図面 (/)

技術 非水系二次電池用正極活物質及びその製造方法

出願人 本田技研工業株式会社日亜化学工業株式会社
発明者 星川渉前山裕登田中鷹小林謙一北野勝行岩田裕樹浜田英明
出願日 2014年7月22日 (6年3ヶ月経過) 出願番号 2014-148908
公開日 2015年4月9日 (5年7ヶ月経過) 公開番号 2015-065154
状態 特許登録済
技術分野 重金属無機化合物(II) 二次電池(その他の蓄電池) 電池の電極及び活物質
主要キーワード 接触具 歩留まり悪化 積算頻度 吸湿性ポリマー ディスオーダー 投入速度 形状維持 積算体積
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年4月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

高容量及び高いサイクル特性だけでなく、低SOC領域においても出力特性を向上させることができる正極活物質及びそれを用いた非水電解液二次電池を提供することを目的とする。

解決手段

一般式(1);xLi2MnO3・(1−x)LiNi1−s−t−uCosMntMuO2[式中、Mは、Li、Ni、Co及びMn以外の金属元素;xは0.32〜0.48;sは0〜0.65;tは0〜0.5;s+tは0.05〜0.75;uは0〜0.05である。]で示され、且つ、平均一次粒子径が50〜200nmであり、中心二次粒子径が2.5〜6μmである、リチウム遷移金属複合酸化物粒子からなる非水電解液二次電池用正極活物質

概要

背景

近年、携帯電話ノート型パソコン等の携帯電子機器の普及に伴い、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始めとする電気自動車用電池として高出力の二次電池の開発が強く望まれている。

このような要求を満たす二次電池として、リチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、負極および正極と電解液等で構成され、負極および正極の活物質として、リチウムを脱離および挿入することが可能な物質が用いられている。

リチウムイオン二次電池の正極活物質として、合成が比較的容易な層状構造リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)が主に実用化されている。他に、コバルトよりも安価なニッケルを用いた層状構造のリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2)、マンガンを用いたスピネル構造リチウムマンガン複合酸化物(LiMn2O4)等が提案されている。層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物においては、複数の遷移金属を用い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LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)等も提案されている。これらリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質に用いると4V級の非水系二次電池が実現できる。

リチウム遷移金属複合酸化物に関して、目的に応じてリチウムの遷移金属元素に対する比率を高める技術が提案されている。

例えば、特許文献1では、リチウム比率を化学量論比よりも若干高くすることで結晶構造ディスオーダーが抑えられ、リチウムイオン拡散もスムーズになり、レート特性出力特性が改善されると考察されている。一方、リチウム比率が高すぎると、異相の生成や電池性能の低下を招く虞があるとされている。

また、特許文献2には、Li[Lix(Ni1/2Mn1/2)1−x]O2において、リチウムが過剰になる(xが0より大きい)と過充電状態での活物質の熱的安定性が改善されること、その一方、xが大きすぎる(x>0.3)と活物質の電気容量が低下することが記載されている。

さらに、リチウムの比率を高めたリチウム遷移金属複合酸化物の内、いわゆる固溶系と呼ばれるものに関する技術も提案されている。

特許文献3には、LiMO2(MはNiを必須とした少なくとも一種イオンであり、その平均酸化数が+3)及びLi2M’O3(M’はMnを必須とした少なくとも一種のイオンであり、その平均酸化数が+4)を固溶させ、充放電時におけるLiMO2の電気化学的安定性を高める技術が開示されている。

特許文献4には、LiMO2(MはCo、Ni等の遷移金属元素)とLi2MnO3の固溶体が200mAh/gの放電容量を示し得ることが記載されている。

特許文献5では、Li[Li1/3Mn2/3]O2、LiCoO2及びLiNi1/2Mn1/2O2の三成分を特定範囲の比で固溶させ4.3V以下の電位領域における放電容量を高める技術が提案されている。

概要

高容量及び高いサイクル特性だけでなく、低SOC領域においても出力特性を向上させることができる正極活物質及びそれを用いた非水電解液二次電池を提供することを目的とする。一般式(1);xLi2MnO3・(1−x)LiNi1−s−t−uCosMntMuO2[式中、Mは、Li、Ni、Co及びMn以外の金属元素;xは0.32〜0.48;sは0〜0.65;tは0〜0.5;s+tは0.05〜0.75;uは0〜0.05である。]で示され、且つ、平均一次粒子径が50〜200nmであり、中心二次粒子径が2.5〜6μmである、リチウム遷移金属複合酸化物粒子からなる非水電解液二次電池用正極活物質

目的

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高容量及び高いサイクル特性だけでなく、低SOC領域においても出力特性を向上させることができる正極活物質及びそれを用いた非水系二次電池を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

一般式(1);xLi2MnO3・(1−x)LiNi1−s−t−uCosMntMuO2[式中、Mは、Li、Ni、Co及びMn以外の金属元素;xは0.32〜0.48;sは0〜0.65;tは0〜0.5;s+tは0.05〜0.75;uは0〜0.05である。]で示され、且つ、平均一次粒子径が50〜200nmであり、中心二次粒子径が2.5〜6μmである、リチウム遷移金属複合酸化物粒子からなる非水電解液二次電池用正極活物質

請求項2

前記一般式(1)において、sが0〜0.45である、請求項1に記載の非水電解液二次電池用正極活物質。

請求項3

前記一般式(1)において、Mが、Mg、Al、Ti、Zr、W、Mo及びNbよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である、請求項1又は2に記載の非水電解液二次電池用正極活物質。

請求項4

前記一般式(1)において、xが0.35〜0.45である、請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解液二次電池用正極活物質。

請求項5

前記リチウム遷移金属複合酸化物粒子の平均一次粒子径が60〜130nmである、請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解液二次電池用正極活物質。

