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JP2010219068A - Manufacturing method of sheet-shaped particles for cathode active material of lithium secondary battery - Google Patents

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JP2010219068A
JP2010219068A JP2010142405A JP2010142405A JP2010219068A JP 2010219068 A JP2010219068 A JP 2010219068A JP 2010142405 A JP2010142405 A JP 2010142405A JP 2010142405 A JP2010142405 A JP 2010142405A JP 2010219068 A JP2010219068 A JP 2010219068A
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JP
Japan
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particles
positive electrode
active material
lithium
electrode active
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010142405A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryuta Sugiura
隆太 杉浦
Shohei Yokoyama
昌平 横山
Nobuyuki Kobayashi
伸行 小林
Jun Yoshikawa
潤 吉川
Tsutomu Nanataki
七瀧  努
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of stably manufacturing sheet-shaped particles for a cathode active material of a lithium secondary battery, which improves battery characteristics such as capacity of a lithium secondary battery. <P>SOLUTION: The manufacturing method of sheet-shaped particles for the cathode active material of the lithium secondary battery includes the following processes: (1) a slurry containing raw material particles is prepared; (2) the prepared slurry is molded into an independent molded body while a magnetic field is being impressed; (3) the sheet-shaped molded body is calcined; and (4) lithium is introduced into the calcined body. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウム二次電池の正極活物質用の板状粒子(以下、単に「正極活物質板状粒子」と称する。)の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing plate-like particles for a positive electrode active material of a lithium secondary battery (hereinafter simply referred to as “positive electrode active material plate-like particles”).

リチウム二次電池(リチウムイオン二次電池と称されることもある)の正極活物質として、いわゆるα−NaFeO2型の層状岩塩構造を有しているものが、広く用いられている(例えば特開2003−132887号公報等参照)。このような、層状岩塩構造を有する正極活物質においては、(003)面以外の結晶面(リチウムイオン出入り面:例えば(101)面や(104)面)にて、リチウムイオン(Li)の出入りが生じる。かかるリチウムイオンの出入りによって、充放電動作が行われる。 As a positive electrode active material of a lithium secondary battery (sometimes called a lithium ion secondary battery), a material having a so-called α-NaFeO 2 type layered rock salt structure is widely used (for example, special (See Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-132877). In such a positive electrode active material having a layered rock salt structure, lithium ions (Li + ) are present on crystal planes other than the (003) plane (lithium ion entry / exit planes: for example, (101) plane or (104) plane). In and out. The charging / discharging operation is performed by the entry and exit of the lithium ions.

ここで、「層状岩塩構造」とは、リチウム層とリチウム以外の遷移金属層とが酸素の層を挟んで交互に積層された結晶構造、すなわち、酸化物イオンを介して遷移金属イオン層とリチウム単独層とが交互に積層された結晶構造(典型的にはα−NaFeO型構造:立方晶岩塩型構造の[111]軸方向に遷移金属とリチウムとが規則配列した構造)をいう。 Here, the “layered rock salt structure” is a crystal structure in which a lithium layer and a transition metal layer other than lithium are alternately stacked with an oxygen layer interposed therebetween, that is, a transition metal ion layer and a lithium through an oxide ion. It refers to a crystal structure in which single layers are alternately stacked (typically an α-NaFeO 2 type structure: a structure in which transition metals and lithium are regularly arranged in the [111] axis direction of a cubic rock salt type structure).

この種の電池の正極活物質においては、リチウムイオン出入り面が、より多く電解質に露出することで、容量等の電池特性が向上する。本発明は、かかる課題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、リチウム二次電池における容量等の電池特性を従来よりも向上させることのできる前記正極活物質板状粒子を、より安定的に製造する方法を提供することにある。   In the positive electrode active material of this type of battery, more lithium ion entry / exit surfaces are exposed to the electrolyte, thereby improving battery characteristics such as capacity. The present invention has been made to solve such problems. That is, an object of the present invention is to provide a method for more stably producing the positive electrode active material plate-like particles capable of improving battery characteristics such as capacity in a lithium secondary battery than before.

本発明の特徴は、前記正極活物質板状粒子の製造方法が、以下の工程を含むことにある。
・原料粒子を含むスラリーを調製する、スラリー調製工程
・前記スラリーを、磁場を印加しつつ、自立したシート状の成形体に成形する、シート成形工程
・前記成形体を焼成する、焼成工程
・前記焼成工程によって得られた焼成体にリチウムを導入する、リチウム導入工程
The characteristic of this invention is that the manufacturing method of the said positive electrode active material plate-like particle includes the following processes.
-Prepare slurry containing raw material particles-Slurry preparation step-Form the slurry into a self-supporting sheet-like molded body while applying a magnetic field, Sheet molding step-Firing the molded body, Firing step- Lithium introduction process for introducing lithium into the fired body obtained by the firing process

本発明の、前記正極活物質板状粒子の製造方法は、さらに、以下の工程を含んでいてもよい。
・前記焼成工程によって得られたシート状焼成体を解砕する、解砕工程
この場合、前記リチウム導入工程においては、前記解砕工程によって得られた解砕粒子にリチウムが導入される。
The positive electrode active material plate-like particle manufacturing method of the present invention may further include the following steps.
-Crushing process which crushes the sheet-like sintered body obtained by the said baking process In this case, in the said lithium introduction | transduction process, lithium is introduce | transduced into the pulverized particle obtained by the said crushing process.

前記スラリー調製工程においては、前記スラリーの粘度が30〜300cPに調整されることが好適である。   In the slurry preparation step, it is preferable that the viscosity of the slurry is adjusted to 30 to 300 cP.

前記シート成形工程における磁場印加条件は、以下の通りであることが好適である。
・磁束密度:1テスラ以上
・磁場印加方向:20°≦θ≦70°
(θは磁場の印加方向と前記成形体の法線とのなす角)
The magnetic field application conditions in the sheet forming step are preferably as follows.
Magnetic flux density: 1 Tesla or higher Magnetic field application direction: 20 ° ≦ θ ≦ 70 °
(Θ is an angle formed by the direction in which the magnetic field is applied and the normal of the compact)

なお、「板状粒子」とは、外形形状が板状である粒子のことをいう。「板状」という概念は、本明細書にて特段の説明を加えなくても社会通念上明確ではあるが、敢えて付言すると、例えば、以下のように定義づけることが可能である。   “Plate-like particles” refer to particles whose outer shape is plate-like. The concept of “plate-like” is clear from a social wisdom without any special explanation in the present specification, but can be defined as follows, for example.

「板状」とは、粒子を水平面(重力が作用する方向である鉛直方向と直交する平面)上に安定的に(外部からの衝撃(当該粒子が前記水平面から飛翔してしまうような強力な衝撃は除く)を受けてもさらに転倒することがないような態様で)載置した状態で、前記水平面と直交する第一の平面及び第二の平面(前記第一の平面と前記第二の平面とは交差し、典型的には直交する。)による当該粒子の断面を観察した場合に、いずれの断面においても、前記水平面に沿った(前記水平面と平行、あるいは前記水平面とのなす角度がα度(0<α<45)となる)方向である幅方向における寸法(かかる寸法は粒子の「幅」あるいは「径」と称される。)の方が、当該幅方向と直交する方向である厚さ方向における寸法(かかる寸法は粒子の「厚さ」と称される。)よりも大きい状態をいう。なお、上述の「厚さ」は、前記水平面と当該粒子との間の空隙部分を含まない。   “Plate-like” means that particles are placed on a horizontal plane (a plane perpendicular to the vertical direction, which is the direction in which gravity acts), stably (external impact (the particles are flying from the horizontal plane). The first plane and the second plane orthogonal to the horizontal plane (the first plane and the second plane) in a state of being placed (in a manner that will not fall down even if subjected to impact) When the cross section of the particle is observed by crossing the plane and typically orthogonal, the angle along the horizontal plane (parallel to or parallel to the horizontal plane) The dimension in the width direction which is the α degree (0 <α <45) direction (the dimension is referred to as the “width” or “diameter” of the particle) is the direction perpendicular to the width direction. Dimension in a certain thickness direction (the dimension is the "thickness of the particle It is referred to as a larger state. The above-mentioned “thickness” does not include a void portion between the horizontal plane and the particle.

すなわち、「アスペクト比」を、粒子の「幅」すなわち粒子の厚さ方向と直交する方向における最大径を、粒子の厚さで除した値と定義すると、「板状」粒子とは、アスペクト比が1を超える(典型的には2以上)粒子のことをいう。なお、後述するように、本発明に係る前記正極活物質板状粒子は、アスペクト比が4〜20であることが好適である。   That is, when the “aspect ratio” is defined as a value obtained by dividing the particle “width”, that is, the maximum diameter in the direction perpendicular to the thickness direction of the particle by the thickness of the particle, the “plate-like” particle is an aspect ratio. Refers to particles having a value exceeding 1 (typically 2 or more). In addition, as described later, the positive electrode active material plate-like particles according to the present invention preferably have an aspect ratio of 4 to 20.

本発明に係る前記正極活物質板状粒子は、通常、平板状に形成される。ここで、「平板状」とは、粒子を水平面上に安定的に載置した状態で、前記水平面と当該粒子との間に形成される空隙の高さが、粒子の厚さよりも小さい状態をいうものとする。これ以上屈曲したものは、この種の板状粒子では通常生じないため、本発明に係る前記正極活物質板状粒子に対しては、上述の定義が適切なものとなる。   The positive electrode active material plate-like particles according to the present invention are usually formed in a flat plate shape. Here, “flat plate” refers to a state in which the particle is stably placed on a horizontal plane, and the height of the void formed between the horizontal plane and the particle is smaller than the thickness of the particle. It shall be said. Since what is bent more than this usually does not occur in this type of plate-like particles, the above definition is appropriate for the positive electrode active material plate-like particles according to the present invention.

粒子を水平面上に安定的に載置した状態において、前記厚さ方向は、必ずしも前記鉛直方向と平行な方向になるとは限らない。例えば、粒子を水平面上に安定的に載置した状態における、前記第一の平面又は前記第二の平面による当該粒子の断面形状を、(a)長方形、(b)菱形、(c)楕円形、のいずれの形状に最も近似するかを分類した場合を想定する。この粒子断面形状が(a)長方形に近似するとき、前記幅方向は上述の状態における前記水平面と平行な方向となり、前記厚さ方向は上述の状態における前記鉛直方向と平行な方向となる。   In a state where particles are stably placed on a horizontal plane, the thickness direction is not necessarily parallel to the vertical direction. For example, in a state where the particles are stably placed on a horizontal plane, the cross-sectional shape of the particles by the first plane or the second plane is (a) a rectangle, (b) a rhombus, (c) an ellipse. A case is assumed in which the most approximate shape is classified. When this particle cross-sectional shape approximates (a) a rectangle, the width direction is a direction parallel to the horizontal plane in the above state, and the thickness direction is a direction parallel to the vertical direction in the above state.

