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JP2013087040A - Lithium compound oxide and production method of the same, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Lithium compound oxide and production method of the same, and lithium ion secondary battery Download PDF

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JP2013087040A JP2011231734A JP2011231734A JP2013087040A JP 2013087040 A JP2013087040 A JP 2013087040A JP 2011231734 A JP2011231734 A JP 2011231734A JP 2011231734 A JP2011231734 A JP 2011231734A JP 2013087040 A JP2013087040 A JP 2013087040A
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composite oxide
lithium composite
discharge
charge
lithium
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JP2011231734A
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Inventor
Junpei Terajima
純平 寺島
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of a lithium compound oxide that is suitable as a positive electrode active substance of a lithium ion secondary battery and can effectively improve a capacity retention rate and a capacity recovery rate.SOLUTION: A method for producing a lithium compound oxide comprising a matrix oxide expressed by general formula of LiMOwith addition of at least one alkaline earth metal is provided; and the method comprises carrying out steps of: (A) preparing an acidic metal salt solution containing metal salts of the whole structural metal elements of the lithium compound oxide; (B) gelling the metal salt solution by maintaining the solution at a temperature lower than a firing temperature in the following step (C); and (C) firing the obtained gel product after the step (B). In the above general formula, M represents at least one transition metal having an average valence of 4+ or more and comprises at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co Ni and Cu; and x and y satisfy 0<x<2 and 0<y≤1.

Description

本発明は、リチウム複合酸化物とその製造方法、及びリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a lithium composite oxide, a method for producing the same, and a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンを可逆的に脱挿入可能な正極及び負極と、液状、ゲル状もしくは固体状の電解質とから概略構成され、高出力及び高エネルギー密度などの利点を有している。   A lithium ion secondary battery is generally composed of a positive electrode and a negative electrode capable of reversibly inserting and removing lithium ions, and a liquid, gel or solid electrolyte, and has advantages such as high output and high energy density. Yes.

リチウムイオン二次電池の正極活物質としては、LiCoO、LiNiO、あるいはこれらの置換系など、式LiMO(式中、Mは平均価数が4+である少なくとも1種の遷移金属)で表される層状岩塩型構造のリチウム複合酸化物が広く用いられている。 The positive electrode active material of the lithium ion secondary battery is represented by the formula LiMO 2 (wherein M is at least one transition metal having an average valence of 4+) such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , or a substitution system thereof. Layered rock salt type lithium composite oxides are widely used.

高性能なリチウムイオン二次電池では、高電位での充放電でも高容量で、かつ充放電を繰り返しても安定的に充放電が可能であることが求められる。   A high-performance lithium ion secondary battery is required to be capable of charging / discharging stably even when charging / discharging at a high potential, high capacity, and repeated charging / discharging.

上記の層状岩塩型構造のリチウム複合酸化物を正極に用いたリチウムイオン電池において、4.5V以上の高電位の充電とその放電を繰り返す場合、正極活物質が膨張と収縮を繰り返し、層状構造の不安定に起因して、正極活物質の構造が崩れて正極が劣化し、容量維持率の低下が生じる恐れがある。   In a lithium ion battery using the layered rock salt type lithium composite oxide as a positive electrode, when charging and discharging at a high potential of 4.5 V or higher are repeated, the positive electrode active material repeatedly expands and contracts, Due to instability, the structure of the positive electrode active material may collapse, the positive electrode may deteriorate, and the capacity retention rate may decrease.

層状岩塩型構造の材料の中で、式Li1+x1−x2(式中、Mは上記と同様、0<x)で表されるリチウム過剰系の材料では、4.5V以上の高電位の充電とその放電を繰り返しても層状構造を比較的保つことができる。しかしながら、結晶格子の膨張収縮が大きく、容量維持率の低下が生じる恐れがある。 Among the materials of the layered rock salt type structure, in the lithium-excess material represented by the formula Li 1 + x M 1-x O 2 (where M is 0 <x as in the above case), a high value of 4.5 V or higher The layered structure can be maintained relatively even when the potential is charged and discharged repeatedly. However, the expansion and contraction of the crystal lattice is large, and the capacity retention rate may be reduced.

高電位の充電とその放電を繰り返しても高容量で安定的に充放電が可能なリチウムイオン二次電池を提供することを目的として、以下の特許文献にリチウムイオン二次電池用の正極活物質が開示されている。   For the purpose of providing a lithium ion secondary battery that can be stably charged and discharged with a high capacity even when high potential charging and discharging are repeated, the following patent document describes a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery. Is disclosed.

特許文献1には、Mnに対して10モル%未満のアルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群から選ばれる少なくとも一種の金属元素(但し、Liを除く)を含有するリチウムマンガン複合酸化物を含有する正極活物質が開示されている(請求項1)。
特許文献1には、上記金属元素が、リチウムマンガン複合酸化物粒子の表面近傍に偏在することが好ましいと記載されている(請求項3、段落0009等)。
特許文献1には、サイクル充放電特性が向上することが記載されている(段落0005等)。
Patent Document 1 contains a lithium manganese composite oxide containing at least one metal element (excluding Li) selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals of less than 10 mol% with respect to Mn. A positive electrode active material is disclosed (claim 1).
Patent Document 1 describes that the metal element is preferably unevenly distributed near the surface of the lithium manganese composite oxide particles (claim 3, paragraph 0009, etc.).
Patent Document 1 describes that cycle charge / discharge characteristics are improved (paragraph 0005 and the like).

特許文献1には、層状岩塩型構造及びスピネル型構造等に適用可能であることが記載されている(段落0010)。
ただし、特許文献1の[実施例]の項では、金属元素Mとしてアルカリ金属であるセシウムを含むスピネル型構造のリチウム複合酸化物のみが製造されており、層状岩塩型構造のリチウム複合酸化物の具体的な製造については記載がない。
金属元素Mとしてアルカリ金属であるセシウムを含むスピネル型構造のリチウム複合酸化物の具体的な製造方法は、段落0023に記載されている。
Patent Document 1 describes that it can be applied to a layered rock salt structure, a spinel structure, and the like (paragraph 0010).
However, in the [Example] section of Patent Document 1, only a lithium composite oxide having a spinel structure containing cesium, which is an alkali metal, as the metal element M is manufactured. There is no description about concrete manufacture.
A specific method for producing a spinel-type lithium composite oxide containing cesium that is an alkali metal as the metal element M is described in paragraph 0023.

特許文献2には、下記式で表される正極活物質が開示されている(請求項2)。
Li〔LiNiMn〕O2−a
(式中、0<x<0.4、0.12<y<0.5、0.3<z<0.62、0≦a<0.5、Mは原子価2〜6の少なくとも1つの金属元素、x>(1−2y)/3、1/4≦y/z≦1.0、0<b/(y+z)≦0.1、1.0≦x+y+z+b≦1.1)
Patent Document 2 discloses a positive electrode active material represented by the following formula (claim 2).
Li [Li x Ni y Mn z M b ] O 2-a
(Where 0 <x <0.4, 0.12 <y <0.5, 0.3 <z <0.62, 0 ≦ a <0.5, M is at least 1 having a valence of 2-6) Two metal elements, x> (1-2y) / 3, 1/4 ≦ y / z ≦ 1.0, 0 <b / (y + z) ≦ 0.1, 1.0 ≦ x + y + z + b ≦ 1.1)

特許文献2には、金属元素Mとして、Mg,Al,Zr,Ti,Nb,W,及びMoから選ばれる少なくとも1種が挙げられている(請求項3)。
特許文献2には、初期充放電効率と放電容量が向上することが記載されている(段落0079等)。
Patent Document 2 includes at least one selected from Mg, Al, Zr, Ti, Nb, W, and Mo as the metal element M (Claim 3).
Patent Document 2 describes that the initial charge / discharge efficiency and the discharge capacity are improved (paragraph 0079 and the like).

特許文献2の[実施例]の項における正極活物質の具体的な製造方法は、段落0020に記載されている。   The specific method for producing the positive electrode active material in the [Example] section of Patent Document 2 is described in paragraph 0020.

特開2001-068109号公報JP 2001-068109 A 特開2007-242581号公報JP 2007-242581

Marcel Poubaix, 1974, National Association of Corrosion Engineers, "Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions"Marcel Poubaix, 1974, National Association of Corrosion Engineers, "Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions"

特許文献1、2には、Mn、Co、及びNiを含む3元系のリチウム複合酸化物において、アルカリ土類金属を添加することで、サイクル充放電特性が向上することが記載されている。特許文献1には、アルカリ土類金属がリチウム複合酸化物の表面に偏在することが好ましいことが記載されている。   Patent Documents 1 and 2 describe that in a ternary lithium composite oxide containing Mn, Co, and Ni, the cycle charge / discharge characteristics are improved by adding an alkaline earth metal. Patent Document 1 describes that the alkaline earth metal is preferably unevenly distributed on the surface of the lithium composite oxide.

特性のばらつきを抑制し、サイクル充放電特性を効果的に向上するには、アルカリ土類金属がリチウム複合酸化物の表面全体に略均一な分布で存在していることが好ましいと考えられる。
しかしながら、本発明者が検討を行ったところ、特許文献1、2に記載のリチウム複合酸化物の製造方法では、アルカリ土類金属をリチウム複合酸化物の表面全体に略均一な分布で存在させることが難しく、サイクル充放電特性を効果的に向上することが難しいことが明らかとなった(後記比較例4を参照)。
In order to suppress variation in characteristics and effectively improve cycle charge / discharge characteristics, it is preferable that the alkaline earth metal is present in a substantially uniform distribution over the entire surface of the lithium composite oxide.
However, as a result of studies by the present inventors, in the method for producing a lithium composite oxide described in Patent Documents 1 and 2, the alkaline earth metal is present in a substantially uniform distribution over the entire surface of the lithium composite oxide. It was difficult to effectively improve the cycle charge / discharge characteristics (see Comparative Example 4 below).

