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JP7143593B2 - Method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery Download PDF

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JP7143593B2 JP2018015097A JP2018015097A JP7143593B2 JP 7143593 B2 JP7143593 B2 JP 7143593B2 JP 2018015097 A JP2018015097 A JP 2018015097A JP 2018015097 A JP2018015097 A JP 2018015097A JP 7143593 B2 JP7143593 B2 JP 7143593B2
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Description

本発明は、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries.

近年、スマートフォンやタブレットPCなどの小型情報端末の普及に伴い、高いエネルギー密度を有する小型で軽量なリチウムイオン二次電池の開発が強く望まれている。また、ハイブリット自動車を含む電気自動車用途に適した高出力二次電池の開発も強く望まれている。 In recent years, with the spread of small information terminals such as smart phones and tablet PCs, there is a strong demand for the development of small and lightweight lithium ion secondary batteries with high energy density. There is also a strong demand for the development of high-output secondary batteries suitable for use in electric vehicles including hybrid vehicles.

このような要望を満たす二次電池として、リチウムイオン二次電池などの非水系電解質二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、負極および正極とセパレータと電解液等で構成され、負極および正極の活物質は、充放電に伴いリチウムを脱離および挿入することの可能な材料が用いられている。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries are available as secondary batteries that meet such demands. A lithium-ion secondary battery is composed of a negative electrode, a positive electrode, a separator, an electrolytic solution, and the like, and the active material of the negative electrode and the positive electrode is a material that can desorb and insert lithium during charging and discharging.

リチウムイオン二次電池は、現在研究、開発が盛んに行われているところであるが、中でも、層状構造またはスピネル構造のリチウム金属複合酸化物を正極活物質に用いたリチウムイオン二次電池は、4V級の高い電圧が得られるため、高いエネルギー密度を有する電池として実用化が進んでいる。 Lithium ion secondary batteries are currently being actively researched and developed. Among them, lithium ion secondary batteries using a lithium metal composite oxide with a layered structure or a spinel structure as a positive electrode active material have a 4V Since a high-class voltage can be obtained, it is being put to practical use as a battery with high energy density.

これまでに主に提案されている正極活物質としては、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)、コバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)、さらに安価なマンガンを用いて安全性に優れたリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(例えばLiNi1/3Co1/3Mn1/3など)、スピネル系リチウムマンガン複合酸化物(LiMn)などが挙げられる。 As positive electrode active materials mainly proposed so far, lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) which is relatively easy to synthesize, lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ) using nickel which is cheaper than cobalt, Furthermore, lithium nickel cobalt manganese composite oxides (for example, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 etc.), which are excellent in safety using inexpensive manganese, spinel lithium manganese composite oxides (LiMn 2 O 4 ) and the like.

ところで、非水電解質二次電池の正極は、例えば、正極活物質と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのバインダーや、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)などの溶剤とを混合して正極合剤ペーストにし、アルミ箔などの集電体に塗布することで形成される。このとき、正極合剤ペースト中の正極活物質からリチウムが遊離した場合、バインダーなどに含まれる水分と反応し水酸化リチウムが生成することがある。この生成した水酸化リチウムは正極合剤のpHを上昇させ、バインダーや溶剤の重合反応を起こさせることで、正極合剤ペーストがゲル化を起こすことがある。正極合剤ペーストのゲル化は、操作性の悪さ、歩留まりの悪化を招く。この傾向は、正極活物質におけるリチウムが化学量論比よりも過剰で、且つニッケルの割合が高い活物質ほど顕著となる。 By the way, the positive electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery is prepared by mixing a positive electrode active material, a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF), and a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), for example. It is formed by making an agent paste and applying it to a current collector such as aluminum foil. At this time, if lithium is liberated from the positive electrode active material in the positive electrode mixture paste, it may react with moisture contained in the binder or the like to generate lithium hydroxide. The generated lithium hydroxide raises the pH of the positive electrode mixture, causing a polymerization reaction of the binder and the solvent, which may cause gelation of the positive electrode mixture paste. Gelation of the positive electrode material mixture paste causes poor operability and deterioration of yield. This tendency becomes more pronounced when the positive electrode active material contains more lithium than the stoichiometric ratio and has a higher proportion of nickel.

正極合剤ペーストのゲル化を抑制する試みがいくつかなされている。例えば、特許文献1には、リチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質と、酸性酸化物粒子からなる添加粒子とを含む非水電解液二次電池用正極組成物が提案されている。この正極組成物は、バインダーに含まれる水分と反応して生成した水酸化リチウムが酸性酸化物と優先的に反応し、生成した水酸化リチウムとバインダーとの反応を抑制し、正極合剤ペーストのゲル化を抑制するとしている。また、酸性酸化物は、正極内で導電材としての役割を果たし、正極全体の抵抗を下げ、電池の出力特性向上に寄与するとしている。 Several attempts have been made to suppress the gelation of the positive electrode mixture paste. For example, Patent Literature 1 proposes a positive electrode composition for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a positive electrode active material made of a lithium transition metal composite oxide and additive particles made of acidic oxide particles. In this positive electrode composition, the lithium hydroxide generated by reacting with the moisture contained in the binder preferentially reacts with the acidic oxide, suppressing the reaction between the generated lithium hydroxide and the binder, resulting in a positive electrode mixture paste. It is said that it suppresses gelation. In addition, the acidic oxide plays a role as a conductive material in the positive electrode, lowers the resistance of the entire positive electrode, and contributes to improving the output characteristics of the battery.

また、特許文献2には、リチウムイオン二次電池製造方法であって、正極活物質として、組成外にLiOHを含むリチウム遷移金属酸化物を用意すること;正極活物質1g当たりに含まれるLiOHのモル量Pを把握すること;LiOHのモル量Pに対して、LiOH1モル当たり、タングステン原子換算で0.05モル以上の酸化タングステンを用意すること;および、正極活物質と酸化タングステンとを、導電材および結着剤とともに有機溶媒で混練して正極合剤ペーストを調製すること;を包含する、リチウムイオン二次電池製造方法が提案されている。この方法によれば、正極合剤ペーストの増粘抑制効果のみならず、二次電池における低温反応抵抗の抑制効果があるとされている。 In addition, Patent Document 2 describes a method for manufacturing a lithium ion secondary battery, in which a lithium transition metal oxide containing LiOH outside the composition is prepared as a positive electrode active material; LiOH contained per 1 g of the positive electrode active material Grasping the molar amount P; preparing 0.05 mol or more of tungsten oxide in terms of tungsten atoms per 1 mol of LiOH with respect to the molar amount P of LiOH; kneading with an organic solvent together with a material and a binder to prepare a positive electrode mixture paste; According to this method, it is said that there is not only an effect of suppressing thickening of the positive electrode mixture paste, but also an effect of suppressing low-temperature reaction resistance in the secondary battery.

一方、出力特性と充放電サイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池を得る試みもいくつかなされている。例えば、正極活物質が小粒径でかつ粒度分布が狭い場合、出力特性と充放電サイクル特性とに優れたリチウムイオン二次電池を得ることができる。これは、粒径が小さい粒子は、比表面積が大きく、正極活物質として用いた場合に、電解液との反応面積を十分に確保することができるばかりでなく、正極を薄く構成し、リチウムイオンの正極-負極間の移動距離を短くすることができるため、正極抵抗の低減が可能だからである。また、粒度分布が狭い、すなわち粒度の揃った粒子であることは、電極内で粒子ごとに印加される電圧を均一化できるため、微粒子が選択的に劣化することによる電池容量の低下を抑制することが可能だからである。 On the other hand, several attempts have been made to obtain lithium ion secondary batteries with excellent output characteristics and charge/discharge cycle characteristics. For example, when the positive electrode active material has a small particle size and a narrow particle size distribution, a lithium ion secondary battery with excellent output characteristics and charge/discharge cycle characteristics can be obtained. This is because particles with a small particle size have a large specific surface area, and when used as a positive electrode active material, not only can a sufficient reaction area with the electrolyte be secured, but also the positive electrode can be formed thin, and lithium ions This is because the movement distance between the positive electrode and the negative electrode can be shortened, so that the positive electrode resistance can be reduced. In addition, since the particle size distribution is narrow, that is, the particles have a uniform particle size, the voltage applied to each particle in the electrode can be uniformed, so the decrease in battery capacity due to the selective deterioration of the fine particles can be suppressed. because it is possible.

例えば、特許文献3~5には、正極活物質の前駆体となる遷移金属複合水酸化物の粒子を、主として核生成を行う核生成工程と、主として粒子成長を行う粒子成長工程の2段階に明確に分離した晶析反応により、製造する方法が開示されている。これらの方法では、反応水溶液のpH値を、液温25℃基準で、核生成工程では12.0~14.0の範囲に、粒子成長工程では、10.5~12.0の範囲に制御している。また、反応雰囲気を、核生成工程および粒子成長工程の初期では酸化性雰囲気とするとともに、所定のタイミングで、非酸化性雰囲気に切り替えている。 For example, in Patent Documents 3 to 5, particles of a transition metal composite hydroxide, which is a precursor of a positive electrode active material, are divided into two stages: a nucleation step in which nucleation is mainly performed and a particle growth step in which particles are mainly grown. A method of preparation is disclosed with a distinctly separated crystallization reaction. In these methods, the pH value of the reaction aqueous solution is controlled in the range of 12.0 to 14.0 in the nucleation process and in the range of 10.5 to 12.0 in the particle growth process, based on the liquid temperature of 25 ° C. is doing. In addition, the reaction atmosphere is set to an oxidizing atmosphere at the beginning of the nucleation step and the grain growth step, and is switched to a non-oxidizing atmosphere at a predetermined timing.

このような方法により、得られる遷移金属複合水酸化物の粒子は、小粒径で粒度分布が狭く、かつ、微細一次粒子からなる低密度の中心部と、板状または針状一次粒子からなる高密度の外殻部とから構成される。そして、このような遷移金属複合水酸化物粒子にリチウム化合物を混合し焼成した場合、低密度の中心部が大きく収縮し、内部に空間部が形成されることとなる。しかも、遷移金属複合水酸化物粒子の粒子性状は、正極活物質に引き継がれる。具体的には、これらの文献に記載の技術により得られる正極活物質は、平均粒径が2μm~8μmまたは2μm~15μmの範囲にあり、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.60以下であり、かつ、中空構造を備えたものとなっている。 The particles of the transition metal composite hydroxide obtained by such a method have a small particle size and a narrow particle size distribution, and consist of a low-density central portion composed of fine primary particles and plate-like or needle-like primary particles. It consists of a high-density outer shell. When such transition metal composite hydroxide particles are mixed with a lithium compound and fired, the low-density central portion shrinks significantly, forming a space inside. Moreover, the particle properties of the transition metal composite hydroxide particles are inherited by the positive electrode active material. Specifically, the positive electrode active material obtained by the techniques described in these documents has an average particle diameter in the range of 2 μm to 8 μm or 2 μm to 15 μm, which is an index showing the spread of the particle size distribution [(d90-d10 )/average particle size] is 0.60 or less and has a hollow structure.

このため、これらの正極活物質を用いた二次電池では、容量特性、出力特性と充放電サイクル特性とを改善できるとされている。しかしながら、出力特性と充放電サイクル特性のさらなる向上が求められている。 Therefore, secondary batteries using these positive electrode active materials are said to be capable of improving capacity characteristics, output characteristics, and charge/discharge cycle characteristics. However, there is a demand for further improvements in output characteristics and charge/discharge cycle characteristics.

また、正極活物質にタングステンを含む化合物を添加することにより、出力特性や充放電サイクル特性が改善されることが報告されている。例えば、特許文献6には、リチウム金属複合酸化物粉末に、タングステン化合物を溶解させたアルカリ溶液を添加、混合した後、熱処理することにより、WおよびLiを含む微粒子を、リチウム金属複合酸化物粉末の表面もしくは該粉末の一次粒子の表面に形成する、正極活物質の製造方法が提案されている。特許文献6によれば、リチウム金属複合酸化物粉末の一次粒子表面にWおよびLiを含む微粒子を形成させることによって出力特性が向上することが報告されている。 It has also been reported that adding a compound containing tungsten to the positive electrode active material improves output characteristics and charge/discharge cycle characteristics. For example, in Patent Document 6, an alkaline solution in which a tungsten compound is dissolved is added to a lithium metal composite oxide powder, mixed, and then heat-treated to form fine particles containing W and Li into a lithium metal composite oxide powder. or the surface of the primary particles of the powder, a method for producing a positive electrode active material has been proposed. According to Patent Document 6, it is reported that output characteristics are improved by forming fine particles containing W and Li on the surfaces of primary particles of lithium metal composite oxide powder.

特開2012-28313号公報JP 2012-28313 A 特開2013-84395号公報JP 2013-84395 A 特開2012-246199号公報JP 2012-246199 A 特開2013-147416号公報JP 2013-147416 A 国際公開2012/131881号WO2012/131881 特開2012-079464号公報JP 2012-079464 A

しかしながら、より容易かつ簡便な方法で正極合剤ペーストのゲル化を抑制し、かつ、電池特性を向上させることが求められている。 However, it is desired to suppress gelation of the positive electrode material mixture paste and improve battery characteristics by an easier and simpler method.

なお、特許文献3~5の提案のように、出力特性と充放電サイクル特性を向上させるため、電解液との反応面積を大きくすると、正極合剤ペーストのゲル化が促進されるという新たな問題点が生じることがある。また、出力特性と充放電サイクル特性についても更なる向上が求められている。さらに、上記特許文献5の提案では、出力特性に関しては検討されているものの、正極合剤ペーストのゲル化抑制については何ら検討されていない。よって、上記いくつかの提案では正極合剤ペーストのゲル化抑制に関して検討されているものの、問題点が十分に解消されているとは言えない。 As proposed in Patent Documents 3 to 5, increasing the reaction area with the electrolytic solution in order to improve output characteristics and charge/discharge cycle characteristics causes a new problem that gelation of the positive electrode mixture paste is promoted. Dots may occur. In addition, further improvements are required for output characteristics and charge/discharge cycle characteristics. Further, in the proposal of Patent Document 5, although output characteristics are studied, suppression of gelation of the positive electrode mixture paste is not studied at all. Therefore, in the above proposals, although gelation suppression of the positive electrode material mixture paste has been studied, it cannot be said that the problem has been sufficiently solved.

また、上記特許文献6の提案では、水洗工程と添加工程および乾燥工程が必要となり、製造工程が増加するため、製造コストが増加するという問題があった。 Moreover, in the proposal of Patent Document 6, a water washing process, an addition process, and a drying process are required, which increases the number of manufacturing processes, resulting in an increase in manufacturing costs.

本発明は、上述の問題に鑑みて、正極合剤ペーストのゲル化の抑制と、二次電池に用いられた場合に高い電池特性を両立させることができる非水系電解質二次電池用正極活物質を、簡便かつ生産性高く製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries that can achieve both suppression of gelation of positive electrode mixture paste and high battery characteristics when used in secondary batteries. The object is to provide a simple and highly productive manufacturing method.

本発明の第1の態様によれば、リチウム金属複合酸化物と、タングステン酸ニッケルとを混合すること、を備え、リチウム金属複合酸化物は、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、及び、任意に金属元素M1を含み、かつ、それぞれの金属元素の原子数比がLi:Ni:Co:M1=s:(1-x-y):x:y(ただし、1.00≦s≦1.30、0.10≦x≦0.35、0≦y≦0.35、金属元素M1は、Mn、W、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法が提供される。 According to a first aspect of the present invention, mixing a lithium metal composite oxide with nickel tungstate, wherein the lithium metal composite oxide is lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co ), and optionally a metal element M1, and the atomic ratio of each metal element is Li:Ni:Co:M1=s:(1-xy):x:y (however, 1.00 ≤s≤1.30, 0.10≤x≤0.35, 0≤y≤0.35, metal element M1 is at least one selected from Mn, W, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al There is provided a method for producing a positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries, which is represented by the species element).

また、上記の正極活物質の製造方法は、リチウム金属複合酸化物と、前記タングステン酸ニッケルと、水とを混合すること、を備えることが好ましい。また、リチウム金属複合酸化物とタングステン酸ニッケルとを混合して得られた粉末混合物に、水を、液滴の平均粒径が100μm以下の霧状態となるように噴霧して混合すること、を備えることが好ましい。また、混合することにより得られた混合物を乾燥することと、を備えることが好ましい。また、水の存在下、リチウム金属複合酸化物に含まれるリチウムイオンと、タングステン酸ニッケルの少なくとも一部とが反応して、タングステン酸リチウムが形成されることが好ましい。また、混合物は、リチウム金属複合酸化物全体に対して、水を0.1質量%以上含むことが好ましい。また、混合物は、リチウム金属複合酸化物全体に対して、タングステンを0.2質量%以上1.0質量%以下含むことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the method for producing the positive electrode active material described above includes mixing the lithium metal composite oxide, the nickel tungstate, and water. Further, the powder mixture obtained by mixing the lithium metal composite oxide and nickel tungstate is mixed by spraying water so that the droplets have an average particle size of 100 μm or less in a mist state. It is preferable to have and drying the mixture obtained by mixing. Further, it is preferable that lithium ions contained in the lithium metal composite oxide react with at least part of the nickel tungstate in the presence of water to form lithium tungstate. Moreover, the mixture preferably contains 0.1% by mass or more of water with respect to the entire lithium metal composite oxide. Moreover, the mixture preferably contains 0.2% by mass or more and 1.0% by mass or less of tungsten with respect to the entire lithium metal composite oxide.