一方、(b)菱形や(c)楕円形のときは、前記幅方向は上述の状態における前記水平面と若干の角度(45度以下:典型的には数〜20度程度)をなすこととなる。このときは、前記幅方向は、当該断面による外形線上の2点であって互いの距離が最も長くなるもの同士を結んだ方向となる(かかる定義は上述の(a)長方形の場合は、対角線となってしまうために適切ではない)。   On the other hand, in the case of (b) rhombus or (c) ellipse, the width direction makes a slight angle (45 degrees or less: typically about several to 20 degrees) with the horizontal plane in the above state. . In this case, the width direction is a direction connecting two points on the outline of the cross section that have the longest distance from each other (this definition is a diagonal line in the case of the above-described (a) rectangle) Is not appropriate to end up).

また、粒子の「板面」とは、粒子を水平面上に安定的に載置した状態における、当該水平面と対向する面、又は、当該水平面からみて当該粒子よりも上方に位置し当該水平面と平行な仮想平面と対向する面をいう。粒子の「板面」は、板状粒子における最も広い面であるため、「主面(principal surface)」と称されることもある。なお、この板面(主面)と交差する(典型的には直交する)面、すなわち、前記厚さ方向と垂直な方向である板面方向(あるいは面内方向)と交差する面は、粒子を水平面上に安定的に載置した状態における、当該粒子の平面視(当該粒子を水平面上に安定的に載置した状態で前記鉛直方向における上方から見た場合)における端縁に生じることから、「端面」と称される。   In addition, the “plate surface” of the particle is a surface facing the horizontal plane in a state where the particle is stably placed on the horizontal plane, or is positioned above the particle and parallel to the horizontal plane when viewed from the horizontal plane. A surface that faces a virtual plane. The “plate surface” of the particle is sometimes referred to as the “principal surface” because it is the widest surface of the plate-like particle. The plane intersecting (typically orthogonal) the plate surface (main surface), that is, the surface intersecting the plate surface direction (or in-plane direction) that is perpendicular to the thickness direction is a particle. From the edge of the particle in a state where the particle is stably placed on the horizontal plane (when viewed from above in the vertical direction with the particle stably placed on the horizontal surface) , Referred to as “end face”.

もっとも、本発明に係る前記正極活物質板状粒子は、その粒子断面形状が上述の(a)長方形に近似することが多い。このため、本発明に係る前記正極活物質板状粒子においては、前記厚さ方向は、粒子を水平面上に安定的に載置した状態における前記鉛直方向と平行な方向と云っても差し支えない。同様に、本発明に係る前記正極活物質板状粒子においては、粒子の「板面」は、粒子の前記厚さ方向と直交する表面と云っても差し支えない。   However, the positive electrode active material plate-like particles according to the present invention often have a particle cross-sectional shape that approximates the above-mentioned (a) rectangle. For this reason, in the positive electrode active material plate-like particle according to the present invention, the thickness direction may be a direction parallel to the vertical direction in a state where the particle is stably placed on a horizontal plane. Similarly, in the positive electrode active material plate-like particle according to the present invention, the “plate surface” of the particle may be a surface orthogonal to the thickness direction of the particle.

「自立した」シート状の成形体とは、他の支持体から独立して単体で取り扱い可能となるようなシート状の成形体をいい、典型的には、それ単体でシート状の成形体としての形状を保つことができるものである。   A “self-supporting” sheet-like molded body refers to a sheet-like molded body that can be handled as a single unit independently of other supports, and typically, as a single sheet-like molded body. The shape can be maintained.

本発明の製造方法においては、前記シート成形工程において上述のような所定態様で磁場が印加されることで、前記原料粒子が良好に配向された状態で、自立したシート状の成形体が形成される。   In the manufacturing method of the present invention, by applying a magnetic field in the predetermined manner as described above in the sheet forming step, a self-supporting sheet-like formed body is formed in a state where the raw material particles are well oriented. The

具体的には、例えば、前記原料粒子がCoである場合、磁場が印加されると、その(111)面(焼成及びリチウム導入後のLiCoO2粒子における(003)面に相当する面)が磁場印加方向と直交するように、当該原料粒子が配向される。このため、磁場印加方向を、前記成形体の厚さ方向に対して傾斜させることで、前記成形体の板面に、焼成及びリチウム導入後のリチウムイオン出入り面に相当する面が、良好に露出する。 Specifically, for example, when the raw material particles are Co 3 O 4 , when a magnetic field is applied, the (111) surface (the surface corresponding to the (003) surface in the LiCoO 2 particles after firing and lithium introduction). ) Are oriented so that) is perpendicular to the magnetic field application direction. Therefore, by inclining the magnetic field application direction with respect to the thickness direction of the molded body, the surface corresponding to the lithium ion entrance / exit surface after firing and lithium introduction is satisfactorily exposed on the plate surface of the molded body. To do.

したがって、本発明によれば、リチウムイオン出入り面がより多く表面に露出した、前記正極活物質板状粒子を、簡易な製造工程によって、より安定的に製造することが可能になる。具体的には、例えば、リチウムイオンが出入りできない(003)面が、板面と交差するように配向した、前記正極活物質板状粒子(より具体的には、例えば、X線回折における、(104)面による回折強度に対する(003)面による回折強度の比率[003]/[104]が、0.005〜1.0の範囲になるようなもの)が、本発明の製造方法によって、より安定的に製造され得る。   Therefore, according to the present invention, it is possible to more stably manufacture the positive electrode active material plate-like particles having more lithium ion entrance / exit surfaces exposed on the surface by a simple manufacturing process. Specifically, for example, the positive electrode active material plate-like particles (more specifically, for example, in X-ray diffraction, (003) plane in which lithium ions cannot enter and exit are aligned so as to intersect the plate surface. 104) The ratio [003] / [104] of the diffraction intensity by the (003) plane to the diffraction intensity by the plane is in the range of 0.005 to 1.0) by the production method of the present invention. It can be manufactured stably.

なお、配向度としては、ピーク強度比[003]/[104]が1.0以下となることで、リチウムイオンの取り出しが行いやすくなるため、充放電特性の向上が顕著となる。但し、ピーク強度比[003]/[104]が0.005未満となると、サイクル特性が下がる。これは、配向度が高すぎる(すなわち結晶の向きが揃いすぎる)と、リチウムイオンの出入りに伴う結晶の体積変化によって、粒子が割れやすくなるためである、と考えられる(なお、このサイクル特性劣化の理由の詳細については明らかではない。)。   As the degree of orientation, when the peak intensity ratio [003] / [104] is 1.0 or less, lithium ions can be easily taken out, and the charge / discharge characteristics are significantly improved. However, when the peak intensity ratio [003] / [104] is less than 0.005, the cycle characteristics deteriorate. This is considered to be because if the degree of orientation is too high (that is, the orientation of the crystals is too uniform), the particles are easily broken by the volume change of the crystals accompanying the entry and exit of lithium ions (this cycle characteristic deterioration) The details of the reason are not clear.)

この点、スラリー粘度が低すぎると、磁場印加後の前記原料粒子の配向状態が維持され難い。一方、スラリー粘度が高すぎると、磁場を印加しても前記原料粒子が良好に配向され難い。このため、スラリー粘度が高すぎても低すぎても、良好な配向状態の前記正極活物質板状粒子を得ることが困難となる。   In this regard, if the slurry viscosity is too low, it is difficult to maintain the orientation state of the raw material particles after application of the magnetic field. On the other hand, if the slurry viscosity is too high, the raw material particles are hardly oriented well even when a magnetic field is applied. For this reason, even if the slurry viscosity is too high or too low, it becomes difficult to obtain the positive electrode active material plate-like particles in a good orientation state.

また、θが小さすぎると(すなわち磁場印加方向が前記成形体の厚さ方向に近づきすぎると)、リチウムイオン出入り面の板面への露出度が小さくなり、レート特性が低下する。一方、θが大きすぎると(すなわち磁場印加方向が前記成形体の板面方向に近づきすぎると)、(003)面が板面方向に沿って積層状に配列されるため、粒子強度が低下し、耐久性が低下する。   On the other hand, if θ is too small (that is, if the magnetic field application direction is too close to the thickness direction of the molded body), the degree of exposure of the lithium ion entrance / exit surface to the plate surface becomes small, and the rate characteristics deteriorate. On the other hand, if θ is too large (that is, if the magnetic field application direction is too close to the plate surface direction of the molded body), the (003) plane is arranged in a stacked manner along the plate surface direction, so that the particle strength decreases. , Durability decreases.

以上の通り、本発明によれば、リチウム二次電池における容量等の電池特性を従来よりも向上させることのできる、前記正極活物質板状粒子を、より安定的に製造することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to more stably produce the positive electrode active material plate-like particles that can improve battery characteristics such as capacity in a lithium secondary battery as compared with the related art.

リチウム二次電池の概略構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of schematic structure of a lithium secondary battery. 図1Aに示されている正極の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the positive electrode shown by FIG. 1A. 図1に示されている正極活物質用板状粒子の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the plate-like particle for positive electrode active materials shown in FIG. 比較例の正極活物質粒子の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the positive electrode active material particle of a comparative example. 比較例の正極活物質粒子の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the positive electrode active material particle of a comparative example. 本発明の製造方法に係るシート成形工程に用いられる装置の一例である、シート成形装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the sheet forming apparatus which is an example of the apparatus used for the sheet forming process which concerns on the manufacturing method of this invention. 図3Aに示されている磁場印加部の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the magnetic field application part shown by FIG. 3A. 図1Bに示されている正極の一変形例の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the modification of the positive electrode shown by FIG. 1B.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態に対して施され得る各種の変更(modification)は、当該実施形態の説明中に挿入されると、一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that various modifications that can be made to the present embodiment are described at the end of the description because if they are inserted during the description of the embodiment, the understanding of the consistent description of the embodiment is hindered. ing.

<リチウム二次電池の概略構成>
図1Aは、本発明の一実施形態が適用されたリチウム二次電池10の概略構成を示す断面図である。
<Schematic configuration of lithium secondary battery>
FIG. 1A is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a lithium secondary battery 10 to which an embodiment of the present invention is applied.