プラグインハイブリッド車(PHV)あるいは電気自動車(EV)等に搭載される二次電池では、高電位・高電流密度で充放電を繰り返した際の容量維持率の他、高電位・高電流密度で充放電を繰り返し、その後高電位・低電流密度で充放電を行った際の容量回復率も重要である。特許文献1、2の構成では、容量維持率と容量回復率のいずれについても、向上に限界がある。
本明細書において、高電位は「4.5V以上」と定義する。
For secondary batteries mounted on plug-in hybrid vehicles (PHV) or electric vehicles (EV), etc., in addition to the capacity maintenance rate when charging and discharging are repeated at high potential and high current density, The capacity recovery rate when charging / discharging is repeated and then charging / discharging at a high potential and low current density is also important. In the configurations of Patent Documents 1 and 2, there is a limit to improvement in both the capacity maintenance rate and the capacity recovery rate.
In this specification, high potential is defined as “4.5 V or more”.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、リチウムイオン二次電池の正極活物質用として好適なものであり、高電位・高電流密度で充放電を繰り返した際の容量維持率、及び、高電位・高電流密度で充放電を繰り返し、その後高電位・低電流密度で充放電を行った際の容量回復率を効果的に向上することが可能なリチウム複合酸化物とその製造方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is suitable for use as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, and has a capacity retention rate when charging and discharging are repeated at a high potential and high current density, and A lithium composite oxide capable of effectively improving the capacity recovery rate when charging / discharging is repeated at a high potential / high current density and then charging / discharging is performed at a high potential / low current density. It is intended to provide.

本発明のリチウム複合酸化物の製造方法は、
下記式で表される母体酸化物に、少なくとも1種のアルカリ土類金属が添加されたリチウム複合酸化物の製造方法であって
前記リチウム複合酸化物のすべての構成金属元素の金属塩を含む、酸性の金属塩溶液を調製する工程(A)と、
前記金属塩溶液を工程(C)の焼成温度より低い温度で保持してゲル化させる工程(B)と、
工程(B)後に得られたゲル化物を焼成する工程(C)とを有するものである。
一般式:Li2
(式中、Mは平均価数が4+である少なくとも1種の遷移金属であり、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、及びCuからなる群より選ばれた少なくとも1種を含む。
0<x<2、0<y≦1)
The method for producing the lithium composite oxide of the present invention comprises:
A method for producing a lithium composite oxide in which at least one alkaline earth metal is added to a base oxide represented by the following formula, including metal salts of all constituent metal elements of the lithium composite oxide, A step (A) of preparing an acidic metal salt solution;
Holding the metal salt solution at a temperature lower than the firing temperature of the step (C) to cause gelation (B);
And a step (C) of firing the gelled product obtained after the step (B).
General formula: Li x M y O 2
(In the formula, M is at least one transition metal having an average valence of 4+, and includes at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. .
0 <x <2, 0 <y ≦ 1)

本発明の第1のリチウム複合酸化物は、上記のリチウム複合酸化物の製造方法により製造されたものである。   The first lithium composite oxide of the present invention is produced by the above-described method for producing a lithium composite oxide.

本発明の第2のリチウム複合酸化物は、
下記式で表される母体酸化物に、少なくとも1種のアルカリ土類金属が添加されたリチウム複合酸化物であって、
前記リチウム複合酸化物の表面に、前記アルカリ土類金属を含む、前記リチウム複合酸化物に主として存在する結晶相とは異なる結晶相を有し、かつ、当該結晶相が、前記リチウム複合酸化物の表面全体に略均一な分布で存在しているものである。
一般式:Li2
(式中、Mは平均価数が4+である少なくとも1種の遷移金属であり、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、及びCuからなる群より選ばれた少なくとも1種を含む。
0<x<2、0<y≦1)
The second lithium composite oxide of the present invention is
A lithium composite oxide in which at least one alkaline earth metal is added to a base oxide represented by the following formula,
The surface of the lithium composite oxide has a crystal phase containing the alkaline earth metal, which is different from the crystal phase mainly present in the lithium composite oxide, and the crystal phase of the lithium composite oxide It exists in a substantially uniform distribution over the entire surface.
General formula: Li x M y O 2
(In the formula, M is at least one transition metal having an average valence of 4+, and includes at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. .
0 <x <2, 0 <y ≦ 1)

リチウム複合酸化物に主として存在する結晶相とは異なる結晶相の同定及びその分布状態は、XPS分析(X線光電子分光分析)、HAADF-STEM分析(高角度散乱暗視野走査透過電子顕微鏡分析)、及びEDX分析(エネルギー分散型蛍光X線分光分析)等の分析によって行うことができる。   Identification and distribution of a crystal phase different from the crystal phase mainly present in the lithium composite oxide are XPS analysis (X-ray photoelectron spectroscopy), HAADF-STEM analysis (high angle scattering dark field scanning transmission electron microscope analysis), And an analysis such as EDX analysis (energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry).

HAADF-STEM像において、EDX分析によるアルカリ土類金属のマッピングを行い、アルカリ土類金属がリチウム複合酸化物の表面全体に渡って分布していれば、アルカリ土類金属を含む結晶相がリチウム複合酸化物の表面全体に略均一な分布で存在していると言える(後記[実施例]の項の図3Aを参照)。
具体的な分析については、後記[実施例]の項を参照されたい。
In the HAADF-STEM image, when alkaline earth metal is mapped by EDX analysis and the alkaline earth metal is distributed over the entire surface of the lithium composite oxide, the crystal phase containing the alkaline earth metal is lithium composite. It can be said that the oxide has a substantially uniform distribution over the entire surface of the oxide (see FIG. 3A in the section “Examples” below).
For specific analysis, see the section “Examples” below.

本発明の第1、第2のリチウム複合酸化物は、リチウムイオン二次電池に用いられる正極活物質用として好適である。   The first and second lithium composite oxides of the present invention are suitable for a positive electrode active material used for a lithium ion secondary battery.

本発明のリチウムイオン二次電池は、上記の本発明のリチウム複合酸化物を正極活物質として用いたものである。   The lithium ion secondary battery of the present invention uses the above-described lithium composite oxide of the present invention as a positive electrode active material.

本発明によれば、リチウムイオン二次電池の正極活物質用として好適なものであり、高電位・高電流密度で充放電を繰り返した際の容量維持率、及び、高電位・高電流密度で充放電を繰り返し、その後高電位・低電流密度で充放電を行った際の容量回復率を効果的に向上することが可能なリチウム複合酸化物とその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is suitable for a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, and has a capacity retention ratio when charging / discharging is repeated at a high potential / high current density, and a high potential / high current density. It is possible to provide a lithium composite oxide capable of effectively improving the capacity recovery rate when charging / discharging is repeated and thereafter charging / discharging at a high potential and a low current density, and a method for producing the same.

実施例1で得られた正極活物質のXRDパターンである。3 is an XRD pattern of a positive electrode active material obtained in Example 1. 実施例2で得られた正極活物質のXRDパターンである。3 is an XRD pattern of a positive electrode active material obtained in Example 2. 実施例3で得られた正極活物質のXRDパターンである。3 is an XRD pattern of a positive electrode active material obtained in Example 3. 実施例4で得られた正極活物質のXRDパターンである。4 is an XRD pattern of a positive electrode active material obtained in Example 4. 実施例5で得られた正極活物質のXRDパターンである。6 is an XRD pattern of a positive electrode active material obtained in Example 5. FIG. 実施例6で得られた正極活物質のXRDパターンである。7 is an XRD pattern of a positive electrode active material obtained in Example 6. 比較例1で得られた正極活物質のXRDパターンである。3 is an XRD pattern of a positive electrode active material obtained in Comparative Example 1. 比較例2で得られた正極活物質のXRDパターンである。3 is an XRD pattern of a positive electrode active material obtained in Comparative Example 2. 比較例3で得られた正極活物質のXRDパターンである。4 is an XRD pattern of a positive electrode active material obtained in Comparative Example 3. 実施例1〜3で得られた正極活物質のXPSスペクトルである。It is an XPS spectrum of the positive electrode active material obtained in Examples 1-3. 実施例2で得られた正極活物質について得られたHAADF-STEM像及びその表面におけるEDX分析によるCaマッピングの写真である。It is the photograph of Ca mapping by the EDX analysis in the HAADF-STEM image obtained about the positive electrode active material obtained in Example 2, and its surface. 実施例2で得られた正極活物質における析出物のEDXスペクトルである。4 is an EDX spectrum of a precipitate in the positive electrode active material obtained in Example 2. Ca添加量と容量維持率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between Ca addition amount and a capacity | capacitance maintenance factor.

