JP2008135379A - Lithium secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はリチウム二次電池に関する。詳しくは、固体電解質を有するリチウム二次電池に関する。 The present invention relates to a lithium secondary battery. Specifically, the present invention relates to a lithium secondary battery having a solid electrolyte.
リチウム二次電池は、既に携帯電話やノートパソコン等の電源として実用化されており、更に自動車用途や電力貯蔵用途などの中・大型用途においても、適用が試みられている。また、リチウム二次電池の中でも、固体電解質を有するリチウム二次電池(以下、固体電解質型リチウム二次電池ということがある。)は、その安全性において注目を集めている。 Lithium secondary batteries have already been put into practical use as power sources for mobile phones, notebook computers, etc., and are also being applied to medium and large applications such as automobile applications and power storage applications. Among lithium secondary batteries, lithium secondary batteries having a solid electrolyte (hereinafter sometimes referred to as solid electrolyte type lithium secondary batteries) are attracting attention in terms of safety.
従来の固体電解質型リチウム二次電池としては、固体電解質として、硫化物を主体とするリチウムイオン伝導性無機固体電解質を用い、正極として、リチウム含有遷移金属酸化物の表面にリチウム塩化物が担持された正極活物質を用いるリチウム二次電池が、特許文献1に開示されている。 As a conventional solid electrolyte type lithium secondary battery, a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte mainly composed of sulfide is used as a solid electrolyte, and lithium chloride is supported on the surface of a lithium-containing transition metal oxide as a positive electrode. Patent Document 1 discloses a lithium secondary battery using a positive electrode active material.
しかしながら、上記の従来の固体電解質型リチウム二次電池において、その初期の容量については改善されているものの、充電、放電を繰り返した際に、容量をできるだけ維持するというサイクル性については、十分とまではいえない。本発明は、従来の固体電解質型リチウム二次電池に比し、高いサイクル性をなし得ることが可能な固体電解質型リチウム二次電池を提供することを目的とする。 However, although the initial capacity of the conventional solid electrolyte lithium secondary battery is improved, the cycle performance of maintaining the capacity as much as possible after repeated charging and discharging is sufficient. I can't say that. An object of the present invention is to provide a solid electrolyte type lithium secondary battery capable of achieving high cycle performance as compared with a conventional solid electrolyte type lithium secondary battery.
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ね、本発明に至った。
すなわち本発明は、下記の発明を提供する。
<1>正極と負極と固体電解質とを有するリチウム二次電池であって、該正極が、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子と、該粒子の表面に、粒子としてまたは層状に載置される元素M含有化合物(ここで、元素M含有化合物は、元素Mとして、B、Al、Mg、Co、Cr、MnおよびFeから選ばれる1種以上の元素を含有する化合物で、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物および炭酸塩から選ばれる1種以上の化合物である。)とからなる正極活物質粒子を含有することを特徴とするリチウム二次電池。
<2>元素MがAlである前記<1>記載のリチウム二次電池。
<3>リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料が、リチウムおよびニッケルを含有する複合酸化物である前記<1>または<2>に記載のリチウム二次電池。
<4>正極が、固体電解質粒子をさらに含有する前記<1>〜<3>のいずれかに記載のリチウム二次電池。
<5>シート状固体電解質を、さらに有する前記<4>記載のリチウム二次電池。
The inventor of the present invention has made extensive studies to solve the above-mentioned problems, and has reached the present invention.
That is, the present invention provides the following inventions.
<1> A lithium secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte, wherein the positive electrode is mounted on the surface of the particle as a particle or in a layered manner on a particle capable of doping / dedoping lithium ions. Element M-containing compound (wherein element M-containing compound is a compound containing one or more elements selected from B, Al, Mg, Co, Cr, Mn and Fe as element M, and oxide) A lithium secondary battery characterized by comprising positive electrode active material particles comprising: one or more compounds selected from hydroxide, oxyhydroxide and carbonate.
<2> The lithium secondary battery according to <1>, wherein the element M is Al.
<3> The lithium secondary battery according to <1> or <2>, wherein the material capable of doping and dedoping lithium ions is a composite oxide containing lithium and nickel.
<4> The lithium secondary battery according to any one of <1> to <3>, wherein the positive electrode further contains solid electrolyte particles.
<5> The lithium secondary battery according to <4>, further including a sheet-like solid electrolyte.
本発明のリチウム二次電池は、従来の固体電解質型リチウム二次電池に比し、初期の容量の低下を惹起することなく、高いサイクル性をなし得ることが可能であり、本発明は工業的に極めて有用となる。 The lithium secondary battery of the present invention can achieve high cycle performance without causing a decrease in the initial capacity as compared with the conventional solid electrolyte lithium secondary battery. Very useful.
本発明は、正極と負極と固体電解質とを有するリチウム二次電池であって、該正極が、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子と、該粒子の表面に、粒子としてまたは層状に載置される元素M含有化合物(ここで、元素M含有化合物は、元素Mとして、B、Al、Mg、Co、Cr、MnおよびFeから選ばれる1種以上の元素を含有する化合物で、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物および炭酸塩から選ばれる1種以上の化合物である。)とからなる正極活物質粒子を含有することを特徴とするリチウム二次電池を提供する。上記の従来技術の正極においては、リチウム含有遷移金属酸化物の表面にリチウム塩化物が担持された正極活物質が用いられており、リチウム含有遷移金属酸化物の表面には、過剰なリチウムイオンが存在することから、サイクルを重ねるにつれ正極の内部抵抗の増大を誘発し、サイクル性が十分とはならないところ、本発明においては、元素M含有化合物が、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子の表面に、粒子としてまたは層状に載置され、過剰なリチウムイオンの存在を抑制し、正極における内部抵抗を低減させ、リチウム二次電池のサイクル性を向上することが可能となるものと考えられる。 The present invention relates to a lithium secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte, wherein the positive electrode has particles of a material capable of doping and dedoping lithium ions, and the surface of the particles as particles or in layers. Mounted element M-containing compound (wherein element M-containing compound is a compound containing one or more elements selected from B, Al, Mg, Co, Cr, Mn and Fe as element M, and oxidized) A lithium secondary battery characterized in that it comprises positive electrode active material particles consisting of a compound, a hydroxide, an oxyhydroxide, and a carbonate. In the above-described conventional positive electrode, a positive electrode active material in which lithium chloride is supported on the surface of a lithium-containing transition metal oxide is used, and excess lithium ions are present on the surface of the lithium-containing transition metal oxide. Therefore, in the present invention, the element M-containing compound is made of a material that can be doped / undoped with lithium ions. It is considered that it can be placed on the surface of the particle as a particle or in a layered manner, suppressing the presence of excess lithium ions, reducing the internal resistance of the positive electrode, and improving the cycle performance of the lithium secondary battery. It is done.
本発明において、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料(以下、コア材ということがある。)としては、リチウムを有する材料で、酸化物または硫化物を挙げることができ、具体的には、LiCoO2に代表されるようなリチウムおよびコバルトを含有する複合酸化物、LiNiO2に代表されるようなリチウムおよびニッケルを含有する複合酸化物、LiMn2O4、LiNiVO4、LiMn1.5Ni0.5O4、Li(Mn,Co)O2、LiCoPO4、LiFePO4、LiTiS2、LiMoS2、LiMo6S8等を挙げることができ、これらの酸化物または硫化物における遷移金属元素の一部を、異種元素で置換した化合物を挙げることもできる。 In the present invention, the lithium ion-doped / undopeable material (hereinafter sometimes referred to as a core material) is a lithium-containing material, and examples thereof include oxides and sulfides. Lithium and cobalt-containing composite oxide typified by LiCoO 2 , lithium and nickel-containing composite oxide typified by LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiVO 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 , Li (Mn, Co) O 2 , LiCoPO 4 , LiFePO 4 , LiTiS 2 , LiMoS 2 , LiMo 6 S 8, etc., and some of the transition metal elements in these oxides or sulfides may be different from each other. Mention may also be made of compounds substituted with elements.