また、乾燥後のリチウム金属複合酸化物の粒子表面にタングステン酸リチウムが存在し、走査型電子顕微鏡を用いた粒子の表面の観察から求められる、粒子の表面に存在する粒径0.5μm以上のタングステン酸リチウムの面積割合が、観察面全体の面積に対して、5%以下であることが好ましい。 In addition, lithium tungstate exists on the surface of the lithium metal composite oxide after drying, and the particle size of 0.5 μm or more present on the surface of the particle, which is obtained from observation of the surface of the particle using a scanning electron microscope. The area ratio of lithium tungstate is preferably 5% or less with respect to the area of the entire viewing surface.

また、乾燥後のリチウム金属複合酸化物は、比表面積が0.5cm/g以上2m/g以下であることが好ましい。また、乾燥後のリチウム金属複合酸化物は、300℃におけるカールフィッシャー水分率が0.05質量%以上0.2質量%以下であることが好ましい。また、乾燥後のリチウム金属複合酸化物は、体積平均粒径MVが4μm以上6μm以下であることが好ましい。 Moreover, the lithium metal composite oxide after drying preferably has a specific surface area of 0.5 cm 2 /g or more and 2 m 2 /g or less. Moreover, the dried lithium metal composite oxide preferably has a Karl Fischer moisture content at 300° C. of 0.05% by mass or more and 0.2% by mass or less. Moreover, the lithium metal composite oxide after drying preferably has a volume average particle diameter MV of 4 μm or more and 6 μm or less.

また、タングステンを含むリチウム金属複合酸化物と、タングステン酸ニッケルと、水とを混合することを備え、タングステンを含むリチウム金属複合酸化物は、リチウム金属複合酸化物全体に対して0.1質量%以上1.0質量%以下含むことが好ましい。また、タングステン酸ニッケルは、リチウム金属複合酸化物全体に対して、タングステンを0.1質量%以上0.5質量%以下含むことが好ましい。また、乾燥後のリチウム金属複合酸化物の粒子表面にタングステン酸リチウムが存在し、粒子表面に存在するタングステン量が、正極活物質全体に対して、0.1質量%以上1.0質量%以下であり、かつ、乾燥後のリチウム金属複合酸化物の粒子の内部に存在するタングステン量が、正極活物質全体に対して、0.1質量%以上1.0質量%以下であることが好ましい。また、乾燥後の前記リチウム金属複合酸化物の粒子表面に存在するタングステン量が、前記粒子内部に含まれるタングステン量に対して0.1倍以上1倍以下であることが好ましい。 Further, the lithium metal composite oxide containing tungsten, nickel tungstate, and water are mixed, and the lithium metal composite oxide containing tungsten is 0.1% by mass with respect to the entire lithium metal composite oxide. More than 1.0% by mass or less is preferably included. Moreover, nickel tungstate preferably contains 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less of tungsten with respect to the entire lithium metal composite oxide. In addition, lithium tungstate exists on the particle surface of the lithium metal composite oxide after drying, and the amount of tungsten present on the particle surface is 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less with respect to the entire positive electrode active material. and the amount of tungsten present inside the particles of the lithium metal composite oxide after drying is preferably 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less with respect to the entire positive electrode active material. Moreover, it is preferable that the amount of tungsten present on the particle surface of the lithium metal composite oxide after drying is 0.1 times or more and 1 time or less as much as the amount of tungsten contained inside the particles.

本発明によれば、正極合剤ペーストのゲル化の抑制と、二次電池に用いられた際に高い電池特性とを両立させることができる非水系電解質二次電池用正極活物質を、簡便かつ生産性高く製造することができる。また、本発明の製造方法は、容易で工業的規模での生産に適したものであり、その工業的価値は極めて大きい。 According to the present invention, a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery that can achieve both suppression of gelation of a positive electrode mixture paste and high battery characteristics when used in a secondary battery can be easily and It can be manufactured with high productivity. Moreover, the production method of the present invention is easy and suitable for production on an industrial scale, and its industrial value is extremely high.

図1は、実施形態に係る非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment. 図2は、実施形態に係る非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a method for producing a positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries according to the embodiment. 図3は、実施形態に係る非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a method for producing a positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries according to the embodiment. 図4は、実施形態に係る非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a method for producing a positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries according to the embodiment. 図5(A)及び図5(B)は、実施形態に係る正極活物質の一例を示す図である。FIGS. 5A and 5B are diagrams showing examples of positive electrode active materials according to embodiments. 図6は、電池評価に使用したコイン型電池の概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a coin-type battery used for battery evaluation. 図7は、インピーダンス評価の測定例と解析に使用した等価回路の概略説明図である。FIG. 7 is a schematic explanatory diagram of an example of impedance evaluation measurement and an equivalent circuit used for analysis.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。また、図面においては、各構成をわかりやすくするために、一部を強調して、あるいは一部を簡略化して表しており、実際の構造または形状、縮尺等が異なっている場合がある。以下、図を参照して、実施形態に係る非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法、及び、二次電池用正極活物質について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in the drawings, in order to make each configuration easy to understand, some parts are emphasized or some parts are simplified, and the actual structure, shape, scale, etc. may differ. Hereinafter, a method for manufacturing a positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries and a positive electrode active material for secondary batteries according to embodiments will be described with reference to the drawings.

1.非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法
図1~図4は、それぞれ、本実施形態に係る非水系電解質二次電池用正極活物質(以下、「正極活物質」ともいう。)の製造方法(以下、「製造方法」と略すこともある。)の一例を示す図である。また、図5(A)及び図5(B)は、本実施形態に係る製造方法により得られる正極活物質10の一例(例えば、正極活物質10A、10B)を示す模式図である。なお、以下の説明は、正極活物質10の製造方法の一例であって、正極活物質10の製造方法は、以下の説明の方法に限定されない。
1. Manufacturing method of positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery FIGS. It is a figure which shows an example of the manufacturing method (it may be abbreviate|abbreviated as a "manufacturing method" hereafter.). 5A and 5B are schematic diagrams showing an example of the positive electrode active material 10 (for example, positive electrode active materials 10A and 10B) obtained by the manufacturing method according to this embodiment. The following description is an example of the method for manufacturing the positive electrode active material 10, and the method for manufacturing the positive electrode active material 10 is not limited to the method described below.

なお、第1実施形態では、後述するように、リチウム金属複合酸化物(母材)中にタングステンを含んでもよく、含まなくてもよいが、以下の第1実施形態では、リチウム金属複合酸化物(母材)中にタングステンを含まない場合(得られる正極活物質10A、図5(A)参照)を中心に説明し、チウム金属複合酸化物(母材)中にタングステンを含む場合(得られる正極活物質10B、図5(B)参照)については、第2実施形態で説明する。 In the first embodiment, as will be described later, the lithium metal composite oxide (base material) may or may not contain tungsten, but in the following first embodiment, the lithium metal composite oxide The case where the (base material) does not contain tungsten (obtained positive electrode active material 10A, see FIG. 5A) will be mainly described, and the case where the titanium metal composite oxide (base material) contains tungsten (obtained The positive electrode active material 10B (see FIG. 5B) will be described in the second embodiment.

(1)第1実施形態
[混合工程(ステップS1)]
図1は、第1実施形態に係る正極活物質10の製造方法の一例を示す図である。第1実施形態の製造方法は、図1に示すように、リチウム金属複合酸化物と、タングステン酸ニッケルとを混合すること(ステップS1)を備える。
(1) First Embodiment [Mixing Step (Step S1)]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a method for manufacturing the positive electrode active material 10 according to the first embodiment. The manufacturing method of the first embodiment includes, as shown in FIG. 1, mixing lithium metal composite oxide and nickel tungstate (step S1).

本実施形態の製造方法により得られる正極活物質10は、リチウム金属複合酸化物の表面にタングステン酸ニッケルが存在してもよい。正極活物質10に含まれるタングステン酸ニッケルは、正極を作製する際に、正極合剤ペーストに含まれる水分に溶出するリチウム複合酸化物由来の水酸化リチウムと反応して、正極合剤ペーストのゲル化を抑制することが期待できる。 In the positive electrode active material 10 obtained by the manufacturing method of the present embodiment, nickel tungstate may be present on the surface of the lithium metal composite oxide. Nickel tungstate contained in the positive electrode active material 10 reacts with lithium hydroxide derived from the lithium composite oxide eluted in the moisture contained in the positive electrode mixture paste when the positive electrode is produced, and forms a gel of the positive electrode mixture paste. can be expected to suppress

また、ステップS1の混合は、水の存在下、リチウム金属複合酸化物と、タングステン酸ニッケルとを混合することが好ましい。水が存在することにより、リチウム金属複合酸化物に含まれるリチウムイオン(リチウム)と、タングステン酸ニッケルの少なくとも一部とが反応して、タングステン酸リチウム3を形成(生成)させることができる。形成されたタングステン酸リチウム3は、正極合剤ペーストのゲル化を抑制することができる。 Moreover, in the mixing in step S1, it is preferable to mix the lithium metal composite oxide and the nickel tungstate in the presence of water. The presence of water allows lithium ions (lithium) contained in the lithium metal composite oxide to react with at least a portion of nickel tungstate to form (generate) lithium tungstate 3 . The formed lithium tungstate 3 can suppress gelation of the positive electrode mixture paste.

図2は、第1実施形態に係る正極活物質10の製造方法の好適な一例を示した図である。ステップS1の混合は、図2に示すように、リチウム金属複合酸化物と、タングステン酸ニッケルと、水とを混合することが好ましい。水の存在下では、リチウム金属複合酸化物から遊離したリチウムイオンとタングステン酸ニッケルとが反応することにより、タングステン酸リチウム3とニッケル酸リチウムが形成されると考えられる。 FIG. 2 is a diagram showing a preferred example of a method for manufacturing the positive electrode active material 10 according to the first embodiment. As for mixing of step S1, as shown in FIG. 2, it is preferable to mix a lithium metal composite oxide, nickel tungstate, and water. In the presence of water, it is believed that lithium tungstate 3 and lithium nickelate are formed by the reaction of lithium ions liberated from the lithium metal composite oxide with nickel tungstate.

詳細は不明であるが、タングステン酸リチウム3が形成されることにより、正極合剤ペーストのゲル化の抑制と、二次電池を構成した場合の電池容量の維持、高い出力特性、及び、優れた充放電サイクル特性とを両立させることができると考えられる。また、ニッケル酸リチウムは、リチウム金属複合酸化物と同様に、二次電池において充放電反応に寄与すると考えられる。また、ニッケル酸リチウムがリチウム金属複合酸化物の表面に存在することにより、リチウム金属複合酸化物の粒子表面とタングステン酸リチウム3の粒子表面との界面の親和性が向上し、より高い電池特性が期待できる。以下、混合工程(ステップS1)に用いられる各原料について説明する。 Although the details are unknown, the formation of lithium tungstate 3 suppresses gelation of the positive electrode mixture paste, maintains the battery capacity when a secondary battery is formed, has high output characteristics, and has excellent performance. It is considered that both the charge-discharge cycle characteristics can be achieved. Lithium nickelate is also considered to contribute to the charge-discharge reaction in secondary batteries in the same manner as lithium metal composite oxides. In addition, the presence of lithium nickelate on the surface of the lithium metal composite oxide improves the affinity of the interface between the particle surface of the lithium metal composite oxide and the particle surface of the lithium tungstate 3, resulting in higher battery characteristics. I can expect it. Each raw material used in the mixing step (step S1) will be described below.

[リチウム金属複合酸化物]
原料として用いられるリチウム金属複合酸化物(母材)は、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、及び、任意に金属元素M1を含み、かつ、それぞれの金属元素の原子数比がLi:Ni:Co:M1=s:(1-x-y):x:y(ただし、1.00≦s≦1.30、0.10≦x≦0.35、0≦y≦0.35、金属元素M1は、Mn、W、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される。また、リチウム金属複合酸化物は、主に、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成されることができるが、二次粒子以外に、少量の単独の一次粒子を含んでもよい。
[Lithium metal composite oxide]
The lithium metal composite oxide (base material) used as a raw material contains lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), and optionally a metal element M1, and the atomic ratio of each metal element is Li: Ni: Co: M1 = s: (1-xy): x: y (where 1.00 ≤ s ≤ 1.30, 0.10 ≤ x ≤ 0.35, 0 ≤ y ≤ 0 .35, and the metal element M1 is represented by at least one element selected from Mn, W, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al). In addition, the lithium metal composite oxide can be mainly composed of secondary particles formed by aggregation of a plurality of primary particles, but in addition to the secondary particles, it may contain a small amount of single primary particles. good.

上記原子数比中、リチウムの含有量を示すzは1を超える。zが1を超える場合、すなわち、リチウム金属複合酸化物がリチウムを過剰に含有する場合、後述するように、水の存在下、リチウム金属複合酸化物から遊離したリチウム(リチウムイオン)の一部が、タングステン酸ニッケルと反応して、タングステン酸リチウム3を容易に形成することができる。 In the above atomic number ratio, z, which indicates the content of lithium, exceeds 1. When z exceeds 1, that is, when the lithium metal composite oxide contains lithium in excess, in the presence of water, part of the lithium (lithium ions) released from the lithium metal composite oxide is , can readily react with nickel tungstate to form lithium tungstate 3 .

また、リチウム金属複合酸化物(母材)は、一般式(1):LiNi1-x-y-zCoMnM12+α(ただし、0.05≦x≦0.35、0≦y≦0.35、0≦z≦0.10、1.00<s<1.30、0≦α≦0.2、Mは、V、Mg、Mo、Nb、Ti、WおよびAlから選ばれる少なくとも1種の金属元素)で表されてもよい。上記式(1)中、αは、リチウム金属複合酸化物に含まれるリチウム以外の金属元素の価数、及びリチウム以外の金属元素に対するリチウムの原子数比に応じて変化する係数である。 Further, the lithium metal composite oxide (base material) has the general formula (1): Li s Ni 1-xy-z Co x Mn y M1 z O 2+α (where 0.05≦x≦0.35, 0≤y≤0.35, 0≤z≤0.10, 1.00<s<1.30, 0≤α≤0.2, M is V, Mg, Mo, Nb, Ti, W and Al at least one metal element selected from). In the above formula (1), α is a coefficient that changes according to the valence of the metal element other than lithium contained in the lithium metal composite oxide and the atomic ratio of lithium to the metal element other than lithium.

なお、リチウム金属複合酸化物(母材)は、任意に金属元素M1を含むことができ、リチウム金属複合酸化物(母材)中にタングステン(W)を含んでもよい。なおリチウム金属複合酸化物(母材)中にタングステンを含む場合(例、図5(B)参照)については、後述の第2実施形態において、詳述する。 The lithium metal composite oxide (base material) can optionally contain the metal element M1, and may contain tungsten (W) in the lithium metal composite oxide (base material). The case where the lithium metal composite oxide (base material) contains tungsten (for example, see FIG. 5B) will be described in detail in a second embodiment described later.

リチウム金属複合酸化物(母材)の比表面積は、特に限定されないが、例えば、0.5m/g以上2m/g以下であることが好ましい。比表面積が上記範囲である場合、電解質液との接触面積が適度な範囲となり、電池容量等の電池特性と、機械的強度とのバランスが良好な正極活物質10を得ることができる。比表面積が0.5m/g未満である場合、高容量化が望まれる用途において、得られる正極活物質10の電池容量が不十分となることがある。一方、2m/gを超える場合、粒子構造の多孔質化により、得られる正極活物質10の機械的強度が不足して、電極製造時や電極としての使用時において安定性に問題が生じるおそれがある。 Although the specific surface area of the lithium metal composite oxide (base material) is not particularly limited, it is preferably, for example, 0.5 m 2 /g or more and 2 m 2 /g or less. When the specific surface area is within the above range, the contact area with the electrolyte solution is in an appropriate range, and the positive electrode active material 10 having a good balance between battery characteristics such as battery capacity and mechanical strength can be obtained. If the specific surface area is less than 0.5 m 2 /g, the battery capacity of the obtained positive electrode active material 10 may be insufficient in applications where high capacity is desired. On the other hand, if it exceeds 2 m 2 /g, the mechanical strength of the resulting positive electrode active material 10 may be insufficient due to the porous particle structure, which may cause stability problems during electrode production and use as an electrode. There is

リチウム金属複合酸化物(母材)の水分率は、特に限定されないが、例えば、リチウム金属複合酸化物全体に対して、0.05質量%以上0.2質量%以下であることが好ましい。水分率が0.2質量%を超える場合、大気中の炭素、硫黄を含むガス成分を吸収してリチウム金属複合酸化物の表面にリチウム化合物を生成することがある。なお、上記水分率は、気化温度300℃の条件においてカールフィッシャー水分計で測定した場合の測定値である。 Although the moisture content of the lithium metal composite oxide (base material) is not particularly limited, it is preferably, for example, 0.05% by mass or more and 0.2% by mass or less with respect to the entire lithium metal composite oxide. If the moisture content exceeds 0.2% by mass, it may absorb gas components containing carbon and sulfur in the atmosphere to form a lithium compound on the surface of the lithium metal composite oxide. The above moisture content is a value measured with a Karl Fischer moisture meter under the condition of a vaporization temperature of 300°C.

