔性ポリプロピレンフィルムが使用されている。電極群の上側、下側にはそれぞれ絶縁板11が配置されている。絶縁板11には、リード片を通すための開口がそれぞれ形成されている。正極板4から導出された正極リード片9は、絶縁板11の開口を通して正極電流端子を兼ねる密閉蓋部8に溶接されている。密閉蓋部8には電池内の圧力が上昇すると開裂して電池内部の圧力を逃がす開裂弁が配置されている。負極板4から導出された負極リード片7は、絶縁板11の開口を通して電池缶6の内底部に溶接されている。正極リード片9及び負極リード片7は、それぞれ電極群の互いに反対側の両端面に配置されている。また、電池缶6には非水電解液が注液されている。非水電解液には、本例では、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)の体積比1:1:1の混合溶媒に1.0モル/リットルのLiPF6を溶解させたものが用いられている。密閉蓋部8は、パッキン10を介して電池缶6にかしめ固定されている。このため、リチウムイオン二次電池20は密閉されている。なお、リチウムイオン二次電池20の寸法は、本例では、直径40mm、長さ108mmに設定されている。
The cylindrical lithium ion
電極群を構成する負極板4は、負極集電体として厚さ10μmの圧延銅箔を有している。圧延銅箔の両面には、負極活物質として非晶質炭素である擬等方性炭素材(以下、PICと略す。)を含む負極合剤が略均一に塗布されている。負極合剤には結着材が配合されている。PIC材と結着材との配合比は、本例では、乾燥重量比で92:8に設定されている。負極合剤の塗布時には、粘度調整用の溶媒にN−メチル−ピロリジノン(以下、NMPと略す。)が用いられる。負極合剤が塗布された圧延銅箔は、ロールプレス機で圧縮整形後、裁断されている。圧延銅箔には、銅箔製の負極リード片7が溶接されている。
The
一方、正極板3は、正極集電体として厚さ20μmのアルミニウム箔を有している。アルミニウム箔の両面には、正極活物質として後述するリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極合剤が略均一に塗布されている。正極合剤には、炭素系導電材及び結着材が配合されている。リチウム遷移金属複合酸化物、導電材、結着材の配合比は、本例では、重量比で85:10.7:4.3に設定されている。正極合剤の塗布時には、粘度調整用の溶媒にNMPが用いられる。正極合剤が塗布されたアルミニウム箔は、100°Cで乾燥後、プレスにて1.5ton/cm2で加圧された後、裁断されている。アルミニウム箔に塗布された正極合剤は、厚さ約40μmに形成されている。アルミニウム箔には、アルミニウム箔製の正極リード片9が溶接されている。
On the other hand, the
正極活物質のリチウム遷移金属複合酸化物は、以下のようにして調製したものである。原料には、リチウム、マンガン、ニッケル、コバルトをそれぞれ含む酸化物、水酸化物、炭酸塩等を用いた。各原料を所定の割合で混合して粒径がサブミクロンとなるように湿式で粉砕した後、乾燥させて5〜100μmの粒子を得る。各原料の混合割合は、得られるリチウム遷移金属複合酸化物が化学式LiaMnxNiyCozO2(0<a≦1.2、0.1≦x≦0.8、0.1≦y≦0.44、0.1≦z≦0.6、x+y+z=1)で表されるように調整する。この粒子を大気中雰囲気下で焼成した後、粒径50μm以上の粗大粒子を除去することで層状結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を調製する。 The lithium transition metal composite oxide of the positive electrode active material is prepared as follows. As raw materials, oxides, hydroxides, carbonates and the like containing lithium, manganese, nickel, and cobalt, respectively, were used. Each raw material is mixed at a predetermined ratio and pulverized by wet so that the particle size becomes submicron, and then dried to obtain particles of 5 to 100 μm. The mixing ratio of each raw material is such that the obtained lithium transition metal composite oxide has the chemical formula Li a Mn x Ni y Co z O 2 (0 <a ≦ 1.2, 0.1 ≦ x ≦ 0.8, 0.1 ≦ y ≦ 0.44, 0.1 ≦ z ≦ 0.6, and x + y + z = 1). After the particles are fired in the atmosphere, coarse particles having a particle size of 50 μm or more are removed to prepare a lithium transition metal composite oxide having a layered crystal structure.
得られたリチウム遷移金属複合酸化物は、図4に示すように、一次粒子1が凝集して二次粒子2を形成しており、隣り合う一次粒子1同士は相互に接合している。一次粒子1の平均粒径を0.1〜5μmの範囲とし、二次粒子2の平均粒径は3〜40μmの範囲とする。また、二次粒子2の粒径分布では、累積頻度90%での粒径を20μm以下とする。このため、リチウム遷移金属複合酸化物は、0.6〜1.4m2/gの範囲の比表面積を有している。また、二次粒子2の断面中心部で断面積の20%の範囲に存在する一次粒子1の平均粒径D50(以下、粒子数の50%を占める粒径を平均粒径D50と略す)を、二次粒子2の断面外周部で断面積の20%の範囲に存在する一次粒子1の平均粒径D50で除した値を粒内(二次粒子内)一次粒子分布比Rと定義したときに、0.8≦R≦1.2の関係を満たしている。このリチウム遷移金属複合酸化物を200回タップしたときのタップ密度は1.5〜2.5g/cm3の範囲となる。
In the obtained lithium transition metal composite oxide, as shown in FIG. 4,
また、調製したリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極合剤を塗布した正極板3では、正極合剤の密度が2.5〜2.7g/cm2の範囲を示す。正極板3を使用して作製した試験用電池(詳細後述)では、低温環境下での放電容量が8mAh/g以上を示す。
Moreover, in the
以下、本実施形態に従って作製したリチウム遷移金属複合酸化物、リチウムイオン二次電池20及びゴルフカート30の実施例について説明する。なお、比較のために作製した比較例についても併記する。
Hereinafter, examples of the lithium transition metal composite oxide, the lithium ion
(実施例1)
実施例1では、原料として二酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル及び炭酸リチウムを使用してリチウム遷移金属複合酸化物を調製した。各原料は、Ni:Mn:Co比が1:1:1、Li:(Ni+Mn+Co)比が1.03:1となるように秤量した。原料に純水を加えて樹脂製のポットとジルコニアボールとを使ったボールミルにより5〜100時間湿式粉砕及び混合して粒径をサブミクロンとした。更に、混合液にポリビニルアルコール(以下、PVAと略記する。)溶液を固形分比に換算して2wt%添加し、1時間混合した後、スプレードライヤで造粒、乾燥させて5〜100μmの粒子を得た。得られた粒子を大気中雰囲気下、1000°Cで3〜10時間焼成した。焼成後、解砕し、分級により粒径50μm以上の粗大粒子を除去することで層状結晶構造を有する正極材料(1)を得た。このとき、湿式粉砕の時間を変えることで原料粉の(一次)粒径を制御して、正極材料(1)a〜正極材料(1)fを調製した。得られた各正極材料は、組成分析により化学式LiaMnxNiyCozO2(0<a≦1.2、0.1≦x≦0.8、0.1≦y≦0.44、0.1≦z≦0.6、x+y+z=1)で表されることを確認した。
Example 1
In Example 1, a lithium transition metal composite oxide was prepared using manganese dioxide, cobalt oxide, nickel oxide and lithium carbonate as raw materials. Each raw material was weighed so that the Ni: Mn: Co ratio was 1: 1: 1 and the Li: (Ni + Mn + Co) ratio was 1.03: 1. Pure water was added to the raw material and wet pulverized and mixed for 5 to 100 hours by a ball mill using a resin pot and zirconia balls to make the particle size submicron. Further, a polyvinyl alcohol (hereinafter abbreviated as PVA) solution is added to the mixed solution in an amount of 2 wt% in terms of the solid content ratio, mixed for 1 hour, granulated and dried with a spray dryer, and particles of 5 to 100 μm. Got. The obtained particles were fired at 1000 ° C. for 3 to 10 hours in the atmosphere. After firing, the mixture was crushed and coarse particles having a particle size of 50 μm or more were removed by classification to obtain a positive electrode material (1) having a layered crystal structure. At this time, the (primary) particle size of the raw material powder was controlled by changing the wet pulverization time to prepare positive electrode materials (1) a to (1) f. Each of the obtained positive electrode materials has a chemical formula Li a Mn x Ni y Co z O 2 (0 <a ≦ 1.2, 0.1 ≦ x ≦ 0.8, 0.1 ≦ y ≦ 0.44 by composition analysis. 0.1 ≦ z ≦ 0.6, x + y + z = 1).