図1Aを参照すると、本実施形態のリチウム二次電池10は、いわゆる液体型であって、電池ケース11と、セパレータ12と、電解質13と、負極14と、正極15と、を備えている。   Referring to FIG. 1A, the lithium secondary battery 10 of the present embodiment is a so-called liquid type, and includes a battery case 11, a separator 12, an electrolyte 13, a negative electrode 14, and a positive electrode 15.

セパレータ12は、電池ケース11内を二分するように設けられている。電池ケース11内には、液体の電解質13が収容されているとともに、負極14及び正極15がセパレータ12を隔てて対向するように設けられている。   The separator 12 is provided so as to bisect the inside of the battery case 11. In the battery case 11, a liquid electrolyte 13 is accommodated, and a negative electrode 14 and a positive electrode 15 are provided so as to face each other with the separator 12 therebetween.

電解質13としては、例えば、電気特性や取り扱い易さから、有機溶媒等の非水系溶媒にリチウム塩等の電解質塩を溶解させた、非水溶媒系の電解液が好適に用いられる。非水電解液の溶媒としては、例えば、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、メチルプロピオンカーボネート等の鎖状エステル;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等の誘電率の高い環状エステル;鎖状エステルと環状エステルの混合溶媒;等を用いることができ、鎖状エステルを主溶媒とした環状エステルとの混合溶媒が特に適している。   As the electrolyte 13, for example, a non-aqueous solvent based electrolyte in which an electrolyte salt such as a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent such as an organic solvent is preferably used because of its electrical characteristics and ease of handling. Examples of the solvent for the nonaqueous electrolytic solution include chain esters such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and methyl propion carbonate; cyclic esters having high dielectric constant such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate; A mixed solvent of a chain ester and a cyclic ester can be used, and a mixed solvent with a cyclic ester having a chain ester as a main solvent is particularly suitable.

非水電解液の調製にあたって上述の溶媒に溶解させる電解質塩としては、例えば、LiClO、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF、LiCFSO、LiCSO、LiCFCO、Li(SO、LiN(RfSO)(Rf′SO)、LiC(RfSO、LiC2n+1SO(n≧2)、LiN(RfOSO[ここでRfとRf′はフルオロアルキル基]、等を用いることができる。これらは、それぞれ単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。上述の電解質塩の中でも、炭素数2以上の含フッ素有機リチウム塩が特に好ましい。この含フッ素有機リチウム塩は、アニオン性が大きく、かつイオン分離しやすいので、上述の溶媒に溶解し易いからである。非水電解液中における電解質塩の濃度は、特に限定されないが、例えば、0.3mol/l以上、より好ましくは0.4mol/l以上であって、1.7mol/l以下、より好ましくは1.5mol/l以下である。 As the electrolyte salt to be dissolved in the solvent described above when the preparation of the non-aqueous electrolyte, for example, LiClO 4, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiSbF 6, LiCF 3 SO 3, LiC 4 F 9 SO 3, LiCF 3 CO 2 , Li 2 C 2 F 4 (SO 3 ) 2 , LiN (RfSO 2 ) (Rf′SO 2 ), LiC (RfSO 2 ) 3 , LiC n F 2n + 1 SO 3 (n ≧ 2), LiN (RfOSO 2 ) 2 [wherein Rf and Rf ′ are fluoroalkyl groups], etc. can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among the above electrolyte salts, a fluorine-containing organic lithium salt having 2 or more carbon atoms is particularly preferable. This is because this fluorine-containing organolithium salt has a large anionic property and is easily ion-separated, so that it is easily dissolved in the above-mentioned solvent. The concentration of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolytic solution is not particularly limited, but is, for example, 0.3 mol / l or more, more preferably 0.4 mol / l or more, and 1.7 mol / l or less, more preferably 1. .5 mol / l or less.

負極14に係る負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵、放出できるものであればよく、例えば、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭等の炭素質材料が用いられる。また、金属リチウムや、ケイ素,スズ、インジウム等を含む合金、リチウムに近い低電位で充放電できるケイ素,スズ等の酸化物、Li2.6Co0.4N等のリチウムとコバルトとの窒化物、等のリチウム吸蔵物質も、負極活物質として用いることができる。さらに、黒鉛の一部は、リチウムと合金化し得る金属や酸化物等と置き換えることもできる。負極活物質として黒鉛を用いた場合には、満充電時の電圧をリチウム基準で約0.1Vとみなすことができるため、電池電圧に0.1Vを加えた電圧で正極15の電位を便宜上計算することができることから、正極15の充電電位が制御しやすく好ましい。 The negative electrode active material according to the negative electrode 14 may be any material as long as it can occlude and release lithium ions. For example, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, a fired body of an organic polymer compound, mesocarbon micro Carbonaceous materials such as beads, carbon fibers, activated carbon and the like are used. In addition, metallic lithium, alloys containing silicon, tin, indium, etc., oxides of silicon, tin, etc. that can be charged and discharged at a low potential close to lithium, and nitriding of lithium and cobalt such as Li 2.6 Co 0.4 N Lithium storage materials such as materials can also be used as the negative electrode active material. Furthermore, a part of graphite can be replaced with a metal, oxide, or the like that can be alloyed with lithium. When graphite is used as the negative electrode active material, the voltage at the time of full charge can be regarded as about 0.1 V on the basis of lithium, so the potential of the positive electrode 15 is calculated for convenience by adding 0.1 V to the battery voltage. Therefore, it is preferable that the charging potential of the positive electrode 15 is easy to control.

図1Bは、図1Aに示されている正極15の拡大断面図である。図1Bを参照すると、正極15は、正極集電体15aと、正極活物質層15bと、を備えている。正極活物質層15bは、結着材15b1と、正極活物質用板状粒子15b2と、から構成されている。   FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view of the positive electrode 15 shown in FIG. 1A. Referring to FIG. 1B, the positive electrode 15 includes a positive electrode current collector 15a and a positive electrode active material layer 15b. The positive electrode active material layer 15b is composed of a binder 15b1 and plate particles 15b2 for positive electrode active material.

なお、図1A及び図1Bに示されているリチウム二次電池10及び正極15の基本的な構成(電池ケース11、セパレータ12、電解質13、負極14、正極集電体15a、及び結着材15b1を構成する材質を含む。)は周知であるので、本明細書においては、その詳細な説明は省略されている。   The basic configuration of the lithium secondary battery 10 and the positive electrode 15 shown in FIGS. 1A and 1B (battery case 11, separator 12, electrolyte 13, negative electrode 14, positive electrode current collector 15a, and binder 15b1. Is included in the present specification, and a detailed description thereof is omitted.

本発明の一実施形態である正極活物質用板状粒子15b2は、リチウムを含有し層状岩塩構造を有する粒子であって、厚さが2ないし100μm程度の板状に形成されている。   The positive electrode active material plate-like particle 15b2 according to an embodiment of the present invention is a particle containing lithium and having a layered rock salt structure, and is formed in a plate shape having a thickness of about 2 to 100 μm.

図2Aは、図1に示されている正極活物質用板状粒子15b2の拡大斜視図である。図2B及び図2Cは、比較例の正極活物質粒子の拡大斜視図である。   2A is an enlarged perspective view of the plate-like particles 15b2 for positive electrode active material shown in FIG. 2B and 2C are enlarged perspective views of positive electrode active material particles of a comparative example.

図2Aに示されているように、正極活物質用板状粒子15b2は、厚さ方向(図中上下方向)と直交する表面である板面(上側表面A及び下側表面B:以下「上側表面A」及び「下側表面B」をそれぞれ「板面A」及び「板面B」と称する。)に(003)以外の面(例えば(101)面や(104)面)が露出するように形成されている。   As shown in FIG. 2A, the plate-like particles 15b2 for the positive electrode active material are plate surfaces (upper surface A and lower surface B: hereinafter “upper surface”) that are surfaces orthogonal to the thickness direction (vertical direction in the figure). Surfaces other than (003) (for example, (101) surface and (104) surface) are exposed on “surface A” and “lower surface B” respectively referred to as “plate surface A” and “plate surface B”. Is formed.

すなわち、正極活物質用板状粒子15b2は、(003)以外の面(例えば(104)面)が粒子の板面A及びBと平行となるように形成されている。なお、粒子の板面方向(面内方向)と交差する端面Cには、(003)面(図中黒色で塗りつぶされた面)が露出していても構わない。   That is, the plate-like particles 15b2 for the positive electrode active material are formed so that surfaces other than (003) (for example, (104) surface) are parallel to the plate surfaces A and B of the particles. It should be noted that the (003) plane (surface painted in black in the drawing) may be exposed at the end surface C that intersects the plate surface direction (in-plane direction) of the particles.

これに対し、図2Bに示されている比較例の粒子は、薄板状ではなく等方形状に形成されている。また、図2Cに示されている比較例の粒子は、薄板状であるものの、粒子の厚さ方向における両面(板面A及びB)に(003)が露出するように形成されている。これら比較例の粒子は、従来の製造方法によって製造されたものである。   In contrast, the particles of the comparative example shown in FIG. 2B are formed in an isotropic shape instead of a thin plate shape. Moreover, although the particle of the comparative example shown by FIG. 2C is thin plate shape, it is formed so that (003) may be exposed to both surfaces (plate surface A and B) in the thickness direction of particle | grains. The particles of these comparative examples are produced by a conventional production method.

なお、正極活物質用板状粒子15b2の厚さは、2〜100μm、より好ましくは5〜50μm、さらに好ましくは5〜20μmが望ましい。100μmより厚いと、リチウム導入時のリチウムの拡散距離が増加するためにレート特性が低下する点や、シート成形性が悪くなる点から、好ましくない。また、正極活物質用板状粒子15b2の厚さは、2μm以上が望ましい。2μmより薄いと、充填率を上げる効果が小さくなる。   In addition, the thickness of the plate-like particle 15b2 for the positive electrode active material is 2 to 100 μm, more preferably 5 to 50 μm, and still more preferably 5 to 20 μm. When the thickness is more than 100 μm, the diffusion distance of lithium at the time of introduction of lithium is increased, so that the rate characteristics are lowered and the sheet formability is deteriorated. In addition, the thickness of the positive electrode active material plate-like particles 15b2 is desirably 2 μm or more. If it is thinner than 2 μm, the effect of increasing the filling rate is reduced.