なお、リチウム金属複合酸化物(母材)の粒子構造は、特に限定されず、二次粒子の内部に中空部を備える中空構造を有してもよい。また、リチウム金属複合酸化物は、中実構造を有してもよいし、二次粒子内部に空隙を有する空隙構造などを有してもよい。また、リチウム金属複合酸化物の粉体特性や粒子構造は、混合工程(ステップS1)後に得られる正極活物質10まで継承されるため、リチウム金属複合酸化物の粉体特性及び粒子構造などは、得ようとする正極活物質10に合わせて選択することができる。 The particle structure of the lithium metal composite oxide (base material) is not particularly limited, and the secondary particles may have a hollow structure with a hollow inside. Moreover, the lithium metal composite oxide may have a solid structure, or may have a void structure having voids inside the secondary particles. In addition, since the powder characteristics and particle structure of the lithium metal composite oxide are inherited to the positive electrode active material 10 obtained after the mixing step (step S1), the powder characteristics and particle structure of the lithium metal composite oxide are It can be selected according to the positive electrode active material 10 to be obtained.

リチウム金属複合酸化物(母材)の製造方法は、上記組成を有するものであれば、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。リチウム金属複合酸化物の製造方法としては、例えば、Ni、Co、及び、任意に金属元素M1を含む水溶液を用いて、中和晶析を行って、ニッケル複合水酸化物を得た後、これを前駆体として、リチウムを含む化合物(リチウム化合物)と混合し、焼成してもよい。また、晶析後に得られたニッケル複合水酸化物は、熱処理し、少なくとも一部をニッケル複合酸化物とした後、リチウム化合物と混合してもよい。晶析により得られた前駆体を用いてリチウム金属複合酸化物を製造した場合、粒子間で組成、物性等がより均一なリチウム金属複合酸化物を得ることができる。 The method for producing the lithium metal composite oxide (base material) is not particularly limited as long as it has the above composition, and known methods can be used. As a method for producing a lithium metal composite oxide, for example, an aqueous solution containing Ni, Co, and optionally a metal element M1 is used to perform neutralization crystallization to obtain a nickel composite hydroxide, and then the nickel composite hydroxide is obtained. may be mixed with a compound containing lithium (lithium compound) as a precursor and fired. Further, the nickel composite hydroxide obtained after crystallization may be heat-treated to convert at least a part thereof into a nickel composite oxide, and then mixed with a lithium compound. When a lithium metal composite oxide is produced using a precursor obtained by crystallization, it is possible to obtain a lithium metal composite oxide having more uniform composition, physical properties, etc. among particles.

[タングステン酸ニッケル]
タングステン酸ニッケルは、特に限定されず、公知のタングステン酸ニッケルを用いることができる。なお、タングステン酸ニッケルは、酸化ニッケルタングステンともいう。タングステン酸ニッケルは、例えば、NiWOで表される。また、タングステン酸ニッケルの平均粒径は、1μm以下であることが好ましい。タングステン酸ニッケルの平均粒径の下限は、特に限定されないが、例えば、0.05μm以上である。
[Nickel tungstate]
Nickel tungstate is not particularly limited, and known nickel tungstate can be used. Note that nickel tungstate is also referred to as nickel tungsten oxide. Nickel tungstate is represented, for example, by NiWO4 . Also, the average particle diameter of nickel tungstate is preferably 1 μm or less. Although the lower limit of the average particle size of nickel tungstate is not particularly limited, it is, for example, 0.05 μm or more.

例えば、タングステンを含まないリチウム金属複合酸化物(母材)と、タングステン酸ニッケルと、水とを混合する場合、タングステン酸ニッケルの混合量は、タングステン酸ニッケル中のタングステン(W)量で、リチウム金属複合酸化物全体に対して、例えば、0.05質量%以上2.0質量%以下であり、電池特性の向上という観点から、より好ましくは0.1質量%以上1.0質量%以下であり、さらに好ましくは0.1質量%以上0.5質量%以下である。 For example, when a lithium metal composite oxide (base material) containing no tungsten, nickel tungstate, and water are mixed, the mixed amount of nickel tungstate is the amount of tungsten (W) in nickel tungstate, and the amount of lithium For example, it is 0.05% by mass or more and 2.0% by mass or less with respect to the entire metal composite oxide, and more preferably 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less from the viewpoint of improving battery characteristics. more preferably 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less.

なお、リチウム金属複合酸化物と混合する化合物として、タングステン酸ニッケル以下の化合物を混合してもよく、例えば、タングステン酸ニッケルと酸化タングステンとを混合してもよい。両者の平均粒径は、1μm以下であることが好ましく、平均粒径の下限は特に限定されないが、例えば0.05μm以上である。 As a compound to be mixed with the lithium metal composite oxide, a compound below nickel tungstate may be mixed, for example, nickel tungstate and tungsten oxide may be mixed. The average particle size of both is preferably 1 μm or less, and the lower limit of the average particle size is not particularly limited, but is, for example, 0.05 μm or more.

タングステン酸ニッケルと酸化タングステンとが両方含まれる場合、これらの混合量は、両者に含まれるタングステン(W)の合計量で、リチウム金属複合酸化物全体に対して、例えば、0.1質量%以上2.0質量%以下であり、好ましくは0.1質量%以上1.0質量%以下であり、さらに好ましくは0.1質量%以上0.5質量%以下である。混合量が上記範囲である場合、電池容量を高く維持しながら、高い正極抵抗の低減効果を有する正極活物質10を得ることができる。 When both nickel tungstate and tungsten oxide are contained, the total amount of tungsten (W) contained in both of them is, for example, 0.1% by mass or more with respect to the entire lithium metal composite oxide. It is 2.0 mass % or less, preferably 0.1 mass % or more and 1.0 mass % or less, and more preferably 0.1 mass % or more and 0.5 mass % or less. When the mixed amount is within the above range, it is possible to obtain the positive electrode active material 10 having a high positive electrode resistance reduction effect while maintaining a high battery capacity.

また、混合工程(ステップS1)により得られた混合物は、リチウム金属複合酸化物全体に対して、タングステンを、例えば、0.05質量%以上2.0質量%以下含んでもよく、0.1質量%以上1.0質量%含むことが好ましく、0.5質量%以上1.0質量%以下含むことがより好ましい。混合物がタングステンを上記範囲で含む場合、正極合剤ペーストのゲル化を抑制することができる。 In addition, the mixture obtained in the mixing step (step S1) may contain, for example, 0.05% by mass or more and 2.0% by mass or less of tungsten with respect to the entire lithium metal composite oxide, and 0.1% by mass % or more and 1.0 mass %, more preferably 0.5 mass % or more and 1.0 mass % or less. When the mixture contains tungsten within the above range, gelation of the positive electrode mixture paste can be suppressed.

[水]
水は、純水を用いることが好ましい。上述したように、混合物中の水には、リチウム金属複合酸化物中に存在する、未反応のリチウム化合物や結晶中に存在するリチウムなど(以下、これらをまとめて「余剰リチウム」という。)が溶解するとともに、混合したタングステン酸ニッケルを溶解することができる。
[water]
As for water, it is preferable to use pure water. As described above, the water in the mixture contains unreacted lithium compounds present in the lithium metal composite oxide and lithium present in the crystals (hereinafter collectively referred to as "surplus lithium"). As it melts, it can melt the mixed nickel tungstate.

混合物に含まれる水の量は、混合物中のタングステン酸ニッケルの少なくとも一部を溶解させることができる量であれば、一定の効果が得られるが、ゲル化抑制と、高い電池特性とを高いレベルで両立させるという観点から、混合物中のタングステン酸ニッケルを十分溶解させることができる量であることが好ましい。混合物に含まれる水の量は、リチウム金属複合酸化物(母材)に対して、例えば、0.1質量%以上であり、好ましくは0.5質量%以上40質量%以下であり、より好ましくは1質量%以上30質量%以下、より好ましくは1質量%以上10質量%以下である。 As long as the amount of water contained in the mixture can dissolve at least part of the nickel tungstate in the mixture, a certain effect can be obtained. From the viewpoint of achieving both of the above, it is preferable that the amount is enough to dissolve the nickel tungstate in the mixture. The amount of water contained in the mixture is, for example, 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more and 40% by mass or less, and more preferably, relative to the lithium metal composite oxide (base material). is 1% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less.

混合物に含まれる水の量を十分な量とした場合、リチウム金属複合酸化物(母材)の粒子内部に存在する一次粒子の表面まで、タングステン酸ニッケルを十分に浸透させるとともに、リチウム金属複合酸化物(母材)の粒子間でもタングステン酸ニッケルを均一に分散させることができ、出力特性やサイクル特性をより向上させることができる。 When the amount of water contained in the mixture is sufficient, the nickel tungstate is sufficiently penetrated to the surface of the primary particles existing inside the particles of the lithium metal composite oxide (base material), and the lithium metal composite oxide Nickel tungstate can be uniformly dispersed even between particles of the material (base material), and output characteristics and cycle characteristics can be further improved.

なお、混合物に含まれる水の量は、用いるリチウム金属複合酸化物(母材)の混合量や粒子構造等によって、適宜上記範囲で調製することができ、得られる混合物がペースト状とならない程度の範囲で混合することが好ましい。例えば、空隙率が10%以上のリチウム複合酸化物(母材)を用いる場合、混合物に含まれる水の量は、リチウム金属複合酸化物(母材)に対して、例えば、10質量%以上35質量%としてもよい。 The amount of water contained in the mixture can be appropriately adjusted within the above range depending on the amount of mixture of the lithium metal composite oxide (base material) used, the particle structure, etc., and the amount of water contained in the mixture is such that the resulting mixture does not become a paste. A range of mixing is preferred. For example, when a lithium composite oxide (base material) having a porosity of 10% or more is used, the amount of water contained in the mixture is, for example, 10% by mass or more with respect to the lithium metal composite oxide (base material). % by mass.

[混合方法]
リチウム金属複合酸化物(母材)と、タングステン酸ニッケルと、水とを混合する方法は、特に限定されず、これらを同時に添加して、公知の混合装置により混合してもよく、別々に添加して、公知の混合装置により混合してもよい。
[Mixing method]
The method of mixing the lithium metal composite oxide (base material), nickel tungstate, and water is not particularly limited. and may be mixed by a known mixing device.

図3は、本実施形態に係る正極活物質10の製造方法において、好適に用いることのできる方法の一例を示す。図3に示すように、混合工程(ステップS1)は、リチウム金属複合酸化物(母材)とタングステン酸ニッケルとを混合する工程(ステップS11、第1の混合工程)と、得られた粉末状の混合物に水を噴霧して混合する工程(ステップS12、第2の混合工程)とを備えることが好ましい。以下、各混合工程について、説明する。 FIG. 3 shows an example of a method that can be suitably used in the method for manufacturing the positive electrode active material 10 according to this embodiment. As shown in FIG. 3, the mixing step (step S1) includes a step of mixing lithium metal composite oxide (base material) and nickel tungstate (step S11, first mixing step), It is preferable to include a step of spraying water to the mixture of and mixing (step S12, second mixing step). Each mixing step will be described below.

(第1の混合工程:ステップS11)
まず、リチウム金属複合酸化物(母材)と、タングステン酸ニッケルとを混合する(ステップS11)。これらの粉末同士を乾式混合することより、リチウム金属複合酸化物(母材)中に、タングステン酸ニッケルをより均一に分散させることができる。
(First mixing step: step S11)
First, a lithium metal composite oxide (base material) and nickel tungstate are mixed (step S11). By dry-mixing these powders, nickel tungstate can be more uniformly dispersed in the lithium metal composite oxide (base material).

タングステン酸ニッケルの混合量は、リチウム金属複合酸化物(母材)に対して、タングステン酸ニッケル中のタングステン(W)が0.1質量%以上0.5質量%以下含まれる量であることが好ましい。タングステン酸ニッケル中のタングステンの混合量が0.1質量%未満である場合、リチウム金属複合酸化物(母材)の表面に遊離した余剰リチウムを十分に中和することができないため、正極スラリーのゲル化の抑制が十分でないことや、充分な出力特性が得られないことがある。一方、タングステン酸ニッケル中のタングステンの混合量が0.5質量%を超える場合、乾燥(ステップS2)後のリチウム金属複合酸化物4の表面に晶出するタングステン酸リチウム3のうち、粒径が0.5μm以上である粒子が増加して、十分な電池容量が得られないことがある。 The amount of nickel tungstate mixed is such that tungsten (W) in nickel tungstate is contained in an amount of 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less with respect to the lithium metal composite oxide (base material). preferable. If the mixed amount of tungsten in the nickel tungstate is less than 0.1% by mass, the surplus lithium liberated on the surface of the lithium metal composite oxide (base material) cannot be sufficiently neutralized. Suppression of gelation may not be sufficient, and sufficient output characteristics may not be obtained. On the other hand, when the mixed amount of tungsten in the nickel tungstate exceeds 0.5% by mass, the particle size of the lithium tungstate 3 crystallized on the surface of the lithium metal composite oxide 4 after drying (step S2) is Particles having a size of 0.5 μm or more increase, and sufficient battery capacity may not be obtained.

[第2の混合工程:ステップS12]
次いで、得られた粉末状の混合物に、水を噴霧して混合する(ステップS12)。これにより、水の存在下、リチウム金属複合酸化物(母材)の表面に遊離した水酸化リチウムなどの余剰リチウムとタングステン酸ニッケルとの反応を、より均一に進めることができる。
[Second Mixing Step: Step S12]
Next, the obtained powdery mixture is mixed by spraying water (step S12). As a result, the reaction between surplus lithium such as lithium hydroxide liberated on the surface of the lithium metal composite oxide (base material) and nickel tungstate can proceed more uniformly in the presence of water.

噴霧する水の量(総量)は、リチウム金属複合酸化物(母材)全体に対して、1質量%以上10質量%以下であることが好ましい。噴霧する水の量が1質量%未満である場合、水添加による、上述した効果の発現が乏しく、タングステン酸ニッケルが残留することがある。一方、噴霧する水の量が10質量%を超える場合、水噴霧(ステップS12)から乾燥(ステップS2)に至るまでに、リチウム金属複合酸化物(母材)から水へと溶出するリチウム量(余剰リチウム量)が過多となり、得られる正極活物質10中のリチウム含有量が減少し、抵抗の低減効果が十分でないことがある。また、噴霧する水の量が10質量%を超える場合、乾燥後のリチウム金属複合酸化物(正極活物質10)中の水分率を下げるため、必要な乾燥時間が多く必要となり、生産性が低下することがある。 The amount (total amount) of water to be sprayed is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the entire lithium metal composite oxide (base material). If the amount of water to be sprayed is less than 1% by mass, the above-described effects due to the addition of water may be poorly expressed and nickel tungstate may remain. On the other hand, when the amount of water to be sprayed exceeds 10% by mass, the amount of lithium eluted from the lithium metal composite oxide (base material) into water ( amount of surplus lithium) becomes excessive, the lithium content in the obtained positive electrode active material 10 decreases, and the effect of reducing the resistance may not be sufficient. In addition, when the amount of water to be sprayed exceeds 10% by mass, the moisture content in the lithium metal composite oxide (positive electrode active material 10) after drying is reduced, so a long drying time is required, and productivity is reduced. I have something to do.

噴霧する水の粒は、平均粒径100μm以下の霧状態であることが好ましい。霧状態の水を添加する場合、リチウム金属複合酸化物の表面付近における、余剰リチウムとタングステン酸ニッケルとの反応をより均一に進めることができ、乾燥後のリチウム金属複合酸化物の表面に形成されるタングステン酸リチウム3の粒径を好適な範囲とすることができる。一方、噴霧する純水の平均粒径が100μmよりも大きい場合、噴霧により、水分が直接供給された正極活物質10と、噴霧後の撹拌で水分が供給される正極活物質10とでLiの溶出量が異なり、反応に不均一性が生じることがある。 The water droplets to be sprayed are preferably in a mist state with an average particle diameter of 100 μm or less. When water in a mist state is added, the reaction between surplus lithium and nickel tungstate in the vicinity of the surface of the lithium metal composite oxide can be promoted more uniformly, and the surface of the lithium metal composite oxide after drying is formed. The particle size of the lithium tungstate 3 can be set within a suitable range. On the other hand, when the average particle diameter of the pure water to be sprayed is larger than 100 μm, the positive electrode active material 10 to which moisture is directly supplied by spraying and the positive electrode active material 10 to which moisture is supplied by stirring after spraying are mixed. The amount of elution varies, which may cause heterogeneity in the reaction.