調製したリチウム遷移金属複合酸化物の特性を評価するために、試験用電池を作製した。試験用電池の正極板には、上述した実施形態と同様にして作製した正極板3を直径15mmに打ち抜いて用いた。対極にリチウム電極を用いて試験用電池を作製した。
In order to evaluate the characteristics of the prepared lithium transition metal composite oxide, a test battery was prepared. As the positive electrode plate of the test battery, the
また、調製したリチウム遷移金属複合酸化物を用いた円筒型電池の寿命性能及び安全性を評価するため、実施形態より小型の評価用電池を作製した。評価用電池では、正極板を正極合剤の塗布幅5.4cmで塗布長さ50cm、負極板を負極合剤の塗布幅5.6cmで塗布長さ54cm、セパレータを幅5.8cmとし、直径18mm、長さ65mmの円筒型電池とする以外は、上述した実施形態と同様にした。作製した評価用電池を電池(1)とした。 Further, in order to evaluate the life performance and safety of the cylindrical battery using the prepared lithium transition metal composite oxide, a battery for evaluation smaller than the embodiment was manufactured. In the battery for evaluation, the positive electrode plate has a coating width of 5.4 cm and a coating length of 50 cm, the negative electrode plate has a coating width of 5.6 cm and a coating length of 54 cm, the separator has a width of 5.8 cm, Except for the cylindrical battery having a length of 18 mm and a length of 65 mm, it was the same as the above-described embodiment. The produced evaluation battery was designated as battery (1).
(実施例2)
実施例2では、Ni:Mn:Co比を変える以外は実施例1と同様にして正極材料(2)、正極材料(3)を調製した。Ni:Mn:Co比は、正極材料(2)では4:3:3とし、正極材料(3)では3:4:3とした。また、正極材料(2)、正極材料(3)をそれぞれ用いた試験用電池、評価用電池を実施例1と同様にして作製した。正極材料(2)、正極材料(3)を用いた評価用電池をそれぞれ、電池(2)、電池(3)とした。なお、正極材料(2)、正極材料(3)では、実施例1と同様に数種類を調製しそれぞれについて試験用電池、評価用電池を作製したが、後述する試験の結果については、最も優れた結果についてのみ説明する(比較例2についても同じ)。
(Example 2)
In Example 2, a positive electrode material (2) and a positive electrode material (3) were prepared in the same manner as in Example 1 except that the Ni: Mn: Co ratio was changed. The Ni: Mn: Co ratio was 4: 3: 3 for the positive electrode material (2) and 3: 4: 3 for the positive electrode material (3). In addition, a test battery and an evaluation battery using the positive electrode material (2) and the positive electrode material (3) were produced in the same manner as in Example 1. The batteries for evaluation using the positive electrode material (2) and the positive electrode material (3) were referred to as a battery (2) and a battery (3), respectively. In addition, in the positive electrode material (2) and the positive electrode material (3), several types of batteries were prepared in the same manner as in Example 1, and a test battery and an evaluation battery were prepared for each of them. Only the results will be described (the same applies to Comparative Example 2).
(実施例3)
実施例3では、リチウムイオン二次電池20について、放電容量を測定した。充電条件は、充電電流200mAで充電終止電圧4.2Vまで定電流充電後4.2Vの定電圧で計8時間の充電を行う定電流定電圧充電とした。放電は放電電流200mAで放電終止電圧2.5Vの定電流放電とした。この電池容量の充電状態を50%とし、開回路電圧が3.5〜4.1Vのときに−30°Cでの電池内部抵抗を測定した。また、正極板3の正極活物質量及び負極板4の負極活物質量を調整してリチウムイオン二次電池を作製し、充電状態を90%としたときの電池内部抵抗についても同様に測定した。更に、リチウムイオン二次電池20の出力エネルギ密度を求めた。充電レートを0.25Cとして4.2Vまで定電流/定電圧で充電した後、−30°Cまで冷却して5時間後に0.5Cの放電レートで放電して電池内部抵抗を測定し出力エネルギ密度を求めた。
(Example 3)
In Example 3, the discharge capacity of the lithium ion
(実施例4)
実施例4では、ゴルフカート30について、−30°Cの低温環境下で走行テストを行い、加速性能、登坂性能等の動作状況を評価した。
Example 4
In Example 4, the
(比較例1)
比較例1では、リチウム遷移金属複合酸化物の調製時に、混合液へのPVA溶液の添加量を固形分比に換算して0.2wt%とし、大気中雰囲気下、1000°Cで20〜50時間焼成する以外は実施例1と同様にして正極材料(1)g〜正極材料(1)mを作製した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, when the lithium transition metal composite oxide was prepared, the amount of the PVA solution added to the mixed solution was converted to a solid content ratio of 0.2 wt%, and 20 to 50 at 1000 ° C. in an air atmosphere. A positive electrode material (1) g to a positive electrode material (1) m were produced in the same manner as in Example 1 except that baking was performed for a time.
(比較例2)
比較例2では、Ni:Mn:Co比を変える以外は実施例1と同様にして比較正極材料(1)、比較正極材料(2)を調製した。Ni:Mn:Co比は、比較正極材料(1)では45:45:10とし、比較正極材料(2)では80:10:10とした。また、比較正極材料(1)、比較正極材料(2)をそれぞれ用いた試験用電池、評価用電池を実施例1と同様にして作製した。比較正極材料(1)、比較正極材料(2)を用いた評価用電池をそれぞれ、比較電池(1)、比較電池(2)とした。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, a comparative positive electrode material (1) and a comparative positive electrode material (2) were prepared in the same manner as in Example 1 except that the Ni: Mn: Co ratio was changed. The Ni: Mn: Co ratio was 45:45:10 for the comparative positive electrode material (1) and 80:10:10 for the comparative positive electrode material (2). Further, a test battery and an evaluation battery using the comparative positive electrode material (1) and the comparative positive electrode material (2), respectively, were produced in the same manner as in Example 1. The evaluation batteries using the comparative positive electrode material (1) and the comparative positive electrode material (2) were referred to as a comparative battery (1) and a comparative battery (2), respectively.
(試験、評価)
作製したリチウム遷移金属複合酸化物、試験用電池、評価用電池について、それぞれ以下の試験、評価を行った。
(Examination, evaluation)
The produced lithium transition metal composite oxide, test battery, and evaluation battery were subjected to the following tests and evaluations, respectively.
<粒径、粒内一次粒子分布比R>
リチウム遷移金属複酸化物の粒径、粒内一次粒子分布比Rは、電子顕微鏡を用いた断面観察で測定した。すなわち、各正極材料の二次粒子の概ね中心を収束イオンビームで切断するか又は二次粒子を樹脂に埋め、その中心付近を切断研磨して測定サンプルを作製した。この測定サンプルを電子顕微鏡により倍率5000倍で観察し、粒子構造画像を記録した。粒子構造画像の画像処理により二次粒子及び一次粒子の粒径分布を測定し、粒内一次粒子分布比Rを求めた。
<Particle size, intraparticle primary particle distribution ratio R>
The particle size and intragranular primary particle distribution ratio R of the lithium transition metal double oxide were measured by cross-sectional observation using an electron microscope. That is, a measurement sample was prepared by cutting the approximate center of the secondary particles of each positive electrode material with a focused ion beam or filling the secondary particles in a resin and cutting and polishing the vicinity of the center. This measurement sample was observed with an electron microscope at a magnification of 5000 times, and a particle structure image was recorded. The particle size distribution of the secondary particles and the primary particles was measured by image processing of the particle structure image, and the intraparticle primary particle distribution ratio R was determined.
<比表面積>
また、リチウム遷移金属複酸化物の比表面積はBET法で測定した。すなわち、測定用セルに各正極材料を入れた後、窒素及びヘリウムの混合ガスを流し、測定用セルを液体窒素温度に冷却して各正極材料の表面に窒素ガスを吸着させた。このセルを常温に戻したときに脱離した窒素ガスを測定し、各正極材料の表面に単分子層を形成するのに必要な窒素ガス分子数(単分子吸着量)を算出した。この単分子吸着量に吸着した窒素分子1個当たりの占有面積及びアボカドロ数を乗じて比表面積を求めた。
<Specific surface area>
The specific surface area of the lithium transition metal double oxide was measured by the BET method. That is, after each positive electrode material was put into the measurement cell, a mixed gas of nitrogen and helium was allowed to flow, the measurement cell was cooled to the liquid nitrogen temperature, and nitrogen gas was adsorbed on the surface of each positive electrode material. Nitrogen gas desorbed when the cell was returned to room temperature was measured, and the number of nitrogen gas molecules (monomolecular adsorption amount) necessary to form a monomolecular layer on the surface of each positive electrode material was calculated. The specific surface area was determined by multiplying this monomolecular adsorption amount by the occupied area and avocado number per adsorbed nitrogen molecule.