リチウム二次電池の初期容量をより向上させる観点から、コア材は、リチウムおよびニッケルを含有する複合酸化物であることが好ましい。リチウムおよびニッケルを含有する複合酸化物として具体的には、以下の式(1)または式(2)で表される複合酸化物を挙げることができる。 From the viewpoint of further improving the initial capacity of the lithium secondary battery, the core material is preferably a composite oxide containing lithium and nickel. Specific examples of the composite oxide containing lithium and nickel include composite oxides represented by the following formula (1) or formula (2).
LixNi1-yM1 yO2 (1)
(ここで、x、yはそれぞれ0.9≦x≦1.2、0≦y≦0.5であり、M1は、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Mgおよび遷移金属元素の中から選ばれる1種以上の元素である。)
リチウム二次電池の初期容量をさらにより向上させる意味で、式(1)中のM1は、B、Al、Mg、Co、Cr、MnおよびFeから選ばれる1種以上の元素が好ましく、また、式(1)中のyは0.001以上0.4以下の範囲の値であることが好ましく、より好ましくは0.01以上0.3以下の範囲の値である。
Li x Ni 1-y M 1 y O 2 (1)
(Where x and y are 0.9 ≦ x ≦ 1.2 and 0 ≦ y ≦ 0.5, respectively, and M 1 is B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg, and transition One or more elements selected from metal elements.)
In the sense of further improving the initial capacity of the lithium secondary battery, M 1 in the formula (1) is preferably one or more elements selected from B, Al, Mg, Co, Cr, Mn, and Fe. In the formula (1), y is preferably in the range of 0.001 to 0.4, and more preferably in the range of 0.01 to 0.3.
LixNi1-zM2 zO2 (2)
(ここで、x、zはそれぞれ0.9≦x≦1.2、0.3≦z≦0.9であり、M2は、B、Al、Si、Sn、Mg、Mn、FeおよびCoから選ばれる2種以上の元素である。)
リチウム二次電池の初期容量をさらにより向上させる意味で、式(2)中のzは0.4以上0.8以下の範囲の値であることが好ましく、より好ましくは0.5以上0.7以下の範囲の値であり、M2は、B、Al、Mn、FeおよびCoから選ばれる2種以上の元素であることが好ましく、より好ましくB、Mn、FeおよびCoから選ばれる2種以上の元素であり、さらに好ましくはMn、FeおよびCoから選ばれる2種以上の元素である。
Li x Ni 1-z M 2 z O 2 (2)
(Where x and z are 0.9 ≦ x ≦ 1.2 and 0.3 ≦ z ≦ 0.9, respectively, and M 2 is B, Al, Si, Sn, Mg, Mn, Fe and Co. 2 or more elements selected from
In order to further improve the initial capacity of the lithium secondary battery, z in the formula (2) is preferably a value in the range of 0.4 to 0.8, and more preferably 0.5 to 0.00. It is a value in the range of 7 or less, and M 2 is preferably two or more elements selected from B, Al, Mn, Fe and Co, more preferably two kinds selected from B, Mn, Fe and Co These elements are more preferably two or more elements selected from Mn, Fe and Co.
本発明における元素M含有化合物は、本発明におけるコア材とは相異なる化合物であればよく、例えば、リチウムを含有しない化合物、リチウムを含有する化合物であってもリチウムイオンをドープ・脱ドープ可能ではない化合物など、化合物それ単独ではリチウム二次電池においてエネルギーを貯蔵しない化合物などを挙げることができる。元素M含有化合物において、元素MはAlであることが、電池のサイクル性および安全性の点で好ましい。本発明における元素M含有化合物として、元素MがAlである場合の、Al含有化合物としては、アルミナであってもよいし、LiおよびAlを含有する化合物であってもよい。LiおよびAlを含有する化合物としては、LiAlO2を挙げることができる。元素M含有化合物は、コア材とは相異なる化合物であればよいが、LiAlO2などのリチウムイオンをドープ・脱ドープ可能ではない化合物は、得られるリチウム二次電池のサイクル性をより高める観点から、好ましい実施形態といえる。 The element M-containing compound in the present invention may be a compound different from the core material in the present invention. For example, even if it is a compound not containing lithium or a compound containing lithium, it is not possible to dope / dedope lithium ions. Examples of such compounds include compounds that do not store energy in lithium secondary batteries by themselves. In the element M-containing compound, the element M is preferably Al in terms of battery cycle performance and safety. As the element M-containing compound in the present invention, when the element M is Al, the Al-containing compound may be alumina or a compound containing Li and Al. Examples of the compound containing Li and Al include LiAlO 2 . The element M-containing compound may be a compound different from the core material, but a compound that is not capable of doping and dedoping lithium ions such as LiAlO 2 is from the viewpoint of further improving the cycle performance of the obtained lithium secondary battery. This is a preferred embodiment.
本発明において、元素M含有化合物(B)は、コア材(A)の粒子の表面に、粒子としてまたは層状に載置され、すなわち、(B)が(A)の粒子の表面に、粒子としてまたは層状に付着することを示す。この付着は、(A)と(B)とが化学的に結合するものであってもよいし、物理的に吸着するものであってもよい。また(B)は(A)の粒子の表面の一部に付着していればよい。(B)は粒子として(A)の粒子の表面に付着していてもよいし、粒子としてまたは層状に(A)の粒子の表面を被覆していてもよい。(B)は(A)の粒子の表面の全部を被覆することが好ましい。(B)が粒子としてまたは層状に(A)の粒子の表面を被覆する際には、被覆の厚みは、1nm〜500nmであることが好ましく、さらに好ましくは1nm〜100nmである。 In the present invention, the element M-containing compound (B) is placed on the surface of the core material (A) as particles or in a layered form, that is, (B) is on the surface of the particles of (A) as particles. Or it shows that it adheres in layers. This adhesion may be one in which (A) and (B) are chemically bonded or physically adsorbed. Moreover, (B) should just adhere to a part of surface of the particle | grains of (A). (B) may adhere to the surface of the particle of (A) as a particle, or may coat the surface of the particle of (A) as a particle or in layers. (B) preferably covers the entire surface of the particles of (A). When (B) coats the surface of the particles of (A) as particles or in layers, the thickness of the coating is preferably 1 nm to 500 nm, more preferably 1 nm to 100 nm.
本発明において、元素M含有化合物が、粒子状である場合には、コア材の粒子表面をより効率的に被覆するために、コア材の粒子に比べて微粒であることが好ましく、元素M含有化合物のBET比表面積が、コア材のBET比表面積の5倍以上であることが好ましく、20倍以上がさらに好ましい。また、元素M含有化合物が粒子状ではなくても、スパッタリングなどの手法を用いることにより、コア材の粒子の表面に、元素M含有化合物を層状に載置することができる。 In the present invention, when the element M-containing compound is in the form of particles, in order to coat the particle surface of the core material more efficiently, it is preferably finer than the particles of the core material. The BET specific surface area of the compound is preferably 5 times or more, more preferably 20 times or more of the BET specific surface area of the core material. In addition, even if the element M-containing compound is not in the form of particles, the element M-containing compound can be placed in layers on the surface of the core material particles by using a technique such as sputtering.
次に、本発明における正極活物質粒子の製造方法について述べる。
まず、正極活物質粒子におけるコア材は、焼成によりコア材となり得る金属化合物混合物を焼成することにより製造することができる。すなわち、対応する金属元素を含有する化合物を、所定の組成となるように秤量し、混合した後に得られる金属化合物混合物を焼成することにより製造することができる。例えば、好ましい組成の一つであるLi1.11[Ni0.36Mn0.43Co0.21]O2で表される複合酸化物は、水酸化リチウム、三酸化二ニッケル、炭酸マンガン、酸化コバルトをLi:Ni:Mn:Coのモル比が1.11:0.36:0.43:0.21となるように秤量し、混合した後に得られる金属化合物混合物を焼成することにより得ることができる。
Next, a method for producing positive electrode active material particles in the present invention will be described.