[乾燥工程(ステップS2)]
混合工程(ステップS1)において、水を添加して混合した場合、図2及び図3に示すように、得られた混合物を乾燥すること(ステップS2)が好ましい。混合工程(ステップS1)及び乾燥工程(ステップS2)において、リチウム金属複合酸化物(母材)中の余剰リチウムと、タングステン酸ニッケルとが効率よく反応して、タングステン酸リチウムが形成される。乾燥後に得られたリチウム金属複合酸化物は、その粒子表面付近に、形成されたタングステン酸リチウム3が存在する。
[Drying step (step S2)]
When water is added and mixed in the mixing step (step S1), it is preferable to dry the obtained mixture (step S2) as shown in FIGS. In the mixing step (step S1) and the drying step (step S2), excess lithium in the lithium metal composite oxide (base material) reacts efficiently with nickel tungstate to form lithium tungstate. The lithium metal composite oxide obtained after drying has lithium tungstate 3 formed near the particle surface.

乾燥温度は、特に限定されず、水分率が十分に低減されればよいが、例えば、500℃以下が好ましい。乾燥温度が500℃を超える場合、リチウム金属複合酸化物粉末の内部からさらにリチウムが遊離するため十分な正極合剤ペーストのスラリー安定性が得られない。なお、乾燥温度の下限は、特に限定されないが、例えば、100℃以上である。また、乾燥時の圧力は1気圧以下が望ましい。1気圧よりも高いと水分率が十分に下がらない恐れがある。乾燥時間は、特に限定されず、水分率が十分に低減されればよいが、例えば、5時間以上24時間以下程度である。 The drying temperature is not particularly limited as long as the moisture content is sufficiently reduced. For example, 500° C. or less is preferable. If the drying temperature exceeds 500° C., lithium is further liberated from the inside of the lithium metal composite oxide powder, and sufficient slurry stability of the positive electrode mixture paste cannot be obtained. Although the lower limit of the drying temperature is not particularly limited, it is, for example, 100° C. or higher. Moreover, the pressure during drying is desirably 1 atm or less. If the pressure is higher than 1 atm, there is a possibility that the moisture content may not sufficiently decrease. The drying time is not particularly limited as long as the moisture content is sufficiently reduced. For example, it is about 5 hours or more and 24 hours or less.

なお、乾燥後のリチウム金属複合酸化物は、そのまま正極活物質10として用いてもよいし、粒度分布を調整するための解砕工程などの他の工程をさらに行った後、正極活物質10として用いてもよい。 The lithium metal composite oxide after drying may be used as it is as the positive electrode active material 10, or may be used as the positive electrode active material 10 after further performing other steps such as a crushing step for adjusting the particle size distribution. may be used.

[非水系電解質二次電池用正極活物質]
第1実施形態の製造方法で得られる非水系電解質二次電池用正極活物質(正極活物質10)は、例えば、図5(A)に示すように、乾燥後のリチウム金属複合酸化物(二次粒子2)と、タングステン酸リチウム3とを少なくとも含む。以下、正極活物質10の各特性について説明する。
[Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery]
The positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries (positive electrode active material 10) obtained by the production method of the first embodiment is, for example, as shown in FIG. It contains at least secondary particles 2) and lithium tungstate 3. Each characteristic of the positive electrode active material 10 will be described below.

[組成(正極活物質全体)]
正極活物質10は、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、及び、元素Mの原子数比が、Li:Ni:Co:M=z:(1-x-y):x:y(ただし、1.00<z<1.30、0.10≦x≦0.35、0≦y≦0.35、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される。
[Composition (entire positive electrode active material)]
In the positive electrode active material 10, the atomic ratio of lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), and the element M is Li:Ni:Co:M=z:(1-xy):x : y (where 1.00 < z < 1.30, 0.10 ≤ x ≤ 0.35, 0 ≤ y ≤ 0.35, M is from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al at least one selected element).

正極活物質10は、タングステンを除いた組成として、例えば、一般式(3):LiNi1-x-yCo(ただし、0.10≦x≦0.35、0≦y≦0.35、1.00<z<1.30、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表わされる。また、正極活物質10は、六方晶系の層状の結晶構造を有する。 The positive electrode active material 10 has a composition excluding tungsten, such as general formula (3): Li z Ni 1-xy Co x M y O 2 (where 0.10≦x≦0.35, 0≦ y≦0.35, 1.00<z<1.30, M is at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al). In addition, the positive electrode active material 10 has a hexagonal layered crystal structure.

[タングステン酸リチウム]
タングステン酸リチウム3は、乾燥後のリチウム金属複合酸化物の二次粒子2の表面に存在する。なお、タングステン酸リチウム3の存在は、粉末X線回折などにより確認することができる。
[lithium tungstate]
The lithium tungstate 3 exists on the surface of the secondary particles 2 of the lithium metal composite oxide after drying. The presence of lithium tungstate 3 can be confirmed by powder X-ray diffraction or the like.

走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた二次粒子2の表面の観察から求められる、二次粒子2の表面に存在する粒径0.5μm以上のタングステン酸リチウム3の面積割合は、観察面積全体に対して、好ましくは5%以下であり、より好ましくは1%以下である。粒径0.5μm以上のタングステン酸リチウム3の面積割合が上記範囲である場合、二次電池において、電池容量の低下を抑制しながら、正極抵抗をより低減することができる。一方、二次粒子2の表面に存在する粒径0.5μm以上のタングステン酸リチウム3の面積割合が5%を超える場合、タングステン酸リチウム3中を通過するリチウムイオンの抵抗が増加するため、反応抵抗が増加することがある。 The area ratio of the lithium tungstate 3 having a particle size of 0.5 μm or more present on the surface of the secondary particle 2, which is obtained from observation of the surface of the secondary particle 2 using a scanning electron microscope (SEM), is the entire observation area. , preferably 5% or less, more preferably 1% or less. When the area ratio of the lithium tungstate 3 having a particle size of 0.5 μm or more is within the above range, the positive electrode resistance can be further reduced while suppressing a decrease in battery capacity in the secondary battery. On the other hand, when the area ratio of the lithium tungstate 3 having a particle size of 0.5 μm or more existing on the surface of the secondary particles 2 exceeds 5%, the resistance of lithium ions passing through the lithium tungstate 3 increases, so the reaction Resistance may increase.

タングステン酸リチウム3の面積割合は、例えば、二次粒子2の表面をSEMにより観察し、画像解析などによって、観察面における二次粒子2の表面全体の面積を、粒径0.5μm以上の粒径を有するタングステン酸リチウム3が占める面積で除することにより、算出することができる。なお、二次粒子2の表面全体の面積は、タングステン酸リチウム3により被覆される部分を含む。 The area ratio of the lithium tungstate 3 is determined, for example, by observing the surface of the secondary particles 2 with an SEM, and by image analysis or the like, the area of the entire surface of the secondary particles 2 on the observation surface is determined as particles having a particle size of 0.5 μm or more. It can be calculated by dividing by the area occupied by the lithium tungstate 3 having the diameter. The area of the entire surface of secondary particles 2 includes the portion covered with lithium tungstate 3 .

タングステン酸リチウム3の面積割合は、具体的には、複数の二次粒子2の表面を観察し、例えば、視野中の二次粒子2の中で、体積平均粒径(MV)に近い粒子を50個ランダム(無作為)に選び、これら50個の粒子に対して、粒子表面全体の占める面積と、粒径0.5μm以上のタングステン酸リチウム3の占める面積とを求め、観察面全体の面積に対する、粒径0.5μm以上の粒径を有するタングステン酸リチウム3の占める面積割合(%)として算出される。 Specifically, the area ratio of the lithium tungstate 3 is determined by observing the surface of a plurality of secondary particles 2, for example, among the secondary particles 2 in the field of view, particles close to the volume average particle diameter (MV). 50 particles are randomly selected, and for these 50 particles, the area occupied by the entire particle surface and the area occupied by lithium tungstate 3 having a particle size of 0.5 μm or more are obtained, and the area of the entire observation surface is obtained. to the area ratio (%) occupied by the lithium tungstate 3 having a particle size of 0.5 μm or more.

なお、タングステン酸リチウム3は、二次粒子2の表面だけでなく、二次粒子2の内部に存在してもよい。また、タングステン酸リチウム3は、二次粒子2の表面及び内部に存在する一次粒子1の表面に存在してもよく、一次粒子1間の粒界に存在してもよい。 Lithium tungstate 3 may exist not only on the surface of secondary particles 2 but also inside secondary particles 2 . Moreover, the lithium tungstate 3 may exist on the surfaces of the primary particles 1 existing inside and on the surfaces of the secondary particles 2 , and may exist on the grain boundaries between the primary particles 1 .

なお、正極活物質10は、原料として用いたタングステン酸ニッケルを実質的に含ないことが好ましい。ここで、タングステン酸ニッケルを実質的に含まないとは、粉末X線回折などの方法により、タングステン酸ニッケルが検出できないことをいう。正極活物質10中、タングステン酸ニッケルが検出される場合、原料に用いた酸化タングステンまたはタングステン酸ニッケルが残留していることを示しており、正極抵抗が十分に低減されないことがある。 The positive electrode active material 10 preferably does not substantially contain nickel tungstate used as a raw material. Here, "substantially free of nickel tungstate" means that nickel tungstate cannot be detected by a method such as powder X-ray diffraction. When nickel tungstate is detected in the positive electrode active material 10, it indicates that tungsten oxide or nickel tungstate used as raw materials remains, and the positive electrode resistance may not be sufficiently reduced.

[タングステン含有量]
正極活物質10の表面に存在するタングステン量は、正極活物質10全体に対して、例えば、0.05質量%以上2.0質量%以下であり、電池特性の向上という観点から、より好ましくは0.1質量%以上1.0質量%以下であり、さらに好ましくは0.1質量%以上0.5質量%以下であることが好ましい。正極活物質10の表面に存在するタングステン量が上記範囲である場合、二次粒子2内部に存在するタングステン酸リチウム3と、二次粒子2表面に形成されるタングステン酸リチウム3とが、良好なLiイオンの伝導パスを形成することができ、二次電池において、初期充放電容量、正極抵抗、及び、サイクル特性をより向上させることができると考えられる。
[Tungsten content]
The amount of tungsten present on the surface of the positive electrode active material 10 is, for example, 0.05% by mass or more and 2.0% by mass or less with respect to the entire positive electrode active material 10, and from the viewpoint of improving battery characteristics, more preferably It is preferably 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less. When the amount of tungsten present on the surface of the positive electrode active material 10 is within the above range, the lithium tungstate 3 present inside the secondary particles 2 and the lithium tungstate 3 formed on the surface of the secondary particles 2 are favorable. It is believed that a conductive path for Li ions can be formed, and the initial charge/discharge capacity, positive electrode resistance, and cycle characteristics can be further improved in the secondary battery.

[水分率]
正極活物質10は、300℃におけるカールフィッシャー水分率が、0.05%以上0.2%以下であることが好ましい。水分率が0.2%を超える場合、正極合剤ペーストに含まれる溶剤との馴染みを阻害し、塗布及び乾燥による成膜が不均質となることがある。
[Moisture percentage]
The positive electrode active material 10 preferably has a Karl Fischer moisture content at 300° C. of 0.05% or more and 0.2% or less. If the moisture content exceeds 0.2%, the compatibility with the solvent contained in the positive electrode mixture paste may be hindered, and the film formed by coating and drying may become uneven.

正極活物質10は、体積平均粒径MVが、好ましくは3μm以上15μm以下であり、より好ましくは4μm以上6μm以下である。体積平均粒径MVが上記範囲である場合、比表面積が大きく、正極に用いた場合に、電解液との反応面積を十分に確保することができるばかりでなく、正極を薄く構成し、リチウムイオンの正極-負極間の移動距離を短くすることができる。なお、体積平均粒径MVは、レーザー光回折散乱法により測定される値である。 The volume average particle size MV of the positive electrode active material 10 is preferably 3 μm or more and 15 μm or less, more preferably 4 μm or more and 6 μm or less. When the volume average particle diameter MV is in the above range, the specific surface area is large, and when used in the positive electrode, not only can a sufficient reaction area with the electrolytic solution be secured, but the positive electrode can be formed thin, and lithium ions It is possible to shorten the moving distance between the positive electrode and the negative electrode. The volume average particle diameter MV is a value measured by a laser diffraction scattering method.

また、正極活物質10は、正極活物質10の5gを100mlの純水に分散させ、10分間静置後の上澄み液を測定した際の25℃におけるpH(以下、単に「正極活物質のpH値」ともいう。)が11以上11.9以下であることが好ましい。5gの正極活物質10を100mlの純水に分散させ、10分間静置後の上澄み液のpHを測定することにより、正極活物質10を用いてペーストを作製した際における、ペースト中への余剰リチウムの溶出の度合いについて評価することができる。正極活物質10のpHを特定の範囲に制御する場合、電池特性を向上させ、かつ、ペーストのゲル化を抑制することができる。 In addition, the positive electrode active material 10 is obtained by dispersing 5 g of the positive electrode active material 10 in 100 ml of pure water and measuring the supernatant liquid after standing for 10 minutes. Also referred to as "value") is preferably 11 or more and 11.9 or less. 5 g of the positive electrode active material 10 was dispersed in 100 ml of pure water, and the pH of the supernatant was measured after standing for 10 minutes. The degree of lithium elution can be evaluated. When the pH of the positive electrode active material 10 is controlled within a specific range, it is possible to improve battery characteristics and suppress gelation of the paste.

(2)第2実施形態
以下、第2実施形態について説明する。本実施形態に係る製造方法では、リチウム金属複合酸化物(母材)中にタングステンを必須の元素として含むことが、上記第1実施形態に係る製造方法と異なる。なお本実施形態において、上述の第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付す等その説明を適宜省略あるいは簡略化する。また、本明細書の実施形態において説明する事項のうち、本実施形態に適用可能な構成は、適宜本実施形態でも適用する。以下、図4、図5(B)を参照して、本実施形態について説明する。
(2) Second Embodiment A second embodiment will be described below. The production method according to the present embodiment differs from the production method according to the first embodiment in that the lithium metal composite oxide (base material) contains tungsten as an essential element. In addition, in the present embodiment, the same reference numerals are assigned to the same configurations as in the above-described first embodiment, and the description thereof is appropriately omitted or simplified. In addition, among the matters described in the embodiments of the present specification, configurations applicable to the present embodiment are also applied to the present embodiment as appropriate. The present embodiment will be described below with reference to FIGS. 4 and 5B.

[混合工程(ステップS1a)]
第2実施形態に係る正極活物質10Bの製造方法は、タングステンを含むリチウム金属複合酸化物と、タングステン酸ニッケルと、水とを混合すること(ステップS1a)と、混合することにより得られた混合物を乾燥すること(ステップS2a)と、を備える。本実施形態に係る正極活物質10Bの製造方法は、母材として、タングステンを含むリチウム金属複合酸化物を用いる点が上記第1実施形態と異なる。
[Mixing step (step S1a)]
The method for producing the positive electrode active material 10B according to the second embodiment includes mixing a lithium metal composite oxide containing tungsten, nickel tungstate, and water (step S1a), and and drying (step S2a). The manufacturing method of the positive electrode active material 10B according to this embodiment differs from the first embodiment in that a lithium metal composite oxide containing tungsten is used as the base material.

図5(B)は、本実施形態に係る製造方法により得られる正極活物質10Bの一例を示す模式図である。図5(B)に示すように、タングステンを含むリチウム金属複合酸化物(母材)を用いた場合、乾燥後のリチウム金属複合酸化物の二次粒子2の粒子内部と、粒子表面に、より均一にタングステン酸リチウム3、3aを存在させることができる。 FIG. 5B is a schematic diagram showing an example of the positive electrode active material 10B obtained by the manufacturing method according to this embodiment. As shown in FIG. 5B, when a lithium metal composite oxide (base material) containing tungsten is used, the inside of the secondary particles 2 of the lithium metal composite oxide after drying and the particle surface are more Lithium tungstate 3, 3a can be uniformly present.

本実施形態に係る製造方法で得られる正極活物質10B(例えば、図5(B))は、二次粒子の内部のみにタングステンを含むリチウム金属複合酸化物を単独で正極活物質として用いた場合や、図5(A)に示されるような、タングステンを含有しないリチウム金属複合酸化物(母材)を用いた場合の正極活物質と比較して、より初期充放電容量、正極抵抗、及び、サイクル特性が向上した二次電池を得ることができる。また、本実施形態に係る製造方法により得られた正極活物質10Bを用いた二次電池は、従来の正極活物質よりもタングステンの使用量が少なくても、同等の電池特性を有することができ、コストの観点からも優れる。 The positive electrode active material 10B obtained by the production method according to the present embodiment (for example, FIG. 5B) is obtained by using a lithium metal composite oxide containing tungsten only inside the secondary particles as a positive electrode active material. Or, as shown in FIG. 5A, compared to the positive electrode active material when using a lithium metal composite oxide (base material) that does not contain tungsten, the initial charge and discharge capacity, positive electrode resistance, and A secondary battery with improved cycle characteristics can be obtained. In addition, a secondary battery using the positive electrode active material 10B obtained by the manufacturing method according to the present embodiment can have battery characteristics equivalent to those of the conventional positive electrode active material even if the amount of tungsten used is less than that of the conventional positive electrode active material. , is also superior from a cost point of view.