<タップ密度>
更に、リチウム遷移金属複酸化物のタップ密度は、パウダーテスタ(ホソカワミクロン株式会社製、PT−R型)を用いて測定した。目開き710μmの篩上に各正極材料を入れた後、篩を振動させて100cm3(直径50mm)のカップに各正極材料を堆積させる。タッピングを200回行って各正極材料を充填した後、カップ上部の粉末を擦り切った。カップ中の各正極材料の質量を秤量し、カップ体積で除してタップ密度を算出した。
<Tap density>
Furthermore, the tap density of the lithium transition metal double oxide was measured using a powder tester (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, PT-R type). After each positive electrode material is put on a sieve having a mesh opening of 710 μm, the sieve is vibrated to deposit each positive electrode material on a 100 cm 3 (
<内部抵抗、放電容量>
各試験用電池について、内部抵抗及び放電容量を以下の手順で測定した。充電レートを0.25Cとして4.2Vまで定電流/定電圧で充電した後、−30°Cに冷却し、5時間後に0.5Cの放電レートで放電して内部抵抗及び放電容量を求めた。
<Internal resistance, discharge capacity>
About each battery for a test, internal resistance and discharge capacity were measured in the following procedures. The battery was charged at a constant current / constant voltage up to 4.2 V at a charge rate of 0.25 C, cooled to −30 ° C., and discharged at a discharge rate of 0.5 C after 5 hours to determine internal resistance and discharge capacity. .
<サイクル特性、安全性>
各評価用電池について、充放電サイクル特性及び安全性を以下の手順で測定した。充放電サイクル特性試験では、充電終止電圧4.2V、放電終止電圧3.0Vとし、0.5Cで充放電を繰り返した。200サイクル後の放電容量を測定し、初期の放電容量に対する割合を百分率で求めて容量維持率とした。安全性試験として、内部短絡試験(釘さし試験)を行った。安全性試験では、充電条件を、充電電流200mAで充電終止電圧4.25Vまで定電流充電した後、4.25Vの定電圧で8時間充電する定電流定電圧充電とした。各評価用電池について10本の電池を充電した後、直径5mmの釘を電池の側面から貫通速度10cm/分で貫通させ、開裂弁の作動、発火、破裂などの異常の有無を観察し異常の認められた電池の本数を計数した。
<Cycle characteristics, safety>
For each battery for evaluation, charge / discharge cycle characteristics and safety were measured by the following procedure. In the charge / discharge cycle characteristic test, charge and discharge were repeated at 0.5 C with a charge end voltage of 4.2 V and a discharge end voltage of 3.0 V. The discharge capacity after 200 cycles was measured, and the ratio with respect to the initial discharge capacity was obtained as a percentage to obtain the capacity maintenance rate. As a safety test, an internal short circuit test (nailing test) was performed. In the safety test, the charging condition was constant current constant voltage charging in which charging was performed at a charging current of 200 mA to a charging end voltage of 4.25 V and then charging was performed at a constant voltage of 4.25 V for 8 hours. After charging 10 batteries for each evaluation battery, a nail with a diameter of 5 mm was penetrated from the side of the battery at a penetration speed of 10 cm / min, and the presence or absence of abnormalities such as the operation of the cleavage valve, ignition or rupture was observed. The number of recognized batteries was counted.
(試験、評価結果)
<平均粒径、粒内一次粒子分布比R>
粒子構造画像を画像処理した結果、実施例1の正極材料(1)a〜正極材料(1)f、実施例2の正極材料(2)〜正極材料(3)では、いずれも二次粒子の平均粒径が3〜40μmであり、一次粒子の平均粒径が0.1μm〜5μmであった。また、二次粒子の累積頻度90%での粒径は20μm以下であった。このことから二次粒子中の一次粒子は略均質であることが判明し、粒内一次粒子分布比Rはいずれも、0.8≦R≦1.2の範囲に入っていた(図4参照)。これに対して、比較例1の正極材料(1)g〜正極材料(1)m、比較例2の比較正極材料(1)〜比較正極材料(2)では、二次粒子の平均粒径が3〜40μmであり、一次粒子の平均粒径が5μm〜10μmであった。また、粒内一次粒子分布比Rは1.3以上であった。図5に示すように、比較例1〜比較例2では、リチウム遷移金属複合酸化物に対するバインダ(PVA溶液)の添加量が少ないため、リチウム遷移金属複合酸化物の調製時に一次粒子の凝集が不十分となり、一次粒子間に空隙が形成された。また、造粒が不完全なまま粒子を焼結させるために長時間焼成を行った結果、二次粒子中に異常粒成長した粗大一次粒子が生成した。
(Test and evaluation results)
<Average particle size, intraparticle primary particle distribution ratio R>
As a result of image processing of the particle structure image, the positive electrode material (1) a to the positive electrode material (1) f of Example 1 and the positive electrode material (2) to the positive electrode material (3) of Example 2 are all secondary particles. The average particle diameter was 3 to 40 μm, and the average particle diameter of the primary particles was 0.1 μm to 5 μm. Further, the particle size at a cumulative frequency of 90% of the secondary particles was 20 μm or less. From this, it was found that the primary particles in the secondary particles were substantially homogeneous, and the intragranular primary particle distribution ratio R was in the range of 0.8 ≦ R ≦ 1.2 (see FIG. 4). ). On the other hand, in the positive electrode material (1) g to the positive electrode material (1) m of Comparative Example 1 and the comparative positive electrode material (1) to the comparative positive electrode material (2) of Comparative Example 2, the average particle diameter of the secondary particles is The average particle diameter of primary particles was 5 μm to 10 μm. The intragranular primary particle distribution ratio R was 1.3 or more. As shown in FIG. 5, in Comparative Examples 1 and 2, since the amount of the binder (PVA solution) added to the lithium transition metal composite oxide is small, there is no aggregation of primary particles during the preparation of the lithium transition metal composite oxide. Sufficient and voids were formed between the primary particles. Moreover, as a result of firing for a long time in order to sinter the particles with incomplete granulation, coarse primary particles having abnormally grown grains were formed in the secondary particles.
<比表面積>
下表1に示すように、実施例1の正極材料(1)a〜正極材料(1)fでは、比表面積が0.5〜1.5m2/gの範囲を示した。また、タップ密度が1.4〜2.6g/cm3の範囲を示した。これに対して、比較例1の正極材料(1)g〜正極材料(1)mでは、比表面積が0.5〜1.5m2/gの範囲を示し、タップ密度が1.4〜2.1g/cm3の範囲を示した。比較例1では、実施例1と異なり一次粒子間に空隙が多く形成されたため、タップ密度を2.1g/cm3以上に上げることは難しかった。また、試験用電池作製時に正極板の密度を測定した結果、実施例1の各正極材料を使用した正極板では、密度が2.5〜2.7g/cm2であった。これに対して、実施例1よりタップ密度の低い比較例1の各正極材料を使用した正極板では、密度が2.3〜2.5g/cm2であった。
<Specific surface area>
As shown in Table 1 below, in the positive electrode material (1) a to the positive electrode material (1) f of Example 1, the specific surface area was in the range of 0.5 to 1.5 m 2 / g. Moreover, the tap density showed the range of 1.4-2.6 g / cm < 3 >. On the other hand, in the positive electrode material (1) g to the positive electrode material (1) m of Comparative Example 1, the specific surface area is in the range of 0.5 to 1.5 m 2 / g, and the tap density is 1.4 to 2. A range of 0.1 g / cm 3 was shown. In Comparative Example 1, unlike Example 1, since many voids were formed between the primary particles, it was difficult to increase the tap density to 2.1 g / cm 3 or more. Moreover, as a result of measuring the density of the positive electrode plate at the time of producing the test battery, the positive electrode plate using each positive electrode material of Example 1 had a density of 2.5 to 2.7 g / cm 2 . On the other hand, in the positive electrode plate using each positive electrode material of Comparative Example 1 having a tap density lower than that of Example 1, the density was 2.3 to 2.5 g / cm 2 .