請求項6

前記リチウム遷移金属複合酸化物粒子の中心二次粒子径が3〜5μmである、請求項1〜5のいずれかに記載の非水電解液二次電池用正極活物質。

請求項7

請求項1〜6のいずれかに記載の非水電解液二次電池用正極活物質の製造方法であって、一般式(2);(Ni1−s’−t’−u’Cos’Mnt’Mu’)2O3[式中、Mは前記に同じ;s’は0.17〜023;t’は0.55〜0.75;u’は0〜0.05]で示され、且つ、中心二次粒子径が2.5〜6μmであるリチウム遷移金属複合酸化物前駆体粒子と、リチウム化合物とを混合し、次いで、加熱する工程を備える、製造方法。

請求項8

前記リチウム化合物が、水酸化リチウム及び/又は炭酸リチウムである、請求項7に記載の製造方法。

請求項9

加熱温度が750〜1000℃である、請求項7又は8に記載の製造方法。

請求項10

請求項1〜6のいずれかに記載の非水電解液二次電池用正極活物質、又は請求項7〜9のいずれかに記載の製造方法で得られた非水電解液二次電池用正極活物質を用いた非水電解液二次電池

技術分野

0001

本発明は、非水系二次電池用正極活物質及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

近年、携帯電話ノート型パソコン等の携帯電子機器の普及に伴い、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始めとする電気自動車用電池として高出力の二次電池の開発が強く望まれている。

0003

このような要求を満たす二次電池として、リチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、負極および正極と電解液等で構成され、負極および正極の活物質として、リチウムを脱離および挿入することが可能な物質が用いられている。

0004

リチウムイオン二次電池の正極活物質として、合成が比較的容易な層状構造リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)が主に実用化されている。他に、コバルトよりも安価なニッケルを用いた層状構造のリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2)、マンガンを用いたスピネル構造リチウムマンガン複合酸化物(LiMn2O4)等が提案されている。層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物においては、複数の遷移金属を用い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LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)等も提案されている。これらリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質に用いると4V級の非水系二次電池が実現できる。

0005

リチウム遷移金属複合酸化物に関して、目的に応じてリチウムの遷移金属元素に対する比率を高める技術が提案されている。

0006

例えば、特許文献1では、リチウム比率を化学量論比よりも若干高くすることで結晶構造ディスオーダーが抑えられ、リチウムイオン拡散もスムーズになり、レート特性出力特性が改善されると考察されている。一方、リチウム比率が高すぎると、異相の生成や電池性能の低下を招く虞があるとされている。

0007

また、特許文献2には、Li[Lix(Ni1/2Mn1/2)1−x]O2において、リチウムが過剰になる(xが0より大きい)と過充電状態での活物質の熱的安定性が改善されること、その一方、xが大きすぎる(x>0.3)と活物質の電気容量が低下することが記載されている。

0008

さらに、リチウムの比率を高めたリチウム遷移金属複合酸化物の内、いわゆる固溶系と呼ばれるものに関する技術も提案されている。

0009

特許文献3には、LiMO2(MはNiを必須とした少なくとも一種イオンであり、その平均酸化数が+3)及びLi2M’O3(M’はMnを必須とした少なくとも一種のイオンであり、その平均酸化数が+4)を固溶させ、充放電時におけるLiMO2の電気化学的安定性を高める技術が開示されている。

0010

特許文献4には、LiMO2(MはCo、Ni等の遷移金属元素)とLi2MnO3の固溶体が200mAh/gの放電容量を示し得ることが記載されている。

0011

特許文献5では、Li[Li1/3Mn2/3]O2、LiCoO2及びLiNi1/2Mn1/2O2の三成分を特定範囲の比で固溶させ4.3V以下の電位領域における放電容量を高める技術が提案されている。

先行技術

0012

特開2007−214138号公報
国際公開02/078105号パンフレット
米国特許第6677082号
特開2011−204563号公報
特開2011−146392号公報

発明が解決しようとする課題

0013

固溶系材料は、通常リチウムイオンのやり取りにはLiMO2等の相(以下、「112相」と言うこともある)及び、Li2MnO3等の相(以下、「213相」と言うこともある)が固溶した材料である。213相は単体では電気化学的に不活性であるが、112相と固溶すると活性を示すようになり、結果として容量増加に寄与する。また、213相が固溶すると全体の結晶構造が安定化され、リチウムイオンのやり取りに伴う結晶構造崩壊が抑制される。結果として213相の存在はサイクル特性の改善にも寄与する。そのため、特許文献3〜5では、213相の比率が高く設定されている。一方、放電時に充電率(State of Charge(SOC):満充電時の容量に対する容量の比)が低くなる(例えばSOCが0.2以下)と、213相がリチウムイオンのやり取りに寄与する。上記の従来技術では、低SOC時の出力特性等については一切検討されていないが、本来電気化学的に不活性な213相がリチウムオンのやり取りに関わるのでリチウムイオンの移動は阻害され、二次電池の内部抵抗急上昇する。結果、低SOC領域において二次電池の出力は急激に低下してしまう。

0014

このことは、電気自動車等常に一定以上の出力が求められる用途において問題となる。低SOC領域での使用を回避することも考えられるが、それでは二次電池の容量を無駄にすることとなり、高容量のリチウムイオン二次電池を使用するメリットを十分に生かすことができず、本末転倒である。

0015

特許文献1〜5では、上述のとおり、低SOC領域における出力特性改善について考察したものはなく、また、上記の課題を解決できるものは存在していない。そのため、SOC状態に拘わらず一定以上の出力特性を得られるリチウムイオン二次電池(又はそのための正極活物質)はいまだ得られていない。

0016

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高容量及び高いサイクル特性だけでなく、低SOC領域においても出力特性を向上させることができる正極活物質及びそれを用いた非水系二次電池を提供することにある。