上記理由の詳細は不明であるが、タングステンを含むリチウム金属複合酸化物(母材)は、図5(B)に示すように、その表面及び内部の少なくとも一部に、タングステン酸リチウム3aを形成していると考えられる。そして、上記のステップS1a及びステップS2aにより、リチウム金属複合酸化物(母材)中のリチウムと、タングステン酸ニッケルとが反応して、乾燥後のリチウム金属複合酸化物4の表面に、例えば、タングステン酸リチウム3が形成される。そして、乾燥後のリチウム金属複合酸化物4の内部と表面の全体に、タングステン酸リチウム3、3aが存在することにより、二次電池において、電解液と正極活物質10Bの内部との間でリチウムLiイオンの伝導パスが形成され、リチウムイオンの出し入れがしやすくなるものと考えられる。 Although the details of the above reason are unknown, the lithium metal composite oxide (base material) containing tungsten forms lithium tungstate 3a on the surface and at least a part of the inside as shown in FIG. 5(B). it seems to do. Then, in steps S1a and S2a described above, the lithium in the lithium metal composite oxide (base material) reacts with nickel tungstate to form, for example, tungsten on the surface of the lithium metal composite oxide 4 after drying. A lithium oxide 3 is formed. Since the lithium tungstates 3 and 3a are present in the interior and the entire surface of the lithium metal composite oxide 4 after drying, lithium tungstates 3 and 3a are present between the electrolytic solution and the interior of the positive electrode active material 10B in the secondary battery. It is considered that a conductive path for Li ions is formed, and lithium ions can be easily taken in and out.

以下、混合工程(ステップS1)に用いられる各原料について、上記第1実施形態と異なる点について説明する。
[リチウム金属複合酸化物]
原料として用いられるリチウム金属複合酸化物(母材)は、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、及び、元素Mを、Li:Ni:Co:M1=z:(1-x-y):x:y(ただし、1.00<z<1.30、0.10≦x≦0.35、0≦y≦0.35、M1は、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される原子数比で含み、かつ、タングステンを、前記第一のリチウム金属複合酸化物全体に対して、0.1質量%以上1.0質量%以下含む。
Hereinafter, each raw material used in the mixing step (step S1) will be described with respect to points different from those of the first embodiment.
[Lithium metal composite oxide]
The lithium metal composite oxide (base material) used as a raw material includes lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), and element M, Li:Ni:Co:M1=z:(1-x -y): x: y (where 1.00 < z < 1.30, 0.10 ≤ x ≤ 0.35, 0 ≤ y ≤ 0.35, M1 is Mn, V, Mg, Mo, Nb , Ti and Al) and tungsten in an amount of 0.1% by mass or more with respect to the entire first lithium metal composite oxide1. Contains 0% by mass or less.

また、タングステンを含むリチウム金属複合酸化物(母材)の組成は、例えば、一般式(2):LiNi1-x-yCo(1.00<z<1.30、0.10≦x≦0.35、0≦y≦0.35、0.0005≦a≦0.005、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表すことができる。なお、母材を構成する一次粒子内には、少量のタングステン(W)が固溶してもよい。 Further, the composition of the lithium metal composite oxide (base material) containing tungsten is, for example, the general formula (2): Li z Ni 1-x-y Co x M y W a O 2 (1.00<z<1 .30, 0.10≦x≦0.35, 0≦y≦0.35, 0.0005≦a≦0.005, M is selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al at least one element). A small amount of tungsten (W) may be solid-dissolved in the primary particles forming the base material.

タングステンを含むリチウム金属複合酸化物(母材)中、タングステン(W)は、リチウム金属複合酸化物全体に対して、0.1質量%以上1.0質量%以下、好ましくは0.5質量%以上1.0質量%以下含まれる。リチウム金属複合酸化物(母材)がタングステンを上記範囲で含む場合、混合(ステップS1a)に用いるタングステン酸ニッケルの量を低減することができ、さらに、正極活物質10B全体におけるタングステン量を低減しても、電池容量を高く維持しながら、高い正極抵抗の低減効果を有する正極活物質10Bを得ることができる。 In the lithium metal composite oxide (base material) containing tungsten, tungsten (W) is 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less, preferably 0.5% by mass, with respect to the entire lithium metal composite oxide. 1.0% by mass or less. When the lithium metal composite oxide (base material) contains tungsten in the above range, the amount of nickel tungstate used for mixing (step S1a) can be reduced, and furthermore, the amount of tungsten in the entire positive electrode active material 10B can be reduced. Even so, it is possible to obtain the positive electrode active material 10B having a high positive electrode resistance reduction effect while maintaining a high battery capacity.

タングステンを含むリチウム金属複合酸化物(母材)中、タングステンの存在部位は特に限定されない。タングステンは、リチウム金属複合酸化物(母材)の結晶中に固溶して存在してもよく、リチウム金属複合酸化物(母材)の二次粒子の表面及び内部に配置する一次粒子の表面や、これらの一次粒子間の粒界に、タングステン化合物として存在してもよい。また、タングステンの一部が固溶し、それ以外の一部がタングステンを含む化合物として存在してもよい。タングステンを含む化合物としては、タングステン酸リチウム3aが好ましい。なお、タングステンを含む化合物の種類は、粉末X回折などにより確認することができる。 The location of tungsten in the tungsten-containing lithium metal composite oxide (base material) is not particularly limited. Tungsten may be present in a solid solution in the crystal of the lithium metal composite oxide (base material), and the surface of the secondary particles of the lithium metal composite oxide (base material) and the surface of the primary particles arranged inside Alternatively, it may exist as a tungsten compound at the grain boundaries between these primary grains. Moreover, a part of tungsten may be solid-dissolved and the other part may exist as a compound containing tungsten. As the compound containing tungsten, lithium tungstate 3a is preferable. The type of compound containing tungsten can be confirmed by powder X-diffraction or the like.

タングステンを含むリチウム金属複合酸化物(母材)は、上記組成を有するものであれば、特に限定されず、公知の製造方法で得ることができる。タングステンを含むリチウム金属複合酸化物(母材)の製造方法の一例を下記(i)~(iii)に示す。 The tungsten-containing lithium metal composite oxide (base material) is not particularly limited as long as it has the above composition, and can be obtained by a known production method. An example of a method for producing a tungsten-containing lithium metal composite oxide (base material) is shown in (i) to (iii) below.

(i)Ni、Co、W、及び、任意に元素Mを含む水溶液を用いて、中和晶析を行って、遷移金属複合水酸化物を作製した後、これを前駆体として、リチウムを含む化合物と混合し、焼成して、リチウム金属複合酸化物(母材)を得る。
(ii)Wを除くNi、Co、及び、任意に元素Mを含む遷移金属複合水酸化物を作製した後、遷移金属複合水酸化物と、Wを含む化合物と、Liを含む化合物とを混合し、焼成して、リチウム金属複合酸化物(母材)を得る。
(iii)Wを除く上記組成を有するリチウム金属複合酸化物の表面の少なくとも一部に、Wを含む化合物を被覆して、リチウム金属複合酸化物(母材)を得る。
(i) Using an aqueous solution containing Ni, Co, W, and optionally the element M, neutralization crystallization is performed to prepare a transition metal composite hydroxide, which is then used as a precursor containing lithium It is mixed with a compound and fired to obtain a lithium metal composite oxide (base material).
(ii) After preparing a transition metal composite hydroxide containing Ni and Co excluding W, and optionally containing the element M, the transition metal composite hydroxide, a compound containing W, and a compound containing Li are mixed. and fired to obtain a lithium metal composite oxide (base material).
(iii) At least part of the surface of the lithium metal composite oxide having the above composition excluding W is coated with a compound containing W to obtain a lithium metal composite oxide (base material).

これらの中でも、タングステンの分布の均一性の観点から、好ましくは(i)及び(ii)の製造方法、より好ましくは(i)の製造方法により、リチウム金属複合酸化物(母材)を製造することができる。また、(i)の製造方法で添加されたWは、遷移金属複合水酸化物内にタングステンが均一に分布するため、リチウム金属複合酸化物に合成した際にタングステンが、二次粒子の表面及び内部に存在する一次粒子表面をより均一に被覆することが可能である。なお、本実施形態の製造方法においては、上記の製造方法、又は、上記以外の製造方法のいずれで得られたリチウム金属複合酸化物(母材)であっても用いることができる。 Among these, from the viewpoint of uniformity of tungsten distribution, the production methods (i) and (ii) are preferred, and the production method (i) is more preferred to produce a lithium metal composite oxide (base material). be able to. In addition, W added in the production method (i) has tungsten uniformly distributed in the transition metal composite hydroxide, so when synthesized into a lithium metal composite oxide, tungsten is on the surface of the secondary particles and It is possible to more uniformly coat the surfaces of the primary particles present inside. In addition, in the production method of the present embodiment, a lithium metal composite oxide (base material) obtained by any of the above production methods and production methods other than the above can be used.

タングステンを含むリチウム金属複合酸化物(母材)は、その表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した場合、粒径0.5μm以上のタングステンを含む化合物が観察されないことが好ましい。粒径0.5μm以上のタングステンを含む化合物が表面に観察されない場合、十分に微細なタングステンを含む化合物が、リチウム金属複合酸化物(母材)の表面及び内部に存在し、後述するタングステンを含む化合物と合わせて、より電池容量の向上及び抵抗の低減の効果を得ることができる。なお、タングステンを含む化合物の粒径は、上記(i)及び(ii)の製造方法を用いることにより、0.5μm以下とすることができる。 When the surface of the tungsten-containing lithium metal composite oxide (base material) is observed with a scanning electron microscope (SEM), it is preferred that no tungsten-containing compound having a particle size of 0.5 μm or more is observed. When a compound containing tungsten with a particle size of 0.5 μm or more is not observed on the surface, a sufficiently fine compound containing tungsten is present on the surface and inside the lithium metal composite oxide (base material) and contains tungsten, which will be described later. Together with the compound, it is possible to obtain the effect of further improving the battery capacity and reducing the resistance. The particle diameter of the tungsten-containing compound can be reduced to 0.5 μm or less by using the production methods (i) and (ii) above.

また、タングステンを含むリチウム金属複合酸化物(母材)は、内部に存在するタングステン(W)の量が、リチウム金属複合酸化物(母材)全体に対して、好ましくは0.1質量%以上1.0質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上1.0質量%以下である。ここで、内部に存在するタングステンの量とは、リチウム金属複合酸化物(母材)に含まれるタングステン中、リチウム金属複合酸化物(母材)を水に分散させて、表面に存在するタングステンを含む化合物を除去した際、水に溶出せずに、残存したタングステンの量をいう。リチウム金属複合酸化物(母材)の内部に存在するタングステン量が上記範囲である場合、得られる正極活物質10Bにおいて、二次粒子2内部に存在するタングステン酸リチウム3aと、後の工程(ステップS1a及びS2a)で二次粒子2表面に形成されるタングステン酸リチウム3とが、良好なリチウムイオンの伝導パスを形成することができ、初期充放電容量、正極抵抗、及び、サイクル特性をより向上させる。 In addition, in the lithium metal composite oxide (base material) containing tungsten, the amount of tungsten (W) present inside is preferably 0.1% by mass or more with respect to the entire lithium metal composite oxide (base material). It is 1.0% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or more and 1.0% by mass or less. Here, the amount of tungsten present inside means that the amount of tungsten present on the surface of the lithium metal composite oxide (base material) is removed by dispersing the lithium metal composite oxide (base material) in water. It refers to the amount of tungsten remaining without being eluted into water when the compound contained in it is removed. When the amount of tungsten present inside the lithium metal composite oxide (base material) is within the above range, in the resulting positive electrode active material 10B, the lithium tungstate 3a present inside the secondary particles 2 and the subsequent process (step The lithium tungstate 3 formed on the surface of the secondary particles 2 in S1a and S2a) can form a good lithium ion conduction path, and the initial charge/discharge capacity, positive electrode resistance, and cycle characteristics are further improved. Let

リチウム金属複合酸化物(母材)内部に存在するタングステン量は、以下の方法により測定することができる。まず、リチウム金属複合酸化物(母材)全体のタングステン(W)量を、ICP発光分光分析(ICP法)により測定する。次いで、5.0gのリチウム金属複合酸化物(母材)を純水100mlと共にビーカーに入れ、マグネティックスターラーにて攪拌し分散させ、30分間攪拌を継続した後、10分間静置後に、上澄み液を濾過分取し、上澄み液に溶出したタングステン(W)量をICP法により測定する。この上澄み液に溶出したタングステン量を、リチウム金属複合酸化物(母材)の表面に存在するタングステン量(W)とし、下記の式から、リチウム金属複合酸化物(母材)の内部に存在するタングステン量(W)を算出する。
式:W=W-W
The amount of tungsten present inside the lithium metal composite oxide (base material) can be measured by the following method. First, the amount of tungsten (W T ) in the entire lithium metal composite oxide (base material) is measured by ICP emission spectrometry (ICP method). Next, put 5.0 g of lithium metal composite oxide (base material) in a beaker together with 100 ml of pure water, stir and disperse with a magnetic stirrer, continue stirring for 30 minutes, and after standing for 10 minutes, remove the supernatant. It is separated by filtration, and the amount of tungsten (W) eluted in the supernatant is measured by the ICP method. The amount of tungsten eluted in this supernatant is defined as the amount of tungsten present on the surface of the lithium metal composite oxide (base material) (W s ), and from the following formula, present inside the lithium metal composite oxide (base material) Calculate the amount of tungsten (W I ) to be used.
Formula: W I = W T - W S

[タングステン酸ニッケル]
タングステン酸ニッケルは、上記第1実施形態と同様の種類を用いることができる。タングステン酸ニッケルの混合量は、タングステン酸ニッケル中のタングステン(W)量で、リチウム金属複合酸化物全体に対して、好ましくは0.1質量%以上0.5質量%以下である。タングステン酸ニッケルの混合量が上記範囲である場合、電池容量を高く維持しながら、高い正極抵抗の低減効果を有する正極活物質10Bを得ることができる。また、本実施形態においては、タングステン酸ニッケル中のタングステンが、リチウム金属複合酸化物全体に対して、0.1質量%以上0.2質量%以下含まれる量まで、タングステン酸ニッケルの混合量を低減させた場合でも、十分に上記効果を得ることができる。
[Nickel tungstate]
Nickel tungstate can be of the same type as in the first embodiment. The mixed amount of nickel tungstate is preferably 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less with respect to the entire lithium metal composite oxide in terms of the amount of tungsten (W) in the nickel tungstate. When the mixed amount of nickel tungstate is within the above range, it is possible to obtain the positive electrode active material 10B having a high positive electrode resistance reduction effect while maintaining a high battery capacity. Further, in the present embodiment, the mixed amount of nickel tungstate is increased so that the amount of tungsten contained in the nickel tungstate is 0.1% by mass or more and 0.2% by mass or less with respect to the entire lithium metal composite oxide. Even when it is reduced, the above effects can be sufficiently obtained.

また、酸化タングステンを合わせて混合する場合、酸化タングステンとタングステン酸ニッケルとの混合量は、両者に含まれるタングステンの合計量が、リチウム金属複合酸化物全体に対して、0.1質量%以上0.5質量%以下である。混合量が上記範囲である場合、電池容量を高く維持しながら、高い正極抵抗の低減効果を有する正極活物質10Bを得ることができる。また、本実施形態の製造方法においては、酸化タングステンとタングステン酸ニッケルの混合物中のタングステンが、リチウム金属複合酸化物全体に対して、0.1質量%以上0.2質量%以下含まれる量に混合量を低減させた場合でも、十分に上記効果を得ることができる。 In addition, when tungsten oxide is mixed together, the mixed amount of tungsten oxide and nickel tungstate is such that the total amount of tungsten contained in both is 0.1% by mass or more with respect to the entire lithium metal composite oxide. .5% by mass or less. When the mixed amount is within the above range, it is possible to obtain the positive electrode active material 10B having a high positive electrode resistance reduction effect while maintaining a high battery capacity. Further, in the production method of the present embodiment, the amount of tungsten in the mixture of tungsten oxide and nickel tungstate is 0.1% by mass or more and 0.2% by mass or less with respect to the entire lithium metal composite oxide. Even when the mixing amount is reduced, the above effects can be sufficiently obtained.