以下、本発明について詳述する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

[リチウム複合酸化物とその製造方法]
本発明のリチウム複合酸化物の製造方法は、
下記式で表される母体酸化物に、少なくとも1種のアルカリ土類金属が添加されたリチウム複合酸化物の製造方法であって
前記リチウム複合酸化物のすべての構成金属元素の金属塩を含む、酸性の金属塩溶液を調製する工程(A)と、
前記金属塩溶液を工程(C)の焼成温度より低い温度で保持してゲル化させる工程(B)と、
工程(B)後に得られたゲル化物を焼成する工程(C)とを有するものである。
一般式:Li2
(式中、Mは平均価数が4+である少なくとも1種の遷移金属であり、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、及びCuからなる群より選ばれた少なくとも1種を含む。
0<x<2、0<y≦1)
[Lithium composite oxide and its production method]
The method for producing the lithium composite oxide of the present invention comprises:
A method for producing a lithium composite oxide in which at least one alkaline earth metal is added to a base oxide represented by the following formula, including metal salts of all constituent metal elements of the lithium composite oxide, A step (A) of preparing an acidic metal salt solution;
Holding the metal salt solution at a temperature lower than the firing temperature of the step (C) to cause gelation (B);
And a step (C) of firing the gelled product obtained after the step (B).
General formula: Li x M y O 2
(In the formula, M is at least one transition metal having an average valence of 4+, and includes at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. .
0 <x <2, 0 <y ≦ 1)

<母体酸化物>
母体酸化物としては、下記式で表される少なくとも1種のリチウム複合酸化物が用いられる。
一般式:Li2
(式中、Mは平均価数が4+である少なくとも1種の遷移金属であり、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、及びCuからなる群より選ばれた少なくとも1種を含む。
0<x<2、0<y≦1)
<Base oxide>
As the base oxide, at least one lithium composite oxide represented by the following formula is used.
General formula: Li x M y O 2
(In the formula, M is at least one transition metal having an average valence of 4+, and includes at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. .
0 <x <2, 0 <y ≦ 1)

Mは、Mn、Co、及びNiからなる群より選ばれた少なくとも1種を含むことがより好ましい。
母体酸化物は、MとしてMn、Co、及びNiを含む3元系が特に好ましい。
More preferably, M includes at least one selected from the group consisting of Mn, Co, and Ni.
The base oxide is particularly preferably a ternary system containing M as Mn, Co, and Ni.

上記母体酸化物は層状岩塩型構造を有し、Cu電球を用いたXRDパターンが2θ=20〜24°にピークを有する。   The matrix oxide has a layered rock salt structure, and an XRD pattern using a Cu light bulb has a peak at 2θ = 20-24 °.

<アルカリ土類金属>
添加元素としては、少なくとも1種のアルカリ土類金属が用いられる。
アルカリ土類金属としては、Mg、Ca、Sr、及びBaからなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。
層状岩塩型構造のリチウム複合酸化物に少なくとも1種のアルカリ土類金属を添加することで、サイクル充放電の特性を向上することができる。
<Alkaline earth metal>
As the additive element, at least one alkaline earth metal is used.
The alkaline earth metal is preferably at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, and Ba.
By adding at least one alkaline earth metal to the lithium composite oxide having a layered rock salt structure, cycle charge / discharge characteristics can be improved.

<工程(A)>
はじめに、最終的に製造するリチウム複合酸化物のすべての構成金属元素(母体酸化物の構成金属、及びアルカリ土類金属)の金属塩をそれぞれ用意する。
母体酸化物の構成金属の金属塩、及びアルカリ土類金属の金属塩としては例えば、酢酸塩等が好ましい。
<Process (A)>
First, metal salts of all the constituent metal elements (the constituent metal of the base oxide and the alkaline earth metal) of the lithium composite oxide to be finally produced are prepared.
As the metal salt of the constituent metal of the base oxide and the metal salt of the alkaline earth metal, for example, acetate is preferable.

最終的に製造するリチウム複合酸化物のすべての構成金属元素の金属塩をそれぞれ所望の金属組成比で配合し、水等を用いて溶解させる。溶液は酸を用いて、pHを酸性にする。
本発明者は、金属塩溶液のpHを酸性とすることで、金属塩溶液中に金属の酸化物及び水酸化物が生成されることが抑制され、金属イオンを液中に安定的に存在させることができることができること、これにより各金属が良好に分散した金属塩溶液が得られることを見出している。
金属塩溶液のpHは酸性であればよく、具体的には6未満が好ましく、3以下が特に好ましい。
Metal salts of all the constituent metal elements of the lithium composite oxide to be finally produced are blended at a desired metal composition ratio, and dissolved using water or the like. The solution uses acid to make the pH acidic.
By making the pH of the metal salt solution acidic, the present inventor suppresses the generation of metal oxides and hydroxides in the metal salt solution, and allows the metal ions to exist stably in the liquid. It has been found that a metal salt solution in which each metal is well dispersed can be obtained.
The pH of the metal salt solution may be acidic, specifically less than 6 and particularly preferably 3 or less.

例えば、母体酸化物がMn、Co、及びNiを含む3元系であれば、Mn、Co、及びNiの各イオンが金属塩溶液中に安定的に存在するようにする。   For example, if the base oxide is a ternary system containing Mn, Co, and Ni, each ion of Mn, Co, and Ni is made to stably exist in the metal salt solution.

[背景技術]の項で挙げた非特許文献1のp.290には、Mnを含む溶液において、酸化マンガン及び水酸化マンガンが生成するpHと電位が記載されている。水溶液中では、図中のラインaからラインbの範囲内にある物質が安定に存在する。原料中のMnの価数は2+である。金属塩溶液中にこのMnイオンがイオンのまま安定に存在するには、ライン12、16、18、20よりも左側の条件である必要がある。pH8以下でライン12より左側の条件にすることができる。ライン16、18、20は、空気中の酸素とMnが反応可能な領域を示している。高濃度の酸素ガス雰囲気の条件であれば、ライン20を超える場合があり得るが、通常の空気雰囲気ではライン20を超えることはない。ライン16、18を超えないようにするには、溶液のpHは6未満が好ましく、3以下が特に好ましいことが示されている。   P. 290 of Non-Patent Document 1 listed in the section “Background Art” describes the pH and potential at which manganese oxide and manganese hydroxide are produced in a solution containing Mn. In the aqueous solution, a substance within the range of line a to line b in the figure is stably present. The valence of Mn in the raw material is 2+. In order for the Mn ions to stably exist as ions in the metal salt solution, the conditions on the left side of the lines 12, 16, 18, and 20 need to be satisfied. The pH can be 8 or less, and the conditions on the left side of the line 12 can be set. Lines 16, 18, and 20 indicate regions where oxygen and Mn in the air can react. The line 20 may be exceeded under conditions of a high concentration oxygen gas atmosphere, but the line 20 is not exceeded in a normal air atmosphere. In order not to exceed the lines 16, 18, the pH of the solution is preferably less than 6, and 3 or less is particularly preferable.

同文献のp.325、p.333には、CoとNiについても同様の図が示されている。Mnと同様、金属塩溶液中にCoイオン及びNiイオンがイオンのまま安定に存在するには、pHは6未満が好ましく、3以下が特に好ましいことが示されている。   The same figure is shown also about Co and Ni in p.325 and p.333 of the literature. As with Mn, it has been shown that the pH is preferably less than 6 and particularly preferably 3 or less in order for Co ions and Ni ions to be stably present as ions in the metal salt solution.

母体酸化物中の遷移金属Mの選択肢として挙げた他のいずれの金属についても、金属イオンが金属塩溶液中に安定的に存在する条件は、Mn、Co、及びNiと同様である。   For any of the other metals listed as options for the transition metal M in the base oxide, the conditions under which the metal ions are stably present in the metal salt solution are the same as those for Mn, Co, and Ni.

pH調整に用いる酸は特に制限されず、硝酸、塩酸、硫酸、過塩素酸、及びこれらの組合わせ等が挙げられる。   The acid used for pH adjustment is not particularly limited, and examples thereof include nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, perchloric acid, and combinations thereof.

本発明において、最終的に製造するリチウム複合酸化物のすべての構成金属元素に対するアルカリ土類金属の添加量は2.5mol%以下が好ましく、1mol%以下が特に好ましい。   In the present invention, the amount of the alkaline earth metal added to all the constituent metal elements of the lithium composite oxide finally produced is preferably 2.5 mol% or less, particularly preferably 1 mol% or less.

層状岩塩型構造のリチウム複合酸化物にアルカリ土類金属を添加することで、サイクル充放電特性を向上することができる。ただし、添加量が多くなりすぎると、母体酸化物の量が相対的に低下することに起因して、電池性能が低下する恐れがある。したがって、アルカリ土類金属の添加量を上記規定内とすることが好ましい。   The cycle charge / discharge characteristics can be improved by adding an alkaline earth metal to the lithium composite oxide having a layered rock salt structure. However, if the amount added is too large, the battery performance may be deteriorated due to a relative decrease in the amount of the base oxide. Therefore, it is preferable that the addition amount of the alkaline earth metal is within the above-mentioned regulation.

<工程(B)>
次に、上記工程で得られた酸性の金属塩溶液を後の工程(C)の焼成温度より低い温度で保持してゲル化させる。
ゲル化温度は特に制限なく、例えば45〜100℃が好ましい。
例えば、上記工程で得られた酸性の金属塩溶液を45〜100℃で約一晩保持して、ゲル化させることができる。
このゲル化工程を経ることで、金属イオンの均一な分散状態を維持しつつ、次の焼成工程を進めることができる。
<Process (B)>
Next, the acidic metal salt solution obtained in the above step is gelled by being held at a temperature lower than the firing temperature in the subsequent step (C).
There is no restriction | limiting in particular in gelling temperature, For example, 45-100 degreeC is preferable.
For example, the acidic metal salt solution obtained in the above step can be kept at 45 to 100 ° C. for about one night for gelation.
By passing through this gelation step, the next firing step can be carried out while maintaining a uniform dispersion state of metal ions.

<工程(C)、工程(D)>
次に、上記工程後に得られたゲル化物を焼成する(工程(C))。
本発明では、金属塩溶液のpHを酸性とし、これをゲル化してから焼成することで、金属が均一に分散された焼成物を生成することができる。
<Process (C), process (D)>
Next, the gelled product obtained after the above step is baked (step (C)).
In the present invention, the fired product in which the metal is uniformly dispersed can be produced by making the pH of the metal salt solution acidic, gelling it and then firing.

焼成雰囲気は特に制限されず、大気雰囲気でもよいし、Ar雰囲気等の不活性雰囲気でもよい。   The firing atmosphere is not particularly limited, and may be an air atmosphere or an inert atmosphere such as an Ar atmosphere.