<内部抵抗、放電容量>
下表2に示すように、リチウム遷移金属複合酸化物の組成を変えて調製した正極材料(1)〜正極材料(3)では、試験用電池用いて−30°Cの低温環境下で測定した内部抵抗が78〜120Ωを示し、放電容量が14〜22mAh/gを示した。これに対して、比較正極材料(1)〜比較正極材料(2)では、内部抵抗が130〜132Ω、放電容量が9〜10mAh/gを示した。
<Internal resistance, discharge capacity>
As shown in Table 2 below, the positive electrode material (1) to the positive electrode material (3) prepared by changing the composition of the lithium transition metal composite oxide were measured in a low temperature environment of −30 ° C. using a test battery. The internal resistance was 78 to 120Ω, and the discharge capacity was 14 to 22 mAh / g. On the other hand, in the comparative positive electrode material (1) to the comparative positive electrode material (2), the internal resistance was 130 to 132Ω and the discharge capacity was 9 to 10 mAh / g.
図6に示すように、各試験用電池について、正極材料(1)の比表面積に対する、低温環境下での内部抵抗を比較すると、実施例1の正極材料では、比表面積が0.6〜1.4m2/gの範囲で−30℃における内部抵抗が100Ω以下を示している。これに対して、比較例1の正極材料では、内部抵抗が100Ω以下となる比表面積は1.1〜1.4m2/gであった。 As shown in FIG. 6, when the internal resistance in a low-temperature environment is compared with the specific surface area of the positive electrode material (1) for each test battery, the specific surface area of the positive electrode material of Example 1 is 0.6 to 1. The internal resistance at −30 ° C. in the range of 0.4 m 2 / g is 100Ω or less. On the other hand, in the positive electrode material of Comparative Example 1, the specific surface area where the internal resistance was 100Ω or less was 1.1 to 1.4 m 2 / g.
また、粒内一次粒子分布比Rと、試験用電池を用いて低温環境下で測定した内部抵抗との関係を調べた。図7に示すように、実施例1の正極材料(1)を用いた試験用電池では、二次粒子内の一次粒子の分布が略均一であり、粒内一次粒子分布比Rが0.8≦R≦1.2の関係を満たしているため、内部抵抗が100Ω以下であることが判明した。これに対して、比較例1の正極材料(1)を用いた試験用電池では、二次粒子内の一次粒子の分布が不均一であり、粒内一次粒子分布比Rが1.3以上のため、内部抵抗が100Ω以上を示した。 Further, the relationship between the intragranular primary particle distribution ratio R and the internal resistance measured in a low temperature environment using a test battery was examined. As shown in FIG. 7, in the test battery using the positive electrode material (1) of Example 1, the distribution of primary particles in the secondary particles is substantially uniform, and the intragranular primary particle distribution ratio R is 0.8. Since the relationship of ≦ R ≦ 1.2 was satisfied, it was found that the internal resistance was 100Ω or less. On the other hand, in the test battery using the positive electrode material (1) of Comparative Example 1, the distribution of primary particles in the secondary particles is non-uniform, and the intragranular primary particle distribution ratio R is 1.3 or more. Therefore, the internal resistance was 100Ω or more.
更に、各正極材料(1)のタップ密度と、試験用電池を用いて低温環境下で測定した放電容量との関係を調べた。図8に示すように、実施例1の正極材料(1)a〜正極材料(1)fを用いた試験用電池では、タップ密度が1.5〜2.5g/cm3の範囲で、放電容量が8mAh/g以上を示した。中でも、タップ密度が1.75〜1.85g/cm3の範囲の正極材料(1)を用いた試験用電池では、放電容量が大幅に向上して13〜22mAh/gを示した。このタップ密度の正極材料(1)の比表面積は0.95〜1.05m2/gであり(表1参照)、これを用いた試験用電池の内部抵抗は78〜85Ωであった(図6参照)。これに対して、比較例1の正極材料(1)g〜正極材料(1)mを用いた試験用電池では、タップ密度が1.5g/cm3以上で、放電容量が8mAh/g以上を示した。ところが、比較例1の正極材料(1)では、タップ密度が高くなるにつれて比表面積が減少し、低温内部抵抗が増大した(表1、図6参照)。このことから、実施例1の正極材料(1)では、低温環境下で高放電容量及び低内部抵抗を両立させることができるのに対して、比較例1の正極材料(1)では、低温環境下での高放電容量及び低内部抵抗の両立はできないことが判明した。 Furthermore, the relationship between the tap density of each positive electrode material (1) and the discharge capacity measured in a low temperature environment using a test battery was examined. As shown in FIG. 8, in the test battery using the positive electrode material (1) a to the positive electrode material (1) f of Example 1, the tap density was in the range of 1.5 to 2.5 g / cm 3. The capacity was 8 mAh / g or more. Among them, in the test battery using the positive electrode material (1) having a tap density in the range of 1.75 to 1.85 g / cm 3 , the discharge capacity was significantly improved to show 13 to 22 mAh / g. The specific surface area of the positive electrode material (1) having this tap density was 0.95 to 1.05 m 2 / g (see Table 1), and the internal resistance of the test battery using this was 78 to 85Ω (see FIG. 6). In contrast, in the test battery using the positive electrode material (1) g to the positive electrode material (1) m of Comparative Example 1, the tap density was 1.5 g / cm 3 or more and the discharge capacity was 8 mAh / g or more. Indicated. However, in the positive electrode material (1) of Comparative Example 1, the specific surface area decreased and the low temperature internal resistance increased as the tap density increased (see Table 1 and FIG. 6). From this, the positive electrode material (1) of Example 1 can achieve both high discharge capacity and low internal resistance in a low temperature environment, whereas the positive electrode material (1) of Comparative Example 1 has a low temperature environment. It was found that high discharge capacity and low internal resistance cannot be achieved at the same time.
<サイクル特性、安全性>
下表3に示すように、各評価用電池について、容量維持率及び異常電池数を測定した結果、正極材料(1)〜正極材料(3)を用いた電池(1)〜電池(3)では、容量維持率は84〜87%と良好であった。また、内部短絡試験では、開裂弁の作動、発火、破裂などの異常は認められず異常電池数は0本であった。これに対して、比較正極材料(1)〜比較正極材料(2)を用いた比較電池(1)〜比較電池(2)では、容量維持率は56〜72%と低くなり、サイクル寿命の劣化が認められた。また、比較電池(2)の内部短絡試験では、開裂弁の作動、発火、破裂などの異常が認められた。このことから、リチウム遷移金属複合酸化物を構成する遷移金属に占めるNi組成が44%以下では容量維持率が高くなり、Ni組成が45%以上では容量維持率が低下することが明らかとなった。
<Cycle characteristics, safety>
As shown in Table 3 below, as a result of measuring the capacity retention rate and the number of abnormal batteries for each evaluation battery, in the batteries (1) to (3) using the positive electrode material (1) to the positive electrode material (3), The capacity retention rate was as good as 84 to 87%. In the internal short circuit test, no abnormality such as the operation of the cleavage valve, ignition, or rupture was observed, and the number of abnormal batteries was zero. On the other hand, in the comparative battery (1) to the comparative battery (2) using the comparative positive electrode material (1) to the comparative positive electrode material (2), the capacity retention rate is as low as 56 to 72%, and the cycle life is deteriorated. Was recognized. Further, in the internal short circuit test of the comparative battery (2), abnormalities such as the operation of the cleavage valve, ignition and rupture were observed. From this, it has been clarified that when the Ni composition in the transition metal constituting the lithium transition metal composite oxide is 44% or less, the capacity maintenance ratio is high, and when the Ni composition is 45% or more, the capacity maintenance ratio is lowered. .
<開回路電圧>
図9に示すように、リチウムイオン二次電池20の充電状態を50%とし、開回路電圧が3.5V〜4.1Vのときに−30°Cの低温環境下で測定した内部抵抗は、開回路電圧が3.6〜3.9Vの範囲で内部抵抗が約800Ω以下を示した。一方、充電状態を90%としたときは、開回路電圧が3.8〜4.1Vのときに内部抵抗が低下した。また、リチウムイオン二次電池20を0.5Cの放電レートで放電して内部抵抗を求めた結果、放電深度50%の状態における出力エネルギ密度は200〜500W/Kgを示した。
<Open circuit voltage>
As shown in FIG. 9, the internal resistance measured in a low temperature environment of −30 ° C. when the state of charge of the lithium ion
<走行テスト>
ゴルフカート30について、−30°Cの低温環境下で走行テストを行った結果、低温環境下での出力性能、容量維持率に優れるリチウムイオン二次電池20を搭載しているため、加速性能、登坂性能を含めて優れた走行性能を示し、電池寿命も十分であることが判明した。
<Running test>
As a result of running tests on the
(作用等)
次に、本実施形態の作用等について、リチウム遷移金属複合酸化物及びリチウムイオン二次電池20を中心に説明する。
(Action etc.)