課題を解決するための手段

0017

上記目的を鑑み、鋭意研究をした結果、本発明者らは、固溶系材料からなる正極活物質において、上記112相と213相との比率を特定組成にするのみならず、一次粒子径二次粒子径とを同時に制御することにより、高容量及び高いサイクル特性だけでなく、低SOC領域においてもなお出力特性を向上させることができることを見出した。本発明は、さらに研究を重ね、完成させたものである。すなわち、本発明は、以下の構成を包含する。
項1.一般式(1);
xLi2MnO3・(1−x)LiNi1−s−t−uCosMntMuO2
[式中、Mは、Li、Ni、Co及びMn以外の金属元素;xは0.32〜0.48;sは0〜0.65;tは0〜0.5;s+tは0.05〜0.75;uは0〜0.05である。]
で表され、且つ、
平均一次粒子径が50〜200nmであり、
中心二次粒子径が2.5〜6μmである、
リチウム遷移金属複合酸化物粒子からなる非水系二次電池用正極活物質。
項7.前記非水系二次電池用正極活物質の製造方法であって、
一般式(2);
(Ni1−s’−t’−u’Cos’Mnt’Mu’)2O3
[式中、Mは前記に同じ;s’は0.17〜0.23;t’は0.55〜0.75;u’は0〜0.05]
で示され、且つ、中心二次粒子径が2.5〜6μmであるリチウム遷移金属複合酸化物前駆体粒子と、リチウム化合物とを混合し、次いで、加熱する工程
を備える製造方法。
項10.前記非水系二次電池用正極活物質、又は前記製造方法で得られた非水系二次電池用正極活物質を用いた非水系二次電池。

発明の効果

0018

本発明によれば、上記の特徴を備えていることから、高容量及び高いサイクル特性だけでなく、低SOC領域においてもなお出力特性向上させることができる正極活物質及びそれを用いた非水系二次電池を提供することができる。

図面の簡単な説明

0019

図1は本発明のリチウム遷移金属複合酸化物粒子の、平均一次粒子径と低SOC領域における出力特性(R(0.1))との関係を示すグラフである。
図2は本発明のリチウム遷移金属複合酸化物粒子の、中心二次粒子径と負荷特性(Q’id)との関係を示すグラフである。

0020

以下、本発明について、実施の形態及び実施例を用いて詳細に説明する。但し、本発明はこれら特定の実施の形態及び実施例のみに限定されず、主種多様な構成を採用することが出来ることは言うまでもない。

0021

1.非水系二次電池用正極活物質
本発明の非水系二次電池用正極活物質は、一般式(1);
xLi2MnO3・(1−x)LiNi1−s−t−uCosMntMuO2
[式中、Mは、Li、Ni、Co及びMn以外の金属元素;xは0.32〜0.48;sは0〜0.65;tは0〜0.5;s+tは0.05〜0.75;uは0〜0.05である。]
で示されるリチウム遷移金属複合酸化物粒子(以下、「本発明の酸化物粒子」と言うこともある)からなる。

0022

一般式(1)において、213相の含有比率であるxは、0.32〜0.48、好ましくは0.35〜0.45である。低SOC領域での出力特性について検討されていない従来技術では本発明のxに相当する部分は大きめに設定されているが、大きすぎると充放電に関与するリチウムイオンの内、213相由来のものの比率が高くなり、サイクル特性向上の恩恵を受けられなくなり、相対的にサイクル特性の悪化につながる。また、同様の理由で、低SOC領域、特にSOCが0.2以下の領域における出力特性が低下してしまう。また、xが小さすぎると、213相中のリチウムイオンにおいて充放電に関与するものの割合が増加するので、やはりサイクル特性向上の恩恵を受けられなくなり、相対的にサイクル特性の悪化につながる。

0023

本発明では、112相(つまり、本発明の一般式(1)においてはLiNi1−s−t−uCosMntMuO2)においては、充放電容量の観点からニッケルを必須とし、さらにコバルト及び/又はマンガン、特にコバルト及びマンガンを含有させる。コバルト及びマンガンを含有させると特に結晶構造が安定化するので好ましい。但し、コバルトが多すぎるとコスト増加及び容量低下につながり、一方マンガンが多すぎると充放電時にマンガンイオンが電解液に溶出してしまうので、多くなり過ぎないように調整する必要がある。また、ニッケル、コバルト及びマンガンの比率は1:1:1に近いとコスト、充放電時の安定性、充放電容量等のバランスがより優れているのでより好ましい。さらに、リチウム、ニッケル、コバルト、マンガン以外の金属元素も、112相中に少量で本発明の効果を損なわない範囲なら含有させてもよい。このような観点から、sは0〜0.65、好ましくは0〜0.45、より好ましくは0.28〜0.38である。tは0〜0.5、好ましくは0.2〜0.5、より好ましくは0.28〜0.38である。s+tは0.05〜0.75、好ましくは0.62〜0.72である。uは0〜0.05、好ましくは0〜0.03である。

0024

本発明において、112相を構成する材料が含んでいてもよい他の元素Mとしては、Li、Ni、Co及びMn以外の金属元素であれば特に制限されないが、充放電時の結晶構造が安定し、また、充放電時のリチウムイオンの脱離又は挿入がスムーズに行われるという点から、Mg、Al、Ti、Zr、W、Mo、Nb又はこれらの複数の組み合わせが好ましい。

0025

一方、本発明の酸化物粒子の粒子径も重要であり、その平均一次粒子径は小さい方が低SOC領域における出力特性が向上するのでよい。図1はx=0.4、中心二次粒径4.2μm程度における、平均一次粒子径と低SOC領域における出力特性(R(0.1))との関係を示すグラフである。他のx及び中心二次粒径においても同様の傾向を示す。平均一次粒子径は200nm以下、好ましくは130nm以下である。図1から、平均一次粒子径が大きすぎると低SOC領域における出力特性が低下する。これは、平均一次粒子径が大きすぎると、リチウムイオンがリチウム遷移金属複合酸化物粒子から脱離・挿入するのに必要な距離が増えるためである。一方平均一次粒子径が小さいリチウム遷移金属複合酸化物粒子は合成がしづらい傾向にあり、歩留まり悪化要因となる。また、得られるリチウム遷移金属複合酸化物粒子の結晶性が低下しやすく、結晶内部におけるリチウムイオンの移動が阻害されやすい。結果として低SOC領域での出力特性が低下する傾向にある。この観点から、現実的には通常50nm以上であり、好ましくは60nm以上である。