焼成工程(C)は1段階で実施してもよいし、複数段階で実施してもよい。
1段階の焼成工程後、複数段階の最終焼成工程後、あるいは複数段階の焼成工程の間に、粉砕工程(D)を実施することができる。
The firing step (C) may be performed in one stage or in a plurality of stages.
The pulverization step (D) can be performed after the one-step baking step, after the plurality of final baking steps, or between the plurality of steps of baking step.

例えば、焼成工程(C)は仮焼成工程(C1)と本焼成工程(C2)の2段階で行い、これらの間に粉砕工程(D)を実施することが好ましい。
仮焼成温度及び本焼成温度は特に制限されない。
良好な結晶化を進め、かつ所望でない結晶の生成を抑制するには、例えば、仮焼成温度は450〜750℃、特に550〜650℃が好ましく、本焼成温度は750〜900℃、特に800〜900℃が好ましい。
For example, the firing step (C) is preferably performed in two stages, a temporary firing step (C1) and a main firing step (C2), and the pulverization step (D) is preferably performed between them.
The temporary firing temperature and the main firing temperature are not particularly limited.
In order to promote good crystallization and suppress the formation of undesired crystals, for example, the preliminary calcination temperature is preferably 450 to 750 ° C., particularly 550 to 650 ° C., and the main calcination temperature is 750 to 900 ° C., particularly 800 to 900 ° C. is preferred.

焼成物(仮焼成物の場合もある)の粉砕方法は特に制限されず、ボールミルを用いた粉砕等が好ましい。
ボールミルによる粉砕時間は特に制限なく、1〜10時間が好ましく、1〜3時間が特に好ましい。
The method for pulverizing the fired product (which may be a pre-fired product) is not particularly limited, and pulverization using a ball mill or the like is preferable.
The grinding time by the ball mill is not particularly limited, and is preferably 1 to 10 hours, particularly preferably 1 to 3 hours.

以上のようにして、下記式で表されるリチウム複合酸化物を母体酸化物とし、少なくとも1種のアルカリ土類金属が添加されたリチウム複合酸化物を製造することができる。
一般式:Li2
(式中、Mは平均価数が4+である少なくとも1種の遷移金属であり、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、及びCuからなる群より選ばれた少なくとも1種を含む。
0<x<2、0<y≦1)
As described above, a lithium composite oxide to which at least one alkaline earth metal is added using a lithium composite oxide represented by the following formula as a base oxide can be produced.
General formula: Li x M y O 2
(In the formula, M is at least one transition metal having an average valence of 4+, and includes at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. .
0 <x <2, 0 <y ≦ 1)

本発明の製造方法では、母体結晶の構成金属よりもイオン半径の大きいアルカリ土類金属を添加している。そのため、アルカリ土類金属は母体結晶に容易に固溶せず、異相として析出させることができる。
この異相は、二次電池の電気化学反応には関与しないと考えられる。そして、4.5V以上の高電位の充電とその放電を繰り返した場合、この電気化学反応に関与しない結晶相が母体酸化物の膨張収縮によって発生する応力を緩和する機能を発現すると考えられる。
In the production method of the present invention, an alkaline earth metal having an ionic radius larger than that of the constituent metal of the base crystal is added. Therefore, the alkaline earth metal does not easily dissolve in the base crystal and can be precipitated as a different phase.
This heterogeneous phase is considered not to participate in the electrochemical reaction of the secondary battery. When charging and discharging at a high potential of 4.5 V or higher are repeated, it is considered that the crystal phase not involved in the electrochemical reaction exhibits a function of relieving stress generated by expansion and contraction of the base oxide.

本発明の製造方法では、前駆体を含む金属塩溶液を酸性にして、金属の酸化物及び水酸化物の析出を抑制し、その後にゲル化工程を経て、焼成を行うことで、略均一に反応を進めることができ、リチウム複合酸化物の表面全体に渡って、略均一にアルカリ土類金属を含む異相を分布させることができる。   In the production method of the present invention, the metal salt solution containing the precursor is made acidic, the precipitation of metal oxides and hydroxides is suppressed, and then the gelation step is performed, followed by firing. The reaction can proceed, and the heterogeneous phase containing the alkaline earth metal can be distributed substantially uniformly over the entire surface of the lithium composite oxide.

本発明の製造方法によれば、リチウム複合酸化物の表面に、アルカリ土類金属を含む、リチウム複合酸化物に主として存在する結晶相とは異なる結晶相を有し、かつ、当該結晶相が、リチウム複合酸化物の表面全体に略均一な分布で存在したリチウム複合酸化物を安定的に製造することができる。   According to the production method of the present invention, the surface of the lithium composite oxide has an alkaline earth metal and has a crystal phase different from the crystal phase mainly present in the lithium composite oxide, and the crystal phase is It is possible to stably produce a lithium composite oxide that exists in a substantially uniform distribution over the entire surface of the lithium composite oxide.

本発明の製造方法では、アルカリ土類金属を含む異相を、リチウム複合酸化物の表面全体に略均一に分散させることができるので、「背景技術」の項で挙げたいずれの特許文献よりも、特性のばらつきが抑制され、サイクル充放電特性を効果的に向上することができる。   In the production method of the present invention, since the heterogeneous phase containing the alkaline earth metal can be dispersed substantially uniformly over the entire surface of the lithium composite oxide, than any of the patent documents listed in the section of “Background Art”, Variation in characteristics can be suppressed, and cycle charge / discharge characteristics can be effectively improved.

本発明の製造方法によれば、4.5V以上の高電位の充電とその放電を繰り返しても、正極活物質に発生するクラックが抑制されて、正極の劣化が抑制され、容量維持率と容量回復率の両方を向上することができる。   According to the manufacturing method of the present invention, even if charging and discharging at a high potential of 4.5 V or more are repeated, cracks generated in the positive electrode active material are suppressed, deterioration of the positive electrode is suppressed, capacity retention rate and capacity Both recovery rates can be improved.

母体酸化物に対するアルカリ土類金属の添加量が多くなりすぎると、二次電池の電気化学反応には関与する母体結晶相の量が相対的に少なくなることに起因して、電池容量が低下すると考えられる。したがって、アルカリ土類金属の添加量は、リチウム複合酸化物のすべての構成金属元素に対して、2.5mol%以下が好ましく、1.0mol%以下が特に好ましい。   If the amount of the alkaline earth metal added to the base oxide becomes too large, the battery capacity decreases due to the relatively small amount of the base crystal phase involved in the electrochemical reaction of the secondary battery. Conceivable. Therefore, the addition amount of the alkaline earth metal is preferably 2.5 mol% or less, particularly preferably 1.0 mol% or less, with respect to all the constituent metal elements of the lithium composite oxide.

本発明の製造方法により製造されたリチウム複合酸化物は、リチウムイオン二次電池の正極活物質として好ましく利用することができる。   The lithium composite oxide produced by the production method of the present invention can be preferably used as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery.

以上説明したように、本発明によれば、リチウムイオン二次電池の正極活物質用として好適なものであり、高電位・高電流密度で充放電を繰り返した際の容量維持率、及び、高電位・高電流密度で充放電を繰り返し、その後高電位・低電流密度で充放電を行った際の容量回復率を効果的に向上することが可能なリチウム複合酸化物とその製造方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is suitable for a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, and has a capacity retention rate when charging / discharging is repeated at a high potential / high current density, and a high Provided is a lithium composite oxide capable of effectively improving the capacity recovery rate when repeated charging / discharging at a high potential / low current density and then charging / discharging at a high potential / low current density, and a method for producing the same be able to.

充放電の繰り返しにおける充電電位は特に制限なく、例えば4.5〜5.0Vが好ましい。本発明では、4.5V以上の高電位の充電とその放電を繰り返しても、良好な電池性能が得られる。   The charging potential in repeated charging / discharging is not particularly limited, and is preferably 4.5 to 5.0 V, for example. In the present invention, good battery performance can be obtained even when charging and discharging at a high potential of 4.5 V or higher are repeated.

[リチウムイオン二次電池]
本発明のリチウムイオン二次電池は、本発明の製造方法により製造されたリチウム複合酸化物を正極活物質として用いたものである。
正極と負極とセパレータと非水電解質と外装体を用い、公知方法により、リチウムイオン二次電池を製造することができる。
[Lithium ion secondary battery]
The lithium ion secondary battery of the present invention uses a lithium composite oxide produced by the production method of the present invention as a positive electrode active material.
A lithium ion secondary battery can be produced by a known method using a positive electrode, a negative electrode, a separator, a nonaqueous electrolyte, and an outer package.

<正極>
正極は、公知の方法により、アルミニウム箔などの正極集電体に正極活物質を塗布して、製造することができる。
<Positive electrode>
The positive electrode can be manufactured by applying a positive electrode active material to a positive electrode current collector such as an aluminum foil by a known method.

本発明では、上記の本発明の製造方法により製造されたリチウム複合酸化物を正極活物質として用いる。   In the present invention, the lithium composite oxide produced by the production method of the present invention is used as the positive electrode active material.

正極活物質として、上記の本発明の製造方法により製造されたリチウム複合酸化物以外の公知の正極活物質を併用しても構わない。ただし、上記の本発明の製造方法により製造されたリチウム複合酸化物の使用量が多い程、より高い効果が得られる。
公知の正極活物質としては特に制限なく、例えば、LiCoO、LiMnO、LiMn、LiNiO、LiNiCo(1−x)、及びLiNiCoMn(1−x−y)等のリチウム含有複合酸化物等が挙げられる(式中、0<x<1、0<y<1)。
As the positive electrode active material, a known positive electrode active material other than the lithium composite oxide produced by the production method of the present invention may be used in combination. However, the higher the amount of the lithium composite oxide produced by the production method of the present invention, the higher the effect.
Known no particular limitation on the positive electrode active material, for example, LiCoO 2, LiMnO 2, LiMn 2 O 4, LiNiO 2, LiNi x Co (1-x) O 2, and LiNi x Co y Mn (1- x-y And lithium-containing composite oxides such as O 2 (where 0 <x <1, 0 <y <1).