Next, the operation and the like of this embodiment will be described focusing on the lithium transition metal composite oxide and the lithium ion
従来リチウムイオン二次電池の正極活物質には、Li、Mn、Ni、Coを含むリチウム遷移金属複合酸化物が用いられている。正極活物質は複数個の一次粒子が凝集して結合した粒子構造の二次粒子で構成されている。一次粒子を小粒径とすることで正極活物質が高比表面積となり、非水電解液と正極活物質との反応面積が増加して高率放電特性を改善することができる。ところが、−30°Cの低温環境下(以下、極低温環境下という。)では、非水電解液の粘度が上昇するため、リチウムイオンの拡散速度が低下して放電容量が低下する。このため、正極では固体(正極活物質粒子)内のリチウムイオンの拡散が支配的となることから、二次粒子間及び導電材間の良好な接合による導電ネットワークを構成することが重要となる。このような導電ネットワークを構成するには、二次粒子間の接合性と共に、二次粒子を構成する一次粒子間の接合性も重要となる。従って、極低温環境下で、高率放電を改善すると同時に、放電容量の低下を抑制するためには、正極活物質の粒子構造が重要となる。 Conventionally, lithium transition metal composite oxides containing Li, Mn, Ni, and Co have been used as positive electrode active materials for lithium ion secondary batteries. The positive electrode active material is composed of secondary particles having a particle structure in which a plurality of primary particles are aggregated and bonded. By making the primary particles small, the positive electrode active material has a high specific surface area, the reaction area between the non-aqueous electrolyte and the positive electrode active material is increased, and high rate discharge characteristics can be improved. However, in a low temperature environment of −30 ° C. (hereinafter referred to as “very low temperature environment”), the viscosity of the non-aqueous electrolyte increases, so the diffusion rate of lithium ions decreases and the discharge capacity decreases. For this reason, in the positive electrode, the diffusion of lithium ions in the solid (positive electrode active material particles) is dominant, and therefore it is important to form a conductive network by good bonding between secondary particles and between conductive materials. In order to construct such a conductive network, not only the bonding properties between the secondary particles but also the bonding properties between the primary particles constituting the secondary particles are important. Therefore, the particle structure of the positive electrode active material is important in order to improve the high rate discharge and suppress the decrease in the discharge capacity in a cryogenic environment.
二次粒子内で個々の一次粒子を数多くの他の粒子と接合させることで、隣り合う粒子への電子伝導又はリチウムイオンの拡散が可能となるため、二次粒子内部で良好な導電ネットワークが形成されると共に、リチウムイオンの拡散速度が向上する。個々の粒子が数多くの粒子と接合すれば、一部の粒子間が接合されなくても他の粒子との接合により電子伝導、リチウムイオンの拡散が可能となる。このため、均一な粒径の一次粒子が数多くの他の粒子と接合して構成される二次粒子構造を構成することが好ましい。 By joining individual primary particles with many other particles within the secondary particles, it becomes possible to conduct electrons or diffuse lithium ions to adjacent particles, thus forming a good conductive network inside the secondary particles. In addition, the diffusion rate of lithium ions is improved. If individual particles are bonded to a large number of particles, electron conduction and lithium ion diffusion can be achieved by bonding with other particles even if some particles are not bonded. For this reason, it is preferable to constitute a secondary particle structure in which primary particles having a uniform particle diameter are joined with many other particles.
また、二次粒子の一般的な造粒工程では、バインダの濃度等により粒子間の凝集状態が変わるため、二次粒子内に空隙ができることがある。空隙に面した一次粒子と、他の一次粒子に接合した一次粒子とでは、焼成工程での反応過程が異なり、不均質な一次粒子で構成された二次粒子になり易い。二次粒子を構成する一次粒子が局所的に成長して粗大粒子となった場合、二次粒子内に空隙が形成された粒子構造となる。このような粒子構造では、一次粒子間の接合性が低下するため、隣り合う一次粒子間で電子伝導又はリチウムイオンが拡散する確率が低下する。従って、電子伝導又はリチウムイオンの拡散には、正極活物質のミクロな粒子構造、すなわち、空隙が少なく、一次粒子間の接合性が良好で、均一な一次粒子が数多くの他の隣り合う一次粒子と接合した粒子構造を構成することが重要である。 Further, in a general granulation process of secondary particles, the aggregation state between the particles changes depending on the binder concentration or the like, so that voids may be formed in the secondary particles. The primary particles facing the voids and the primary particles joined to the other primary particles have different reaction processes in the firing step, and tend to be secondary particles composed of heterogeneous primary particles. When the primary particles constituting the secondary particles grow locally to become coarse particles, a particle structure is formed in which voids are formed in the secondary particles. In such a particle structure, the bondability between the primary particles is lowered, so that the probability of electron conduction or diffusion of lithium ions between adjacent primary particles is lowered. Therefore, for electron conduction or lithium ion diffusion, the microparticle structure of the positive electrode active material, that is, there are few voids, good bondability between the primary particles, and a large number of other primary particles adjacent to each other are uniform. It is important to construct a particle structure joined with the.
極低温環境下での電池出力特性の向上に適したミクロな粒子構造を有する正極活物質粉末の粉体物性として、比表面積及び粉体充填密度が挙げられる。粉体充填密度には嵩密度、真密度、タップ密度等があるが、ミクロな粒子構造を反映できる粉体充填密度としては、タップ密度が適当である。タップ密度は、容器に単位体積あたりの粉体をタッピングして充填したときの密度であり、タッピング回数が増加するにつれて二次粒子間の空隙が減少し、充填密度が高くなる。タッピング回数が200回を超えると正極活物質粒子同士が接合してこれ以上の充填ができなくなり、タップ密度は飽和する。このため、タッピング回数200回で測定したタップ密度には、二次粒子内及び二次粒子間の空隙が反映されることとなる。このタップ密度が高くなるほど、二次粒子内及び二次粒子間の空隙が少なくなり粒子間の接合性が向上する。タップ密度が高い正極活物質を用いることで、電極全体の電子伝導性又はリチウムイオンの拡散性に優れるため、極低温環境下でも放電に寄与できるリチウムイオンが増加して高放電容量とすることができる。タップ密度が高すぎる場合には、非水電解液の浸透性が低下するので、却って放電容量の低下を招く。 Specific examples of the powder physical properties of the positive electrode active material powder having a microscopic particle structure suitable for improving battery output characteristics in a cryogenic environment include specific surface area and powder packing density. The powder packing density includes a bulk density, a true density, a tap density, and the like. A tap density is appropriate as a powder packing density that can reflect a micro particle structure. The tap density is a density when the container is tapped with powder per unit volume, and as the number of tapping increases, voids between secondary particles decrease and the packing density increases. When the number of tappings exceeds 200, the positive electrode active material particles are bonded to each other and cannot be filled any more, and the tap density is saturated. For this reason, voids within and between secondary particles are reflected in the tap density measured with 200 tappings. As the tap density increases, the voids in the secondary particles and between the secondary particles are reduced, and the bondability between the particles is improved. By using a positive electrode active material with a high tap density, it is possible to increase the lithium ion that can contribute to discharge even in an extremely low temperature environment because of the excellent electron conductivity or lithium ion diffusibility of the entire electrode, resulting in a high discharge capacity. it can. When the tap density is too high, the permeability of the non-aqueous electrolyte solution is lowered, and the discharge capacity is reduced instead.
また、粉体をタッピングしたときの二次粒子間の空隙は、粒子の自重と粒子間付着力の関係から二次粒子の粒径の影響を受ける。二次粒子の粒径が限界粒径(累積頻度90%での粒径)以上のときは粉体充填層中の空隙は一定となるが、限界粒径以下では、粒径が低下するにつれて二次粒子間の空隙が増大する。このため、高率放電に適した高比表面積を得るために二次粒子の粒径を小さくすると、二次粒子間の空隙が増大してタップ密度が低下する。タップ密度の低下に伴い電極中の正極材料充填率が減少するため、電池容量が低下してしまう。 In addition, the gap between the secondary particles when the powder is tapped is affected by the particle size of the secondary particles due to the relationship between the particle's own weight and the interparticle adhesion force. When the particle size of the secondary particles is greater than or equal to the critical particle size (particle size at a cumulative frequency of 90%), the voids in the powder packed bed are constant. The space between the secondary particles increases. For this reason, when the particle size of the secondary particles is reduced in order to obtain a high specific surface area suitable for high-rate discharge, voids between the secondary particles increase and the tap density decreases. As the tap density decreases, the filling rate of the positive electrode material in the electrode decreases, so the battery capacity decreases.