0026

また、本発明の酸化物粒子の中心二次粒子径は2.5〜6μm、好ましくは3〜5μmである。本発明の酸化物粒子の中心二次粒子径をこの範囲を、外れると、大電流放電する際の放電容量低下を招く。図2はx=0.4、平均一次粒子径100nm程度における、中心二次粒子径と負荷特性(放電レート2.0C)の関係を示すグラフである。平均一次粒子径が小さいとこの傾向はより顕著に表れ、より凸状が大きくなる。詳細は不明だが、二次粒子形状維持のし易さ、一次粒子間結合強度粒子表面と電解液の接触のし易さ等が影響しているものと推測する。なお、本発明において中心二次粒子径とは、粒度分布曲線において積算体積頻度が50%となる値(D50)のことを言う。

0027

このように、本発明の酸化物粒子においては、平均一次粒子径及び中心二次粒子径を上記特定の範囲内に調整することにより、電解液と本発明の正極活物質との接触具合、リチウムイオンの正極活物質内への拡散のしやすさ、拡散時の正極活物質粒子の安定性等がSOC領域に関わらず高い出力特性が得られる程度に最適化することができる。なお、平均一次粒子径を60〜130nm、且つ中心二次粒子径を3〜5μmとすることがより好ましい。

0028

本発明の酸化物粒子の粒子径の測定方法は特に制限されない。例えば、平均一次粒子は、例えば、電子顕微鏡(SEMTEM等)観察を行い、任意の個数の一次粒子の(長径短径)/2の平均値を平均一次粒子径とすることができる。また、中心二次粒子径は、例えば、レーザー回折法によって体積基準粒度分布を求め積算頻度が50%となる値(D50)を中心二次粒子径とすることができる。

0029

2.非水系二次電池用正極活物質の製造方法
本発明の非水系二次電池用正極活物質の製造方法は特に制限されず、特定の組成を有し、且つ、平均一次粒子径及び中心二次粒子径を制御できればよいが、一般式(2);
(Ni1−s’−t’−u’Cos’Mnt’Mu’)2O3
[式中、Mは前記に同じ;s’は0.17〜0.23;t’は0.55〜0.65;u’は0〜0.05]
で示され、且つ中心二次粒子径が2.5〜6μmであるリチウム遷移金属複合酸化物前駆体粒子(以下、「前駆体粒子」と言うことがある)と、リチウム化合物とを混合し、次いで、加熱することで本発明の酸化物粒子を得ることが好ましい。

0030

この方法を採用する場合、前駆体粒子とリチウム化合物との比率により組成を調整し、原料として使用する一般式(2)で示される前駆体粒子の中心二次粒子径を調整することで本発明の酸化物粒子の中心二次粒子径を調整し、加熱条件を調整することで本発明の酸化物粒子の平均一次粒子径を調整することができる。

0031

一般式(1)のLiNi1−s−t−uCosMntMuO2において、ニッケル、コバルト及びマンガンの比率が1:1:1に近いと、充放電時の安定性、充放電容量等のバランスがより優れている酸化物粒子が得られ、また、リチウム、ニッケル、コバルト及びマンガン以外の金属元素も、少量で本発明の効果を損なわない範囲なら含ませてもよい観点から、s’は0.17〜0.23が好ましく、0.18〜0.22がより好ましい。t’は0.55〜0.65が好ましく、0.57〜0.63がより好ましい。u’は0〜0.05が好ましく、0〜0.03がより好ましい。

0032

このような中心二次粒子径を有する前駆体粒子は、特に制限されないが、遷移金属同士をいわゆる共沈法により固溶させ、この際に中心二次粒子径を調整することが好ましい。これにより、原料化合物の種類を減らすことができるため、制御がより容易となる。

0033

共沈法により前駆体粒子の粒子径の制御を行う場合、反応場の温度、pH、撹拌速度等によって得られる前駆体粒子の平均一次粒子径を制御可能である。反応場を収納する容器の形状、出発原料、出発原料の反応場への投入速度等によって傾向は変化するので、実際の条件に応じて適宜調整することが好ましい。これにより得られる前駆体粒子の平均一次粒子径は、得ようとする本発明の酸化物粒子の平均一次粒子径より小さくすることが好ましい。具体的には2〜100nmが好ましく、5〜50nmがより好ましい。なお、前駆体粒子の一次粒子のアスペクト比が1に比べて極めて大きい場合(針状等)は前駆体粒子の一次粒子の短径を平均一次粒子径とみなす

0034

また、前駆体粒子の結晶析出が開始してからの熟成時間、撹拌速度等によって、前駆体粒子の中心二次粒子径を制御することが可能である。この傾向も、反応容器の形状等によって傾向が異なるので実際の条件に応じて適宜調整することが好ましい。具体的には、本発明の酸化物粒子の中心二次粒子径は、前駆体粒子の中心二次粒子径と同程度であるため、前駆体粒子の中心二次粒子径は、2.5〜6μmが好ましく、3〜5μmがより好ましい。

0035

リチウム化合物としては、本発明の酸化物粒子が得られるものであれば特に制限されないが、水酸化リチウム炭酸リチウム酸化リチウム酢酸リチウム等が挙げられ、取り扱い易さ、分解のし易さ等の観点から、水酸化リチウム又は炭酸リチウムが好ましい。これらリチウム化合物は、単独で用いてもよいし、二種以上を組合せて用いてもよい。

0036

本発明の製造方法において、前駆体粒子とリチウム化合物との混合比率は、上記のとおり、組成を調整することができるため、得ようとする組成に応じて適宜設定すればよいが、低SOC領域、特にSOCが0.2以下の領域における出力特性をより向上させた酸化物粒子が得られる観点から、前駆体粒子1モルに対して、リチウム化合物が2.64〜2.96モルが好ましく、2.70〜2.90モルがより好ましい。