正極活物質用板状粒子15b2のアスペクト比(粒子の厚さ方向と直交する方向における最大径を、粒子の厚さで除した値)は、4〜20が好ましい。アスペクト比が4より小さいと、配向によるリチウムイオン出入り面の拡大効果が小さくなる。これに対し、アスペクト比が20より大きいと、正極活物質用板状粒子15b2の板面が正極活物質層15bの面内方向と平行になるように正極活物質用板状粒子15b2が充填された場合、正極活物質層15bの厚さ方向へのリチウムイオンの拡散経路が長くなることで、レート特性が低下する。   The aspect ratio (value obtained by dividing the maximum diameter in the direction orthogonal to the thickness direction of the particle by the thickness of the particle) of the plate-like particle 15b2 for the positive electrode active material is preferably 4 to 20. When the aspect ratio is smaller than 4, the effect of expanding the lithium ion entrance / exit surface by orientation becomes small. On the other hand, if the aspect ratio is greater than 20, the positive electrode active material plate particles 15b2 are filled so that the plate surface of the positive electrode active material plate particles 15b2 is parallel to the in-plane direction of the positive electrode active material layer 15b. In this case, the rate characteristic is deteriorated because the lithium ion diffusion path in the thickness direction of the positive electrode active material layer 15b becomes longer.

<正極活物質用板状粒子の製造方法の概要>
図2Aに示されている構成の正極活物質用板状粒子15b2は、以下の工程を有する製造方法によって、安定的(容易かつ確実)に形成される。
(1)スラリー調製工程:原料粒子を含むスラリーを、所定粘度(30〜300cP)の粘度で調製する。
(2)シート成形工程:調製したスラリーを、磁場を印加しつつ、自立したシート状の成形体(グリーンシート)に成形する。このとき、磁場の印加条件は、以下の通りである。
・磁束密度:1テスラ以上
・磁場印加方向:20°<θ<70°
(θは磁場の印加方向とグリーンシートの厚さ方向(板面の法線方向)とのなす角)
(3)焼成工程:グリーンシートを焼成する。
(4)解砕工程:焼成工程によって得られた焼成体シートを解砕する。
(5)リチウム導入工程:解砕工程によって得られた焼成体粒子にリチウムを導入する。
<Outline of production method of plate-like particles for positive electrode active material>
The plate-like particle for positive electrode active material 15b2 having the configuration shown in FIG. 2A is stably (easy and reliable) formed by a manufacturing method including the following steps.
(1) Slurry preparation step: A slurry containing raw material particles is prepared with a predetermined viscosity (30 to 300 cP).
(2) Sheet forming step: The prepared slurry is formed into a self-supporting sheet-like formed body (green sheet) while applying a magnetic field. At this time, the application conditions of the magnetic field are as follows.
・ Magnetic flux density: 1 Tesla or more ・ Magnetic field application direction: 20 ° <θ <70 °
(Θ is the angle between the magnetic field application direction and the green sheet thickness direction (normal direction of the plate surface))
(3) Firing step: firing the green sheet.
(4) Crushing step: The fired body sheet obtained by the firing step is crushed.
(5) Lithium introduction step: Lithium is introduced into the fired particles obtained in the crushing step.

原料粒子としては、Co,(Ni,Co)(Co,Al),(Ni,Co,Al)O等の、リチウム化合物を含まない遷移金属化合物の粉末が用いられる。なお、粒成長の促進等の目的で、添加物(例えば、酸化ビスマス等の低融点酸化物、ホウケイ酸ガラス等の低融点ガラス)が適量添加され得る。また、スラリーは、減圧化で脱泡されることが好ましい。 As the raw material particles, powders of transition metal compounds that do not contain lithium compounds, such as Co 3 O 4 , (Ni, Co) (Co, Al) 2 O 4 , (Ni, Co, Al) O, are used. For the purpose of promoting grain growth, an appropriate amount of additives (for example, low melting point oxide such as bismuth oxide, low melting point glass such as borosilicate glass) can be added. In addition, the slurry is preferably degassed by reducing the pressure.

「自立した」シート状の成形体すなわちグリーンシートの成形方法としては、例えば、ドクターブレード法が用いられる。シート成形の厚さは、上述の通り、100μm以下に設定される。また、シート成形の厚さが2μm以上であれば、「自立した」シート状の成形体すなわちグリーンシートの形成が容易となる。このシート成形の厚さ(グリーンシートの厚さ)は、ほぼそのまま正極活物質用板状粒子15b2の厚さとなることから、当該正極活物質用板状粒子15b2の用途に合わせて適宜設定される。   For example, a doctor blade method is used as a method for forming a “self-supporting” sheet-like formed body, that is, a green sheet. As described above, the thickness of the sheet molding is set to 100 μm or less. Further, when the thickness of the sheet molding is 2 μm or more, it becomes easy to form a “self-supporting” sheet-like molded body, that is, a green sheet. The thickness of the sheet molding (the thickness of the green sheet) is almost the same as the thickness of the plate particles 15b2 for the positive electrode active material, and is appropriately set according to the use of the plate particles 15b2 for the positive electrode active material. .

図3Aは、本発明の製造方法に係るシート成形工程に用いられる装置の一例である、シート成形装置20の概略構成を示す図である。本実施形態のシート成形装置20は、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の合成樹脂やステンレス等の金属の薄板からなる長尺ベルト状のベースフィルムBFを所定方向(図中y軸正方向)に一定速度で搬送しつつ、当該ベースフィルムBF上にグリーンシートGSを形成するように構成されている。   FIG. 3A is a diagram illustrating a schematic configuration of a sheet forming apparatus 20 which is an example of an apparatus used in the sheet forming process according to the manufacturing method of the present invention. The sheet molding apparatus 20 according to the present embodiment is configured to feed a long belt-like base film BF made of a synthetic resin such as polyethylene terephthalate (PET) or a metal thin plate such as stainless steel at a constant speed in a predetermined direction (y-axis positive direction in the figure). The green sheet GS is formed on the base film BF while being conveyed.

具体的には、図3Aを参照すると、シート成形装置20は、塗工部21と、磁場印加部22と、乾燥部23と、を備えている。塗工部21は、いわゆるドクターブレード式の塗工機であって、スラリーSをベースフィルムBF上に所定厚さで連続的に塗工するように構成されている。磁場印加部22は、塗工部21によってベースフィルムBF上に形成された塗膜CFに磁場を印加することで、原料粒子を配向処理するように構成されている。乾燥部23は、磁場印加部22によって配向処理された塗膜CFを乾燥させることで、グリーンシートGSを形成するように構成されている。   Specifically, referring to FIG. 3A, the sheet forming apparatus 20 includes a coating unit 21, a magnetic field application unit 22, and a drying unit 23. The coating unit 21 is a so-called doctor blade type coating machine, and is configured to continuously apply the slurry S onto the base film BF with a predetermined thickness. The magnetic field application unit 22 is configured to orient the raw material particles by applying a magnetic field to the coating film CF formed on the base film BF by the coating unit 21. The drying unit 23 is configured to form the green sheet GS by drying the coating film CF subjected to the alignment treatment by the magnetic field application unit 22.

図3Bは、図3Aに示されている磁場印加部22の概略構成を示す図である。磁場印加部22は、ベースフィルムBFを挟んで互いに対向するように配置された、電磁石221及び222を備えている。電磁石221及び222は、乾燥前の塗膜CFに対して、シート厚さ方向(図中z方向)と所定角度θをなす方向に磁場を印加するように設けられている。すなわち、塗膜CFに対する磁場印加方向が、シート搬送方向(図中y方向)と直交し且つシート厚さ方向に対して傾斜するように、磁場印加部22が構成されている。   FIG. 3B is a diagram showing a schematic configuration of the magnetic field application unit 22 shown in FIG. 3A. The magnetic field application unit 22 includes electromagnets 221 and 222 arranged to face each other with the base film BF interposed therebetween. The electromagnets 221 and 222 are provided so as to apply a magnetic field to the coating film CF before drying in a direction that forms a predetermined angle θ with the sheet thickness direction (z direction in the drawing). That is, the magnetic field application unit 22 is configured so that the magnetic field application direction with respect to the coating film CF is orthogonal to the sheet conveyance direction (y direction in the figure) and is inclined with respect to the sheet thickness direction.

得られた焼成体シートは、粒界部にて解砕しやすい状態となっている。そこで、この焼成体シートを、所定の開口径のメッシュ上に載置して、その上からヘラで押しつけることで、焼成体シートが多数の板状粒子(焼成体粒子)に解砕される。なお、この解砕工程においては、解砕後の焼結体板状粒子のアスペクト比(すなわちリチウム導入後に得られる正極活物質用板状粒子15b2のアスペクト比)が4〜20となるように、焼成体シートの解砕条件(メッシュ開口径等)が設定される。   The obtained fired body sheet is in a state of being easily crushed at the grain boundary part. Therefore, the fired body sheet is placed on a mesh having a predetermined opening diameter and pressed with a spatula from above to break the fired body sheet into a large number of plate-like particles (fired body particles). In this crushing step, the aspect ratio of the sintered plate-like particles after crushing (that is, the aspect ratio of the plate-like particles for positive electrode active material 15b2 obtained after lithium introduction) is 4 to 20, Crushing conditions (such as mesh opening diameter) of the fired body sheet are set.

得られた焼成体粒子に、硝酸リチウム等のリチウム化合物を、リチウム(Li)と他の遷移金属(M)とのモル比Li/M(Mが複数種類ある場合は合計すなわちM=M1+M2…)が1以上となるようにふりかけて、熱処理することで、リチウム導入が行われる。ここで、熱処理温度は、750℃〜900℃が好ましい。750℃より低温では、反応が十分に進まない。一方、900℃より高温では、配向性が著しく低下する。   Lithium compound such as lithium nitrate is added to the obtained fired particles, and the molar ratio Li / M between lithium (Li) and other transition metal (M) (when there are a plurality of types M, M = M1 + M2...) Is introduced so as to be 1 or more and heat treatment is performed. Here, the heat treatment temperature is preferably 750 ° C to 900 ° C. At a temperature lower than 750 ° C., the reaction does not proceed sufficiently. On the other hand, when the temperature is higher than 900 ° C., the orientation is remarkably lowered.

なお、リチウム導入の際のリチウム源としては、例えば、炭酸リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム、塩化リチウム、シュウ酸リチウム、クエン酸リチウム等の各種リチウム塩や、リチウムメトキシド、リチウムエトキシド等のリチウムアルコキシドを用いることができる。   Examples of the lithium source at the time of introducing lithium include various lithium salts such as lithium carbonate, lithium nitrate, lithium acetate, lithium chloride, lithium oxalate and lithium citrate, and lithium such as lithium methoxide and lithium ethoxide. Alkoxides can be used.