First, the core material in the positive electrode active material particles can be produced by firing a metal compound mixture that can become a core material by firing. That is, a compound containing a corresponding metal element is weighed so as to have a predetermined composition and can be produced by firing a metal compound mixture obtained after mixing. For example, a composite oxide represented by Li 1.11 [Ni 0.36 Mn 0.43 Co 0.21 ] O 2 , which is one of the preferred compositions, includes lithium hydroxide, dinickel trioxide, manganese carbonate, and cobalt oxide. : Co can be obtained by firing the metal compound mixture obtained by weighing and mixing so that the molar ratio of Co is 1.11: 0.36: 0.43: 0.21.
前記の金属元素を含有する化合物としては、例えば、酸化物を用いるか、または、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、ハロゲン化物、シュウ酸塩、アルコキシド、硫化物など高温で分解および/または酸化して酸化物になり得るものを用いることができる。これらの中でも、Liを含有する化合物としては水酸化物および/または炭酸塩が好ましく、Niを含有する化合物としては水酸化物および/または酸化物が好ましく、Mnを含有する化合物としては炭酸塩および/または酸化物が好ましく、Coを含有する化合物としては酸化物および/または水酸化物が好ましい。また、上記の対応する金属元素を2種以上含有する複合化合物を用いてもよい。 Examples of the compound containing the metal element include oxides, hydroxides, oxyhydroxides, carbonates, nitrates, acetates, halides, oxalates, alkoxides, sulfides, and the like. Those that can be decomposed and / or oxidized at high temperatures to form oxides can be used. Among these, the compound containing Li is preferably a hydroxide and / or carbonate, the compound containing Ni is preferably a hydroxide and / or oxide, and the compound containing Mn is a carbonate and / or carbonate. Oxides are preferred, and the compounds containing Co are preferably oxides and / or hydroxides. Moreover, you may use the complex compound containing 2 or more types of said corresponding metal element.
また、コア材の結晶性を高めるため、焼成前の前記の金属化合物混合物が、さらにホウ素を含有する化合物を含有していてもよい。ホウ素を含有する化合物の含有量としては、通常、前記金属化合物混合物中のリチウムを除く金属元素の総モルに対して、ホウ素換算で0.00001モル%以上5モル%以下含有していればよい。好ましくは、ホウ素換算で0.0001モル%以上3モル%以下である。ホウ素を含有する化合物としては、酸化ホウ素、ホウ酸が挙げられ、好ましくはホウ酸である。また、ここで金属化合物混合物にさらに含有されたホウ素は、焼成後のコア材に残留していてもよいし、洗浄、蒸発等により除去されていてもよい。 In order to increase the crystallinity of the core material, the metal compound mixture before firing may further contain a compound containing boron. The content of the boron-containing compound is usually 0.00001 mol% or more and 5 mol% or less in terms of boron with respect to the total moles of metal elements excluding lithium in the metal compound mixture. . Preferably, it is 0.0001 mol% or more and 3 mol% or less in terms of boron. Examples of the compound containing boron include boron oxide and boric acid, and boric acid is preferable. Further, the boron further contained in the metal compound mixture here may remain in the fired core material, or may be removed by washing, evaporation or the like.
前記金属元素を含有する化合物の混合は、乾式混合、湿式混合のいずれによってもよいが、より簡便な乾式混合が好ましく、乾式混合装置としては、V型混合機、W型混合機、リボン混合機、ドラムミキサー、乾式ボールミル等によって行うことができる。 The compound containing the metal element may be mixed by either dry mixing or wet mixing, but simpler dry mixing is preferable, and examples of the dry mixing apparatus include a V-type mixer, a W-type mixer, and a ribbon mixer. , Drum mixer, dry ball mill and the like.
また、焼成時の固相反応を促進させる観点から、金属化合物混合物の体積基準の平均粒径は、1μm以上20μm以下の範囲の値であることが好ましい。ここで、金属化合物混合物の体積基準の平均粒径は、レーザー回折散乱法粒度分布測定装置により測定されたD50の値、すなわち、金属化合物混合物の体積基準の累積粒度分布に於いて、50%累積時の微小粒子側から見た粒径(D50)のことを意味する。 In addition, from the viewpoint of promoting the solid phase reaction during firing, the volume-based average particle diameter of the metal compound mixture is preferably a value in the range of 1 μm to 20 μm. Here, the volume-based average particle size of the metal compound mixture is a value of D50 measured by a laser diffraction scattering method particle size distribution measuring apparatus, that is, 50% cumulative in the volume-based cumulative particle size distribution of the metal compound mixture. It means the particle size (D50) viewed from the minute particle side of the hour.
前記金属化合物混合物を、必要に応じて圧縮成形した後、例えば、600℃以上1200℃以下の温度範囲にて、2〜30時間保持して焼成することにより焼成品を得る。焼成の際には、金属化合物混合物を入れた焼成容器が破損しない範囲で、急速に保持温度まで到達させることが好ましい。また焼成の雰囲気としては、コア材が酸化物である場合には、空気、酸素、窒素、アルゴンまたはそれらの混合ガスを用いることができるが、酸素が含まれている雰囲気が好ましい。また、コア材が硫化物である場合には、焼成の雰囲気としては、硫化水素等の硫黄を含有する雰囲気を挙げることができる。該雰囲気は、上記の空気、酸素、窒素、アルゴンまたはそれらの混合ガスを含むものであってもよい。 After the metal compound mixture is compression-molded as necessary, a fired product is obtained by, for example, holding and firing in a temperature range of 600 ° C. to 1200 ° C. for 2 to 30 hours. In firing, it is preferable to rapidly reach the holding temperature as long as the firing vessel containing the metal compound mixture is not damaged. As the firing atmosphere, when the core material is an oxide, air, oxygen, nitrogen, argon, or a mixed gas thereof can be used, but an atmosphere containing oxygen is preferable. When the core material is a sulfide, the firing atmosphere can include an atmosphere containing sulfur such as hydrogen sulfide. The atmosphere may contain the above air, oxygen, nitrogen, argon or a mixed gas thereof.
前記焼成品につき、必要に応じて、振動ミル、ジェットミル、乾式ボールミル等の粉砕機を用いて粉砕することによって、コア材を得ることができる。ジェットミルの場合、ジェット気流により焼成物を構成する粒子を加速させ粒子同士の衝突により粉砕を行い、衝突による結晶構造の歪みが少なく、また短時間での粉砕が容易であることから、本発明における目的以外の粒子の発生が抑えることができる。ジェットミルに換えて、振動ミルや乾式ボールミルを用いて、粉砕してもよいが、その際には、さらに風力分級操作を要する等、工程が複雑になる場合がある。また、ジェットミルとして、分級機が内蔵された流動層式ジェットミルを用いることがより好ましい。該ジェットミルとしては、カウンタジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製、製品名)を挙げることができる。 The fired product may be pulverized using a pulverizer such as a vibration mill, a jet mill, or a dry ball mill as necessary to obtain a core material. In the case of a jet mill, since the particles constituting the fired product are accelerated by a jet stream and pulverized by collision between particles, there is little distortion of the crystal structure due to collision, and pulverization is easy in a short time. Generation of particles other than the intended purpose can be suppressed. In place of the jet mill, pulverization may be performed using a vibration mill or a dry ball mill. However, in that case, the process may be complicated, for example, requiring an air classification operation. Moreover, it is more preferable to use a fluidized bed jet mill with a built-in classifier as the jet mill. Examples of the jet mill include a counter jet mill (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, product name).