0037

本発明の製造方法では、上記の前駆体粒子とリチウム化合物とを加熱により焼成し、目的の本発明の酸化物粒子の焼結体を得ることが好ましい。加熱条件は、上記の通り、平均一次粒子径を調整することができる(加熱(焼成)温度を高くすれば平均一次粒子径をより大きく、加熱(焼成)温度を低くすれば平均一次粒子径をより小さくすることができる)ため、得ようとする酸化物粒子の平均一次粒子径に応じて適宜設定すればよいが、750〜1000℃が好ましく、800〜950℃がより好ましい。加熱(焼成)温度が低すぎると結晶の発達が不十分になり、高すぎると焼結が進みすぎる、又は一次粒子の過剰な成長を招く。また、同様の理由により、加熱(焼成)時間は、2〜20時間が好ましく、5〜15時間がより好ましい。

0038

上記製造方法では遷移金属の複合酸化物粒子とリチウム化合物とを混合して加熱する方法を例示したが、本発明の方法はこれに制限されない。

0039

これにより本発明の酸化物粒子が得られるが、この後、必要に応じて粉砕してもよい。粉砕手法によっては、本発明の酸化物粒子の電気化学的活性を維持しつつ粉砕の段階で本発明の酸化物粒子の中心二次粒子径を調節可能である。

0040

また、この後、洗浄分級添加物混合等目的に応じて後処理を施してもよい。

0041

3.非水系二次電池
本発明の非水系二次電池は、上述の本発明の酸化物粒子からなる正極活物質を用いた非水系二次電池である。本発明の非水系二次電池は、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池等の非水系二次電池として好適に用いられる。本発明の非水系二次電池は、例えば、従来公知の非水電解液二次電池において、正極活物質の少なくとも一部として上述の本発明の酸化物粒子を用いた構成とすればよく、他の構成は特に限定されない。具体的には、本発明の非水系二次電池は、正極、負極及びリチウムイオン導電材を備え(必要に応じてセパレータをさらに備えてもよい)、正極は、本発明の酸化物粒子を用いた正極活物質を含有する。以下、リチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。

0042

<負極>
負極は、負極集電体の上に、負極活物質層を有する。この際、負極活物質層は、負極集電体の一方の面のみに形成されていてもよいし、両面に形成されていてもよい。

0043

負極活物質層は、負極活物質を含む。負極活物質としては、特に制限されるものではなく、例えば、グラファイト黒鉛難黒鉛化性炭素ハードカーボン)、易黒鉛化性炭素ソフトカーボン)等の炭素質材料金属リチウム;Al、Si、Pb、Sn、Zn、Cd等とリチウムとの合金化合物酸化スズ酸化チタン酸化タングステン酸化モリブデン等の遷移金属酸化物硫化鉄硫化チタン等の金属硫化物チタン酸リチウム等のリチウム複合酸化物等を用いることができる。

0044

負極活物質層には、周知の導電剤結着剤等を含ませることもできる。導電剤としては、例えば、アセチレンブラックカーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。また、結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンPTFE)、ポリフッカビニリデン(PVdF)、フッ化ビニリデンヘキサフルオロプロピレン共重合体カルボキシメチルセルロースCMC)、スチレンブタジエンゴムポリアミドポリアクリロニトリル等が挙げられる。

0045

負極活物質層における負極活物質、導電剤及び結着剤の混合比率は要求特性に応じて適宜定めることができる。なお、負極活物質、導電剤及び結着剤の形状は、通常は粒子状又は粉末状であるので、これらを混合して負極活物質層形成王ペースト組成物とする場合、水等の水性溶媒や、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の有機溶媒を混合してペースト状とすればよい。

0046

集電体の上に、負極活物質層を形成する方法は特に制限されず、例えば、負極活物質層形成用ペースト組成物を塗布し、乾燥し、ロールプレス等で負極活物質層の密度及び厚みを調整することができる。塗布、乾燥等の方法、条件等は周知のものを採用することができる。

0047

なお、上記以外にも、上記負極活物質をシート状に成型し、そのまま負極として使用することもできる。

0048

<正極>
正極は、正極集電体の上に、正極活物質層を有する。この際、正極活物質層は、正極集電体の一方の面のみに形成されていてもよいし、両面に形成されていてもよい。

0049

正極集電体としては、従来から一般的に使用されるアルミニウムアルミニウム合金等をしようすることができる。

0050

正極活物質層は、正極活物質を含む。正極活物質は、上述の本発明の酸化物粒子からなる。また、正極活物質としては、上記の本発明の酸化物粒子のみならず、本発明の効果を損なわない範囲において、従来から使用される正極活物質を使用することもできる。このような正極活物質は、種々の酸化物硫化物等が挙げられ、例えば二酸化マンガン(MnO2)酸化鉄酸化銅酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLixMn2O4、LixMnO2等)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLixNiO2等)、リチウムコバルト複合酸化物(例えばLixCoO2等)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1−yCoyO2等)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1−x−yCoxMnyO2等)、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物(例えばLixMn2−yNiyO4等)、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(例えばLixFePO4、LixFe1−yMnyPO4、LixCoPO4等)、硫酸鉄(Fe2(SO4)3)、バナジウム酸化物(例えばV2O5等)、等が挙げられる。

0051

本発明においては、正極活物質の20〜100重量%、特に50〜100重量%を上記本発明の酸化物粒子としてもよい。

0052

正極活物質層には、周知の導電剤、結着剤等を含ませることもできる。導電剤及び結着剤としては上述したものを使用できる。

0053

正極活物質層における正極活物質、導電剤及び結着剤の混合比率は要求特性に応じて定めることができる。なお、正極活物質、導電剤及び結着剤の形状は、通常は粒子状又は粉末状であるので、これらを混合して正極活物質層形成用ペースト組成物とする場合、水等の水性溶媒や、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の有機溶媒を混合してペースト状としてもよい。