<具体例>
以下、上述の製造方法の具体例、及びかかる具体例によって製造された粒子の評価結果について、詳細に説明する。
<Specific example>
Hereinafter, specific examples of the above-described manufacturing method and evaluation results of particles manufactured by the specific examples will be described in detail.

具体例1:コバルト−ニッケル系
<製造方法>
<<スラリー調製>>
まず、以下の方法によって、スラリーを調製した。
Specific example 1: Cobalt-nickel system <Production method>
<< Slurry Preparation >>
First, a slurry was prepared by the following method.

NiO粉末(粒径1−10μm、正同化学工業株式会社製)75.1重量部、Co粉末(粒径1−5μm、正同化学工業株式会社製)21.5重量部、Al粉末(粒径1−10μm、昭和電工株式会社製)3.4重量部を混合・粉砕し、大気雰囲気中で1300℃にて5時間熱処理することで、(Ni,Co,Al)O粉末を合成した。 NiO powder (particle size 1-10 μm, manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd.) 75.1 parts by weight, Co 3 O 4 powder (particle size 1-5 μm, manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd.) 21.5 parts by weight, Al By mixing and pulverizing 3.4 parts by weight of 2 O 3 powder (particle size: 1-10 μm, manufactured by Showa Denko KK) and heat-treating at 1300 ° C. for 5 hours in the atmosphere (Ni, Co, Al) O powder was synthesized.

この粉末をポットミルで16時間粉砕することで得られた(Ni,Co,Al)O原料粒子(粒径0.3μm)100重量部と、分散媒(トルエン:イソプロパノール=1:1)150重量部と、バインダー(ポリビニルブチラール:品番BM−2、積水化学工業株式会社製)10重量部と、可塑剤(DOP:Di(2-ethylhexyl)phthalate、黒金化成株式会社製)4重量部と、分散剤(製品名レオドールSP−O30、花王株式会社製)2重量部と、を混合した。この混合物を、減圧下で撹拌することで脱泡するとともに、分散媒を適宜追加することで粘度を150cPに調整した(なお、粘度は、ブルックフィールド社製LVT型粘度計で測定した。以下同様。)。   100 parts by weight of (Ni, Co, Al) O raw material particles (particle size 0.3 μm) obtained by grinding this powder for 16 hours in a pot mill, and 150 parts by weight of a dispersion medium (toluene: isopropanol = 1: 1) And 10 parts by weight of a binder (polyvinyl butyral: product number BM-2, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) and 4 parts by weight of a plasticizer (DOP: Di (2-ethylhexyl) phthalate, manufactured by Kurokin Kasei Co., Ltd.) 2 parts by weight of an agent (product name: Leodole SP-O30, manufactured by Kao Corporation) was mixed. The mixture was defoamed by stirring under reduced pressure, and the viscosity was adjusted to 150 cP by appropriately adding a dispersion medium (the viscosity was measured with an LVT viscometer manufactured by Brookfield. The same applies hereinafter. .)

<<シート成形>>
上記のようにして調製されたスラリーを、ドクターブレード法によって、PETフィルムの上に、乾燥後の厚さが10μmとなるように、シート状に成形した。このシート状の成形体(塗膜)に、磁束密度B=7[T],θ=40°の条件で磁場を印加した後に乾燥することで、原料粒子が配向したグリーンシートを得た。
<< Sheet molding >>
The slurry prepared as described above was formed into a sheet shape on a PET film by a doctor blade method so that the thickness after drying was 10 μm. A green sheet in which raw material particles were oriented was obtained by applying a magnetic field to the sheet-like molded body (coating film) under the conditions of magnetic flux density B = 7 [T] and θ = 40 ° and then drying.

<<焼成>>
PETフィルムから剥がしたグリーンシートを、カッターで50mm角に切り出し、突起の大きさが300μmのエンボス加工を施したジルコニア製セッター(寸法90mm角、高さ1mm)の中央に載置し、大気雰囲気中にて1000℃で10時間熱処理後、セッターに溶着していない部分を取り出した。
<< Baking >>
The green sheet peeled off from the PET film was cut into a 50 mm square with a cutter and placed in the center of a zirconia setter (dimension 90 mm square, height 1 mm) with an embossed projection of 300 μm in air. After heat treatment at 1000 ° C. for 10 hours, the portion not welded to the setter was taken out.

<<解砕>>
このようにして得られた(Ni,Co,Al)O焼成体シートを、開口径100μmのふるい(メッシュ)に載せ、ヘラで軽く押し付けながらメッシュを通過させることで、解砕した。
<< Disintegration >>
The (Ni, Co, Al) O fired body sheet thus obtained was placed on a sieve (mesh) having an opening diameter of 100 μm, and crushed by passing through the mesh while lightly pressing with a spatula.

<<リチウム導入>>
焼成体シートを解砕することで得られた(Ni,Co,Al)O焼成体粉末と、LiNO3粉末(関東化学株式会社製)とを、モル比率Li/NiCoAl)=1.2となるように混合し、酸素雰囲気中(0.1MPa)にて750℃で5時間加熱処理することで、粉末状のLi(Ni,Co,Al)O板状粒子を得た。
<< Lithium introduction >>
The (Ni, Co, Al) O fired body powder obtained by crushing the fired body sheet and the LiNO 3 powder (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) have a molar ratio of Li / NiCoAl) = 1.2. The mixture was heat-treated at 750 ° C. for 5 hours in an oxygen atmosphere (0.1 MPa) to obtain powdered Li (Ni, Co, Al) O 2 plate-like particles.

<評価方法>
<<XRD評価>>
XRD(X線回折)測定は、以下の方法で行った:エタノール2gに板状粒子0.1gを加えたものを、超音波分散機(超音波洗浄機)で30分間分散させ、これを25mm×50mmのガラス基板に2000rpmでスピンコートし、板状粒子同士ができるだけ重ならないように、且つ結晶面とガラス基板面とが平行となる状態に配置した。XRD装置(株式会社リガク製 ガイガーフレックスRAD−IB)を用い、板状粒子の表面に対してX線を照射したときのXRDプロファイルを測定し、(104)面による回折強度(ピーク高さ)に対する(003)面による回折強度(ピーク高さ)の比率[003]/[104]を求めた。なお、上記方法においては、板状粒子の板面がガラス基板面と面接触し、粒子板面とガラス基板面とが平行になる。このため、上記方法によれば、粒子板面の結晶面に平行に存在する結晶面、すなわち、粒子の板面方向に配向する結晶面による回折プロファイルが得られる。
<Evaluation method>
<< XRD evaluation >>
XRD (X-ray diffraction) measurement was performed by the following method: 2 g of ethanol plus 0.1 g of plate-like particles was dispersed for 30 minutes with an ultrasonic disperser (ultrasonic cleaner), and this was 25 mm. It spin-coated at 2000 rpm on the glass substrate of * 50mm, and it has arrange | positioned in the state with which a crystal plane and a glass substrate surface became parallel so that plate-shaped particle | grains may not overlap as much as possible. Using an XRD apparatus (Rigaku Co., Ltd., Geiger Flex RAD-IB), the XRD profile when the surface of the plate-like particle is irradiated with X-rays is measured, and the diffraction intensity (peak height) by the (104) plane is measured. The ratio [003] / [104] of the diffraction intensity (peak height) by the (003) plane was determined. In the above method, the plate surface of the plate-like particles is in surface contact with the glass substrate surface, and the particle plate surface and the glass substrate surface are parallel to each other. For this reason, according to the above method, a diffraction profile is obtained by a crystal plane that is parallel to the crystal plane of the grain plate surface, that is, a crystal plane that is oriented in the grain plane direction of the grain.

<<電池評価>>
電池特性の評価のために、以下のようにして電池を作成した。
<< Battery evaluation >>
In order to evaluate the battery characteristics, a battery was prepared as follows.

得られたLi(Ni,Co,Al)O板状粒子、アセチレンブラック、及びポリフッ化ビニリデン(PVDF)を、質量比で75:20:5となるように混合して、正極材料を調製した。調製した正極材料0.02gを300kg/cm2の圧力で直径20mmの円板状にプレス成形することで、正極活物質層を作製した。 The obtained Li (Ni, Co, Al) O 2 plate-like particles, acetylene black, and polyvinylidene fluoride (PVDF) were mixed at a mass ratio of 75: 20: 5 to prepare a positive electrode material. . A positive electrode active material layer was produced by press-forming 0.02 g of the prepared positive electrode material into a disk shape having a diameter of 20 mm at a pressure of 300 kg / cm 2 .

作製した正極活物質層、リチウム金属板からなる負極、ステンレス集電板、及びセパレータを、集電板−正極活物質層−セパレータ−負極−集電板の順に配置し、この集積体を電解液で満たすことでコインセルを作製した。電解液は、エチレンカーボネート(EC)及びジエチルカーボネート(DEC)を等体積比で混合した有機溶媒に、LiPFを1mol/Lの濃度となるように溶解することで調製した。 The prepared positive electrode active material layer, the negative electrode made of a lithium metal plate, the stainless steel current collector plate, and the separator are arranged in the order of current collector plate-positive electrode active material layer-separator-negative electrode-current collector plate, and this aggregate is used as an electrolyte. The coin cell was produced by filling with. The electrolytic solution was prepared by dissolving LiPF 6 in an organic solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at an equal volume ratio so as to have a concentration of 1 mol / L.

上述のようにして作製した電池(コインセル)を用いて、電池容量(放電容量)及び容量維持率の評価を行った。   Using the battery (coin cell) produced as described above, the battery capacity (discharge capacity) and capacity retention rate were evaluated.

0.1Cレートの電流値で電池電圧が4.2Vとなるまで定電流充電し、その後電池電圧を4.2Vに維持する電流条件で、その電流値が1/20に低下するまで定電圧充電した後10分間休止し、続いて1Cレートの電流値で電池電圧が3.0Vになるまで定電流放電した後10分間休止する、という充放電操作を1サイクルとし、25℃の条件下で合計3サイクル繰り返し、3サイクル目の放電容量を測定した。   Charge at a constant current until the battery voltage reaches 4.2 V at a current value of 0.1 C rate, and then charge at a constant voltage until the current value drops to 1/20 under the current condition of maintaining the battery voltage at 4.2 V. Charge / discharge operation of 10 minutes after that, followed by constant current discharge at a current value of 1 C rate until the battery voltage reaches 3.0 V, and then pause for 10 minutes. Three cycles were repeated, and the discharge capacity at the third cycle was measured.