上記により製造されるコア材は、粒子から構成される。次に、該コア材を用いて、該コア材の粒子の表面に元素M含有化合物を載置させて、本発明における正極活物質粒子を製造する方法について説明する。本発明における正極活物質粒子は、コア材と、元素M含有化合物とを用いて、乾式混合することにより製造することができる。乾式混合の方法は特に限定されないが、簡単な方法としては、コア材、元素M含有化合物のそれぞれを所定量、容器に投入し振り混ぜる方法を挙げることができる。また、V型、W型、二重円錐型などの混合器、また内部にスクリュー、攪拌翼をもつ粉体混合器、ボールミル、振動ミルなどの工業的に通常用いられる装置により行えばよい。 The core material manufactured by the above is comprised from particle | grains. Next, a method for producing positive electrode active material particles in the present invention by using the core material and placing an element M-containing compound on the surface of the core material particles will be described. The positive electrode active material particles in the present invention can be produced by dry mixing using a core material and an element M-containing compound. The dry mixing method is not particularly limited, but a simple method is a method in which a predetermined amount of each of the core material and the element M-containing compound is put in a container and shaken. Moreover, what is necessary is just to carry out by industrially used apparatuses, such as mixers, such as a V type, W type, and a double cone type, a powder mixer which has a screw and a stirring blade inside, a ball mill, and a vibration mill.
元素M含有化合物の使用量としては、コア材のBET比表面積にもよるが、コア材がリチウムおよびニッケルを含有する複合酸化物である場合には、元素Mがコア材1molに対して0.005〜0.15molとなる量が、本発明のリチウム二次電池のサイクル性をより向上させる意味で好ましく、元素Mがコア材1molに対して0.01〜0.10molとなる量がさらに好ましい。 The amount of the element M-containing compound used depends on the BET specific surface area of the core material, but when the core material is a composite oxide containing lithium and nickel, the element M is 0. An amount of 005 to 0.15 mol is preferable in terms of further improving the cycle performance of the lithium secondary battery of the present invention, and an amount of element M of 0.01 to 0.10 mol with respect to 1 mol of the core material is more preferable. .
また、前記の乾式混合において、混合が不十分であると、本発明のリチウム二次電池のサイクル性が低下する場合があるので、元素M含有化合物の凝集物が目視では確認できなくなる程度まで混合することが好ましい。乾式混合に、メディアを用いた混合プロセスを加えると、混合効率が良く、元素M含有化合物をコア材の粒子表面に強固に付着させることができ、よりサイクル性、出力特性に優れたリチウム二次電池を与える傾向がある。 In addition, in the dry mixing described above, if the mixing is insufficient, the cycle performance of the lithium secondary battery of the present invention may be deteriorated, so that the aggregate of the element M-containing compound cannot be visually confirmed. It is preferable to do. Addition of a mixing process using media to dry mixing improves the mixing efficiency, allows the element M-containing compound to adhere firmly to the particle surface of the core material, and makes the secondary lithium more excellent in cycleability and output characteristics. There is a tendency to give batteries.
上記のようにして製造される正極活物質粒子を、水を含有する雰囲気中において、保持させることによって、元素M含有化合物をコア材の粒子表面により強固に付着させることができる。保持の方法としては、例えば容器に正極活物質粒子を充填し、この容器を調温・調湿した雰囲気に保持する方法が挙げられる。このとき、正極活物質粒子の重量増加率が、0.1重量%以上5.0重量%以下の範囲、好ましくは0.3重量%以上3.0重量%以下の範囲となるよう制御するのがよい。重量増加率の測定方法は特に限定されないが、例えば正極活物質粒子を充填する前に、容器の重量を測定しておき、これに所定量の正極活物質粒子を充填し、該雰囲気での保持前後での全重量を測定することで、正極活物質粒子の重量増加率を計算することができる。 By holding the positive electrode active material particles produced as described above in an atmosphere containing water, the element M-containing compound can be more firmly attached to the particle surface of the core material. Examples of the holding method include a method of filling a container with positive electrode active material particles and holding the container in a temperature-controlled and humidity-controlled atmosphere. At this time, the weight increase rate of the positive electrode active material particles is controlled to be in the range of 0.1 wt% to 5.0 wt%, preferably in the range of 0.3 wt% to 3.0 wt%. Is good. The method for measuring the rate of weight increase is not particularly limited. For example, before filling the positive electrode active material particles, the weight of the container is measured, and a predetermined amount of the positive electrode active material particles is filled therein and maintained in the atmosphere. By measuring the total weight before and after, the weight increase rate of the positive electrode active material particles can be calculated.
正極活物質粒子を、水を含有する雰囲気中において保持するときの温度は、20℃以上90℃以下の範囲、かつ相対湿度が20%以上90%以下の範囲であると、よりサイクル性、出力特性に優れたリチウム二次電池を与える傾向にあり、またその重量増加率の制御も容易であることから好ましい。温度30℃以上70℃以下、かつ相対湿度50%以上80%以下がさらに好ましい範囲である。また、保持している間、炭酸ガスを系内に供給することが、保持時間短縮の点から好ましい。特に、炭酸ガス量を、0.05〜50mg/h/(g−正極活物質粒子)とすると、重量増加率の達成時間も短く、重量増加率の制御も比較的容易となり好ましい。このとき、炭酸ガス供給方法としては、保持中に、炭酸ガスを含有するガスを連続して供給してもよく、また保持する前にあらかじめ炭酸ガスを導入してもよい。炭酸ガスを含有するガスとしては、純炭酸ガス以外に、空気や窒素、酸素、あるいはアルゴン等の不活性ガスおよびこれらの混合ガスで炭酸ガスを希釈したガスなどを挙げることもできる。また、炭酸ガス量が、50mg/h/(g−正極活物質粒子)より多いと、所定重量増加に達する時間が短くなりすぎ、重量増加率制御が困難となる傾向がある。この炭酸ガス量は、0.1〜10mg/h/(g−正極活物質粒子)であることは、好ましい実施形態である。 When the positive electrode active material particles are held in an atmosphere containing water, the temperature is 20 ° C. or more and 90 ° C. or less, and the relative humidity is 20% or more and 90% or less. This is preferable because it tends to provide a lithium secondary battery having excellent characteristics and the weight increase rate can be easily controlled. A temperature of 30 ° C. to 70 ° C. and a relative humidity of 50% to 80% are further preferable ranges. Further, it is preferable to supply carbon dioxide gas into the system while holding from the viewpoint of shortening the holding time. In particular, when the amount of carbon dioxide gas is 0.05 to 50 mg / h / (g-positive electrode active material particles), it is preferable because the achievement time of the weight increase rate is short and the control of the weight increase rate is relatively easy. At this time, as a carbon dioxide supply method, a gas containing carbon dioxide may be continuously supplied during holding, or carbon dioxide may be introduced in advance before holding. Examples of the gas containing carbon dioxide include pure carbon dioxide, inert gas such as air, nitrogen, oxygen, and argon, and gas obtained by diluting carbon dioxide with a mixed gas thereof. On the other hand, when the amount of carbon dioxide gas is more than 50 mg / h / (g-positive electrode active material particles), the time to reach a predetermined weight increase becomes too short, and the weight increase rate control tends to be difficult. It is a preferred embodiment that the amount of carbon dioxide gas is 0.1 to 10 mg / h / (g-positive electrode active material particles).