本発明者らは、以上の観点から、極低温環境下での電池出力特性の向上に適したミクロな粒子構造を有する正極活物質粉末の粉体物性を明らかにした。すなわち、正極活物質を高比表面積とするためには、一次粒子の小粒径化が望ましい。また、小粒径化した一次粒子で構成された二次粒子の粒子構造では、一次粒子間の接合性が良好で二次粒子内の空隙を少なくすることが好ましい。更に、二次粒子間の空隙を少なくするためには、タップ密度を高くすることが好ましい。これらを満たすことで、極低温環境下でも高率放電と高放電容量とを同時に達成することが可能となる。このため、正極活物質の比表面積、タップ密度及び一次粒子の粒径を最適化した。 From the above viewpoints, the present inventors have clarified the powder physical properties of the positive electrode active material powder having a micro particle structure suitable for improving the battery output characteristics in a cryogenic environment. That is, in order to make the positive electrode active material have a high specific surface area, it is desirable to reduce the primary particle size. Further, in the particle structure of the secondary particles composed of the primary particles having a reduced particle size, it is preferable that the bonding properties between the primary particles are good and the voids in the secondary particles are reduced. Furthermore, in order to reduce the voids between secondary particles, it is preferable to increase the tap density. By satisfying these conditions, it is possible to achieve high rate discharge and high discharge capacity at the same time even in a cryogenic environment. For this reason, the specific surface area, tap density, and primary particle size of the positive electrode active material were optimized.
本実施形態のリチウム遷移金属複合酸化物では、化学式LiaMnxNiyCozO2(0<a≦1.2、0.1≦x≦0.8、0.1≦y≦0.44、0.1≦z≦0.6、x+y+z=1)で表された層状結晶構造を有している。遷移金属としてNi、Mn、Coを含み層状結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物は高放電容量を有しているため、電池の設計上、充電時に結晶から完全にリチウムイオンを脱離させる必要がない。このため、充電時にリチウムイオンの脱離が少なく結晶構造の変化が小さくなることから、安定な結晶構造を有している。従って、リチウムイオン二次電池に用いたときに充放電サイクルや長期間の保存を経過しても、結晶構造が安定なため、長寿命化を達成することができる。 In the lithium transition metal composite oxide of the present embodiment, the chemical formula Li a Mn x Ni y Co z O 2 (0 <a ≦ 1.2, 0.1 ≦ x ≦ 0.8, 0.1 ≦ y ≦ 0. 44, 0.1 ≦ z ≦ 0.6, x + y + z = 1). Lithium transition metal composite oxides that contain Ni, Mn, and Co as transition metals and have a layered crystal structure have a high discharge capacity. Therefore, it is necessary to completely desorb lithium ions from the crystals during charging for battery design. There is no. For this reason, there is little desorption of lithium ions at the time of charging, and the change in crystal structure is small, so that it has a stable crystal structure. Therefore, even when a charge / discharge cycle or long-term storage is passed when used in a lithium ion secondary battery, the crystal structure is stable, and thus a long life can be achieved.
また、本実施形態のリチウム遷移金属複合酸化物では、二次粒子の累積頻度90%での粒径を20μm以下とする。このため、粗大二次粒子が排除されるので、比表面積の増大を図ることができ電池容量の向上を図ることができる。また、一次粒子の平均粒径を0.1μm〜5μmの範囲とする。このため、リチウム遷移金属複合酸化物の全体として比表面積の増大を図ることができる。一次粒子の平均粒径を0.5〜3μmとすることで、二次粒子内での一次粒子の分布が均質化されるため、一次粒子間の接合性の向上を図ることができる。また、リチウム遷移金属複合酸化物のタップ密度は、200回タップして測定したときに、1.5〜2.5g/cm3の範囲としている。二次粒子内及び二次粒子間の空隙が反映されたタップ密度を定めることで、二次粒子内及び二次粒子間の空隙が少なくなり粒子間の接合性に優れるので、電極全体の電子伝導性、リチウムイオンの拡散性が向上し、極低温環境下でも高放電容量を得ることができる。タップ密度を1.75〜1.85g/cm3の範囲とすることで、極低温環境下での放電容量を更に向上させることができる(図8参照)。 In the lithium transition metal composite oxide of the present embodiment, the particle diameter at a cumulative frequency of 90% of the secondary particles is 20 μm or less. For this reason, since the coarse secondary particles are excluded, the specific surface area can be increased and the battery capacity can be improved. Moreover, the average particle diameter of the primary particles is set in the range of 0.1 μm to 5 μm. For this reason, the specific surface area can be increased as a whole of the lithium transition metal composite oxide. By setting the average particle size of the primary particles to 0.5 to 3 μm, the distribution of the primary particles in the secondary particles is homogenized, so that the bondability between the primary particles can be improved. Further, the tap density of the lithium transition metal composite oxide is in the range of 1.5 to 2.5 g / cm 3 when measured by tapping 200 times. By determining the tap density that reflects the voids in and between the secondary particles, the voids in and between the secondary particles are reduced and the bonding between the particles is excellent. And diffusibility of lithium ions are improved, and a high discharge capacity can be obtained even in a cryogenic environment. By setting the tap density in the range of 1.75 to 1.85 g / cm 3 , the discharge capacity in a cryogenic environment can be further improved (see FIG. 8).
更に、本実施形態のリチウム遷移金属複合酸化物では、比表面積を0.6〜1.4m2/gの範囲とする。このため、リチウムイオン二次電池20に用いることで非水電解液との反応面積が確保されることから、内部抵抗を低減させることができ、高出力化を図ることができる。比表面積を0.95〜1.05m2/gの範囲とすることで、極低温環境下での出力を更に向上させることができる(図6参照)。
Furthermore, in the lithium transition metal composite oxide of the present embodiment, the specific surface area is in the range of 0.6 to 1.4 m 2 / g. For this reason, since the reaction area with a non-aqueous electrolyte is ensured by using for the lithium ion
また更に、本実施形態のリチウム遷移金属複合酸化物では、粒内一次粒子分布比Rが、0.8≦R≦1.2の関係を満たしている。このため、二次粒子内で一次粒子が略均一に分布した構造となるため、一次粒子間の空隙が減少するので、一次粒子同士の接合性を向上させることができ内部抵抗を減少させることができる(図7参照)。 Furthermore, in the lithium transition metal composite oxide of this embodiment, the intragranular primary particle distribution ratio R satisfies the relationship 0.8 ≦ R ≦ 1.2. For this reason, since the primary particles have a substantially uniformly distributed structure in the secondary particles, the voids between the primary particles are reduced, so that the bondability between the primary particles can be improved and the internal resistance can be reduced. Yes (see FIG. 7).
更にまた、本実施形態のリチウム遷移金属複合酸化物では、上述した粉体特性を有するため、試験用電池を作製して極低温環境下で測定したときに、放電容量が8mAh/g以上の高容量を得ることができる。このようなリチウム遷移金属複合酸化物を用いることで、正極の電極密度を2.5〜2.7g/cm2の範囲とすることができる。このため、リチウム遷移金属複合酸化物の充填密度が確保されるので、極低温環境下でも出力、容量の低下を抑制することができる。 Furthermore, since the lithium transition metal composite oxide of the present embodiment has the above-mentioned powder characteristics, when the test battery is prepared and measured in a cryogenic environment, the discharge capacity is as high as 8 mAh / g or more. Capacity can be obtained. By using such a lithium transition metal complex oxide, the electrode density of the positive electrode can be in the range of 2.5 to 2.7 g / cm 2 . For this reason, since the packing density of the lithium transition metal composite oxide is ensured, it is possible to suppress a decrease in output and capacity even in a cryogenic environment.