0054

正極集電体の上に、正極活物質層を形成する方法は特に制限されず、例えば、正極活物質形成用ペースト組成物を塗布し、乾燥し、ロールプレス等で正極活物質層の密度及び厚みを調整することができる。塗布、乾燥等の方法、条件等は周知のものを採用することができる。

0055

<リチウムイオン導電材>
本発明の非水系二次電池におけるリチウムイオン導電材としては、例えば電解質塩を有機溶媒に溶解した非水電解液又は非水電解液以外のリチウムイオン導電材を使用することができる。

0056

本発明の非水系二次電池における非水電解液としては、有機溶媒と電解質塩とを組合せた有機電解液を使用することができる。

0058

また、電解質塩としては、作動電圧変質したり、分解したりしない化合物であれば特に制限はなく、例えば、ヨウ化リチウム過塩素酸リチウムテトラフッ化ホウ酸リチウム、テトラフッ化リン酸リチウムテトラクロロアルミン酸リチウムヘキサフッ化リン酸リチウム、ヘキサフッ化ヒ酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、リチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド、これらの混合物等が挙げられる。

0059

非水電解液は、さらに、ゲル化剤等を添加し、ゲル状として使用してもよい。また、吸湿性ポリマーに吸収させて使用してもよい。

0060

非水電解液以外のリチウムイオン導電材としては、無機系又は有機系のリチウムイオンの導電性を有する固体電解質を使用してもよい。

0061

<セパレータ>
セパレータとしては、ポリエチレンポリプロピレン等のオレフィン樹脂からなる微多孔膜が用いられ、材料、重量平均分子量空孔率の異なる複数の微多孔膜が積層してなるもの、これらの微多孔膜に各種の可塑剤酸化防止剤難燃剤等の添加剤を適量含有しているもの等であってもよい。

0062

発電要素の形状としては巻回型長円形状、円形状等を用いることができる。その他の電池の構成要素として、集電体、端子絶縁板電池ケース等があるが、これらの部品についても従来もちいられてきたものをそのまま用いることができる。

0063

本発明の非水電解液二次電池の用途は特に限定されない。

0064

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらのみに限定されるものではない。

0065

元素分析
ICP−AESによって、各実施例及び比較例の正極活物質の元素分析を行い、リチウム遷移金属複合酸化物の組成を求めた。

0066

[平均一次粒子径]
拡大率2万倍の走査型電子顕微鏡(SEM)写真撮影し、撮影範囲内の一次粒子をランダムに50個選択し、(長径+短径)/2の平均値を平均一次粒子径とした。

0067

[中心二次粒子径]
レーザー回折法によって体積基準の粒度分布を求め、積算頻度が50%となる値(D50)を中心二次粒子径とした。

0068

実施例1
共沈法により、平均一次粒子径が20nm(短径;以下の実施例及び比較例も同様)、中心二次粒子径4μmの一般式(Ni0.197Co0.197Mn0.606)2O3で示される前駆体粒子を得た。

0069

次に、得られた前駆体粒子9.8×10−1mol、酸化タングステン(VI)3.9×10−2mol及び水酸化リチウム2.8molを混合し、空気中900℃で12時間焼成し、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.322Co0.322Mn0.322W0.033O2で表される実施例1のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0070

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は127nm、中心二次粒子径は4.6μmであった。

0071

実施例2
共沈法により、平均一次粒子径が20nm、中心二次粒子径4μmの一般式(Ni0.214Co0.214Mn0.572)2O3で示される前駆体粒子を得た。

0072

次に、得られた前駆体粒子9.8×10−1mol、酸化タングステン(VI)3.9×10−2mol及び水酸化リチウム2.7molを混合し、空気中900℃で12時間焼成し、一般式;
0.35Li2MnO3・0.65LiNi0.323Co0.323Mn0.323W0.030O2で表される実施例2のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0073

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は145nm、中心二次粒子径は4.3μmであった。

0074

実施例3
共沈法により、平均一次粒子径20nm、中心二次粒子径4μmの一般式(Ni0.180Co0.180Mn0.640)2O3で示される前駆体粒子を得た。

0075

次に、得られた前駆体粒子9.8×10−1mol、酸化タングステン(VI)3.9×10−2mol及び水酸化リチウム2.9molを混合し、空気中900℃で12時間焼成し、一般式;
0.45Li2MnO3・0.55LiNi0.321Co0,321Mn0.321W0.036O2で表される実施例3のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0076

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は149nm、中心二次粒子径は4.2μmであった。

0077

実施例4
焼成温度を950℃としたこと以外は実施例1と同様に、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.322Co0.322Mn0.322W0.033O2で表される実施例4のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0078

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は160nm、中心二次粒子径は4.3μmであった。

0079

実施例5
焼成温度を1000℃としたこと以外は実施例1と同様に、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.322Co0.322Mn0.322W0.033O2で表される実施例5のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0080

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は200nm、中心二次粒子径は4.3μmであった。

0081

実施例6
焼成温度を850℃としたこと以外は実施例1と同様に、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.322Co0.322Mn0.322W0.033O2で表される実施例6のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0082

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は111nm、中心二次粒子径は4.2μmであった。

0083

実施例7
焼成温度を800℃としたこと以外は実施例1と同様に、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.322Co0.322Mn0.322W0.033O2で表される実施例7のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0084

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は88nm、中心二次粒子径は4.2μmであった。

0085

実施例8
焼成温度を750℃としたこと以外は実施例1と同様に、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.322Co0.322Mn0.322W0.033O2で表される実施例8のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0086

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は73nm、中心二次粒子径は4.2μmであった。

0087

実施例9
焼成温度を700℃としたこと以外は実施例1と同様に、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.322Co0.322Mn0.322W0.033O2で表される実施例9のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0088

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は56nm、中心二次粒子径は4.1μmであった。

0089

実施例10
共沈法により得た、平均一次粒子径が20nm、中心二次粒子径が3.2μmの一般式;(Ni0.197Co0.197Mn0.606)2O3で示される前駆体粒子を使用したこと以外は実施例1と同様に、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.322Co0.322Mn0.322W0.033O2で表される実施例10のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0090