また、正極活物質粒子について、前記の保持をした後、焼成してもよい。焼成条件としては、600℃以上の焼成温度、30分以上の焼成時間が好ましい。なお、ここでいう焼成温度、時間とは、それぞれ昇温プログラムにおける最高到達温度、最高到達温度での保持時間であるが、温度の場合、プログラム温度と実温にずれがある場合、実温に換算した温度とする。また、ここで、焼成は、コア材の粒子の結晶構造が実質的に変化しない温度、保持時間であれば特に限定されない。このとき、焼成における温度または保持時間のいずれかは、該コア材の製造の焼成工程における温度または保持時間を超えない範囲である場合が、初期容量、サイクル性、出力特性のバランスに優れたリチウム二次電池を与える傾向にあり好ましい。また、このときの焼成の雰囲気は、大気の他、酸素、窒素、二酸化炭素、水蒸気、窒素酸化物、硫化水素、またはそれらの混合ガス中、あるいは減圧下が例示されるが、ニッケル酸リチウムなどの焼成時に高濃度酸素雰囲気が必要な材料からなるコア材を用いる場合、該コア材の結晶性が低下しないように、酸素濃度90体積%以上の雰囲気で焼成することが好ましい。また、元素M含有化合物とコア材とが接触している部分において、保持後の焼成により、元素M含有化合物とコア材とが一部反応することがあっても、コア材の粒子の表面に元素M含有化合物が載置されていることに変わりはない。 Further, the positive electrode active material particles may be fired after the above holding. As firing conditions, a firing temperature of 600 ° C. or higher and a firing time of 30 minutes or longer are preferable. Note that the firing temperature and time here are the maximum temperature and holding time at the maximum temperature in the temperature raising program, respectively. In the case of temperature, if there is a difference between the program temperature and the actual temperature, the actual temperature will be Use the converted temperature. Here, the firing is not particularly limited as long as the temperature and the holding time are such that the crystal structure of the core material particles does not substantially change. At this time, either the temperature in firing or the holding time is in a range not exceeding the temperature or holding time in the firing step of the production of the core material, but lithium having an excellent balance between initial capacity, cycleability, and output characteristics It tends to give a secondary battery, which is preferable. In addition to air, the firing atmosphere at this time is exemplified by oxygen, nitrogen, carbon dioxide, water vapor, nitrogen oxide, hydrogen sulfide, or a mixed gas thereof, or under a reduced pressure, such as lithium nickelate. When a core material made of a material that requires a high-concentration oxygen atmosphere at the time of firing is preferably fired in an atmosphere having an oxygen concentration of 90% by volume or more so that the crystallinity of the core material does not deteriorate. In addition, even if the element M-containing compound and the core material may partially react due to the firing after holding in the portion where the element M-containing compound and the core material are in contact with each other, The element M-containing compound is still placed.
また、焼成後に得られる正極活物質粒子からなる粉末のBET比表面積は、コア材のBET比表面積の0.7倍以上2倍以下であると、サイクル性、出力特性に優れるリチウム二次電池を与える意味で、好ましく、0.8倍以上1.2倍以下であることがさらに好ましい。 Moreover, when the BET specific surface area of the powder composed of the positive electrode active material particles obtained after firing is 0.7 to 2 times the BET specific surface area of the core material, a lithium secondary battery excellent in cycle performance and output characteristics is obtained. In terms of giving, it is preferably 0.8 times or more and 1.2 times or less.
次に、本発明のリチウム二次電池の製造例について説明する。本発明のリチウム二次電池は、正極と負極と固体電解質とを有する。正極としては、正極合剤と正極集電体からなる正極を挙げることができ、負極としては、負極材料と負極集電体からなる負極を挙げることができる。 Next, production examples of the lithium secondary battery of the present invention will be described. The lithium secondary battery of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte. The positive electrode can include a positive electrode composed of a positive electrode mixture and a positive electrode current collector, and the negative electrode can include a negative electrode composed of a negative electrode material and a negative electrode current collector.
正極合剤は、上記により得られる正極活物質粒子からなる粉末と、導電材としての炭素質材料、バインダーとしての熱可塑性樹脂などを含有するものが挙げられる。該炭素質材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラックなどが挙げられ、球状のものを用いてもよい。導電材として、上記の炭素質材料をそれぞれ単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。例えば人造黒鉛とカーボンブラックとを混合して用いることができる。また、正極内の抵抗を低減させる意味で、上記導電剤の他に正極合剤中に、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質を正極合剤100重量部に対して、1〜70重量部程度混合しても良い。 Examples of the positive electrode material mixture include powders composed of positive electrode active material particles obtained as described above, a carbonaceous material as a conductive material, a thermoplastic resin as a binder, and the like. Examples of the carbonaceous material include natural graphite, artificial graphite, coke, carbon black, and the like, and spherical materials may be used. As the conductive material, the above carbonaceous materials may be used alone or in combination. For example, artificial graphite and carbon black can be mixed and used. In addition to reducing the resistance in the positive electrode, in addition to the conductive agent, a solid electrolyte having lithium ion conductivity is mixed in the positive electrode mixture in an amount of about 1 to 70 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the positive electrode mixture. You may do it.
該熱可塑性樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFということがある。)、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEということがある。)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル系共重合体などが挙げられる。これらをそれぞれ単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。なお、これらバインダーは1−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPと呼ぶことがある。)など、バインダーが可溶な有機溶媒に溶解させたものを用いることもできる。
また、バインダーとしてフッ素樹脂とポリオレフィン樹脂とを、正極合剤中の該フッ素樹脂の割合が1〜10重量%、該ポリオレフィン樹脂の割合が0.1〜2重量%となるように、組み合わせて用いると、集電体との結着性に優れる場合があり、好ましい。
Examples of the thermoplastic resin include polyvinylidene fluoride (hereinafter sometimes referred to as PVDF), polytetrafluoroethylene (hereinafter sometimes referred to as PTFE), tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and vinylidene fluoride. Examples thereof include a copolymer, a hexafluoropropylene / vinylidene fluoride copolymer, and a tetrafluoroethylene / perfluorovinyl ether copolymer. These may be used alone or in combination of two or more. Note that these binders may be those dissolved in an organic solvent in which the binder is soluble, such as 1-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter sometimes referred to as NMP).
Further, a fluororesin and a polyolefin resin are used in combination as a binder so that the ratio of the fluororesin in the positive electrode mixture is 1 to 10% by weight and the ratio of the polyolefin resin is 0.1 to 2% by weight. And may be excellent in binding properties with the current collector.
正極集電体としては、Al、Ni、ステンレスなどを用いることができるが、薄膜に加工しやすく、安価であるという点でAlが好ましい。該正極集電体に正極合剤を担持させる方法としては、加圧成型する方法、または溶媒などを用いてペースト化し、集電体上に塗布乾燥後プレスするなどして固着する方法が挙げられる。 As the positive electrode current collector, Al, Ni, stainless steel, or the like can be used, but Al is preferable because it is easily processed into a thin film and is inexpensive. Examples of the method of supporting the positive electrode mixture on the positive electrode current collector include a method of pressure molding, or a method of pasting using a solvent or the like, and applying and drying on the current collector and then fixing. .
本発明のリチウム二次電池の負極材料としては、例えばリチウム金属、リチウム合金またはリチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料などを用いることができる。リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維、有機高分子化合物焼成体などの炭素質材料;正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープ・脱ドープを行う酸化物、硫化物等のカルコゲン化合物が挙げられる。炭素質材料として、電位平坦性が高く、また平均放電電位が低いため正極と組み合わせた場合大きなエネルギー密度を有するリチウム二次電池が得られるという点で、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛材料を主成分とする炭素質材料が好ましい。 As a negative electrode material of the lithium secondary battery of the present invention, for example, a lithium metal, a lithium alloy, or a material that can be doped / undoped with lithium ions can be used. Materials that can be doped / undoped with lithium ions include carbonaceous materials such as natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbons, carbon fibers, and fired organic polymer compounds; lower potential than the positive electrode And chalcogen compounds such as oxides and sulfides for doping and dedoping lithium ions. As a carbonaceous material, graphite materials such as natural graphite and artificial graphite are mainly used in that a lithium secondary battery having a large energy density is obtained when combined with a positive electrode because of high potential flatness and low average discharge potential. A carbonaceous material as a component is preferable.