[水]
水は、純水を用いることが好ましい。上述したように、混合物中の水には、リチウム金属複合酸化物中に存在する、未反応のリチウム化合物や結晶中に存在するリチウムなど(以下、これらをまとめて「余剰リチウム」という。)が溶解するとともに、混合したタングステン酸ニッケルを溶解することができる。水の含有量等の他の条件は、上記第1実施形態と同様とすることができる。
[water]
As for water, it is preferable to use pure water. As described above, the water in the mixture contains unreacted lithium compounds present in the lithium metal composite oxide and lithium present in the crystals (hereinafter collectively referred to as "surplus lithium"). As it melts, it can melt the mixed nickel tungstate. Other conditions such as water content can be the same as in the first embodiment.

[混合方法]
リチウム金属複合酸化物(母材)と、タングステン酸ニッケルと、水とを混合する方法は、特に限定されず、これらを同時に添加して、公知の混合装置により混合してもよく、別々に添加して、公知の混合装置により混合してもよい。タングステンを含むリチウム金属複合酸化物(母材)と、タングステン酸ニッケルと、水とを混合する好適な方法は、上記第1実施形態と同様の方法とすることができる。
[Mixing method]
The method of mixing the lithium metal composite oxide (base material), nickel tungstate, and water is not particularly limited. and may be mixed by a known mixing device. A suitable method for mixing the tungsten-containing lithium metal composite oxide (base material), nickel tungstate, and water can be the same method as in the first embodiment.

[乾燥工程(ステップS2a)]
次いで、図4に示すように、リチウム金属複合酸化物(母材)と、タングステン酸ニッケルと、水とを混合することにより得られた混合物を乾燥する(ステップS2a)。なお、乾燥条件は、上記第1実施形態と同様の条件とすることができる。
[Drying step (step S2a)]
Next, as shown in FIG. 4, the mixture obtained by mixing the lithium metal composite oxide (base material), nickel tungstate, and water is dried (step S2a). Incidentally, the drying conditions can be the same conditions as in the first embodiment.

[非水系電解質二次電池用正極活物質]
第2実施形態の製造方法で得られる正極活物質10Bは、例えば、図5(B)に示すように、乾燥後のリチウム金属複合酸化物4(二次粒子2)と、タングステン酸リチウム3とを少なくとも含む。以下、図5(B)を参照して、正極活物質10Bの各特性について説明する。
[Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery]
The positive electrode active material 10B obtained by the manufacturing method of the second embodiment includes, for example, a dried lithium metal composite oxide 4 (secondary particles 2) and lithium tungstate 3, as shown in FIG. including at least Hereinafter, each characteristic of the positive electrode active material 10B will be described with reference to FIG. 5(B).

乾燥後のリチウム金属複合酸化物4は、リチウム金属複合酸化物(母材)に含まれるタングステンに由来するタングステン酸リチウム3aと、上述したステップS1a、S2aにより形成されたタングステン酸リチウム3aとの両方を有する。 Lithium metal composite oxide 4 after drying includes both lithium tungstate 3a derived from tungsten contained in the lithium metal composite oxide (base material) and lithium tungstate 3a formed in steps S1a and S2a described above. have

正極活物質10Bは、正極活物質全体に対して、タングステンを、例えば0.2質量%以上1.2質量%以下含み、好ましくは0.2質量%以上1質量%以下含む。 The positive electrode active material 10B contains, for example, 0.2% by mass or more and 1.2% by mass or less, preferably 0.2% by mass or more and 1% by mass or less of tungsten with respect to the entire positive electrode active material.

乾燥後のリチウム金属複合酸化物の表面に存在するタングステン量は、正極活物質10B全体に対して、好ましくは0.1質量%以上1.0質量%以下、より好ましくは0.1質量%以上0.5質量%以下である。乾燥後のリチウム金属複合酸化物の表面に存在するタングステン量が上記範囲である場合、二次粒子2内部に存在するタングステンを含む化合物(例えば、タングステン酸リチウム3a)と、二次粒子2表面に形成されるタングステン酸リチウム3とが、良好なリチウムイオンの伝導パスを形成することができ、二次電池において、初期充放電容量、正極抵抗、及び、サイクル特性をより向上させることができると考えられる。 The amount of tungsten present on the surface of the lithium metal composite oxide after drying is preferably 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more, with respect to the entire positive electrode active material 10B. It is 0.5% by mass or less. When the amount of tungsten present on the surface of the lithium metal composite oxide after drying is within the above range, a compound containing tungsten present inside the secondary particles 2 (e.g., lithium tungstate 3a) and the secondary particles 2 on the surface The formed lithium tungstate 3 can form a good lithium ion conduction path, and it is thought that the initial charge/discharge capacity, positive electrode resistance, and cycle characteristics can be further improved in the secondary battery. be done.

また、乾燥後のリチウム金属複合酸化物の粒子内部に存在するタングステン量は、正極活物質全体に対して、好ましくは0.1質量%以上1.0質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上1.0質量%以下である。タングステン酸リチウム3は、乾燥後のリチウム金属複合酸化物の表面付近に主に存在するため、乾燥後のリチウム金属複合酸化物の粒子内部に存在するタングステン量は、リチウム金属複合酸化物(母材)内部のタングステン量とほぼ同一の量であってもよい。また、正極活物質10Bの表面に存在するタングステン量は、正極活物質10Bの内部に含まれるタングステン量に対して0.1倍以上1倍以下であることが好ましい。 In addition, the amount of tungsten present inside the particles of the lithium metal composite oxide after drying is preferably 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less, more preferably 0.5% by mass, relative to the entire positive electrode active material. % or more and 1.0 mass % or less. Since the lithium tungstate 3 is mainly present near the surface of the lithium metal composite oxide after drying, the amount of tungsten present inside the particles of the lithium metal composite oxide after drying is the lithium metal composite oxide (base material ) may be approximately the same amount as the amount of tungsten inside. Moreover, the amount of tungsten present on the surface of the positive electrode active material 10B is preferably 0.1 to 1 time the amount of tungsten contained inside the positive electrode active material 10B.

なお、乾燥後のリチウム金属複合酸化物の表面及び内部に存在するタングステン量は、上述したタングステンを含むリチウム金属複合酸化物(母材)の表面及び内部に存在するタングステン量W、Wと同様の方法で測定することができる。 The amount of tungsten present on the surface and inside the lithium metal composite oxide after drying is the amount of tungsten present on the surface and inside the lithium metal composite oxide (base material) containing tungsten described above, W S and W I. It can be measured in a similar way.

なお、本実施形態の製造方法により得られる正極活物質10Bの特性は、上記した以外は、上記第1実施形態により得られる正極活物質10の特性と同様とすることができる。なお、上述した走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた二次粒子2の表面の観察から求められる、二次粒子2の表面に存在する粒径0.5μm以上のタングステン酸リチウム3の面積割合については、リチウム金属複合酸化物(母材)に含まれるタングステン酸リチウム3aと、上述したステップS1a、S2aにより形成されたタングステン酸リチウム3とを含む面積割合をいう。 The properties of the positive electrode active material 10B obtained by the production method of the present embodiment can be the same as the properties of the positive electrode active material 10 obtained by the first embodiment except for the above. In addition, regarding the area ratio of lithium tungstate 3 having a particle size of 0.5 μm or more present on the surface of the secondary particle 2, which is obtained from the observation of the surface of the secondary particle 2 using the scanning electron microscope (SEM) described above. is the area ratio including the lithium tungstate 3a contained in the lithium metal composite oxide (base material) and the lithium tungstate 3 formed in steps S1a and S2a described above.

2.非水系電解質二次電池
上述した本実施形態の製造方法で得られる正極活物質10は、非水系電解質二次電池(以下、「二次電池」ともいう。)の正極に好適に用いることができる。二次電池は、例えば、正極、負極および非水系電解液、セパレータを備える。また、二次電池は、例えば、正極、負極および固体電解液を備えてもよい。また、二次電池は、一般の非水系電解質二次電池と同様の構成要素により構成されてもよい。
2. Non-Aqueous Electrolyte Secondary Battery The positive electrode active material 10 obtained by the manufacturing method of the present embodiment described above can be suitably used for the positive electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter also referred to as “secondary battery”). . A secondary battery includes, for example, a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator. A secondary battery may also include, for example, a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte. Also, the secondary battery may be composed of components similar to those of a general non-aqueous electrolyte secondary battery.

以下、正極、負極および非水系電解液、セパレータを備える二次電池について説明する。なお、以下で説明する実施形態は例示に過ぎず、本発明の非水系電解質二次電池は、本明細書に記載されている実施形態を基に、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。また、本実施形態の非水系電解質二次電池は、その用途を特に限定するものではない。 A secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator will be described below. It should be noted that the embodiments described below are merely examples, and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be modified, It can be implemented in a modified form. Moreover, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment is not particularly limited in its application.

(a)正極
上記の正極活物質10を用いて、例えば、以下のようにして、非水系電解質二次電池の正極を作製することができる。
(a) Positive Electrode Using the positive electrode active material 10 described above, for example, a positive electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be produced as follows.

まず、粉末状の正極活物質10、導電材、結着剤を混合し、さらに必要に応じて活性炭、粘度調整等の目的の溶剤を添加し、これを混練して正極合剤ペーストを作製する。 First, a powdery positive electrode active material 10, a conductive material, and a binder are mixed, and if necessary, activated carbon and a solvent for viscosity adjustment are added, and the mixture is kneaded to prepare a positive electrode mixture paste. .

その正極合剤ペースト中のそれぞれの混合比も、非水系電解質二次電池の性能を決定する重要な要素となる。溶剤を除いた正極合剤の固形分の全質量を100質量部とした場合、一般の非水系電解質二次電池の正極と同様、正極活物質10の含有量を60~95質量部とし、導電材の含有量を1~20質量部とし、結着剤の含有量を1~20質量部とすることが望ましい。 The mixing ratio of each in the positive electrode mixture paste is also an important factor that determines the performance of the non-aqueous electrolyte secondary battery. When the total mass of the solid content of the positive electrode mixture excluding the solvent is 100 parts by mass, the content of the positive electrode active material 10 is 60 to 95 parts by mass, similar to the positive electrode of a general non-aqueous electrolyte secondary battery. It is desirable that the content of the material is 1 to 20 parts by mass and the content of the binder is 1 to 20 parts by mass.

得られた正極合剤ペーストを、例えば、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布し、乾燥して、溶剤を飛散させる。必要に応じ、電極密度を高めるべく、ロールプレス等により加圧することもある。このようにして、シート状の正極を作製することができる。シート状の正極は、目的とする電池に応じて適当な大きさに裁断等をして、電池の作製に供することができる。ただし、正極の作製方法は、例示のものに限られることなく、他の方法によってもよい。 The obtained positive electrode material mixture paste is applied, for example, to the surface of a current collector made of aluminum foil and dried to scatter the solvent. If necessary, pressure may be applied by a roll press or the like in order to increase the electrode density. Thus, a sheet-like positive electrode can be produced. The sheet-like positive electrode can be cut into an appropriate size according to the intended battery, and used for manufacturing the battery. However, the method for producing the positive electrode is not limited to the illustrated one, and other methods may be used.

正極の作製にあたって、導電剤としては、例えば、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛など)や、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック系材料などを用いることができる。 In manufacturing the positive electrode, for example, graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, etc.) and carbon black materials such as acetylene black and ketjen black can be used as the conductive agent.

結着剤は、活物質粒子をつなぎ止める役割を果たすもので、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸などを用いることができる。 The binder plays a role of binding the active material particles, and examples thereof include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, cellulose resin, and polyacrylic. An acid or the like can be used.

なお、必要に応じ、正極活物質10、導電材、活性炭を分散させ、結着剤を溶解する溶剤を正極合剤に添加する。溶剤としては、具体的には、N-メチル-2-ピロリドン等の有機溶剤を用いることができる。また、正極合剤には、電気二重層容量を増加させるために、活性炭を添加することができる。 If necessary, the positive electrode active material 10, the conductive material, and the activated carbon are dispersed, and a solvent that dissolves the binder is added to the positive electrode mixture. As the solvent, specifically, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used. In addition, activated carbon can be added to the positive electrode mixture in order to increase the electric double layer capacity.

(b)負極
負極には、金属リチウムやリチウム合金等、あるいは、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる負極活物質に、結着剤を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状にした負極合剤を、銅等の金属箔集電体の表面に塗布し、乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものを使用する。
(b) Negative electrode For the negative electrode, a negative electrode mixture made by mixing a binder with a negative electrode active material such as metallic lithium or a lithium alloy, or a negative electrode active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions, and adding an appropriate solvent to form a paste is added. is applied to the surface of a metal foil current collector such as copper, dried, and compressed to increase the electrode density as needed.

負極活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、フェノール樹脂等の有機化合物焼成体、コークス等の炭素物質の粉状体を用いることができる。この場合、負極結着剤としては、正極同様、PVDF等の含フッ素樹脂等を用いることができ、これらの活物質および結着剤を分散させる溶剤としては、N-メチル-2-ピロリドン等の有機溶剤を用いることができる。 As the negative electrode active material, for example, natural graphite, artificial graphite, sintered organic compounds such as phenol resin, and powdery carbon substances such as coke can be used. In this case, as the negative electrode binder, similar to the positive electrode, fluorine-containing resin such as PVDF can be used. Organic solvents can be used.

(c)セパレータ
正極と負極との間には、セパレータを挟み込んで配置する。セパレータは、正極と負極とを分離し、電解質を保持するものであり、ポリエチレン、ポリプロピレン等の薄い膜で、微少な孔を多数有する膜を用いることができる。
(c) Separator A separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode. The separator separates the positive electrode from the negative electrode and holds the electrolyte, and may be a thin film of polyethylene, polypropylene, or the like, having a large number of minute pores.

(d)非水系電解液
非水系電解液は、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。
(d) Non-Aqueous Electrolyte The non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent.

有機溶媒としては、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、トリフルオロプロピレンカーボネート等の環状カーボネート、また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート等の鎖状カーボネート、さらに、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル化合物、エチルメチルスルホン、ブタンスルトン等の硫黄化合物、リン酸トリエチル、リン酸トリオクチル等のリン化合物等から選ばれる1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いることができる。 Examples of organic solvents include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and trifluoropropylene carbonate; chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, and dipropyl carbonate; One selected from ether compounds such as methyltetrahydrofuran and dimethoxyethane, sulfur compounds such as ethylmethylsulfone and butane sultone, and phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate, and the like, or a mixture of two or more thereof is used. be able to.

支持塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiN(CFSO等、およびそれらの複合塩を用いることができる。 As the supporting salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 and the like, and composite salts thereof can be used.

さらに、非水系電解液は、ラジカル捕捉剤、界面活性剤および難燃剤等を含んでいてもよい。 Furthermore, the non-aqueous electrolytic solution may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant, and the like.

(e)二次電池の形状、構成
二次電池の形状は、円筒型、積層型等、種々のものとすることができる。いずれの形状を採る場合であっても、正極および負極を、セパレータを介して積層させて電極体とし、得られた電極体に、非水系電解液を含浸させ、正極集電体と外部に通ずる正極端子との間、および、負極集電体と外部に通ずる負極端子との間を、集電用リード等を用いて接続し、電池ケースに密閉して、非水系電解質二次電池を完成させる。
(e) Shape and Configuration of Secondary Battery The shape of the secondary battery can be various, such as cylindrical and laminated. Regardless of which shape is adopted, the positive electrode and the negative electrode are laminated with a separator interposed to form an electrode body, the obtained electrode body is impregnated with a non-aqueous electrolytic solution, and communicated with the positive electrode current collector and the outside. The positive electrode terminal and the negative electrode current collector and the negative electrode terminal connected to the outside are connected using a current collecting lead or the like, and sealed in the battery case to complete the non-aqueous electrolyte secondary battery. .

(f)特性
本実施形態に係る製造方法で得られた正極活物質10を用いた非水系電解質二次電池は、高容量で高出力となる。特により好ましい形態で得られた本発明による正極活物質10を用いた非水系電解質二次電池は、例えば、2032型コイン電池の正極に用いた場合、150mAh/g以上の高い初期放電容量と低い正極抵抗が得られる。
(f) Characteristics A non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material 10 obtained by the manufacturing method according to the present embodiment has high capacity and high output. A non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material 10 according to the present invention obtained in a particularly more preferable form has a high initial discharge capacity of 150 mAh/g or more and a low A positive electrode resistance is obtained.