例えば、N−メチル−2−ピロリドン等の分散剤を用い、正極活物質と、炭素粉末等の導電剤と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の結着剤とを混合して、スラリーを得、このスラリーをアルミニウム箔等の集電体上に塗布し、乾燥し、プレス加工して、正極を得ることができる。
正極の目付は特に制限なく、1.5〜15mg/cmが好ましい。正極の目付が過小では均一な塗布が難しく、過大では集電体から剥離する恐れがある。
For example, using a dispersant such as N-methyl-2-pyrrolidone, mixing a positive electrode active material, a conductive agent such as carbon powder, and a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF) to obtain a slurry, This slurry can be applied onto a current collector such as an aluminum foil, dried, and pressed to obtain a positive electrode.
The basis weight of the positive electrode is not particularly limited and is preferably 1.5 to 15 mg / cm 2 . If the basis weight of the positive electrode is too small, uniform application is difficult, and if it is too large, there is a risk of peeling from the current collector.

<負極>
負極活物質としては特に制限なく、Li/Li+基準で2.0V以下にリチウム吸蔵能力を持つものが好ましく用いられる。負極活物質としては、黒鉛等の炭素、金属リチウム、リチウム合金、リチウムイオンのド−プ・脱ド−プが可能な遷移金属酸化物/遷移金属窒化物/遷移金属硫化物、及び、これらの組合わせ等が挙げられる。
<Negative electrode>
The negative electrode active material is not particularly limited, and a material having a lithium storage capacity of 2.0 V or less on the basis of Li / Li + is preferably used. As the negative electrode active material, carbon such as graphite, metallic lithium, lithium alloy, transition metal oxide / transition metal nitride / transition metal sulfide capable of doping / dedoping lithium ions, and these A combination etc. are mentioned.

負極は例えば、公知の方法により、銅箔などの負極集電体に負極活物質を塗布して、製造することができる。
例えば、水等の分散剤を用い、負極活物質と、変性スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス等の結着剤と、必要に応じてカルボキシメチルセルロースNa塩(CMC)等の増粘剤とを混合して、スラリーを得、このスラリーを銅箔等の集電体上に塗布し、乾燥し、プレス加工して、負極を得ることができる。
負極の目付は特に制限なく、1.5〜15mg/cmが好ましい。負極の目付が過小では均一な塗布が難しく、過大では集電体から剥離する恐れがある。
The negative electrode can be produced, for example, by applying a negative electrode active material to a negative electrode current collector such as a copper foil by a known method.
For example, using a dispersant such as water, a negative electrode active material, a binder such as a modified styrene-butadiene copolymer latex, and a thickener such as carboxymethyl cellulose Na salt (CMC) are mixed as necessary. Thus, a slurry can be obtained, and this slurry can be applied onto a current collector such as a copper foil, dried, and pressed to obtain a negative electrode.
The basis weight of the negative electrode is not particularly limited and is preferably 1.5 to 15 mg / cm 2 . If the basis weight of the negative electrode is too small, uniform application is difficult, and if it is too large, there is a risk of peeling from the current collector.

負極活物質として金属リチウム等を用いる場合、金属リチウム等をそのまま負極として用いることができる。   When metallic lithium or the like is used as the negative electrode active material, metallic lithium or the like can be used as it is as the negative electrode.

<非水電解質>
非水電解質としては公知のものが使用でき、液状、ゲル状もしくは固体状の非水電解質が使用できる。
例えば、プロピレンカーボネ−トあるいはエチレンカーボネ−ト等の高誘電率カーボネート溶媒と、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の低粘度カーボネート溶媒との混合溶媒に、リチウム含有電解質を溶解した非水電界液が好ましく用いられる。
混合溶媒としては例えば、エチレンカーボネート(EC)/ジメチルカーボネート(DMC)/エチルメチルカーボネート(EMC)の混合溶媒が好ましく用いられる。
リチウム含有電解質としては例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiSiF、LiOSO(2k+1)(k=1〜8の整数)、LiPF{C(2k+1)(6−n)(n=1〜5の整数、k=1〜8の整数)等のリチウム塩、及びこれらの組合わせが挙げられる。
<Nonaqueous electrolyte>
As the non-aqueous electrolyte, known ones can be used, and liquid, gel-like or solid non-aqueous electrolytes can be used.
For example, a lithium-containing electrolyte is dissolved in a mixed solvent of a high dielectric constant carbonate solvent such as propylene carbonate or ethylene carbonate and a low viscosity carbonate solvent such as diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, or dimethyl carbonate. A water electrolysis solution is preferably used.
As the mixed solvent, for example, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) / ethyl methyl carbonate (EMC) is preferably used.
Examples of the lithium-containing electrolyte include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiOSO 2 C k F (2k + 1) (k = 1 to 8), LiPF n {C k F (2k + 1) )} (6-n) ( n = 1~5 integer, k = 1 to 8 integer) lithium salts such as, and combinations thereof.

<セパレータ>
セパレータは、正極と負極とを電気的に絶縁し、かつリチウムイオンが透過可能な膜であればよく、多孔質高分子フィルムが好ましく使用される。
セパレータとしては例えば、PP(ポリプロピレン)製多孔質フィルム、PE(ポリエチレン)製多孔質フィルム、あるいは、PP(ポリプロピレン)−PE(ポリエチレン)の積層型多孔質フィルム等のポリオレフィン製多孔質フィルムが好ましく用いられる。
<Separator>
The separator may be a film that electrically insulates the positive electrode and the negative electrode and is permeable to lithium ions, and a porous polymer film is preferably used.
As the separator, for example, a porous film made of polyolefin such as a porous film made of PP (polypropylene), a porous film made of PE (polyethylene), or a laminated porous film of PP (polypropylene) -PE (polyethylene) is preferably used. It is done.

<外装体>
外装体としては公知のものが使用できる。
二次電池の型としては、円筒型、コイン型、角型、あるいはフィルム型等があり、所望の型に合わせて外装体を選定することができる。
<Exterior body>
A well-known thing can be used as an exterior body.
As a type of the secondary battery, there are a cylindrical type, a coin type, a square type, a film type, and the like, and an exterior body can be selected according to a desired type.

本発明のリチウムイオン二次電池は、正極活物質として上記の本発明の製造方法により製造されたリチウム複合酸化物を用いたものである。
本発明によれば、高電位・高電流密度で充放電を繰り返した際の容量維持率、及び、高電位・高電流密度で充放電を繰り返し、その後高電位・低電流密度で充放電を行った際の容量回復率を効果的に向上することが可能なリチウムイオン二次電池を提供することができる。
The lithium ion secondary battery of the present invention uses a lithium composite oxide produced by the production method of the present invention as a positive electrode active material.
According to the present invention, the capacity retention rate when charging / discharging is repeated at a high potential / high current density, and charging / discharging is repeated at a high potential / high current density, and then charging / discharging is performed at a high potential / low current density. It is possible to provide a lithium ion secondary battery capable of effectively improving the capacity recovery rate at the time of charging.

本発明によれば、25℃、充電電圧4.6V、放電電圧2.5V、及び、電流密度300mA/gの条件で1サイクルの充放電を行った後の放電容量と、下記のサイクル充放電を行った後の放電容量との比から求められる容量維持率が、79.0%以上であるリチウムイオン二次電池を提供することができる([実施例]の項の表1を参照)。   According to the present invention, the discharge capacity after one cycle of charge / discharge under the conditions of 25 ° C., charge voltage 4.6V, discharge voltage 2.5V, and current density 300 mA / g, and the following cycle charge / discharge Thus, a lithium ion secondary battery having a capacity retention rate of 79.0% or more obtained from the ratio to the discharge capacity after performing (see Table 1 in the [Example] section) can be provided.

本発明によれば、下記のサイクル充放電を行った後、さらに25℃、充電電圧4.6V、放電電圧2.5V、及び、電流密度50mA/gの条件で1サイクルの充放電を行った後の放電容量から、下記のサイクル充放電の最終サイクルの充電容量を除して求められる容量回復率が、58.0%以上であるリチウムイオン二次電池を提供することができる([実施例]の項の表1を参照)。   According to the present invention, after performing the following cycle charge / discharge, one cycle charge / discharge was further performed under the conditions of 25 ° C., a charge voltage of 4.6 V, a discharge voltage of 2.5 V, and a current density of 50 mA / g. A lithium ion secondary battery having a capacity recovery rate of 58.0% or more obtained by dividing the subsequent discharge capacity by the charge capacity of the final cycle of the following cycle charge / discharge can be provided ([Example ] In Table 1).

サイクル充放電条件:25℃、充電電圧4.6V、放電電圧2.5V、及び、電流密度15mA/gの条件で3サイクルの充放電を行い、引き続き、同温度、同充電電圧、同放電電圧、及び、電流密度300mA/gの条件で50サイクルの充放電を行う。 Cycle charge / discharge conditions: 3 cycles of charge / discharge under the conditions of 25 ° C., charge voltage 4.6V, discharge voltage 2.5V, and current density 15 mA / g, followed by the same temperature, same charge voltage, same discharge voltage And 50 cycles of charge and discharge under the condition of a current density of 300 mA / g.

本発明に係る実施例及び比較例について説明する。   Examples and comparative examples according to the present invention will be described.