炭素質材料の形状は、例えば天然黒鉛のような薄片状、メソカーボンマイクロビーズのような球状、黒鉛化炭素繊維のような繊維状、または微粉末の凝集体などのいずれでもよく、必要に応じてバインダーとしての熱可塑性樹脂を添加することができる。熱可塑性樹脂としては、PVDF、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。 The shape of the carbonaceous material may be, for example, a flake shape such as natural graphite, a spherical shape such as mesocarbon microbeads, a fibrous shape such as graphitized carbon fiber, or an aggregate of fine powder. Then, a thermoplastic resin as a binder can be added. Examples of the thermoplastic resin include PVDF, polyethylene, and polypropylene.
負極材料として用いられる酸化物、硫化物等のカルコゲン化合物としては、例えばスズ化合物を主体とした非晶質化合物のような、周期律表の第13、14、15族元素を主体とした結晶質または非晶質の酸化物などが挙げられる。これらについても、必要に応じて導電材としての炭素質材料、バインダーとしての熱可塑性樹脂を添加することができる。 Examples of the chalcogen compounds such as oxides and sulfides used as the negative electrode material include crystalline materials mainly composed of Group 13, 14 and 15 elements of the periodic table, such as amorphous compounds mainly composed of tin compounds. Or an amorphous oxide etc. are mentioned. Also in these cases, a carbonaceous material as a conductive material and a thermoplastic resin as a binder can be added as necessary.
負極集電体としては、Cu、Ni、ステンレスなどを用いることができるが、特にリチウム二次電池においてはリチウムと合金を作り難く、かつ薄膜に加工しやすいという点でCuが好ましい。該負極集電体に負極材料を含む合剤を担持させる方法としては、加圧成型する方法、または溶媒などを用いてペースト化し、集電体上に塗布乾燥後プレスするなどして固着する方法が挙げられる。また、電極内の抵抗を低減させるため、負極材料を含む合剤中にリチウムイオン伝導性を有する固体電解質を負極合剤100重量部に対して、1〜70重量部程度混合しても良い。 As the negative electrode current collector, Cu, Ni, stainless steel, or the like can be used. In particular, in a lithium secondary battery, Cu is preferable because it is difficult to form an alloy with lithium and it can be easily processed into a thin film. As a method of supporting the mixture containing the negative electrode material on the negative electrode current collector, a method of pressure molding, or a method of pasting using a solvent or the like, and applying and drying on the current collector and then fixing the current collector Is mentioned. Moreover, in order to reduce the resistance in an electrode, you may mix about 1-70 weight part of solid electrolyte which has lithium ion conductivity with respect to 100 weight part of negative mix in the mixture containing negative electrode material.
本発明において、用いる固体電解質としては、例えば、ポリエチレンオキサイド系の高分子化合物、ポリオルガノシロキサン鎖もしくはポリオキシアルキレン鎖などの少なくとも一種以上を含む高分子化合物へ電解質として、LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl4、LiB(C2O4)2などのリチウム塩のうち一種あるいは二種以上を混合した高分子固体電解質を用いることができる。 In the present invention, the solid electrolyte to be used includes, for example, a polyethylene oxide polymer compound, a polymer compound containing at least one of a polyorganosiloxane chain or a polyoxyalkylene chain, and the electrolyte includes LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF. 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , lithium salt of lower aliphatic carboxylic acid, LiAlCl 4 , LiB (C 2 O 4 ) 2 A polymer solid electrolyte in which one kind or a mixture of two or more kinds can be used.
また、本発明においては、上記高分子化合物に非水電解質溶液を保持させて得られるゲル状の電解質も、固体電解質として扱う。ゲル状の電解質中に保持される非水電解質溶液は、電解質を有機溶媒に溶解させたものを使用する。電解質としては、LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl4、LiB(C2O4)2などのリチウム塩のうち一種あるいは二種以上を挙げることができ、有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,2−ジ(メトキシカルボニルオキシ)エタンなどのカーボネート類;1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類;3−メチル−2−オキサゾリドンなどのカーバメート類;スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,3−プロパンサルトンなどの含硫黄化合物;または上記の有機溶媒にさらにフッ素置換基を導入したものを挙げることができ、通常はこれらのうちの二種以上を混合して用いてもよい。中でもカーボネート類を含む混合溶媒が好ましく、環状カーボネートと非環状カーボネート、または環状カーボネートとエーテル類の混合溶媒がさらに好ましい。環状カーボネートと非環状カーボネートの混合溶媒としては、負極の活物質として天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛材料を用いた場合でも難分解性であるという点で、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートを含む混合溶媒が好ましい。 In the present invention, a gel electrolyte obtained by holding a non-aqueous electrolyte solution in the polymer compound is also treated as a solid electrolyte. As the non-aqueous electrolyte solution retained in the gel electrolyte, a solution obtained by dissolving an electrolyte in an organic solvent is used. Examples of the electrolyte include LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , lower aliphatic carboxylic acid lithium salt, LiAlCl 4 , LiB (C Among the lithium salts such as 2 O 4 ) 2 , one or two or more kinds can be mentioned. Examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 4-trifluoromethyl-1 Carbonates such as 1,3-dioxolan-2-one and 1,2-di (methoxycarbonyloxy) ethane; 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropyl methyl ether, 2,2,3 , 3-tetrafluoropropyl difluoromethyl ether, Ethers such as trahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; Esters such as methyl formate, methyl acetate and γ-butyrolactone; Nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and the like Amides; carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidone; sulfur-containing compounds such as sulfolane, dimethyl sulfoxide and 1,3-propane sultone; or those obtained by further introducing a fluorine substituent into the above organic solvent Usually, two or more of these may be used in combination. Among these, a mixed solvent containing carbonates is preferable, and a mixed solvent of cyclic carbonate and acyclic carbonate or cyclic carbonate and ether is more preferable. As a mixed solvent of cyclic carbonate and acyclic carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate are used in that they are hardly decomposable even when a graphite material such as natural graphite or artificial graphite is used as the negative electrode active material. The mixed solvent containing is preferable.
固体電解質としてゲル状の電解質を用いる場合には、正負極間の短絡を防ぐ意味で、セパレータを併用しても良い。セパレータとしては、例えばフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン樹脂、ナイロン、芳香族アラミドなどからなり、多孔質フィルム、不織布、織布などの形態を有する材料を用いることができる。該セパレータの厚みは電池としての体積エネルギー密度が上がり、内部抵抗が小さくなるという点で、機械的強度が保たれる限り薄い程よく、通常、5〜100μm程度である。 When a gel electrolyte is used as the solid electrolyte, a separator may be used in combination in order to prevent a short circuit between the positive and negative electrodes. As the separator, for example, a material having a form such as a porous film, a nonwoven fabric, or a woven fabric, which is made of an olefin resin such as fluororesin, polyethylene, or polypropylene, nylon, or aromatic aramid can be used. The thickness of the separator is preferably as thin as possible as long as the mechanical strength is maintained in that the volume energy density of the battery is increased and the internal resistance is reduced, and is usually about 5 to 100 μm.