なお、正極抵抗の測定方法は、例えば、下記方法により行うことができる。電気化学的評価手法として一般的な交流インピーダンス法にて電池反応の周波数依存性について測定を行うと、溶液抵抗、負極抵抗と負極容量、および正極抵抗と正極容量に基づくナイキスト線図が図6のように得られる。 In addition, the positive electrode resistance can be measured by, for example, the following method. When the frequency dependence of the battery reaction is measured by the AC impedance method, which is commonly used as an electrochemical evaluation method, the Nyquist diagram based on the solution resistance, the negative electrode resistance and the negative electrode capacity, and the positive electrode resistance and the positive electrode capacity is shown in FIG. is obtained as

電極における電池反応は、電荷移動に伴う抵抗成分と電気二重層による容量成分とからなり、これらを電気回路で表すと抵抗と容量の並列回路となり、電池全体としては溶液抵抗と負極、正極の並列回路を直列に接続した等価回路で表される。この等価回路を用いて測定したナイキスト線図に対してフィッティング計算を行い、各抵抗成分、容量成分を見積もることができる。正極抵抗は、得られるナイキスト線図の低周波数側の半円の直径と等しい。よって、作製される正極について、交流インピーダンス測定を行い、得られたナイキスト線図に対し等価回路でフィッティング計算することで、正極抵抗を見積もることができる。 The battery reaction at the electrodes consists of a resistance component associated with charge transfer and a capacity component due to the electric double layer. Expressing these in an electric circuit results in a parallel circuit of resistance and capacity. It is represented by an equivalent circuit in which circuits are connected in series. Using this equivalent circuit, a fitting calculation can be performed on the measured Nyquist diagram, and each resistance component and capacitance component can be estimated. The positive electrode resistance is equal to the diameter of the semicircle on the low frequency side of the resulting Nyquist diagram. Therefore, the resistance of the positive electrode can be estimated by performing AC impedance measurement on the positive electrode to be manufactured and performing fitting calculation with an equivalent circuit to the obtained Nyquist diagram.

以下、本発明の実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below using Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

[W量の測定]
正極活物質の表面及び内部に存在するタングステン量は、以下の方法により測定した。まず、正極活物質全体のタングステン(W)量を、ICP発光分光分析(ICP法)により測定した。次いで、5.0gの正極活物質を純水100mlと共にビーカーに入れ、マグネティックスターラーで攪拌、分散させ、30分間攪拌した後、10分間静置後に得られる上澄み液を濾過分取し、上澄み液に溶出したタングステン(W)量をICP法により測定した。この上澄み液に溶出したタングステン量を、正極活物質の表面に存在するタングステン量(W)とし、下記の式から、正極活物質の内部に存在するタングステン量(W)を算出した。
式:W=W-W
[Measurement of W amount]
The amount of tungsten existing on the surface and inside of the positive electrode active material was measured by the following method. First, the amount of tungsten (W T ) in the entire positive electrode active material was measured by ICP emission spectrometry (ICP method). Next, put 5.0 g of the positive electrode active material together with 100 ml of pure water in a beaker, stir and disperse with a magnetic stirrer, stir for 30 minutes, and then leave to stand for 10 minutes. The amount of eluted tungsten (W) was measured by the ICP method. The amount of tungsten eluted into the supernatant was defined as the amount of tungsten present on the surface of the positive electrode active material (W s ), and the amount of tungsten present inside the positive electrode active material (W I ) was calculated from the following formula.
Formula: W I = W T - W S

[0.5μm以上のタングステン酸リチウムの面積割合]
タングステン酸リチウムの面積割合は、複数の二次粒子の表面をSEM観察し、視野中の二次粒子の中で、体積平均粒径(MV)の80%以上120%以下の粒子径を有する粒子を50個ランダム(無作為)に選び、これら50個の粒子に対して、粒子表面全体の面積と、粒径0.5μm以上のタングステン酸リチウムの占める面積とを求め、粒子表面全体の面積に対する、粒径0.5μm以上の粒径を有するタングステン酸リチウムの占める面積割合(%)を算出した。なお、粉末X線回折の結果、タングステンを含む化合物として、タングステン酸リチウムのみ検出されたため、二次粒子の表面に存在する化合物は、すべてタングステン酸リチウムとして、面積割合を算出した。
[Area ratio of lithium tungstate of 0.5 μm or more]
The area ratio of lithium tungstate is determined by observing the surface of a plurality of secondary particles with an SEM, and among the secondary particles in the field of view, particles having a particle diameter of 80% or more and 120% or less of the volume average particle diameter (MV). Randomly select 50 pieces, and for these 50 particles, determine the area of the entire particle surface and the area occupied by lithium tungstate with a particle size of 0.5 μm or more. , the area ratio (%) occupied by lithium tungstate having a particle size of 0.5 μm or more was calculated. As a result of powder X-ray diffraction, only lithium tungstate was detected as a compound containing tungsten, so all the compounds present on the surface of the secondary particles were assumed to be lithium tungstate, and the area ratio was calculated.

[正極合剤ペーストの安定性の評価]
正極活物質25.0gと、導電材のカーボン粉1.5gと、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)2.9gと、N-メチル-2ピロリドン(NMP)とを遊星運動混練機により混合し正極合剤ペーストを得た。N-メチル-2ピロリドン(NMP)は、JIS Z 8803:2011に規定される振動粘度計による粘度測定方法により、粘度が1.5~2.5Pa・sとなるように添加量を調整した。得られたペーストを76時間保管してゲル化の発生状況を目視で評価し、ペーストの粘度が混合直後と変わらず流動性を維持していた場合、ゲル化が発生していないと判断し、ペーストが固化し流動性を失った場合、もしくは粘度が高くなり容器を傾けてもペーストが偏らないような場合は、ゲル化が発生したと判断した。ゲル化が発生していないものを○、ゲル化が発生したものを×とした。
[Evaluation of stability of positive electrode mixture paste]
25.0 g of the positive electrode active material, 1.5 g of conductive carbon powder, 2.9 g of polyvinylidene fluoride (PVDF), and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) are mixed by a planetary kneader to form a positive electrode mixture. got a paste. The amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) added was adjusted so that the viscosity was 1.5 to 2.5 Pa·s according to the viscosity measurement method using a vibration viscometer specified in JIS Z 8803:2011. The resulting paste was stored for 76 hours and visually evaluated for gelation. If the viscosity of the paste remained the same as immediately after mixing and fluidity was maintained, it was determined that gelation had not occurred. Gelation was judged to have occurred when the paste solidified and lost fluidity, or when the viscosity increased and the paste was not biased even when the container was tilted. The case where gelation did not occur was indicated by ◯, and the case where gelation occurred was indicated by x.

[二次電池の製造および電池性能の評価]
実施例及び比較例により得られた正極活物質を用いた正極を有する二次電池について、その性能(初期放電容量、正極抵抗、60℃で充放電サイクルを500回繰り返した後の放電容量維持率)を測定した。
[Production of secondary battery and evaluation of battery performance]
Regarding the secondary battery having a positive electrode using the positive electrode active material obtained in Examples and Comparative Examples, the performance (initial discharge capacity, positive electrode resistance, discharge capacity retention rate after repeating 500 charge-discharge cycles at 60 ° C. ) was measured.

(電池の製造)
正極活物質の評価には、図6に示す2032型コイン電池CBA(以下、コイン型電池CBAと称す)を使用した。
(Manufacturing of batteries)
A 2032 type coin battery CBA (hereinafter referred to as coin battery CBA) shown in FIG. 6 was used for evaluation of the positive electrode active material.

図5に示すように、コイン型電池CBAは、ケースCAと、このケースCA内に収容された電極ELとから構成されている。 As shown in FIG. 5, the coin-type battery CBA is composed of a case CA and an electrode EL accommodated in the case CA.

ケースCAは、中空かつ一端が開口された正極缶PCと、この正極缶PCの開口部に配置される負極缶NCとを有しており、負極缶NCを正極缶PCの開口部に配置すると、負極缶NCと正極缶PCとの間に電極ELを収容する空間が形成されるように構成されている。 The case CA has a hollow cathode can PC with one end open, and an anode can NC arranged in the opening of the cathode can PC. When the anode can NC is arranged in the opening of the cathode can PC, , a space for accommodating the electrode EL is formed between the negative electrode can NC and the positive electrode can PC.

電極ELは、正極PE、セパレータSEおよび負極NEとからなり、この順で並ぶように積層されており、正極PEが正極缶PCの内面に接触し、負極NEが負極缶NCの内面に接触するようにケースCAに収容されている。 The electrode EL is composed of a positive electrode PE, a separator SE, and a negative electrode NE, which are stacked in this order, with the positive electrode PE in contact with the inner surface of the positive electrode can PC and the negative electrode NE with the inner surface of the negative electrode can NC. are accommodated in the case CA.

なお、ケースCAはガスケットGAを備えており、このガスケットGAによって、正極缶PCと負極缶NCとの間が非接触の状態を維持するように相対的な移動が固定されている。また、ガスケットGAは、正極缶PCと負極缶NCとの隙間を密封してケースCA内と外部との間を気密液密に遮断する機能も有している。 The case CA is provided with a gasket GA, and the gasket GA fixes relative movement between the positive electrode can PC and the negative electrode can NC so as to maintain a non-contact state. The gasket GA also has the function of sealing the gap between the positive electrode can PC and the negative electrode can NC to airtightly and liquidtightly isolate the inside of the case CA from the outside.

上記の図6に示すコイン型電池CBAは、以下のようにして製作した。 The coin-type battery CBA shown in FIG. 6 was manufactured as follows.

まず、非水系電解質二次電池用正極活物質52.5mg、アセチレンブラック15mg、およびポリテトラフッ化エチレン樹脂(PTFE)7.5mgを混合し、100MPaの圧力で直径11mm、厚さ100μmにプレス成形して、正極PEを作製した。作製した正極PEを真空乾燥機中120℃で12時間乾燥した。 First, 52.5 mg of a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, 15 mg of acetylene black, and 7.5 mg of polytetrafluoroethylene resin (PTFE) were mixed and press molded at a pressure of 100 MPa to a diameter of 11 mm and a thickness of 100 μm. , a positive electrode PE was produced. The produced positive electrode PE was dried in a vacuum dryer at 120° C. for 12 hours.

この正極PEと、負極NE、セパレータSEおよび電解液とを用いて、上述したコイン型電池CBAを、露点が-80℃に管理されたAr雰囲気のグローブボックス内で作製した。 Using this positive electrode PE, negative electrode NE, separator SE, and electrolytic solution, the above-described coin-type battery CBA was produced in an Ar atmosphere glove box in which the dew point was controlled at -80°C.

なお、負極NEには、直径14mmの円盤状に打ち抜かれた平均粒径20μm程度の黒鉛粉末とポリフッ化ビニリデンが銅箔に塗布された負極シートを用いた。 As the negative electrode NE, a negative electrode sheet in which graphite powder having an average particle size of about 20 μm and polyvinylidene fluoride, which was punched into a disk shape of 14 mm in diameter, and polyvinylidene fluoride were coated on a copper foil was used.

セパレータSEには膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用いた。電解液には、1MのLiClOを支持電解質とするエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の等量混合液(富山薬品工業株式会社製)を用いた。 A polyethylene porous film having a film thickness of 25 μm was used as the separator SE. As the electrolytic solution, an equal mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) with 1M LiClO 4 as the supporting electrolyte (manufactured by Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.) was used.

製造したコイン型電池CBAの性能を示す初期放電容量、正極抵抗、及び、60℃で充放電サイクルを500回繰り返した後の放電容量維持率は、以下のように評価した。 The initial discharge capacity, the positive electrode resistance, and the discharge capacity retention rate after repeating 500 charge-discharge cycles at 60° C., which indicate the performance of the manufactured coin-type battery CBA, were evaluated as follows.

初期放電容量は、コイン型電池CBAを製作してから24時間程度放置し、開回路電圧OCV(Open Circuit Voltage)が安定した後、正極に対する電流密度を0.1mA/cmとしてカットオフ電圧4.3Vまで充電し、1時間の休止後、カットオフ電圧3.0Vまで放電したときの容量を初期放電容量とした。 For the initial discharge capacity, the coin-type battery CBA was left for about 24 hours after production, and after the open circuit voltage OCV (Open Circuit Voltage) was stabilized, the current density for the positive electrode was 0.1 mA / cm 2 and the cutoff voltage was 4. The battery was charged to 3 V, rested for 1 hour, and then discharged to a cut-off voltage of 3.0 V. The capacity was taken as the initial discharge capacity.

また、正極抵抗は、コイン型電池CBAを充電電位4.1Vで充電して、周波数応答アナライザおよびポテンショガルバノスタット(ソーラトロン製、1255B)を使用して交流インピーダンス法により測定すると、図7に示すナイキストプロットが得られる。このナイキストプロットは、溶液抵抗、負極抵抗とその容量、および、正極抵抗とその容量を示す特性曲線の和として表しているため、このナイキストプロットに基づき等価回路を用いてフィッティング計算を行い、正極抵抗の値を算出した。 The positive electrode resistance was measured by the AC impedance method using a frequency response analyzer and a potentiogalvanostat (manufactured by Solartron, 1255B) after charging the coin-type battery CBA at a charging potential of 4.1 V. The Nyquist resistance shown in FIG. A plot is obtained. Since this Nyquist plot is expressed as the sum of characteristic curves showing the solution resistance, the negative electrode resistance and its capacity, and the positive electrode resistance and its capacity, a fitting calculation is performed using an equivalent circuit based on this Nyquist plot, and the positive electrode resistance was calculated.

500サイクル後の放電容量維持率は、温度60℃、充放電レート0.2Cとして、4.3Vまで充電して3.0Vまで放電するサイクルを500回繰り返した後の放電容量と初期放電容量の比を計算して求めた。 The discharge capacity retention rate after 500 cycles is the difference between the discharge capacity and the initial discharge capacity after repeating 500 cycles of charging to 4.3 V and discharging to 3.0 V at a temperature of 60 ° C. and a charge / discharge rate of 0.2 C. It was obtained by calculating the ratio.

なお、本実施例では、複合水酸化物製造、正極活物質および二次電池の作製には、和光純薬工業株式会社製試薬特級の各試料を使用した。 In this example, each sample of special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used for the production of the composite hydroxide and the production of the positive electrode active material and the secondary battery.

[実施例1]
(第一のリチウム金属複合酸化物の製造)
公知の晶析法を用いて、Li1.20Ni0.35Co0.35Mo0.30で表されるリチウム金属複合酸化物(W:0wt%、比表面積1.2cm/g)(母材)を得た。具体的には、原料として、Ni、Co、Mnをそれぞれ含む金属塩溶液及びタングステン酸ナトリウム溶液を、中和剤としてNaOHを、錯化剤としてアンモニアを用い、連続晶析法により、Ni、Co、Mnを含有する遷移金属複合水酸化物を合成した。得られた遷移金属複合水酸化物に水酸化リチウムを混合した後、焼成して、上記リチウム金属複合酸化物(母材)を得た。母材の水分率(300℃におけるカールフィシャー水分率)は、母材全体に対して0.07質量%であった。
[Example 1]
(Production of first lithium metal composite oxide)
Using a known crystallization method, a lithium metal composite oxide represented by Li 1.20 Ni 0.35 Co 0.35 Mo 0.30 O 2 (W: 0 wt%, specific surface area 1.2 cm 2 /g ) (base material) was obtained. Specifically, using a metal salt solution containing Ni, Co, and Mn and a sodium tungstate solution as raw materials, NaOH as a neutralizing agent, and ammonia as a complexing agent, Ni and Co , Mn-containing transition metal composite hydroxides were synthesized. After lithium hydroxide was mixed with the resulting transition metal composite hydroxide, the mixture was calcined to obtain the lithium metal composite oxide (base material). The moisture content of the base material (Karl Fischer moisture content at 300° C.) was 0.07% by mass with respect to the entire base material.

(混合工程)
リチウム金属複合酸化物(母材)に、リチウム金属複合酸化物全体に対してタングステン量が0.9質量%となる量のタングステン酸ニッケル(和光純薬社製試薬、酸化ニッケルタングステン)を添加し、混合した後、水を、平均粒径100μm以下の霧状態で、第一のリチウム金属複合酸化物全体に対して2質量%噴霧してさらに混合し、その後、150℃で12時間乾燥することによって正極活物質を得た。得られた乾燥後のリチウム金属複合酸化物(正極活物質)の特性を表1に示す。また、正極活物質の体積平均粒径(MV)は、5.2μmであった。
(Mixing process)
Nickel tungstate (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., nickel tungsten oxide) is added to the lithium metal composite oxide (base material) in an amount such that the amount of tungsten is 0.9% by mass with respect to the entire lithium metal composite oxide. , After mixing, water is sprayed in a mist state with an average particle size of 100 μm or less to 2% by mass with respect to the entire first lithium metal composite oxide, and further mixed, and then dried at 150 ° C. for 12 hours. A positive electrode active material was obtained by Table 1 shows the properties of the obtained dried lithium metal composite oxide (positive electrode active material). Moreover, the volume average particle size (MV) of the positive electrode active material was 5.2 μm.