(実施例1)
<正極活物質の合成>
Li源として酢酸リチウム・2水和物、Mn源として酢酸マンガン・4水和物、Co源として酢酸コバルト・4水和物、Ni源として酢酸ニッケル・4水和物、Ca源として酢酸カルシウム・1水和物(いずれもナカライテスク(株)社製)を用いた。
これらの原料を、Li/Mn/Co/Ni/Ca=60/26.75/6.5/6.5/0.025(モル比)となるようにそれぞれ秤量して純水で溶解した。
溶液は、硝酸を用いて、pHを3に調整した。
得られた溶液を撹拌しながら、80℃で一晩保持し、ゲルを得た。
Example 1
<Synthesis of positive electrode active material>
Lithium acetate dihydrate as Li source, Manganese acetate tetrahydrate as Mn source, Cobalt acetate tetrahydrate as Co source, Nickel acetate tetrahydrate as Ni source, Calcium acetate as Ca source Monohydrate (both manufactured by Nacalai Tesque Co., Ltd.) was used.
These raw materials were weighed so as to be Li / Mn / Co / Ni / Ca = 60 / 26.75 / 6.5 / 6.5 / 0.025 (molar ratio) and dissolved in pure water.
The solution was adjusted to pH 3 with nitric acid.
The resulting solution was kept overnight at 80 ° C. with stirring to obtain a gel.

<焼成>
上記で得られたゲルを大気雰囲気下で2段階焼成した。
まず600℃で5時間仮焼成した。その後、常温まで冷却後にボールミルを用いて1時間粒子状に粉砕し、その後、再度900℃で本焼成した。
以上のようにして、3元系のリチウム複合酸化物粒子からなる正極活物質を得た。
<Baking>
The gel obtained above was baked in two steps in an air atmosphere.
First, it was calcined at 600 ° C. for 5 hours. Then, after cooling to room temperature, it was pulverized into particles using a ball mill for 1 hour, and then fired again at 900 ° C.
As described above, a positive electrode active material composed of ternary lithium composite oxide particles was obtained.

<正極の製造>
分散剤としてN−メチル−2−ピロリドン((株)和光純薬工業社製)を用い、上記のリチウム複合酸化物粒子からなる正極活物質と、導電剤であるアセチレンブラック(電気化学工業(株)社製HS−100)と、結着剤であるPVDF((株)クレハ社製KFポリマー♯1120)とを、85/10/5(質量比)で混合して、スラリーを得た。
上記スラリーを集電体であるアルミニウム箔上にドクターブレード法で塗布し、150℃で30分間乾燥し、プレス機械を用いてプレス加工して、正極を得た。正極は、目付5.5mg/cm、厚み18μmとした。
<Manufacture of positive electrode>
Using N-methyl-2-pyrrolidone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a dispersant, a positive electrode active material composed of the above lithium composite oxide particles, and acetylene black (Electrochemical Industry Co., Ltd.) as a conductive agent. ) HS-100) and PVDF (Kureha KF Polymer # 1120) were mixed at 85/10/5 (mass ratio) to obtain a slurry.
The slurry was applied onto an aluminum foil as a current collector by a doctor blade method, dried at 150 ° C. for 30 minutes, and pressed using a press machine to obtain a positive electrode. The positive electrode had a basis weight of 5.5 mg / cm 2 and a thickness of 18 μm.

<負極>
負極活物質として、金属リチウムを用いた。
これをそのまま負極として用いた。
<Negative electrode>
Metal lithium was used as the negative electrode active material.
This was used as a negative electrode as it was.

<セパレータ>
PP(ポリプロピレン)製多孔質フィルムからなる市販のセパレータを用意した。
<Separator>
A commercially available separator made of a PP (polypropylene) porous film was prepared.

<非水電解質>
エチレンカーボネート(EC)/ジメチルカーボネート(DMC)/エチルメチルカーボネート=3/3/4(体積比)の混合溶液を溶媒とし、電解質としてリチウム塩であるLiPFを1mol/Lの濃度で溶解して、非水電界液を調製した。
<Nonaqueous electrolyte>
Using a mixed solution of ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) / ethyl methyl carbonate = 3/3/4 (volume ratio) as a solvent, LiPF 6 as a lithium salt as an electrolyte was dissolved at a concentration of 1 mol / L. A non-aqueous electrolysis solution was prepared.

<外装体>
外装体として、SUS製2032型コインセルを用意した。
<Exterior body>
As an exterior body, a SUS 2032 type coin cell was prepared.

<リチウムイオン二次電池の製造>
上記の正極と負極とセパレータと非水電解液と外装体を用い、公知方法により、リチウムイオン二次電池を製造した。
<Manufacture of lithium ion secondary batteries>
A lithium ion secondary battery was manufactured by a known method using the positive electrode, the negative electrode, the separator, the non-aqueous electrolyte, and the outer package.

(実施例2〜6、比較例1〜4)
正極活物質の合成において下記組成比とした以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を製造した。
(Examples 2-6, Comparative Examples 1-4)
A lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the composition ratio was changed to the following in the synthesis of the positive electrode active material.

(実施例2)
Li/Mn/Co/Ni/Ca=60/26.5/6.5/6.5/0.5(モル比)
(実施例3)
Li/Mn/Co/Ni/Ca=60/26/6.5/6.5/1(モル比)
(実施例4)
Li/Mn/Co/Ni/Mg=60/26.5/6.5/6.5/0.5(モル比)
(実施例5)
Li/Mn/Co/Ni/Mg=60/26/6.5/6.5/1(モル比)
(実施例6)
Li/Mn/Co/Ni/Sr=60/26/6.5/6.5/1(モル比)
(実施例7)
Li/Mn/Co/Ni/Ca=60/24.5/6.5/6.5/2.5(モル比)
(Example 2)
Li / Mn / Co / Ni / Ca = 60 / 26.5 / 6.5 / 6.5 / 0.5 (molar ratio)
(Example 3)
Li / Mn / Co / Ni / Ca = 60/26 / 6.5 / 6.5 / 1 (molar ratio)
Example 4
Li / Mn / Co / Ni / Mg = 60 / 26.5 / 6.5 / 6.5 / 0.5 (molar ratio)
(Example 5)
Li / Mn / Co / Ni / Mg = 60/26 / 6.5 / 6.5 / 1 (molar ratio)
(Example 6)
Li / Mn / Co / Ni / Sr = 60/26 / 6.5 / 6.5 / 1 (molar ratio)
(Example 7)
Li / Mn / Co / Ni / Ca = 60 / 24.5 / 6.5 / 6.5 / 2.5 (molar ratio)

(比較例1)
Li/Mn/Co/Ni=60/27/6.5/6.5(モル比)
(比較例2)
Li/Mn/Co/Ni/Ti=60/26/6.5/6.5/1.0(モル比)
(比較例3)
Li/Mn/Co/Ni/Fe=60/26/6.5/6.5/1.0(モル比)
(Comparative Example 1)
Li / Mn / Co / Ni = 60/27 / 6.5 / 6.5 (molar ratio)
(Comparative Example 2)
Li / Mn / Co / Ni / Ti = 60/26 / 6.5 / 6.5 / 1.0 (molar ratio)
(Comparative Example 3)
Li / Mn / Co / Ni / Fe = 60/26 / 6.5 / 6.5 / 1.0 (molar ratio)

(比較例4)
はじめに、「背景技術」の項で挙げた特許文献2の実施例1と同様の共沈法にて、正極活物質の前駆体を製造した。具体的には、Mnの硫酸塩とCoの硫酸塩とNiの硫酸塩との混合溶液に水酸化リチウムを加え共沈させることにより、Mn/Co/Ni複合水酸化物を得た。
(Comparative Example 4)
First, a precursor of a positive electrode active material was produced by the same coprecipitation method as in Example 1 of Patent Document 2 listed in the “Background Art” section. Specifically, Mn / Co / Ni composite hydroxide was obtained by adding lithium hydroxide to a mixed solution of Mn sulfate, Co sulfate and Ni sulfate and coprecipitation.

次に、炭酸リチウムと炭酸マグネシウムと上記で得た複合水酸化物を下記組成比となるように混合した。
Li/Mn/Co/Ni/Ca=60/26/6.5/6.5/1(モル比)
Next, lithium carbonate and magnesium carbonate and the composite hydroxide obtained above were mixed so as to have the following composition ratio.
Li / Mn / Co / Ni / Ca = 60/26 / 6.5 / 6.5 / 1 (molar ratio)

得られた混合物を大気雰囲気下で2段階焼成した。
まず600℃で5時間仮焼成した。その後、常温まで冷却後にボールミルを用いて1時間粒子状に粉砕し、その後、再度900℃で本焼成した。
以上のようにして、リチウム複合酸化物粒子からなる正極活物質を得た。
この正極活物質を用い、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を製造した。
The obtained mixture was baked in two steps under an air atmosphere.
First, it was calcined at 600 ° C. for 5 hours. Then, after cooling to room temperature, it was pulverized into particles using a ball mill for 1 hour, and then fired again at 900 ° C.
As described above, a positive electrode active material composed of lithium composite oxide particles was obtained.
Using this positive electrode active material, a lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1.

(評価)
<XRD分析>
実施例1〜6及び比較例1〜3において得られた正極活物質について、X線回折(XRD)装置を用いて、粉末XRDパターンを得、結晶相の同定を行った。
測定装置としてリガクUltima4を用い、CuKα線を用い、一次検出器を用いて測定を行った。測定条件は、2θ=10〜80°、10°/min、3回積算とした。
(Evaluation)
<XRD analysis>
About the positive electrode active material obtained in Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3, the powder XRD pattern was obtained using the X ray diffraction (XRD) apparatus, and the crystal phase was identified.
The measurement was performed using Rigaku Ultima 4 as a measuring device, using CuKα rays, and using a primary detector. Measurement conditions were set to 2θ = 10 to 80 °, 10 ° / min, and 3 times integration.