また、リチウム二次電池の安全性をより高める観点から、無機化合物の固体電解質を用いてもよい。無機化合物の固体電解質としては、例えば、Li2S−SiS2、Li2S−GeS2、Li2S−P2S5、Li2S−B2S3、Li2S−Al2S3などの硫化物ガラス、もしくは、Li2O−SiO2、Li2O−GeO2、Li2O−P2O5、Li2O−B2O3などの酸化物ガラス、または、これらの硫化物ガラスもしくは酸化物ガラスにリチウムハロゲン化物LiX(X=F、I、Cl、Br)、Li3PO4、Li2SO4、Li2O、Li3BO3、Li2CO3、Li3N、Li4SiO4、Li2SiO3などのリチウム化合物を添加し、リチウムイオン伝導性を向上させた材料や、硫化物ガラスと酸化物ガラスを複合化させ、化学的安定性を改善したものも挙げられる。また、La0.51Li0.34TiO2.94やLi0.1La0.3NbO3等のランタン含有ペロブスカイト型酸化物やLiTi(PO4)3、Li14Zn(GeO4)4、Li3N、Li3.6Si0.6P0.4O4、Li3.4V0.6Si0.4O4、Li4GeS4、Li4SiS4、LiPONx(ここで、xは0を超え1以下である。)等の無機化合物も固体電解質として用いることができる。 Moreover, you may use the solid electrolyte of an inorganic compound from a viewpoint of raising the safety | security of a lithium secondary battery more. Examples of the solid electrolyte of the inorganic compound include Li 2 S—SiS 2 , Li 2 S—GeS 2 , Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S—B 2 S 3 , Li 2 S—Al 2 S 3. Or sulfide glasses such as Li 2 O—SiO 2 , Li 2 O—GeO 2 , Li 2 O—P 2 O 5 , Li 2 O—B 2 O 3 , or sulfides thereof. Lithium halide LiX (X = F, I, Cl, Br), Li 3 PO 4 , Li 2 SO 4 , Li 2 O 3 , Li 3 BO 3 , Li 2 CO 3 , Li 3 N , Li 4 SiO 4 , Li 2 SiO 3 and other lithium compounds have been added to improve lithium ion conductivity, and sulfide glass and oxide glass have been combined to improve chemical stability. Can be mentioned. Further, lanthanum-containing perovskite oxides such as La 0.51 Li 0.34 TiO 2.94 and Li 0.1 La 0.3 NbO 3 , LiTi (PO 4 ) 3 , Li 14 Zn (GeO 4 ) 4 , Li 3 N, Li 3.6 Si 0.6 P 0.4 Inorganic compounds such as O 4 , Li 3.4 V 0.6 Si 0.4 O 4 , Li 4 GeS 4 , Li 4 SiS 4 , and LiPON x (where x is greater than 0 and less than 1) may be used as the solid electrolyte. it can.
本発明においては、固体電解質として、上記の高分子固体電解質、ゲル状の電解質および無機化合物の固体電解質のうち、2種以上の混合または複合化して用いてもよい。 In the present invention, as the solid electrolyte, two or more of the above polymer solid electrolyte, gel electrolyte, and inorganic compound solid electrolyte may be mixed or combined.
なお、本発明のリチウム二次電池の形状は特に限定されず、ペーパー型、コイン型、円筒型、角型などのいずれであってもよい。
また、外装として負極または正極端子を兼ねる金属製ハードケースを用いずに、アルミニウムを含む積層シート等からなる袋状パッケージを用いてもよい。
The shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and may be any of a paper type, a coin type, a cylindrical type, a square type, and the like.
Moreover, you may use the bag-shaped package which consists of a laminated sheet etc. which contain aluminum, without using the metal hard case which serves as a negative electrode or a positive electrode terminal as an exterior.
以下、実施例を用いて、本発明をより具体的に説明する。
なお、得られる電池の評価条件としては、定電流充電、定電流放電による充放電試験として、以下の2つの条件を用いて、サイクル性等の電池特性を確認する。以下の評価条件1は、電池のサイクル性を確認する手法であり、評価条件2は、電池の出力特性を確認する、すなわち、大電流放電時においても小電流放電時と同様の容量を得ることができるかどうかを確認する手法である。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
In addition, as evaluation conditions of the obtained battery, battery characteristics such as cycle characteristics are confirmed using the following two conditions as a charge / discharge test by constant current charge and constant current discharge. The following evaluation condition 1 is a method for confirming the cycle characteristics of the battery, and evaluation condition 2 is for confirming the output characteristics of the battery, that is, to obtain the same capacity at the time of large current discharge as at the time of small current discharge. It is a method to check whether or not.
評価条件1
充電最大電圧:4.2V
充電電流 :0.1mA/cm2
放電最小電圧:2.5V
放電電流 :0.1mA/cm2
充放電サイクル数:50回
評価条件2
初回サイクル時
充電最大電圧:4.2V
充電電流 :0.1mA/cm2
放電最小電圧:2.5V
放電電流 :0.1mA/cm2
2〜6サイクル目
充電最大電圧:4.2V
充電電流 :0.1mA/cm2
放電最小電圧:2.5V
放電電流 :0.1mA/cm2(2サイクル時)、0.5mA/cm2(3サイクル時)、1mA/cm2(4サイクル時)、5mA/cm2(5サイクル時)、10mA/cm2(6サイクル時)
Evaluation condition 1
Maximum charging voltage: 4.2V
Charging current: 0.1 mA / cm 2
Discharge minimum voltage: 2.5V
Discharge current: 0.1 mA / cm 2
Number of charge / discharge cycles: 50 evaluation conditions 2
At the first cycle Maximum charging voltage: 4.2V
Charging current: 0.1 mA / cm 2
Discharge minimum voltage: 2.5V
Discharge current: 0.1 mA / cm 2
2nd to 6th cycles Maximum charging voltage: 4.2V
Charging current: 0.1 mA / cm 2
Discharge minimum voltage: 2.5V
Discharge current: 0.1 mA / cm 2 (2 cycles), 0.5 mA / cm 2 (3 cycles), 1 mA / cm 2 (4 cycles), 5 mA / cm 2 (5 cycles), 10 mA / cm 2 (6 cycles)
製造例1(正極活物質の製造)
水酸化リチウム(LiOH・H2O;本荘ケミカル株式会社製、粉砕品、平均粒径10〜25μm)と水酸化ニッケル(Ni(OH)2;関西触媒化学株式会社製、製品名は水酸化ニッケルNo.3)と酸化コバルト(Co3O4;正同化学工業株式会社製、製品名は酸化コバルト(HCO))を、各金属の原子比が下記のモル比になるように秤量し、レーディゲミキサー(株式会社マツボー製、M−20型)を用いて混合することにより原料混合粉末を得た。
Li:Ni:Co=1.05:0.85:0.15
上記で得られた原料混合粉末を120℃、10時間乾燥させ、ダイナミックミル(三井鉱山株式会社製、MYD−5XA型)を用いて、下記の条件で微粉砕・混合を行い、粉砕粉末を得た。
粉砕メディア:5mmφハイアルミナ(6.1kg)
アジテータシャフトの回転数:650rpm
乾燥原料混合粉末の供給量:12.0kg/h
上記で得られた粉砕粉末をアルミナさやに充填し、酸素気流中、730℃で15時間焼成することで塊状物が得られ、この塊状物を、粉砕メディアとして15mmφナイロン被覆鋼球を用いて乾式ボールミルにて粉砕し、体積基準の平均粒径が5.5μm(レーザー回折式粒度分布測定装置SALD−1100型(株式会社島津製作所製)により測定)となるまで粉砕し、コア材C1(BET比表面積は1.0m2/gであった。)を得た。
Production Example 1 (Production of positive electrode active material)
Lithium hydroxide (LiOH.H 2 O; manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd., pulverized product, average particle size 10 to 25 μm) and nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ; manufactured by Kansai Catalysts Chemical Co., Ltd., product name is nickel hydroxide No. 3) and cobalt oxide (Co 3 O 4 ; manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd., product name is cobalt oxide (HCO)) are weighed so that the atomic ratio of each metal is the following molar ratio, The raw material mixed powder was obtained by mixing using a Digue mixer (Musbo Co., Ltd. make, M-20 type).
Li: Ni: Co = 1.05: 0.85: 0.15
The raw material mixed powder obtained above is dried at 120 ° C. for 10 hours, and is pulverized and mixed under the following conditions using a dynamic mill (Mitsui Mining Co., Ltd., MYD-5XA type) to obtain a pulverized powder. It was.