[実施例2]
公知の晶析法を用いて、Li1.20Ni0.35Co0.35Mn0.300.0037で表されるリチウム金属複合酸化物(W:0.07質量%、比表面積1.2cm/g)(母材)を得た。具体的には、原料として、Ni、Co、Mnをそれぞれ含む金属塩溶液及びタングステン酸ナトリウム溶液を、中和剤としてNaOHを、錯化剤としてアンモニアを用い、連続晶析法により、Ni、Co、Mn及び、Wを含有する遷移金属複合水酸化物を合成した。得られた遷移金属複合水酸化物に水酸化リチウムを混合した後、焼成して、上記リチウム金属複合酸化物(母材)を得た。
(混合工程)
リチウム金属複合酸化物(母材)に、リチウム金属複合酸化物全体に対してタングステン量が0.05質量%となる量のタングステン酸ニッケル(和光純薬社製試薬、酸化ニッケルタングステン)を添加し、混合した後、水を、平均粒径100μm以下の霧状態で、リチウム金属複合酸化物全体に対して2質量%噴霧してさらに混合し、その後、150℃で12時間乾燥することによって正極活物質を得た。得られた乾燥後のリチウム金属複合酸化物(正極活物質)の特性を表1に示す。また、正極活物質の体積平均粒径(MV)は、5.2μmであった。
[Example 2]
Using a known crystallization method, a lithium metal composite oxide represented by Li 1.20 Ni 0.35 Co 0.35 Mn 0.30 W 0.0037 (W: 0.07 mass%, specific surface area 1 .2 cm 2 /g) (base material). Specifically, using a metal salt solution containing Ni, Co, and Mn and a sodium tungstate solution as raw materials, NaOH as a neutralizing agent, and ammonia as a complexing agent, Ni and Co , Mn and W were synthesized. After lithium hydroxide was mixed with the resulting transition metal composite hydroxide, the mixture was calcined to obtain the lithium metal composite oxide (base material).
(Mixing process)
Nickel tungstate (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., nickel tungsten oxide) is added to the lithium metal composite oxide (base material) in an amount such that the amount of tungsten is 0.05% by mass with respect to the entire lithium metal composite oxide. After mixing, 2% by mass of water is sprayed with respect to the entire lithium metal composite oxide in a mist state with an average particle size of 100 μm or less, and further mixed, and then dried at 150 ° C. for 12 hours. got the substance. Table 1 shows the properties of the obtained dried lithium metal composite oxide (positive electrode active material). Moreover, the volume average particle diameter (MV) of the positive electrode active material was 5.2 μm.

[電池評価]
得られた第二のリチウム金属複合酸化物を使用して作製された正極を有するコイン型電池CBAの電池特性を評価した。評価結果を表1に示す。
[Battery evaluation]
Battery characteristics of a coin-type battery CBA having a positive electrode produced using the obtained second lithium metal composite oxide were evaluated. Table 1 shows the evaluation results.

[実施例3]
タングステン酸ニッケルの添加量をリチウム金属複合酸化物全体に対してタングステン量が0.1質量%となる量とした以外は実施例2と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行い、その結果を表1に示す。
[Example 3]
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in Example 2, except that the amount of nickel tungstate added was such that the amount of tungsten was 0.1% by mass with respect to the entire lithium metal composite oxide. The battery characteristics were evaluated, and the results are shown in Table 1.

[実施例4]
タングステン酸ニッケルの添加量をリチウム金属複合酸化物全体に対してタングステン量が0.2質量%となる量とした以外は実施例2と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行い、その結果を表1に示す。
[Example 4]
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in Example 2, except that the amount of nickel tungstate added was such that the amount of tungsten was 0.2% by mass with respect to the entire lithium metal composite oxide. The battery characteristics were evaluated, and the results are shown in Table 1.

[実施例5]
純水の噴霧量を1質量%とした以外は実施例4と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行い、その結果を表1に示す。
[Example 5]
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained and battery characteristics were evaluated in the same manner as in Example 4, except that the amount of sprayed pure water was 1% by mass.

[実施例6]
純水の噴霧量を5質量%とした以外は実施例4と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行い、その結果を表1に示す。
[Example 6]
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained and the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Example 4, except that the amount of sprayed pure water was 5% by mass.

[実施例7]
純水の噴霧量を10質量%とした以外は実施例4と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行い、その結果を表1に示す。
[Example 7]
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained and the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Example 4, except that the amount of sprayed pure water was 10% by mass.

[実施例8]
純水の噴霧量を20質量%とした以外は実施例4と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行い、その結果を表1に示す。
[Example 8]
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained and battery characteristics were evaluated in the same manner as in Example 4, except that the amount of sprayed pure water was changed to 20% by mass.

[実施例9]
タングステン酸ニッケルの添加量をリチウム金属複合酸化物全体に対してタングステン量が0.7質量%となる量とした以外は実施例2と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行い、その結果を表1に示す。
[Example 9]
A positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in Example 2, except that the amount of nickel tungstate added was such that the amount of tungsten was 0.7% by mass with respect to the entire lithium metal composite oxide. The battery characteristics were evaluated, and the results are shown in Table 1.

[実施例10]
タングステン酸ニッケルの添加量をリチウム金属複合酸化物全体に対してタングステン量が1.0質量%となる量とした以外は実施例2と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行い、その結果を表1に示す。
[Example 10]
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in Example 2, except that the amount of nickel tungstate added was such that the amount of tungsten was 1.0% by mass with respect to the entire lithium metal composite oxide. The battery characteristics were evaluated, and the results are shown in Table 1.

[実施例11]
タングステン酸ニッケルの添加量をリチウム金属複合酸化物全体に対してタングステン量が0.2質量%となる量とし、純水を添加しなかった以外は実施例1と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行い、その結果を表1に示す。
[Example 11]
Non-aqueous electrolyte 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of nickel tungstate added was such that the amount of tungsten was 0.2% by mass with respect to the entire lithium metal composite oxide, and pure water was not added. A positive electrode active material for the next battery was obtained and the battery characteristics were evaluated. Table 1 shows the results.

[実施例12]
タングステン酸ニッケルの添加量をリチウム金属複合酸化物全体に対してタングステン量が0.5質量%となる量とし、純水の噴霧量を2質量%とした以外は実施例1と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行い、その結果を表1に示す。
[Example 12]
In the same manner as in Example 1, except that the amount of nickel tungstate added was such that the amount of tungsten was 0.5% by mass with respect to the entire lithium metal composite oxide, and the amount of pure water sprayed was 2% by mass. A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained and the battery characteristics were evaluated. Table 1 shows the results.

[比較例1]
タングステン酸ニッケルの添加および純水を噴霧しなかった以外は実施例2と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行い、その結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained and battery characteristics were evaluated in the same manner as in Example 2, except that nickel tungstate was not added and pure water was not sprayed. .

[比較例2]
リチウム金属複合酸化物(母材)に、Li1.20Ni0.35Co0.35Mo0.300.0048で表されるリチウム金属複合酸化物(W:0.9質量%含有)を用い、かつ、タングステン酸ニッケルを添加しなかった以外は実施例2と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行い、その結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
Lithium metal composite oxide (base material), lithium metal composite oxide represented by Li 1.20 Ni 0.35 Co 0.35 Mo 0.30 W 0.0048 O 2 (W: 0.9 mass% containing) was used and nickel tungstate was not added, in the same manner as in Example 2 to obtain a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery and evaluate battery characteristics. shown.

[比較例3]
タングステン酸ニッケルの添加および純水を噴霧しなかった以外は実施例1と同様にして、非水系電解質二次電池用正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行い、その結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained and battery characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1, except that nickel tungstate was added and pure water was not sprayed. .

Figure 0007143593000001
Figure 0007143593000001

[評価結果]
実施例で得られた正極活物質は、ゲル化が抑制され、タングステンを含有しない比較例と同程度、又は、より高い初期充放電容量、正極抵抗、及び、充放電サイクル特性を示すことが示された。特に、リチウム金属複合酸化物(母材)にタングステンを含む実施例2~10では、初期充放電容量、正極抵抗、及び、充放電サイクル特性が良好であった。なお、XRDにより、実施例で得られた正極活物質では、酸化タングステンが検出されず、タングステン酸リチウムのみが検出されることを確認した。
[Evaluation results]
It is shown that the positive electrode active materials obtained in the examples are suppressed in gelation and exhibit initial charge/discharge capacity, positive electrode resistance, and charge/discharge cycle characteristics comparable to or higher than those of comparative examples containing no tungsten. was done. In particular, in Examples 2 to 10 in which the lithium metal composite oxide (base material) contained tungsten, the initial charge/discharge capacity, positive electrode resistance, and charge/discharge cycle characteristics were good. It was confirmed by XRD that tungsten oxide was not detected in the positive electrode active materials obtained in Examples, and only lithium tungstate was detected.

なお、正極活物質の表面に存在する、0.5μm以上のタングステン酸リチウムの面積割合が5%を超える実施例1では、正極活物質中のタングステン量が同一であるが、面積割合が5%以下の実施例4と比較して、正極抵抗がやや低下した。 In Example 1, in which the area ratio of lithium tungstate having a size of 0.5 μm or more, which is present on the surface of the positive electrode active material, exceeds 5%, the amount of tungsten in the positive electrode active material is the same, but the area ratio is 5%. As compared with Example 4 below, the positive electrode resistance was slightly lowered.

一方、タングステン酸ニッケルを添加しない比較例1~3で得られた正極活物質では、正極合剤ペーストのゲル化が観察された。 On the other hand, in the positive electrode active materials obtained in Comparative Examples 1 to 3 in which nickel tungstate was not added, gelation of the positive electrode mixture paste was observed.

また、水の添加量が同じ実施例4と比較例2とで得られた正極活物質を比較した場合、正極活物質中のタングステン量が同一であるが、実施例で得られた正極活物質の方が、比較例で得られた正極活物質よりも、より高い初期放電容量と、正極抵抗を示した。よって、本実施形態の製造方法を用いて得られる正極活物質は、少ないタングステン使用量で、より高い電池特性を有することができることが示された。 Further, when comparing the positive electrode active materials obtained in Example 4 and Comparative Example 2 in which the amount of water added was the same, the amount of tungsten in the positive electrode active material was the same, but the positive electrode active material obtained in Example showed higher initial discharge capacity and positive electrode resistance than the positive electrode active material obtained in the comparative example. Therefore, it was shown that the positive electrode active material obtained by using the production method of the present embodiment can have higher battery characteristics with a small amount of tungsten used.

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の1つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。 It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the aspects described in the above embodiments and the like. One or more of the requirements described in the above embodiments and the like may be omitted. Also, the requirements described in the above-described embodiments and the like can be combined as appropriate.

1…一次粒子
2…二次粒子
3…タングステン酸リチウム
3a…タングステン酸リチウム(母材由来)
4…乾燥後のリチウム金属複合酸化物
10、10A、10B…正極活物質
CBA……コイン型電池
CA……ケース
PE……正極
NE……負極
GA……ガスケット
PE……正極
NE……負極
SE……セパレータ

Reference Signs List 1 Primary particles 2 Secondary particles 3 Lithium tungstate 3a Lithium tungstate (derived from base material)
4 Lithium metal composite oxide after drying 10, 10A, 10B Positive electrode active material CBA Coin type battery CA Case PE Positive electrode NE Negative electrode GA Gasket PE Positive electrode NE Negative electrode SE …… Separator

Claims (15)

リチウム金属複合酸化物と、タングステン酸ニッケルとを混合すること、を備え、
前記リチウム金属複合酸化物は、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、及び、任意に金属元素M1を含み、かつ、それぞれの金属元素の原子数比がLi:Ni:Co:M1=s:(1-x-y):x:y(ただし、1.00≦s≦1.30、0.10≦x≦0.35、0≦y≦0.35、金属元素M1は、Mn、W、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される、
非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
mixing a lithium metal composite oxide and nickel tungstate;
The lithium metal composite oxide includes lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), and optionally metal elements M1, and the atomic ratio of the respective metal elements is Li:Ni:Co: M1 = s: (1-xy): x: y (where 1.00 ≤ s ≤ 1.30, 0.10 ≤ x ≤ 0.35, 0 ≤ y ≤ 0.35, metal element M1 is , at least one element selected from Mn, W, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al),
A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
前記リチウム金属複合酸化物と、前記タングステン酸ニッケルと、水とを混合すること、を備える、請求項1に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, comprising mixing the lithium metal composite oxide, the nickel tungstate, and water. 前記リチウム金属複合酸化物と前記タングステン酸ニッケルとを混合して得られた粉末混合物に、前記水を、液滴の平均粒径が100μm以下の霧状態となるように噴霧して混合すること、を備える、請求項2に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 spraying and mixing the water into the powder mixture obtained by mixing the lithium metal composite oxide and the nickel tungstate so that the water droplets have an average particle size of 100 μm or less; The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 2, comprising: 前記混合により得られた混合物を乾燥すること、を備える、請求項2又は3に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries according to claim 2 or 3, comprising drying the mixture obtained by said mixing. 水の存在下、前記リチウム金属複合酸化物に含まれるリチウムイオンと、前記タングステン酸ニッケルの少なくとも一部とが反応して、タングステン酸リチウムが形成されること、を備える、請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 Lithium ions contained in the lithium metal composite oxide react with at least a portion of the nickel tungstate in the presence of water to form lithium tungstate. 5. The method for producing the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of 4. 前記混合により得られた混合物は、前記リチウム金属複合酸化物全体に対して、水を0.1質量%以上含む、請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The non-aqueous electrolyte secondary according to any one of claims 1 to 5, wherein the mixture obtained by mixing contains 0.1% by mass or more of water with respect to the entire lithium metal composite oxide. A method for producing a positive electrode active material for a battery. 前記混合により得られた混合物は、前記リチウム金属複合酸化物全体に対して、タングステンを0.2質量%以上1.0質量%以下含む、請求項1~請求項6のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 7. The mixture according to any one of claims 1 to 6, wherein the mixture obtained by the mixing contains 0.2% by mass or more and 1.0% by mass or less of tungsten with respect to the entire lithium metal composite oxide. A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. 乾燥後の前記リチウム金属複合酸化物の粒子表面にタングステン酸リチウムが存在し、
走査型電子顕微鏡を用いた前記粒子の表面の観察から求められる、前記粒子の表面に存在する粒径0.5μm以上のタングステン酸リチウムの面積割合が、前記観察面全体の面積に対して、5%以下である、請求項4に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
Lithium tungstate is present on the particle surface of the lithium metal composite oxide after drying,
The area ratio of lithium tungstate with a particle size of 0.5 μm or more present on the surface of the particle, which is obtained from observation of the surface of the particle using a scanning electron microscope, is 5 with respect to the area of the entire observation surface. % or less, the method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4.
乾燥後の前記リチウム金属複合酸化物は、比表面積が0.5cm/g以上2m/g以下である、請求項4に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4, wherein the lithium metal composite oxide after drying has a specific surface area of 0.5 cm2 /g or more and 2 m2 /g or less. 乾燥後の前記リチウム金属複合酸化物は、300℃におけるカールフィッシャー水分率が0.05質量%以上0.2質量%以下である、請求項4に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The cathode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4, wherein the dried lithium metal composite oxide has a Karl Fischer moisture content of 0.05% by mass or more and 0.2% by mass or less at 300°C. manufacturing method. 乾燥後の前記リチウム金属複合酸化物は、体積平均粒径MVが4μm以上6μm以下である、請求項4に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 5. The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4, wherein the lithium metal composite oxide after drying has a volume average particle diameter MV of 4 μm or more and 6 μm or less. タングステンを含むリチウム金属複合酸化物と、タングステン酸ニッケルと、水とを混合することと、前記混合により得られた混合物を乾燥すること、を備え、前記タングステンを含むリチウム金属複合酸化物は、タングステンを、リチウム金属複合酸化物全体に対して0.1質量%以上1.0質量%以下含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 mixing a lithium metal composite oxide containing tungsten, nickel tungstate, and water; and drying the mixture obtained by the mixing, wherein the lithium metal composite oxide containing tungsten is Production of a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 11, which contains 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less with respect to the total lithium metal composite oxide. Method. 前記タングステン酸ニッケルは、前記リチウム金属複合酸化物全体に対して、タングステンを0.1質量%以上0.5質量%以下含む、請求項12に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 12, wherein the nickel tungstate contains 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less of tungsten with respect to the entire lithium metal composite oxide. Production method. 乾燥後の前記リチウム金属複合酸化物の粒子表面にタングステン酸リチウムが存在し、
前記粒子表面に存在するタングステン量が、正極活物質全体に対して、0.1質量%以上1.0質量%以下であり、かつ、乾燥後の前記リチウム金属複合酸化物の粒子の内部に存在するタングステン量が、正極活物質全体に対して、0.1質量%以上1.0質量%以下である、請求項12又は請求項13に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
Lithium tungstate is present on the particle surface of the lithium metal composite oxide after drying,
The amount of tungsten present on the particle surface is 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less with respect to the entire positive electrode active material, and present inside the particles of the lithium metal composite oxide after drying. Manufacture of the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 12 or 13, wherein the amount of tungsten is 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less with respect to the entire positive electrode active material. Method.
乾燥後の前記リチウム金属複合酸化物の粒子表面に存在するタングステン量が、前記粒子内部に含まれるタングステン量に対して0.1倍以上1倍以下である、請求項12~請求項14のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
Any one of claims 12 to 14, wherein the amount of tungsten present on the surface of the lithium metal composite oxide particles after drying is 0.1 to 1 time the amount of tungsten contained inside the particles. A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of items.
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