作製した電池について、試験温度を25℃として、(1)1Cレートの定電流−定電圧で4.2Vまでの充電、及び(2)1Cレートの定電流で3.0Vまでの放電、を繰り返すサイクル充放電を行った。100回のサイクル充放電終了後の電池の放電容量を初回の電池の放電容量で除した値を、容量維持率(%)とした。   With respect to the produced battery, the test temperature was set to 25 ° C., and (1) 1C rate constant current-constant voltage charging to 4.2V and (2) 1C rate constant current discharging to 3.0V were repeated. Cycle charge / discharge was performed. The value obtained by dividing the discharge capacity of the battery after the end of 100 cycles of charge / discharge by the discharge capacity of the first battery was taken as the capacity retention rate (%).

<評価結果>
上述の製造方法における、スラリー粘度(η)、磁束密度(B)及び磁場印加方向(θ)の条件を変更することで配向度を変えた16の製造例(実験例1〜9及び比較例1〜7)の評価結果を、以下の表1に示す(上述の製造方法における条件と合致するものは実験例2である)。

Figure 2010219068
<Evaluation results>
Sixteen production examples (Experimental Examples 1 to 9 and Comparative Example 1) in which the degree of orientation was changed by changing the conditions of slurry viscosity (η), magnetic flux density (B), and magnetic field application direction (θ) in the production method described above. The evaluation results of (7) to (7) are shown in the following Table 1 (those that match the conditions in the above production method are Experimental Example 2).
Figure 2010219068

表1の結果から明らかなように、スラリー粘度30〜300cP、磁束密度1テスラ以上、磁場印加方向20〜70°である実験例1〜9においては、良好な放電容量及び容量維持率が得られた。これに対し、スラリー粘度が所定範囲を外れた比較例1及び2、印加磁場における磁束密度が小さいに比較例3、及び磁場印加方向θが所定範囲を外れた比較例4〜7においては、良好な配向度が得られず、放電容量が低くなった。   As is apparent from the results in Table 1, in Examples 1 to 9 in which the slurry viscosity is 30 to 300 cP, the magnetic flux density is 1 Tesla or more, and the magnetic field application direction is 20 to 70 °, good discharge capacity and capacity retention rate are obtained. It was. In contrast, Comparative Examples 1 and 2 in which the slurry viscosity was out of the predetermined range, Comparative Example 3 in which the magnetic flux density in the applied magnetic field was small, and Comparative Examples 4 to 7 in which the magnetic field application direction θ was out of the predetermined range were good. The degree of orientation was not obtained, and the discharge capacity was low.

具体例2:コバルト−ニッケル−マンガン三元系
<製造方法>
<<スラリー調製>>
まず、以下の方法によって、スラリーを調製した。
Specific Example 2: Cobalt-nickel-manganese ternary system <Production method>
<< Slurry Preparation >>
First, a slurry was prepared by the following method.

NiO粉末(粒径1−10μm、正同化学工業株式会社製)30.9重量部、MnCO粉末(粒径1−10μm、東ソー株式会社製)35.9重量部、Co粉末(粒径1−5μm、正同化学工業株式会社製)33.2重量部を混合・粉砕し、大気雰囲気中で850℃にて5時間熱処理することで、(Ni,Co)(Co,Al)粉末を合成した。 30.9 parts by weight of NiO powder (particle size 1-10 μm, manufactured by Shodo Chemical Co., Ltd.), 35.9 parts by weight of MnCO 3 powder (particle size 1-10 μm, manufactured by Tosoh Corporation), Co 3 O 4 powder ( (Ni, Co) (Co, Al) by mixing and pulverizing 33.2 parts by weight (particle size 1-5 μm, manufactured by Shodo Chemical Co., Ltd.) and heat-treating at 850 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. 2 O 4 powder was synthesized.

この粉末をポットミルで16時間粉砕することで得られた(Ni,Co)(Co,Al)原料粒子(粒径0.3μm)100重量部と、分散媒(トルエン:イソプロパノール=1:1)150重量部と、バインダー(ポリビニルブチラール:品番BM−2、積水化学工業株式会社製)10重量部と、可塑剤(DOP:Di(2-ethylhexyl)phthalate、黒金化成株式会社製)4重量部と、分散剤(製品名レオドールSP−O30、花王株式会社製)2重量部と、を混合した。この混合物を、減圧下で撹拌することで脱泡するとともに、粘度を150cPに調整した。 (Ni, Co) (Co, Al) 2 O 4 raw material particles (particle size: 0.3 μm) obtained by pulverizing this powder for 16 hours in a pot mill, and a dispersion medium (toluene: isopropanol = 1: 1) 150 parts by weight, 10 parts by weight of binder (polyvinyl butyral: product number BM-2, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) and plasticizer (DOP: Di (2-ethylhexyl) phthalate, manufactured by Kurokin Kasei Co., Ltd.) 4 Part by weight and 2 parts by weight of a dispersant (product name Leodol SP-O30, manufactured by Kao Corporation) were mixed. The mixture was degassed by stirring under reduced pressure, and the viscosity was adjusted to 150 cP.

<<シート成形>>
上記のようにして調製されたスラリーを、ドクターブレード法によって、PETフィルムの上に、乾燥後の厚さが10μmとなるように、シート状に成形した。このシート状の成形体に、磁束密度B=7[T],θ=40°の条件で磁場を印加した後に乾燥することで、原料粒子が配向したグリーンシートを得た。
<< Sheet molding >>
The slurry prepared as described above was formed into a sheet shape on a PET film by a doctor blade method so that the thickness after drying was 10 μm. A green sheet with oriented raw material particles was obtained by applying a magnetic field to the sheet-like molded body under the conditions of magnetic flux density B = 7 [T] and θ = 40 ° and then drying.

<<焼成>>
PETフィルムから剥がしたグリーンシートを、カッターで30mm角に切り出し、突起の大きさが300μmのエンボス加工を施したジルコニア製セッター(寸法90mm角、高さ1mm)の中央に載置し、大気雰囲気中にて900℃で10時間熱処理後、セッターに溶着していない部分を取り出した。
<< Baking >>
The green sheet peeled off from the PET film was cut into 30mm squares with a cutter and placed in the center of a zirconia setter (dimensions 90mm square, 1mm height) with a protrusion size of 300μm in the atmosphere. After the heat treatment at 900 ° C. for 10 hours, the portion not welded to the setter was taken out.

<<解砕>>
このようにして得られた(Ni,Co)(Co,Al)焼成体シートを、開口径100μmのふるい(メッシュ)に載せ、ヘラで軽く押し付けながらメッシュを通過させることで、解砕した。
<< Disintegration >>
The (Ni, Co) (Co, Al) 2 O 4 fired body sheet thus obtained is placed on a sieve (mesh) having an opening diameter of 100 μm, and is crushed by allowing the mesh to pass while pressing lightly with a spatula. did.

<<リチウム導入>>
焼成体シートを解砕することで得られた(Ni,Co)(Co,Al)粉末と、Li2CO3粉末(関東化学株式会社製)とを、Li/(Ni,Co)(Co,Al)=1.2となるように混合し、坩堝中にて900℃で12時間加熱処理することで、粉末状のLi(NiCoMn)O2板状粒子を得た。
<< Lithium introduction >>
(Ni, Co) (Co, Al) 2 O 4 powder obtained by crushing the fired body sheet and Li 2 CO 3 powder (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), Li / (Ni, Co) The mixture was mixed so that (Co, Al) 2 O 4 = 1.2, and heat-treated in a crucible at 900 ° C. for 12 hours to obtain powdered Li (NiCoMn) O 2 plate-like particles.

<評価>
上述した具体例1(コバルト−ニッケル系)と同様に、スラリー粘度(η)、磁束密度(B)及び磁場印加方向(θ)の条件を変更することで配向度を変えた16の製造例(比較例8〜14及び実験例10〜18)について、評価を行った(上述の製造方法における条件と合致するものは実験例11である)。評価結果である以下の表2から明らかなように、本具体例(コバルト−ニッケル−マンガン三元系)においても、上述した具体例1(コバルト−ニッケル系)と同様の結果が得られた。

Figure 2010219068
<Evaluation>
In the same manner as in the specific example 1 (cobalt-nickel system) described above, 16 production examples in which the degree of orientation was changed by changing the conditions of slurry viscosity (η), magnetic flux density (B), and magnetic field application direction (θ) ( Comparative Examples 8 to 14 and Experimental Examples 10 to 18) were evaluated (Experimental Example 11 is the one that matches the conditions in the above manufacturing method). As is clear from the evaluation results shown in Table 2 below, also in this specific example (cobalt-nickel-manganese ternary system), the same result as in the above-described specific example 1 (cobalt-nickel system) was obtained.
Figure 2010219068

具体例3:コバルト系
<製造方法>
<<スラリー調製>>
まず、以下の方法によって、スラリーを調製した。
Example 3: Cobalt-based <Production method>
<< Slurry Preparation >>
First, a slurry was prepared by the following method.

Co34粉末(粒径1−5μm、正同化学工業株式会社製)を粉砕して作製したCo34原料粒子(粒径0.3μm)に20wt%の割合でBi23(粒径0.3μm、太陽鉱工株式会社製)を添加したもの100重量部と、分散媒(トルエン:イソプロパノール=1:1)150重量部と、バインダー(ポリビニルブチラール:品番BM−2、積水化学工業株式会社製)10重量部と、可塑剤(DOP:Di(2-ethylhexyl)phthalate、黒金化成株式会社製)4重量部と、分散剤(製品名レオドールSP−O30、花王株式会社製)2重量部と、を混合した。この混合物を、減圧下で撹拌することで脱泡するとともに、粘度を150cPに調整した。 Co 3 O 4 powder (particle size: 1-5 μm, manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd.) was pulverized to produce Co 3 O 4 raw material particles (particle size: 0.3 μm) at a rate of 20 wt% Bi 2 O 3 ( 100 parts by weight with a particle size of 0.3 μm added by Taiyo Mining Co., Ltd., 150 parts by weight of a dispersion medium (toluene: isopropanol = 1: 1), and a binder (polyvinyl butyral: product number BM-2, Sekisui Chemical) 10 parts by weight of Kogyo Co., Ltd., 4 parts by weight of plasticizer (DOP: Di (2-ethylhexyl) phthalate, manufactured by Kurokin Kasei Co., Ltd.) and a dispersant (product name: Leodoll SP-O30, manufactured by Kao Corporation) 2 parts by weight were mixed. The mixture was degassed by stirring under reduced pressure, and the viscosity was adjusted to 150 cP.