また、本実施形態のリチウムイオン二次電池20では、極低温環境下でも内部抵抗の増大が抑制されるので、放電深度を50%とした状態で200〜500W/Kgの範囲の出力エネルギ密度を得ることができる。また、リチウムイオン二次電池20では、図9に示すように、充電状態を50%として極低温環境下で内部抵抗を測定したときに、開回路電圧が3.6〜3.9Vの範囲で内部抵抗を減少させることができる。
Moreover, in the lithium ion
なお、本実施形態では、リチウム遷移金属複合酸化物の調製時に大気中雰囲気下、1000°Cで焼成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、化学式LiaMnxNiyCozO2(0<a≦1.2、0.1≦x≦0.8、0.1≦y≦0.44、0.1≦z≦0.6、x+y+z=1)で表される層状結晶構造のリチウム遷移金属複合酸化物を得ることができる条件であればよい。また、原料が高コストのコバルト含有量を減少させることで、リチウムイオン二次電池の低コスト化を図ることができる。 In the present embodiment, an example of firing at 1000 ° C. in the atmosphere at the time of preparation of the lithium transition metal composite oxide is shown, but the present invention is not limited to this, and the chemical formula Li a Mn x Ni y Co z O 2 (0 <a ≦ 1.2, 0.1 ≦ x ≦ 0.8, 0.1 ≦ y ≦ 0.44, 0.1 ≦ z ≦ 0.6, x + y + z = 1) Any conditions may be used as long as the lithium transition metal composite oxide having a layered crystal structure can be obtained. In addition, the cost of the lithium ion secondary battery can be reduced by reducing the high-cost cobalt content of the raw material.
また、本実施形態では、有底円筒型のリチウムイオン二次電池20を例示したが、本発明は電池の形状、構造に制限されるものではない。例えば、電池形状としては、角型、多角形状としてもよく、本実施形態以外の電池構造としては、正負極の外部端子が電池缶内で押し合う構造としてもよい。電池の寸法についても特に制限されるものではない。
In the present embodiment, the bottomed cylindrical lithium ion
更に、本実施形態では、負極活物質として非晶質炭素を、非水電解液としてEC、DEC、DMCの体積比1:1:1の混合溶媒にLiPF6を溶解させたものをそれぞれ例示したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、通常リチウムイオン二次電池に使用される材料であれば、特に制限されるものではない。 Further, in the present embodiment, amorphous carbon is used as the negative electrode active material, and LiPF 6 is dissolved in a mixed solvent having a volume ratio of 1: 1: 1 of EC, DEC, and DMC as the non-aqueous electrolyte. However, the present invention is not limited to these, and is not particularly limited as long as it is a material usually used for a lithium ion secondary battery.
また更に、本実施形態では、リチウムイオン二次電池20を搭載したゴルフカート30を例示したが、本発明のリチウムイオン二次電池の用途はこれに限定されるものではなく、各種産業機器用途の中・高容量電源として好適に使用することができる。例えば、電気自動車、軽車両、各種動力機関により駆動される動力源と電動機による動力源との双方を用いるハイブリッド自動車或いは汽動車等に好適である。更に、各種民生用の中容量家庭用電気機器等に使用してもよい。
Furthermore, in this embodiment, although the
本発明は極低温環境下での高率放電が可能で容量低下を抑制することができる正極活物質及び該正極活物質を用いたリチウム二次電池を提供するため、リチウム二次電池の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。 The present invention provides a positive electrode active material capable of high-rate discharge in a cryogenic environment and capable of suppressing a reduction in capacity, and a lithium secondary battery using the positive electrode active material. Since it contributes to sales, it has industrial applicability.
1 一次粒子
2 二次粒子
3 正極板
20 円筒型リチウムイオン二次電池(リチウム二次電池)
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Cited By (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008001830A1 (en) * | 2006-06-26 | 2008-01-03 | Panasonic Corporation | Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2008251526A (en) * | 2007-03-08 | 2008-10-16 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery, and positive electrode |
JP2009004285A (en) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Sanyo Electric Co Ltd | Positive electrode active material, method for producing positive electrode active material, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
WO2011108720A1 (en) * | 2010-03-05 | 2011-09-09 | Jx日鉱日石金属株式会社 | Positive-electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium battery, and lithium ion battery |
JP2011249259A (en) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Electrode for nonaqueous electrolyte battery, and nonaqueous electrolyte battery |
WO2011161652A1 (en) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | Basf Se | Method for producing lithium-mixed metal oxides and use thereof as cathode material |
WO2012111813A1 (en) * | 2011-02-18 | 2012-08-23 | 株式会社 東芝 | Positive pole, non-aqueous electrolyte battery and battery pack |
JP2013033764A (en) * | 2012-11-15 | 2013-02-14 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same |
JPWO2012098724A1 (en) * | 2011-01-21 | 2014-06-09 | Jx日鉱日石金属株式会社 | Method for producing positive electrode active material for lithium ion battery and positive electrode active material for lithium ion battery |
US8748041B2 (en) | 2009-03-31 | 2014-06-10 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active material for lithium ion battery |
US8993160B2 (en) | 2009-12-18 | 2015-03-31 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode for lithium ion battery, method for producing said positive electrode, and lithium ion battery |
JP2015122298A (en) * | 2013-11-22 | 2015-07-02 | 住友金属鉱山株式会社 | Method for manufacturing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery arranged by use thereof |
US9090481B2 (en) | 2010-03-04 | 2015-07-28 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active material for lithium-ion battery, positive electrode for lithium-ion battery, and lithium-ion battery |
US9105928B2 (en) | 2011-11-25 | 2015-08-11 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Positive active material for rechargeable lithium battery, method of preparing same, and rechargeable lithium battery including same |
US9118076B2 (en) | 2010-02-05 | 2015-08-25 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium ion battery and lithium ion battery |
US9214676B2 (en) | 2011-03-31 | 2015-12-15 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active material for lithium ion batteries, positive electrode for lithium ion batteries, and lithium ion battery |
US9216913B2 (en) | 2010-03-04 | 2015-12-22 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active substance for lithium ion batteries, positive electrode for lithium ion batteries, and lithium ion battery |
US9225020B2 (en) | 2010-03-04 | 2015-12-29 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active substance for lithium ion batteries, positive electrode for lithium ion batteries, and lithium ion battery |
US9224514B2 (en) | 2012-01-26 | 2015-12-29 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Cathode active material for lithium ion battery, cathode for lithium ion battery, and lithium ion battery |
US9224515B2 (en) | 2012-01-26 | 2015-12-29 | Jx Nippon Mining & Metals Coporation | Cathode active material for lithium ion battery, cathode for lithium ion battery, and lithium ion battery |
US9221693B2 (en) | 2011-03-29 | 2015-12-29 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Method for producing positive electrode active material for lithium ion batteries and positive electrode active material for lithium ion batteries |
US9231249B2 (en) | 2010-02-05 | 2016-01-05 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery |
US9240594B2 (en) | 2010-03-04 | 2016-01-19 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active substance for lithium ion batteries, positive electrode for lithium ion batteries, and lithium ion battery |
US9263732B2 (en) | 2009-12-22 | 2016-02-16 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active material for lithium-ion battery, positive electrode for a lithium-ion battery, lithium-ion battery using same, and precursor to a positive electrode active material for a lithium-ion battery |
US9911518B2 (en) | 2012-09-28 | 2018-03-06 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Cathode active material for lithium-ion battery, cathode for lithium-ion battery and lithium-ion battery |
US10122012B2 (en) | 2010-12-03 | 2018-11-06 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active material for lithium-ion battery, a positive electrode for lithium-ion battery, and lithium-ion battery |
JP2019197739A (en) * | 2015-03-17 | 2019-11-14 | 古河機械金属株式会社 | Manufacturing method of molded film and manufacturing method of all solid-state lithium ion battery |
US10522830B2 (en) | 2013-11-22 | 2019-12-31 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries and production method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001243952A (en) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Lithium secondary battery |
WO2001092158A1 (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-06 | Seimi Chemical Co., Ltd. | Lithium-transition metal composite oxide |
JP2002321920A (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-08 | Sakai Chem Ind Co Ltd | Element substitution lithium manganese compound oxide granulated composition, its manufacturing method and its utilization for secondary battery |
JP2003045414A (en) * | 2001-07-27 | 2003-02-14 | Mitsubishi Chemicals Corp | Electrode and secondary lithium battery using it |
JP2003068299A (en) * | 2001-08-24 | 2003-03-07 | Yuasa Corp | Positive electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same |
JP2003089526A (en) * | 2001-09-12 | 2003-03-28 | Mitsubishi Chemicals Corp | Lithium nickel manganese multiple oxide, positive electrode material for lithium secondary cell by using the same, positive electrode for lithium secondary cell, and lithium secondary cell |
JP2003092108A (en) * | 2001-07-12 | 2003-03-28 | Mitsubishi Chemicals Corp | Positive electrode material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery |
JP2003178756A (en) * | 2001-12-11 | 2003-06-27 | Toshiba Corp | Positive electrode active material and nonaqueous electrolyte battery |
JP2003183022A (en) * | 2001-10-11 | 2003-07-03 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing lithium-transition metal complex oxide |
JP2004087487A (en) * | 2002-08-05 | 2004-03-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Positive electrode active material and non-aqueous electrolyte secondary battery containing the same |