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は126nm、中心二次粒子径は3.3μmであった。

0091

実施例11
共沈法により得る、平均一次粒子径が20nm、中心二次粒子径が4.3μmの一般式;(Ni0.197Co0.197Mn0.606)2O3で示される前駆体粒子を使用すること以外は実施例1と同様に、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.322Co0.322Mn0.322W0.033O2で表される実施例11のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得る。

0092

得られるリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は127nm、中心二次粒子径は4.9μmである。

0093

実施例12
共沈法により、平均一次粒子径20nm、中心二次粒子径4μmの一般式(Ni0.2Co0.2Mn0.6)2O3で示される前駆体粒子を得る。

0094

次に、得られる前駆体粒子1.0mol及び水酸化リチウム2.8molを混合し、空気中900℃で12時間焼成し、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.333Co0.333Mn0.333O2で表される実施例12のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得る。

0095

得られるリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は130nm、中心二次粒子径は4.2μmである。

0096

実施例13
共沈法により、平均一次粒子径20nm、中心二次粒子径4μmの一般式;(Ni0.3Mn0.7)2O3で示される前駆体粒子を得る。

0097

次に、得られる前駆体粒子1.0mol及び水酸化リチウム2.8molを混合し、空気中900℃で12時間焼成し、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.5Mn0.5O2で表される実施例13のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得る。

0098

得られるリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は135nm、中心二次粒子径は4.2μmである。

0099

実施例14
共沈法により、平均一次粒子径20nm、中心二次粒子径4μmの一般式;(Ni0.30Co0.12Mn0.58)2O3で示される前駆体粒子を得る。

0100

次に、得られる前駆体粒子1.0mol及び水酸化リチウム2.8molを混合し、空気中900℃で12時間焼成し、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2で表される実施例14のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得る。

0101

得られるリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は135nm、中心二次粒子径は4.2μmである。

0102

実施例15
酸化タングステン(VI)3.9×10−2molの代わりに、酸化チタン(IV)3.9×10−2molを用いたこと以外は実施例1と同様に、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.322Co0.322Mn0.322Ti0.033O2で表される実施例15のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0103

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は127nm、中心二次粒子径は4.6μmであった。

0104

実施例16
共沈法により、平均一次粒子径20nm、中心二次粒子径4μmの一般式;(Ni0.234Co0.234Mn0.532)2O3で示される前駆体粒子を得た。

0105

次に、得られる前駆体粒子1.0mol及び水酸化リチウム2.8molを混合し、空気中900℃で12時間焼成し、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.39Co0.39Mn0.22O2で表される実施例16のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0106

得られるリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は127nm、中心二次粒子径は4.2μmであった。

0107

比較例1
共沈法により、平均一次粒子径が20nm、中心二次粒子径4μmの一般式;(Ni0.231Co0.231Mn0.538)2O3で示される前駆体粒子を得た。

0108

次に、得られた前駆体粒子9.8×10−1mol、酸化タングステン(VI)3.9×10−2mol及び水酸化リチウム2.6molを混合し、空気中900℃で12時間焼成し、一般式;
0.3Li2MnO3・0.7LiNi0.324Co0.324Mn0.324W0.028O2で表される比較例1のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0109

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は133nm、中心二次粒子径は4.4μmであった。

0110

比較例2
共沈法により、平均一次粒子径が20nm、中心二次粒子径4μmの一般式;(Ni0.163Co0.163Mn0.674)2O3で示される前駆体粒子を得た。

0111

次に、得られた前駆体粒子1.0mol、酸化タングステン(VI)3.9×10−2mol及び水酸化リチウム3.0molを混合し、空気中900℃で12時間焼成し、一般式;
0.5Li2MnO3・0.5LiNi0.320Co0.320Mn0.320W0.039O2で表される比較例2のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0112

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は117nm、中心二次粒子径は4.4μmであった。

0113

比較例3
共沈法により得た、平均一次粒子径が20nm、二次粒子径が2.3μmの一般式;(Ni0.197Co0.197Mn0.606)2O3で示される前駆体粒子を使用したこと以外は実施例1と同様に、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.322Co0.322Mn0.322W0.033O2で表される比較例3のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0114

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は121nm、中心二次粒子径は2.4μmであった。

0115

比較例4
焼成温度を1050℃としたこと以外は実施例1と同様に、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.322Co0.322Mn0.322W0.033O2で表される比較例4のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0116

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は245nm、中心二次粒子径は4.9μmであった。

0117

比較例5
焼成温度を600℃としたこと以外は実施例1と同様に、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.322Co0.322Mn0.322W0.033O2で表される比較例5のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0118

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は48nm、中心二次粒子径は4.1μmであった。

0119

比較例6
共沈法により得る、平均一次粒子径が20nm、中心二次粒子径が4μmの一般式(Ni0.118Co0.355Mn0.527)2O3で示される前駆体粒子を使用すること以外は実施例1と同様に、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.194Co0.580Mn0.194W0.033O2で表される比較例6のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得る。

0120

得られるリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は130nm、中心二次粒子径は4.2μmである。

0121

比較例7
共沈法により得た、平均一次粒子径が20nm、中心二次粒子径が6.2μmの一般式(Ni0.197Co0.197Mn0.606)2O3で示される前駆体粒子を使用したこと以外は実施例1と同様に、一般式;
0.4Li2MnO3・0.6LiNi0.322Co0.322Mn0.322W0.033O2で表される比較例7のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を得た。

0122

得られたリチウム遷移金属複合酸化物の平均一次粒子径は100nm、中心二次粒子径は6.1μmであった。

0123

[サイクル特性評価用二次電池の作製]
以下の要領で評価用二次電池を作製した。

0124

実施例1〜16又は比較例1〜7の正極活物質90重量%、導電剤である炭素粉末5重量%及びPVDF(ポリフッカビニリデン)5重量部をNMP(N−メチル−2−ピロリドン)に分散、溶解又は混練させ、正極活物質層形成用ペースト組成物を調整した。得られた正極活物質層形成用ペースト組成物をアルミニウム箔からなる正極集電体に塗布し、乾燥させて正極板とした。