<XPS分析>
実施例1〜3で得られた正極活物質の表面について、アルバックファイ社製PHI5800を用いて、XPS分析(X線光電子分光分析)を実施した。線源Mg、400Wの条件で測定を実施した。
<XPS analysis>
The surface of the positive electrode active material obtained in Examples 1 to 3 was subjected to XPS analysis (X-ray photoelectron spectroscopic analysis) using PHI5800 manufactured by ULVAC-PHI. The measurement was performed under the conditions of the radiation source Mg and 400 W.

<HAADF-STEM分析とEDX分析>
実施例2で得られた正極活物質について、FEI社製TITAN80−300を用いて、HAADF-STEM分析(高角度散乱暗視野走査透過電子顕微鏡分析)とEDX分析(エネルギー分散型蛍光X線分光分析)を実施した。加速電圧は300kVとした。
<HAADF-STEM analysis and EDX analysis>
The positive electrode active material obtained in Example 2 was subjected to HAADF-STEM analysis (high angle scattering dark field scanning transmission electron microscope analysis) and EDX analysis (energy dispersive X-ray fluorescence X-ray spectroscopy analysis) using TITAN 80-300 manufactured by FEI. ). The acceleration voltage was 300 kV.

<容量維持率及び容量回復率の測定>
各例において得られたリチウムイオン二次電池に対して、下記のサイクル充放電を実施した。
25℃の恒温槽内で、充電電圧4.6V(vs.Li/Li+)、放電電圧2.5V(vs.Li/Li+)、及び、電流密度15mA/gの条件で3サイクルの充放電を行い、引き続き、同温度の恒温槽内で、同充電電圧、同放電電圧、及び、電流密度50mA/gの条件で50サイクルの充放電を行った。
<Measurement of capacity maintenance rate and capacity recovery rate>
The following cycle charging / discharging was implemented with respect to the lithium ion secondary battery obtained in each case.
3 cycles of charge / discharge under conditions of a charging voltage of 4.6 V (vs. Li / Li +), a discharge voltage of 2.5 V (vs. Li / Li +), and a current density of 15 mA / g in a constant temperature bath at 25 ° C. Subsequently, 50 cycles of charge and discharge were performed in a constant temperature bath at the same temperature under the conditions of the same charge voltage, the same discharge voltage, and a current density of 50 mA / g.

上記と同温度の恒温槽内で、同充電電圧、同放電電圧、及び、電流密度300mA/gの条件で1サイクルの充放電を行った後の放電容量と、上記のサイクル充放電を行った後の放電容量との比を、容量維持率として求めた。   In the thermostat of the same temperature as above, the discharge capacity after performing one cycle of charge / discharge under the conditions of the same charge voltage, the same discharge voltage, and a current density of 300 mA / g, and the above cycle charge / discharge were performed. The ratio with the subsequent discharge capacity was determined as the capacity retention rate.

上記のサイクル充放電を行った後、さらに25℃、充電電圧4.6V、放電電圧2.5V、及び、電流密度50mA/gの条件で1サイクルの充放電を行った後の放電容量から、上記のサイクル充放電の最終サイクルの充電容量を除した値を、容量回復率として求めた。   After performing the above-mentioned cycle charge / discharge, from the discharge capacity after performing one cycle of charge / discharge under the conditions of 25 ° C., charge voltage 4.6V, discharge voltage 2.5V, and current density 50 mA / g, A value obtained by dividing the charge capacity in the final cycle of the above cycle charge / discharge was determined as a capacity recovery rate.

(結果)
図1A〜図1Iに、実施例1〜6及び比較例1〜3のXRDパターンを示す。いずれも所望の結晶構造(層状岩塩型構造)が得られた。
(result)
1A to 1I show the XRD patterns of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3. FIG. In either case, the desired crystal structure (layered rock salt structure) was obtained.

図2に、実施例1〜3で得られた正極活物質のXPSスペクトルを示す。
実施例1〜3で得られた正極活物質の表面に、Caが存在することが確認された。
In FIG. 2, the XPS spectrum of the positive electrode active material obtained in Examples 1-3 is shown.
It was confirmed that Ca was present on the surface of the positive electrode active material obtained in Examples 1 to 3.

図3Aに、実施例2で得られた正極活物質について得られたHAADF-STEM像及びその表面におけるEDX分析によるCaマッピングの写真を示す。図中、白っぽく見える部分が、Caを含む結晶相が存在しているところである。図3Bに、このCaを含む結晶相のEDXスペクトルを示す。図3B中のCuのピークは基板由来のものである。
実施例2で得られた正極活物質においては、母体結晶の表面全体に略均一にCaを含む結晶相が分布しており、その組成がCaOであることが確認された。CaOは母体結晶とは異なる結晶相を有する。
FIG. 3A shows a HAADF-STEM image obtained for the positive electrode active material obtained in Example 2 and a Ca mapping photograph by EDX analysis on the surface thereof. In the figure, the portion that appears whitish is where a crystal phase containing Ca exists. FIG. 3B shows an EDX spectrum of the crystal phase containing Ca. The Cu peak in FIG. 3B is derived from the substrate.
In the positive electrode active material obtained in Example 2, the crystal phase containing Ca was distributed almost uniformly over the entire surface of the base crystal, and it was confirmed that the composition was CaO. CaO has a crystal phase different from the parent crystal.

XPS、HAADF-STEM、及びEDXの分析結果は、Caを用いた実施例1〜3、7、及び、Ca以外のアルカリ土類金属を用いた実施例4〜6において同様であり、母体結晶の表面全体に略均一にアルカリ土類金属を含む結晶相が分布しており、その組成がアルカリ土類金属の酸化物であることが確認された。   The analysis results of XPS, HAADF-STEM, and EDX are the same as in Examples 1 to 3 and 7 using Ca and Examples 4 to 6 using an alkaline earth metal other than Ca. The crystal phase containing alkaline earth metal was distributed almost uniformly over the entire surface, and it was confirmed that the composition was an oxide of alkaline earth metal.

各例におけるアルカリ土類金属の種類と添加量、及び、容量維持率と容量回復率の測定結果を表1に示す。Ca添加量と容量維持率との関係を図4に示す。図4はCa添加なしの比較例1及びCa添加ありの実施例1〜3、7の結果をプロットしたものである。   Table 1 shows the measurement results of the types and addition amounts of alkaline earth metals and the capacity retention ratio and capacity recovery ratio in each example. The relationship between the Ca addition amount and the capacity retention rate is shown in FIG. FIG. 4 is a plot of the results of Comparative Example 1 without Ca addition and Examples 1 to 3 and 7 with Ca addition.

表1及び図4に示すように、アルカリ土類金属を添加した実施例1〜7では、金属元素を添加しなかった比較例1よりも、高い容量維持率と高い容量回復率が得られた。
特に、アルカリ土類金属を0.25〜1.0mol%添加した実施例1〜6では、金属元素を添加しなかった比較例1、アルカリ土類金属以外の金属元素を添加した比較例2、3よりも、高い容量維持率と高い容量回復率が得られた。
As shown in Table 1 and FIG. 4, in Examples 1 to 7 to which the alkaline earth metal was added, a higher capacity retention rate and a higher capacity recovery rate were obtained than Comparative Example 1 in which the metal element was not added. .
In particular, in Examples 1 to 6 in which 0.25 to 1.0 mol% of alkaline earth metal was added, Comparative Example 1 in which no metal element was added, Comparative Example 2 in which a metal element other than alkaline earth metal was added, A capacity retention rate and a capacity recovery rate higher than 3 were obtained.

正極活物質の添加金属として、比較例2、3ではFeあるいはTiを用いた。これらの金属元素は、母体結晶をなすNi、Mn、及びCoとイオン半径が近いため、母体酸化物の結晶構造に容易に固溶すると考えられる。そのため、表面に異相として析出させることが難しい。   In Comparative Examples 2 and 3, Fe or Ti was used as the additive metal of the positive electrode active material. Since these metal elements have an ionic radius close to that of Ni, Mn, and Co forming the base crystal, it is considered that these metal elements easily dissolve in the crystal structure of the base oxide. Therefore, it is difficult to deposit as a heterogeneous phase on the surface.

一方、実施例1〜7で用いたアルカリ土類金属は、Ni、Mn、及びCoよりもイオン半径が大きく、異相として析出させることができると考えられる。この異相は、二次電池の電気化学反応には関与しないと考えられる。そして、4.5V以上の高電位の充電とその放電を繰り返した場合、この電気化学反応に関与しない結晶相が母体酸化物の膨張収縮によって発生する応力を緩和する機能を発現すると考えられる。その結果、4.5V以上の高電位の充電とその放電を繰り返しても、正極活物質に発生するクラックが抑制されて、正極の劣化が抑制され、容量維持率と容量回復率の両方が向上されると考えられる。   On the other hand, the alkaline earth metal used in Examples 1 to 7 has a larger ionic radius than Ni, Mn, and Co, and can be precipitated as a different phase. This heterogeneous phase is considered not to participate in the electrochemical reaction of the secondary battery. When charging and discharging at a high potential of 4.5 V or higher are repeated, it is considered that the crystal phase not involved in the electrochemical reaction exhibits a function of relieving stress generated by expansion and contraction of the base oxide. As a result, even if charging and discharging at a high potential of 4.5 V or more are repeated, cracks generated in the positive electrode active material are suppressed, deterioration of the positive electrode is suppressed, and both the capacity retention rate and the capacity recovery rate are improved. It is thought that it is done.