JP2004281253A (en) * | 2003-03-17 | 2004-10-07 | Hitachi Metals Ltd | Cathode active material for nonaqueous system lithium secondary battery, its manufacturing method and nonaqueous system lithium secondary battery using the material |
JP2005340186A (en) * | 2004-04-27 | 2005-12-08 | Mitsubishi Chemicals Corp | Layered lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder for positive electrode material of lithium secondary battery and manufacturing method thereof, lithium secondary battery positive electrode using it, and lithium secondary battery |
-
2004
- 2004-10-29 JP JP2004315039A patent/JP2006127923A/en active Pending
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001243952A (en) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Lithium secondary battery |
WO2001092158A1 (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-06 | Seimi Chemical Co., Ltd. | Lithium-transition metal composite oxide |
JP2002321920A (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-08 | Sakai Chem Ind Co Ltd | Element substitution lithium manganese compound oxide granulated composition, its manufacturing method and its utilization for secondary battery |
JP2003092108A (en) * | 2001-07-12 | 2003-03-28 | Mitsubishi Chemicals Corp | Positive electrode material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery |
JP2003045414A (en) * | 2001-07-27 | 2003-02-14 | Mitsubishi Chemicals Corp | Electrode and secondary lithium battery using it |
JP2003068299A (en) * | 2001-08-24 | 2003-03-07 | Yuasa Corp | Positive electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same |
JP2003089526A (en) * | 2001-09-12 | 2003-03-28 | Mitsubishi Chemicals Corp | Lithium nickel manganese multiple oxide, positive electrode material for lithium secondary cell by using the same, positive electrode for lithium secondary cell, and lithium secondary cell |
JP2003183022A (en) * | 2001-10-11 | 2003-07-03 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing lithium-transition metal complex oxide |
JP2003178756A (en) * | 2001-12-11 | 2003-06-27 | Toshiba Corp | Positive electrode active material and nonaqueous electrolyte battery |
JP2004087487A (en) * | 2002-08-05 | 2004-03-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Positive electrode active material and non-aqueous electrolyte secondary battery containing the same |
JP2004281253A (en) * | 2003-03-17 | 2004-10-07 | Hitachi Metals Ltd | Cathode active material for nonaqueous system lithium secondary battery, its manufacturing method and nonaqueous system lithium secondary battery using the material |
JP2005340186A (en) * | 2004-04-27 | 2005-12-08 | Mitsubishi Chemicals Corp | Layered lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder for positive electrode material of lithium secondary battery and manufacturing method thereof, lithium secondary battery positive electrode using it, and lithium secondary battery |
Cited By (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008001830A1 (en) * | 2006-06-26 | 2008-01-03 | Panasonic Corporation | Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2008251526A (en) * | 2007-03-08 | 2008-10-16 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery, and positive electrode |
JP2009004285A (en) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Sanyo Electric Co Ltd | Positive electrode active material, method for producing positive electrode active material, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
US8748041B2 (en) | 2009-03-31 | 2014-06-10 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active material for lithium ion battery |
US8993160B2 (en) | 2009-12-18 | 2015-03-31 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode for lithium ion battery, method for producing said positive electrode, and lithium ion battery |
US9263732B2 (en) | 2009-12-22 | 2016-02-16 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active material for lithium-ion battery, positive electrode for a lithium-ion battery, lithium-ion battery using same, and precursor to a positive electrode active material for a lithium-ion battery |
US9231249B2 (en) | 2010-02-05 | 2016-01-05 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery |
US9118076B2 (en) | 2010-02-05 | 2015-08-25 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium ion battery and lithium ion battery |
US9240594B2 (en) | 2010-03-04 | 2016-01-19 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active substance for lithium ion batteries, positive electrode for lithium ion batteries, and lithium ion battery |
US9225020B2 (en) | 2010-03-04 | 2015-12-29 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active substance for lithium ion batteries, positive electrode for lithium ion batteries, and lithium ion battery |
US9216913B2 (en) | 2010-03-04 | 2015-12-22 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active substance for lithium ion batteries, positive electrode for lithium ion batteries, and lithium ion battery |
US9090481B2 (en) | 2010-03-04 | 2015-07-28 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active material for lithium-ion battery, positive electrode for lithium-ion battery, and lithium-ion battery |
US8623551B2 (en) * | 2010-03-05 | 2014-01-07 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive-electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery |
JPWO2011108720A1 (en) * | 2010-03-05 | 2013-06-27 | Jx日鉱日石金属株式会社 | Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery |
KR101443996B1 (en) * | 2010-03-05 | 2014-09-23 | 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 | Positive-electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium battery, and lithium ion battery |
JP5467144B2 (en) * | 2010-03-05 | 2014-04-09 | Jx日鉱日石金属株式会社 | Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery |
WO2011108720A1 (en) * | 2010-03-05 | 2011-09-09 | Jx日鉱日石金属株式会社 | Positive-electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium battery, and lithium ion battery |
JP2011249259A (en) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Electrode for nonaqueous electrolyte battery, and nonaqueous electrolyte battery |
US8980475B2 (en) | 2010-06-25 | 2015-03-17 | Basf Se | Process for preparing lithium mixed metal oxides and their use as cathode material |
WO2011161652A1 (en) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | Basf Se | Method for producing lithium-mixed metal oxides and use thereof as cathode material |
US10122012B2 (en) | 2010-12-03 | 2018-11-06 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active material for lithium-ion battery, a positive electrode for lithium-ion battery, and lithium-ion battery |
JP5808316B2 (en) * | 2011-01-21 | 2015-11-10 | Jx日鉱日石金属株式会社 | Method for producing positive electrode active material for lithium ion battery |
US9327996B2 (en) | 2011-01-21 | 2016-05-03 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Method for producing positive electrode active material for lithium ion battery and positive electrode active material for lithium ion battery |
JPWO2012098724A1 (en) * | 2011-01-21 | 2014-06-09 | Jx日鉱日石金属株式会社 | Method for producing positive electrode active material for lithium ion battery and positive electrode active material for lithium ion battery |
WO2012111813A1 (en) * | 2011-02-18 | 2012-08-23 | 株式会社 東芝 | Positive pole, non-aqueous electrolyte battery and battery pack |
US9263747B2 (en) | 2011-02-18 | 2016-02-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Positive electrode, nonaqueous electrolyte battery and battery pack |
JP5514332B2 (en) * | 2011-02-18 | 2014-06-04 | 株式会社東芝 | Positive electrode, non-aqueous electrolyte battery and battery pack |
US9221693B2 (en) | 2011-03-29 | 2015-12-29 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Method for producing positive electrode active material for lithium ion batteries and positive electrode active material for lithium ion batteries |
US9214676B2 (en) | 2011-03-31 | 2015-12-15 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Positive electrode active material for lithium ion batteries, positive electrode for lithium ion batteries, and lithium ion battery |
US9105928B2 (en) | 2011-11-25 | 2015-08-11 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Positive active material for rechargeable lithium battery, method of preparing same, and rechargeable lithium battery including same |
US9224515B2 (en) | 2012-01-26 | 2015-12-29 | Jx Nippon Mining & Metals Coporation | Cathode active material for lithium ion battery, cathode for lithium ion battery, and lithium ion battery |
US9224514B2 (en) | 2012-01-26 | 2015-12-29 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Cathode active material for lithium ion battery, cathode for lithium ion battery, and lithium ion battery |
US9911518B2 (en) | 2012-09-28 | 2018-03-06 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Cathode active material for lithium-ion battery, cathode for lithium-ion battery and lithium-ion battery |
JP2013033764A (en) * | 2012-11-15 | 2013-02-14 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same |
JP2015122298A (en) * | 2013-11-22 | 2015-07-02 | 住友金属鉱山株式会社 | Method for manufacturing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery arranged by use thereof |
US10522830B2 (en) | 2013-11-22 | 2019-12-31 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries and production method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2019197739A (en) * | 2015-03-17 | 2019-11-14 | 古河機械金属株式会社 | Manufacturing method of molded film and manufacturing method of all solid-state lithium ion battery |
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