0125

負極活物質である炭素材料97.5重量%及び結着剤であるCMC(カルボキシメチルセルロース)2.5重量%を純水に分散、溶解又は混練させ、負極活物質層形成用ペースト組成物を調整した。得られた負極活物質層形成用ペースト組成物を銅箔からなる負極集電体に塗布し、乾燥させて負極板とした。

0126

EC(エチレンカーボネート)とMEC(メチルエチルカーボネート)を体積比3:7で混合し、混合溶媒とした。得られた混合溶媒に電解質塩としてヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を濃度が1mol/Lとなるよう溶解させ、非水電解液を調整した。

0127

セパレータとして多孔性ポリプロピレンフィルムを用いた。

0128

上記作製した正極板及び負極板にリード電極を取り付け、正極板、セパレータ及び負極板の順に重ねた。これらをラミネートパックに収納し、さらに上記作製した非水電解液を注入し、ラミネートパックを封止してラミネート型二次電池を得た。

0129

[充放電容量及び出力特性評価用二次電池の作製]
上記サイクル特性評価用二次電池と同様に、正極板を作製した。

0130

負極活物質として金属リチウムを使用するとともに、薄いシート状に成型して負極板とした。

0131

DEC(ジエチルカーボネート)に電解質塩としてヘキサフルオロリン酸リチウムを濃度が1mol/Lとなるよう溶解させ、非水電解液を調整した。

0132

上記サイクル特性評価用二次電池と同様のセパレータを用いた。

0133

上記作製した正極板にリード電極を取り付け、正極板、セパレータ及び負極板の順に容器に収納した。負極の底部はステンレス製容器底部に電気的に接続させ、容器底部が負極端子となるようにした。セパレータはテフロン登録商標)製の容器側部によって固定した。正極のリード電極の先端は容器外部に導出し、正極端子とした。正負極の端子は、容器側部によって電気的に絶縁した。これらを容器に収納後、上記作製した非水電解液を注入し、ステンレス製の容器蓋部によって封止し、密閉型の二次電池を得た。

0134

試験例:電池特性の評価]
上記の評価用二次電池を用い、実施例1〜10及び15〜16、並びに比較例1〜5及び7について以下の要領で電池特性の評価を行った。

0135

サイクル特性
25℃の環境下、満充電電圧4.5V、放電電圧2.0V、正極に対する電流密度1.26mA/cm2で定電流定電圧充電及び定電流放電を50回繰り返した。50回目の放電容量の、1回目の放電容量に対する比(50回目の放電容量/1回目の放電容量)を容量維持率Pe50とした。容量維持率が高いことは、サイクル特性に優れることを示す。

0136

初期充電容量
25℃の環境下、満充電電圧4.6V、充電レート0.2C(1C:満充電の状態から1時間で放電を終える電流密度)で定電流定電圧充電し、満充電電圧までに蓄積した容量を初期充電容量Qicとした。

0137

初期放電容量
25℃の環境下、満充電電圧4.6Vまで定電流定電圧充電した後、放電電圧2.0V、放電レート0.05C(1C:満充電の状態から1時間で放電を終える電流密度)で定電流放電し、放電電圧(2.0V)までに放電した容量を初期放電容量Qidとした。

0138

負荷特性
放電レート2.0Cとする以外初期放電容量と同様にし、負荷特性Q’idとした。

0139

出力特性
25℃の環境下、満充電電圧4.6Vまで定電流定電圧充電した後、放電レート0.05C(1C:満充電の状態から1時間で放電を終える電流密度)で容量SOC×Qicになるまで定電流放電した。放電後、放電レート0.05C、0.1C、0.5C及び1Cにおける電池電圧Vを測定し、電流Iと電池電圧Vをプロットした。プロットの近似直線の傾きから電池抵抗R(SOC)(SOCがある値の時の電池抵抗)を求めた。R(SOC)が低いほど、あるSOCにおいて出力特性が高いことを示す。

0140

実施例1〜16又は比較例1〜7について、正極活物質の特性を表1に、電池特性を表2に示す。

0141

0142

実施例

0143

表1及び表2から、組成、平均一次粒子径及び中心二次粒子径を調整した本発明の正極活物質を使用することで、高容量及び高いサイクル特性だけでなく、低SOC領域においてもなお出力特性を向上させることができる正極活物質及びそれを用いた非水電解液二次電池を提供することができることが分かる。また、R(1.0)の結果から分かるように、これらを同時に調整することの意義は低SOC領域において特に現れることも分かる。

0144

本発明の正極活物質を用いた非水電解液二次電池は、高容量及び高いサイクル特性だけでなく、低SOC領域においても出力特性に優れるので、電気自動車等恒常的に一定以上の出力が求められる用途の動力源として好適に利用することができる。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社アサカ理研の「 金属酸化物の製造方法」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】焼成後の金属酸化物のフッ素の残留量を十分に少なくすることができる金属酸化物の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の金属酸化物の製造方法は、炉内の発熱体6を備える壁面4を除く他の少なくとも1つ... 詳細

  • 株式会社アサカ理研の「 加熱炉」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】焼成後の酸化タンタルのフッ素の残留量を十分に少なくすることができる加熱炉の提供。【解決手段】加熱炉1は、フッ素を含有する金属水酸化物の焼成に用いられるものであり、炉内の発熱体を備える壁面4を除... 詳細

  • パナソニックIPマネジメント株式会社の「 非水電解質二次電池用負極活物質及び非水電解質二次電池」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題・解決手段】負極活物質粒子は、Li2zSiO(2+z){0<z<2}で表されるリチウムシリケート相と、リチウムシリケート相中に分散したシリコン粒子と、リチウムシリケート相中に分散した、金属、合金... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