<<シート成形>>
上記のようにして調製されたスラリーを、ドクターブレード法によって、PETフィルムの上に、乾燥後の厚さが10μmとなるように、シート状に成形した。このシート状の成形体に、磁束密度B=7[T],θ=40°の条件で磁場を印加した後に乾燥することで、原料粒子が配向したグリーンシートを得た。
<< Sheet molding >>
The slurry prepared as described above was formed into a sheet shape on a PET film by a doctor blade method so that the thickness after drying was 10 μm. A green sheet with oriented raw material particles was obtained by applying a magnetic field to the sheet-like molded body under the conditions of magnetic flux density B = 7 [T] and θ = 40 ° and then drying.

<<焼成>>
PETフィルムから剥がしたグリーンシートを、カッターで70mm角に切り出し、突起の大きさが300μmのエンボス加工を施したジルコニア製セッター(寸法90mm角、高さ1mm)の中央に載置し、焼成・降温後(焼成及び降温の条件は後述する)、セッターに溶着していない部分を取り出した。
<< Baking >>
The green sheet peeled off from the PET film is cut into a 70 mm square with a cutter and placed in the center of a zirconia setter (dimension 90 mm square, height 1 mm) with a protrusion size of 300 μm. After that (the conditions for firing and temperature lowering will be described later), a portion not welded to the setter was taken out.

<<解砕>>
このようにして得られたCo34焼成体シートを、開口径100μmのふるい(メッシュ)に載せ、ヘラで軽く押し付けながらメッシュを通過させることで、解砕した。
<< Disintegration >>
The Co 3 O 4 fired body sheet thus obtained was placed on a sieve (mesh) having an opening diameter of 100 μm, and crushed by passing through the mesh while lightly pressing with a spatula.

<<リチウム導入>>
焼成体シートを解砕することで得られたCo34粉末と、Li2CO3粉末(関東化学株式会社製)とを、Li/Co=1.0となるように混合し、坩堝中にて750℃で3時間加熱処理することで、粉末状のLiCoO2板状粒子を得た。
<< Lithium introduction >>
Co 3 O 4 powder obtained by pulverizing the fired body sheet and Li 2 CO 3 powder (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) were mixed so that Li / Co = 1.0, and in the crucible Was subjected to heat treatment at 750 ° C. for 3 hours to obtain powdered LiCoO 2 plate-like particles.

<評価>
磁場印加方向(θ)を変更することで配向度を変えた3つの製造例(比較例15、16及び実験例19)について、上述した具体例1及び2と同様の方法により評価を行った(上述の製造方法における条件と合致するものは実験例19である)。評価結果である以下の表3から明らかなように、本具体例(コバルト系)においても、上述した各具体例と同様の結果が得られた。

Figure 2010219068
<Evaluation>
Three production examples (Comparative Examples 15 and 16 and Experimental Example 19) in which the degree of orientation was changed by changing the magnetic field application direction (θ) were evaluated by the same method as in Specific Examples 1 and 2 described above ( The example that matches the conditions in the above manufacturing method is Experimental Example 19). As is clear from the evaluation results shown in Table 3 below, in this specific example (cobalt type), the same results as those of the specific examples described above were obtained.
Figure 2010219068

<実施形態による効果>
このように、本発明(上記具体例)の製造方法によって製造された正極活物質用板状粒子15b2においては、リチウムイオン出入り面が、粒子の板面と平行となるように配向し、当該板状粒子の表面の大部分にて露出される。一方、リチウムイオンの出入りが行えない(003)面は、板状粒子の端面にわずかに露出するのみである(図2A参照)。
<Effect by embodiment>
Thus, in the positive electrode active material plate-like particle 15b2 produced by the production method of the present invention (the above specific example), the lithium ion entrance / exit surface is oriented so as to be parallel to the plate surface of the particle, and the plate Most of the surface of the particle-like particle is exposed. On the other hand, the (003) plane where lithium ions cannot enter and exit is only slightly exposed at the end faces of the plate-like particles (see FIG. 2A).

すなわち、本発明の製造方法によって製造された正極活物質用板状粒子15b2においては、電解質13(結着材15b1に浸透しているものを含む)への、リチウムイオン出入り面の露出がより多くなるとともに、リチウムイオンの出入りが行えない面の露出割合が極めて低くなる。なお、図2Aの例では、(003)面は、端面Cにて面として露出した図となっているが、これ以外の構造も実現され得る。例えば、(003)面と他の面((104)面等)とがステップを形成したような構造(図3C参照)が形成され得る。   That is, in the positive electrode active material plate-like particles 15b2 produced by the production method of the present invention, the exposure of the lithium ion entrance / exit surfaces to the electrolyte 13 (including those permeating the binder 15b1) is more. In addition, the exposure ratio of the surface where lithium ions cannot enter and exit is extremely low. In the example of FIG. 2A, the (003) plane is exposed as a plane at the end face C, but other structures can also be realized. For example, a structure (see FIG. 3C) in which the (003) plane and another plane (such as the (104) plane) form steps can be formed.

ところで、通常の(図2Bや図2Cに示されているような)正極活物質用板状粒子においては、粒子径を小さくすると、比表面積が大きくなるためにレート特性が高くなる一方、粒子強度が低くなるために耐久性が低下し、結着材の割合が多くなるために容量も小さくなる。このように、通常の(従来の)正極活物質用板状粒子においては、レート特性と、耐久性及び容量とが、トレードオフの関係になっていた。   By the way, in the normal positive electrode active material plate-like particles (as shown in FIG. 2B and FIG. 2C), when the particle diameter is reduced, the specific surface area is increased and the rate characteristics are increased. However, since the durability is lowered, the capacity is reduced because the ratio of the binder is increased. As described above, in the normal (conventional) plate-like particles for the positive electrode active material, the rate characteristics, the durability and the capacity are in a trade-off relationship.

これに対し、本発明の製造方法によって製造された正極活物質用板状粒子においては、粒子径を大きくして耐久性及び容量を向上させた場合、リチウムイオン出入り面の総面積も大きくなり、高レート特性が得られる。したがって、本発明によれば、容量、耐久性、及びレート特性が、従来よりも向上され得る。   In contrast, in the plate-like particles for the positive electrode active material produced by the production method of the present invention, when the particle diameter is increased to improve the durability and capacity, the total area of the lithium ion entry / exit surface is also increased, High rate characteristics can be obtained. Therefore, according to the present invention, capacity, durability, and rate characteristics can be improved as compared with the conventional case.

特に、携帯電話やノートPC等に搭載される、モバイル機器向けのリチウムイオン二次電池においては、長時間の使用に対応した、高容量な電池が求められる。高容量化には活物質粉末の充填率向上が有効であり、充填性のよい粒径10μm以上の大粒子を用いることが好ましい。   In particular, a lithium-ion secondary battery for mobile devices mounted on a mobile phone, a notebook PC, or the like requires a high-capacity battery that can be used for a long time. In order to increase the capacity, it is effective to improve the filling rate of the active material powder, and it is preferable to use large particles having a particle size of 10 μm or more with good filling properties.

この点、従来技術では、粒子径を10μm以上に大きくしようとすると、結晶構造上、リチウムイオン及び電子が出入りできない面(003)が表面に広く露出した板状粒子となってしまい(図2C参照)、出力特性に悪影響を及ぼすことがあった。   In this regard, in the prior art, when the particle diameter is increased to 10 μm or more, the surface (003) where the lithium ions and electrons cannot enter and exit from the crystal structure becomes plate-like particles that are widely exposed on the surface (see FIG. 2C). ), The output characteristics may be adversely affected.

これに対し、本発明の製造方法によって製造された正極活物質用板状粒子では、リチウムイオン及び電子の伝導面が表面に広く露出している。このため、本発明によれば、出力特性に悪影響を及ぼすことなく正極活物質用板状粒子を大粒子化することができる。したがって、本発明によれば、従来よりも高充填された、高容量な正極活物質層を提供することができる。   On the other hand, in the plate-like particles for the positive electrode active material produced by the production method of the present invention, the conductive surfaces of lithium ions and electrons are widely exposed on the surface. For this reason, according to this invention, the plate-like particle for positive electrode active materials can be enlarged without adversely affecting the output characteristics. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a high-capacity positive electrode active material layer that is filled more than before.

<変形例の例示列挙>
なお、上述の実施形態や具体例は、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の具現化の一例を単に示したものにすぎないのであって、本発明はもとより上述の実施形態や具体例によって何ら限定されるべきものではない。よって、上述の実施形態や具体例に対して、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、種々の変形が施され得ることは、当然である。
<List of examples of modification>
It should be noted that the above-described embodiments and specific examples are merely examples of realization of the present invention that the applicant has considered to be the best at the time of filing of the present application, and the present invention is not limited to the above. It should not be limited at all by the embodiments and specific examples. Therefore, it goes without saying that various modifications can be made to the above-described embodiments and specific examples without departing from the essential part of the present invention.

以下、変形例について幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態における各構成要素と同様の構成・機能を有する構成要素については、本変形例においても同一の名称及び同一の符号が付されているものとする。そして、当該構成要素の説明については、上述の実施形態における説明が、矛盾しない範囲で適宜援用され得るものとする。   Hereinafter, some modifications will be exemplified. In the following description of the modification, components having the same configurations and functions as the components in the above-described embodiment are given the same name and the same reference numerals in this modification. And about description of the said component, description in the above-mentioned embodiment shall be used suitably in the range which is not inconsistent.

もっとも、変形例とて、下記のものに限定されるものではないことは、いうまでもない。本発明を、上述の実施形態や下記変形例の記載に基づいて限定解釈することは、(特に先願主義の下で出願を急ぐ)出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。   However, it goes without saying that the modified examples are not limited to the following. The limited interpretation of the present invention based on the description of the above-described embodiment and the following modifications unfairly harms the interests of the applicant (especially rushing the application under the principle of prior application), but improperly imitates the imitator. It is beneficial and not allowed.

また、上述の実施形態の構成、及び下記の各変形例に記載された構成の全部又は一部が、技術的に矛盾しない範囲において、適宜複合して適用され得ることも、いうまでもない。   It goes without saying that the configuration of the above-described embodiment and the configuration described in each of the following modifications can be combined in an appropriate manner within a technically consistent range.