母体酸化物に対するアルカリ土類金属の添加量が多くなりすぎると、二次電池の電気化学反応には関与する母体結晶相の量が相対的に少なくなることに起因して、電池容量が低下すると考えられる。したがって、アルカリ土類金属の添加量は、リチウム複合酸化物のすべての構成金属元素に対して、2.5mol%以下が好ましく、1.0mol%以下が特に好ましい。   If the amount of the alkaline earth metal added to the base oxide becomes too large, the battery capacity decreases due to the relatively small amount of the base crystal phase involved in the electrochemical reaction of the secondary battery. Conceivable. Therefore, the addition amount of the alkaline earth metal is preferably 2.5 mol% or less, particularly preferably 1.0 mol% or less, with respect to all the constituent metal elements of the lithium composite oxide.

本発明のリチウム複合酸化物の製造方法は、プラグインハイブリッド車(PHV)あるいは電気自動車(EV)に搭載されるリチウムイオン二次電池等に好ましく適用できる。   The method for producing a lithium composite oxide of the present invention can be preferably applied to a lithium ion secondary battery or the like mounted on a plug-in hybrid vehicle (PHV) or an electric vehicle (EV).

Claims (15)

下記式で表される母体酸化物に、少なくとも1種のアルカリ土類金属が添加されたリチウム複合酸化物の製造方法であって
前記リチウム複合酸化物のすべての構成金属元素の金属塩を含む、酸性の金属塩溶液を調製する工程(A)と、
前記金属塩溶液を工程(C)の焼成温度より低い温度で保持してゲル化させる工程(B)と、
工程(B)後に得られたゲル化物を焼成する工程(C)とを有するリチウム複合酸化物の製造方法。
一般式:Li2
(式中、Mは平均価数が4+である少なくとも1種の遷移金属であり、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、及びCuからなる群より選ばれた少なくとも1種を含む。
0<x<2、0<y≦1)
A method for producing a lithium composite oxide in which at least one alkaline earth metal is added to a base oxide represented by the following formula, including metal salts of all constituent metal elements of the lithium composite oxide, A step (A) of preparing an acidic metal salt solution;
Holding the metal salt solution at a temperature lower than the firing temperature of the step (C) to cause gelation (B);
The manufacturing method of lithium composite oxide which has the process (C) which bakes the gelled material obtained after the process (B).
General formula: Li x M y O 2
(In the formula, M is at least one transition metal having an average valence of 4+, and includes at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. .
0 <x <2, 0 <y ≦ 1)
工程(A)において、前記リチウム複合酸化物のすべての構成金属元素に対する前記アルカリ土類金属の添加量を2.5mol%以下とする請求項1に記載のリチウム複合酸化物の製造方法。   The method for producing a lithium composite oxide according to claim 1, wherein in the step (A), the amount of the alkaline earth metal added to all the constituent metal elements of the lithium composite oxide is 2.5 mol% or less. 工程(A)において、前記リチウム複合酸化物のすべての構成金属元素に対する前記アルカリ土類金属の添加量を1.0mol%以下とする請求項2に記載のリチウム複合酸化物の製造方法。   The method for producing a lithium composite oxide according to claim 2, wherein in the step (A), the amount of the alkaline earth metal added to all the constituent metal elements of the lithium composite oxide is 1.0 mol% or less. 工程(A)において、金属塩溶液のpHを3以下とする請求項1〜3のいずれかに記載のリチウム複合酸化物の製造方法。   The method for producing a lithium composite oxide according to any one of claims 1 to 3, wherein the pH of the metal salt solution is 3 or less in the step (A). 工程(B)において、ゲル化温度を45〜100℃とする請求項1〜4のいずれかに記載のリチウム複合酸化物の製造方法。   The method for producing a lithium composite oxide according to any one of claims 1 to 4, wherein in the step (B), the gelation temperature is 45 to 100 ° C. 工程(C)が、450〜750℃で仮焼成する工程(C1)と、750〜900℃で本焼成する工程(C2)とを有する請求項1〜5のいずれかに記載のリチウム複合酸化物の製造方法。   The lithium composite oxide according to any one of claims 1 to 5, wherein the step (C) includes a step (C1) of preliminary firing at 450 to 750 ° C and a step (C2) of main firing at 750 to 900 ° C. Manufacturing method. 工程(C1)と工程(C2)との間に、工程(C1)後に得られた仮焼成物を粒子状に粉砕する工程(D)を有し、工程(D)後に得られた粉砕物に対して工程(C2)を実施する請求項6に記載のリチウム複合酸化物の製造方法。   Between the step (C1) and the step (C2), there is a step (D) of pulverizing the temporarily fired product obtained after the step (C1) into particles, and the pulverized product obtained after the step (D) The method for producing a lithium composite oxide according to claim 6, wherein the step (C2) is performed. 前記リチウム複合酸化物が、リチウムイオン二次電池に用いられる正極活物質用である請求項1〜7のいずれかに記載のリチウム複合酸化物の製造方法。   The method for producing a lithium composite oxide according to claim 1, wherein the lithium composite oxide is for a positive electrode active material used in a lithium ion secondary battery. 請求項1〜8のいずれかにに記載のリチウム複合酸化物の製造方法により製造されたリチウム複合酸化物。   A lithium composite oxide produced by the method for producing a lithium composite oxide according to claim 1. 下記式で表される母体酸化物に、少なくとも1種のアルカリ土類金属が添加されたリチウム複合酸化物であって、
前記リチウム複合酸化物の表面に、前記アルカリ土類金属を含む、前記リチウム複合酸化物に主として存在する結晶相とは異なる結晶相を有し、かつ、当該結晶相が、前記リチウム複合酸化物の表面全体に略均一な分布で存在しているリチウム複合酸化物。
一般式:Li2
(式中、Mは平均価数が4+である少なくとも1種の遷移金属であり、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、及びCuからなる群より選ばれた少なくとも1種を含む。
0<x<2、0<y≦1)
A lithium composite oxide in which at least one alkaline earth metal is added to a base oxide represented by the following formula,
The surface of the lithium composite oxide has a crystal phase containing the alkaline earth metal, which is different from the crystal phase mainly present in the lithium composite oxide, and the crystal phase of the lithium composite oxide A lithium composite oxide that exists in a substantially uniform distribution over the entire surface.
General formula: Li x M y O 2
(In the formula, M is at least one transition metal having an average valence of 4+, and includes at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. .
0 <x <2, 0 <y ≦ 1)
前記リチウム複合酸化物のすべての構成金属元素に対する前記アルカリ土類金属の添加量が2.5mol%以下である請求項10に記載のリチウム複合酸化物。   The lithium composite oxide according to claim 10, wherein an addition amount of the alkaline earth metal with respect to all constituent metal elements of the lithium composite oxide is 2.5 mol% or less. 前記リチウム複合酸化物のすべての構成金属元素に対する前記アルカリ土類金属の添加量が1.0mol%以下である請求項11に記載のリチウム複合酸化物。   The lithium composite oxide according to claim 11, wherein an addition amount of the alkaline earth metal with respect to all constituent metal elements of the lithium composite oxide is 1.0 mol% or less. 請求項9〜12のいずれかに記載のリチウム複合酸化物を正極活物質として用いたリチウムイオン二次電池。   A lithium ion secondary battery using the lithium composite oxide according to any one of claims 9 to 12 as a positive electrode active material. 25℃、充電電圧4.6V、放電電圧2.5V、及び、電流密度300mA/gの条件で1サイクルの充放電を行った後の放電容量と、下記のサイクル充放電を行った後の放電容量との比から求められる容量維持率が、79.0%以上である請求項13に記載のリチウムイオン二次電池。
サイクル充放電条件:25℃、充電電圧4.6V、放電電圧2.5V、及び、電流密度15mA/gの条件で3サイクルの充放電を行い、引き続き、同温度、同充電電圧、同放電電圧、及び、電流密度300mA/gの条件で50サイクルの充放電を行う。
Discharge capacity after one cycle of charge / discharge under the conditions of 25 ° C., charge voltage 4.6V, discharge voltage 2.5V, and current density 300 mA / g, and discharge after performing the following cycle charge / discharge The lithium ion secondary battery according to claim 13, wherein a capacity maintenance ratio obtained from a ratio with the capacity is 79.0% or more.
Cycle charge / discharge conditions: 3 cycles of charge / discharge under the conditions of 25 ° C., charge voltage 4.6V, discharge voltage 2.5V, and current density 15 mA / g, followed by the same temperature, same charge voltage, same discharge voltage And 50 cycles of charge and discharge under the condition of a current density of 300 mA / g.
下記のサイクル充放電を行った後、さらに25℃、充電電圧4.6V、放電電圧2.5V、及び、電流密度50mA/gの条件で1サイクルの充放電を行った後の放電容量から、下記のサイクル充放電の最終サイクルの充電容量を除して求められる容量回復率が、58.0%以上である請求項13又は14に記載のリチウムイオン二次電池。
サイクル充放電条件:25℃、充電電圧4.6V、放電電圧2.5V、及び、電流密度15mA/gの条件で3サイクルの充放電を行い、引き続き、同温度、同充電電圧、同放電電圧、及び、電流密度300mA/gの条件で50サイクルの充放電を行う。
After performing the following cycle charging / discharging, from the discharge capacity after further charging / discharging one cycle under the conditions of 25 ° C., charging voltage 4.6 V, discharging voltage 2.5 V, and current density 50 mA / g, The lithium ion secondary battery according to claim 13 or 14, wherein a capacity recovery rate obtained by dividing a charge capacity of a final cycle of the following cycle charge / discharge is 58.0% or more.
Cycle charge / discharge conditions: 3 cycles of charge / discharge under the conditions of 25 ° C., charge voltage 4.6V, discharge voltage 2.5V, and current density 15 mA / g, followed by the same temperature, same charge voltage, same discharge voltage And 50 cycles of charge and discharge under the condition of a current density of 300 mA / g.
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