本発明は、上述の実施形態にて具体的に開示された構成や製造方法に何ら限定されない。例えば、本発明の正極活物質用板状粒子の適用対象は、図1Aに示されているリチウム二次電池10のような液体型のものに限定されない。具体的には、電解質として、無機固体、有機ポリマー、あるいは有機ポリマーに電解液を染み込ませたゲル状のもの、等が用いられ得る。   The present invention is not limited to the configurations and manufacturing methods specifically disclosed in the above-described embodiments. For example, the application target of the plate-like particles for the positive electrode active material of the present invention is not limited to a liquid type like the lithium secondary battery 10 shown in FIG. 1A. Specifically, as the electrolyte, an inorganic solid, an organic polymer, or a gel-like one in which an electrolytic solution is impregnated into an organic polymer, or the like can be used.

また、図4に示されているように、正極活物質層15b中に、本発明の製造方法によって製造された正極活物質用板状粒子15b2と、従来の等軸形状の粒子15b3とが、適当な混合比で混在していてもよい。具体的には、例えば、等軸形状の粒子と、その粒径と同程度の厚みを有する正極活物質用板状粒子15b2とを、適当な混合比で混合することで、効率よく粒子が配列することができ、充填率が高められる。   Further, as shown in FIG. 4, in the positive electrode active material layer 15b, plate-like particles 15b2 for the positive electrode active material produced by the production method of the present invention and conventional equiaxed particles 15b3, They may be mixed at an appropriate mixing ratio. Specifically, for example, the particles are arranged efficiently by mixing equiaxed particles and the plate-like particles 15b2 for the positive electrode active material having the same thickness as the particle size at an appropriate mixing ratio. The filling rate can be increased.

解砕工程は、リチウム導入工程の後に行われてもよい。すなわち、焼成工程の後にリチウム導入工程を行うことで、正極活物質シートを形成し、この正極活物質シートを解砕することで、正極活物質用板状粒子を得る、という製造方法も、本発明の範囲内にある。   The crushing step may be performed after the lithium introduction step. That is, a manufacturing method in which a positive electrode active material sheet is formed by performing a lithium introduction step after the firing step, and plate-like particles for the positive electrode active material are obtained by pulverizing the positive electrode active material sheet, Within the scope of the invention.

シート成形工程においては、ドクターブレード法以外の方法も良好に用いられる。例えば、シート成形工程においては、熱したドラム上へ原料を含むスラリーを塗布し、乾燥させたものをスクレイパーで掻きとる、ドラムドライヤー法が用いられ得る。また、シート成形工程においては、熱した円板面へスラリーを塗布し、これを乾燥させてスクレイパーで掻きとる、ディスクドライヤー法を用いることもできる。さらに、原料粒子を含む坏土を用いた押出成形法も、シート成形工程において利用可能である。   In the sheet forming step, methods other than the doctor blade method are also used favorably. For example, in the sheet forming step, a drum dryer method can be used in which a slurry containing raw materials is applied onto a heated drum and the dried material is scraped off with a scraper. Further, in the sheet forming step, a disk dryer method can be used in which slurry is applied to a heated disk surface, dried and scraped with a scraper. Furthermore, an extrusion method using a clay containing raw material particles can also be used in the sheet forming step.

本発明に係る正極活物質用板状粒子は、層状岩塩構造を有する限り、上述の具体例に示されている具体的な組成に限定されない。例えば、かかる正極活物質用板状粒子は、コバルトの他にニッケルやマンガン等を含有した固溶体からなるものであってもよい。具体的には、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル・マンガン酸リチウム、ニッケル・コバルト酸リチウム、コバルト・ニッケル・マンガン酸リチウム、コバルト・マンガン酸リチウム等が挙げられる。さらに、これらの材料に、Mg,Al,Si,Ca,Ti,V,Cr,Fe,Cu,Zn,Ga,Ge,Sr,Y,Zr,Nb,Mo,Ag,Sn,Sb,Te,Ba,Bi等の元素が1種以上含まれていてもよい。   The plate-like particle for positive electrode active material according to the present invention is not limited to the specific composition shown in the above specific examples as long as it has a layered rock salt structure. For example, the plate-like particles for a positive electrode active material may be made of a solid solution containing nickel, manganese or the like in addition to cobalt. Specific examples include lithium nickelate, lithium manganate, nickel / lithium manganate, nickel / lithium cobaltate, cobalt / nickel / lithium manganate, cobalt / lithium manganate, and the like. Further, these materials include Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ag, Sn, Sb, Te, Ba. One or more elements such as Bi and Bi may be contained.

なお、LiFePOに代表される、オリビン構造の正極活物質においては、リチウムイオンの伝導方向がb軸方向([010]方向)であるとされている。よって、ac面(例えば(010)面)が板面と平行となるように配向した板状粒子とすることで、良好な性能を有する正極活物質用板状粒子を得ることができる。 Note that in the olivine-structured positive electrode active material typified by LiFePO 4 , the lithium ion conduction direction is the b-axis direction ([010] direction). Therefore, plate-like particles for a positive electrode active material having good performance can be obtained by using plate-like particles oriented so that the ac plane (for example, (010) plane) is parallel to the plate surface.

原料粒子中に、リチウム化合物が部分的に含まれていてもよい。   The raw material particles may partially contain a lithium compound.

リチウム導入工程において、(h00)配向したCo34粒子とLi2CO3とを単に混合して所定時間加熱する代わりに、これらを塩化ナトリウム(融点800℃)や塩化カリウム(融点770℃)等のフラックス中で混合及び加熱してもよい。 Instead of simply mixing (h00) oriented Co 3 O 4 particles and Li 2 CO 3 in the lithium introduction step and heating them for a predetermined time, they are mixed with sodium chloride (melting point 800 ° C.) or potassium chloride (melting point 770 ° C.). It may be mixed and heated in a flux such as.

その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。   Other modifications not specifically mentioned are naturally included in the technical scope of the present invention without departing from the essential part of the present invention.

また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。さらに、本明細書にて引用した先行出願や各公報の内容(明細書及び図面を含む)は、本明細書の一部を構成するものとして適宜援用され得る。   In addition, in each element constituting the means for solving the problems of the present invention, the elements expressed in terms of operation and function are the specific structures disclosed in the above-described embodiments and modifications, It includes any structure that can realize this action / function. Furthermore, the contents of the prior application and each publication (including the specification and the drawings) cited in the present specification may be incorporated as appropriate as part of the present specification.

10…リチウム二次電池 11…電池ケース
12…セパレータ 13…電解質 14…負極
15…正極 15a…正極集電体 15b…正極活物質層
15b1…結着材 15b2…正極活物質用板状粒子
20…シート成形装置 21…塗工部 22…磁場印加部
221…電磁石 222…電磁石 23…乾燥部
A…板面(上側表面) B…板面(下側表面) C…端面
BF…ベースフィルム CF…塗膜 GS…グリーンシート
S…スラリー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Lithium secondary battery 11 ... Battery case 12 ... Separator 13 ... Electrolyte 14 ... Negative electrode 15 ... Positive electrode 15a ... Positive electrode collector 15b ... Positive electrode active material layer 15b1 ... Binder 15b2 ... Plate-like particle 20 for positive electrode active materials ... Sheet forming apparatus 21 ... coating unit 22 ... magnetic field application unit 221 ... electromagnet 222 ... electromagnet 23 ... drying unit A ... plate surface (upper surface) B ... plate surface (lower surface) C ... end surface BF ... base film CF ... coating Film GS ... Green sheet S ... Slurry

特開平9−22693号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-22893 特開2003−132887号公報JP 2003-132877 A 特開2003−346809号公報JP 2003-346809 A

Claims (4)

原料粒子を含むスラリーを調製する、スラリー調製工程と、
前記スラリーを、磁場を印加しつつ、自立したシート状の成形体に成形する、シート成形工程と、
前記成形体を焼成する、焼成工程と、
前記焼成工程によって得られた焼成体にリチウムを導入する、リチウム導入工程と、
を含むことを特徴とする、リチウム二次電池の正極活物質用の板状粒子の製造方法。
A slurry preparation step of preparing a slurry containing raw material particles;
The slurry is formed into a self-supporting sheet-like molded body while applying a magnetic field, and a sheet forming step,
Firing the molded body, and a firing step;
Introducing lithium into the fired body obtained by the firing step, a lithium introduction step;
The manufacturing method of the plate-shaped particle for positive electrode active materials of a lithium secondary battery characterized by including these.
請求項1に記載の、リチウム二次電池の正極活物質用の板状粒子の製造方法において、
前記焼成工程によって得られたシート状焼成体を解砕する、解砕工程をさらに含み、
前記リチウム導入工程は、前記解砕工程によって得られた解砕粒子にリチウムを導入することを特徴とする、リチウム二次電池の正極活物質用の板状粒子の製造方法。
In the manufacturing method of the plate-shaped particle for positive electrode active materials of a lithium secondary battery of Claim 1,
Crushing the sheet-like fired body obtained by the firing step, further comprising a crushing step,
The method for producing plate-like particles for a positive electrode active material of a lithium secondary battery, wherein the lithium introduction step introduces lithium into the crushed particles obtained by the pulverization step.
請求項1又は請求項2に記載の、リチウム二次電池の正極活物質用の板状粒子の製造方法であって、
前記スラリー調製工程は、前記スラリーの粘度を、30〜300cPに調整することを特徴とする、リチウム二次電池の正極活物質用の板状粒子の製造方法。
A method for producing plate-like particles for a positive electrode active material of a lithium secondary battery according to claim 1 or 2,
In the slurry preparation step, the viscosity of the slurry is adjusted to 30 to 300 cP. A method for producing plate-like particles for a positive electrode active material of a lithium secondary battery.
請求項1〜請求項3のうちのいずれか1項に記載の、リチウム二次電池の正極活物質用の板状粒子の製造方法であって、
前記シート成形工程は、1テスラ以上の磁束密度で、且つ20°≦θ≦70°で
(θは磁場の印加方向と前記成形体の法線とのなす角)
磁場を印加しつつ、前記成形体を成形することを特徴とする、リチウム二次電池の正極活物質用の板状粒子の製造方法。
A method for producing plate-like particles for a positive electrode active material of a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 3,
The sheet forming step has a magnetic flux density of 1 Tesla or more and 20 ° ≦ θ ≦ 70 ° (θ is an angle formed between the magnetic field application direction and the normal of the molded body)
A method for producing plate-like particles for a positive electrode active material of a lithium secondary battery, wherein the compact is molded while applying a magnetic field.
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