Grinding media: 5mmφ high alumina (6.1kg)
Number of rotations of agitator shaft: 650 rpm
Supply amount of dry raw material mixed powder: 12.0kg / h
The pulverized powder obtained above is filled in an alumina sheath and baked at 730 ° C. for 15 hours in an oxygen stream to obtain a lump, and this lump is dried using a 15 mmφ nylon-coated steel ball as a pulverization medium. Grinding with a ball mill until the volume-based average particle size becomes 5.5 μm (measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-1100 (manufactured by Shimadzu Corporation)), and core material C1 (BET ratio) The surface area was 1.0 m 2 / g).
前記コア材C1(900g)と、酸化アルミニウム(日本アエロジル株式会社製、1次粒子径13nm、BET比表面積は113m2/g、製品名はアルミナC)37.4g(C1(1mol)に対して、Al元素が0.08molとなるように設定)を内容積5Lのポリエチレン製ポットに投入し、メディアとして15mmφのナイロン被覆鋼球4.2kgを用いて、80rpmで30分間乾式ボールミル混合し、得られた粉末のうち720gを、ステンレストレー(400×240×66mmt)4個に分けて充填(それぞれのステンレストレーに180g充填)し、このステンレストレーを温度50℃、相対湿度60%に調温・調湿した恒温恒湿器(内容積225L)にセットして、該粉末を、水を含有する雰囲気中において保持した。このとき、炭酸ガスを系内に19ml/分(20℃)で導入した。3時間保持後、ステンレストレーを恒温恒湿器から取り出し(このときの粉末の重量増加率は1.5重量%であった。)、酸素気流中、725℃で1時間焼成して、正極活物質粒子からなる粉末S1を得た。 The core material C1 (900 g) and aluminum oxide (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., primary particle diameter 13 nm, BET specific surface area 113 m 2 / g, product name is alumina C) 37.4 g (C1 (1 mol)) , Al element is set to 0.08 mol) into a polyethylene pot with an internal volume of 5 L, and a dry ball mill is mixed at 80 rpm for 30 minutes using 4.2 kg of 15 mmφ nylon-coated steel balls as media. 720 g of the obtained powder is divided into four stainless steel trays (400 × 240 × 66 mmt) and filled (180 g in each stainless steel tray). The stainless steel tray is adjusted to a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 60%. It was set in a humidity-controlled thermostat (internal volume 225 L), and the powder was held in an atmosphere containing water. At this time, carbon dioxide gas was introduced into the system at 19 ml / min (20 ° C.). After holding for 3 hours, the stainless steel tray was taken out of the thermo-hygrostat (at this time, the weight increase rate of the powder was 1.5% by weight), and fired in an oxygen stream at 725 ° C. for 1 hour. A powder S1 made of material particles was obtained.
製造例2(固体電解質の製造)
固体電解質として、無機化合物の固体電解質を用いる場合は、以下の方法で製造することができる。すなわち、リン酸リチウム(Li3PO4)と硫化リチウム(Li2S)と硫化ケイ素(SiS2)を、下記のモル比になるように秤量し、十分に混合を行い混合原料を作製する。この混合原料をグラッシーカーボン坩堝に充填し、アルゴンガス気流中において1000℃で2時間溶融反応させ、得られた融液を双ローラーを用いて急冷してガラス状の固体電解質(0.01Li3PO4‐0.63Li2S‐0.36SiS2)を得、さらに粉砕して、固体電解質粒子からなる粉末(E1)を得ることができる。
Li3PO4:Li2S:SiS2=0.01:0.63:0.36
Production Example 2 (Production of solid electrolyte)
When a solid electrolyte of an inorganic compound is used as the solid electrolyte, it can be manufactured by the following method. That is, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium sulfide (Li 2 S), and silicon sulfide (SiS 2 ) are weighed so as to have the following molar ratio and mixed sufficiently to prepare a mixed raw material. The mixed raw material is filled in a glassy carbon crucible and melt-reacted at 1000 ° C. for 2 hours in an argon gas stream. The obtained melt is rapidly cooled using a twin roller to form a glassy solid electrolyte (0.01 Li 3 PO 4 -0.63Li 2 S-0.36SiS 2) to give the can was further pulverized to obtain a powder (E1) consisting of the solid electrolyte particles.
Li 3 PO 4 : Li 2 S: SiS 2 = 0.01: 0.63: 0.36
実施例1
正極については、製造例1において得られた正極活物質粉末S1と、導電材であるアセチレンブラックと、バインダーであるPVDFとを、重量比でS1:導電材:バインダー=85:10:5となるように混合して得られる混合物に、脱水1−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPということがある。)を加えて、混練することにより正極合剤のペーストとし、アルミ箔からなる正極集電体上に塗布し、乾燥して圧延することにより作製した。
負極としては、厚さ0.1mmのリチウム箔を使用する。
固体電解質については、製造例2の固体電解質粉末E1と、バインダーとしてのポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEということがある。)とを重量比で98:2となるように秤量し、混合し、弾性体としたものを加圧成形し固体電解質(シート状)とする。
上記の正極、負極およびシート状固体電解質を用いて、正極(合剤が塗布された面)と負極(合剤が塗布された面)の間に、シート状固体電解質を挟むことにより得られる積層シートを、接触度を高めるために加圧成形し、電池缶内に収納して、電池1を作製する。電池1につき、上記評価条件で評価することにより、サイクル性等の電池特性を確認できる。
Example 1
Regarding the positive electrode, the positive electrode active material powder S1 obtained in Production Example 1, acetylene black as a conductive material, and PVDF as a binder are in a weight ratio of S1: conductive material: binder = 85: 10: 5. In this way, dehydrated 1-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter sometimes referred to as NMP) is added to the resulting mixture to knead to obtain a paste of a positive electrode mixture, and a positive electrode current collector made of aluminum foil It was prepared by applying on the body, drying and rolling.
As the negative electrode, a lithium foil having a thickness of 0.1 mm is used.
For the solid electrolyte, the solid electrolyte powder E1 of Production Example 2 and polytetrafluoroethylene (hereinafter sometimes referred to as PTFE) as a binder are weighed to a weight ratio of 98: 2, mixed, An elastic body is pressure-molded to obtain a solid electrolyte (sheet-like).
Lamination obtained by sandwiching a sheet-shaped solid electrolyte between a positive electrode (a surface coated with a mixture) and a negative electrode (a surface coated with a mixture) using the positive electrode, the negative electrode, and the sheet-shaped solid electrolyte The sheet is pressure-molded to increase the degree of contact, and accommodated in a battery can to produce the battery 1. By evaluating the battery 1 under the above evaluation conditions, battery characteristics such as cycle characteristics can be confirmed.
実施例2
製造例1において得られた正極活物質粉末S1と、導電剤であるアセチレンブラックと、バインダーであるPVDFと、製造例2の固体電解質粉末E1とを、重量比で、S1:導電材:バインダー:E1=50:10:5:35となるように秤量、混合し、得られる混合物に脱水したNMPを加え、混練することにより正極合剤のペーストとし、アルミ箔からなる正極集電体上に塗布し、乾燥、圧延して正極を作製する。
負極および固体電解質として、実施例1と同様のものを用い、実施例1と同様にして、電池2を作製する。電池2につき、上記評価条件で評価することにより、サイクル性等の電池特性を確認できる。
Example 2
The positive electrode active material powder S1 obtained in Production Example 1, acetylene black as a conductive agent, PVDF as a binder, and solid electrolyte powder E1 in Production Example 2 in a weight ratio, S1: Conductive material: Binder: Weigh and mix so that E1 = 50: 10: 5: 35, add dehydrated NMP to the resulting mixture, knead to make a paste of the positive electrode mixture, and apply on the positive electrode current collector made of aluminum foil And drying and rolling to produce a positive electrode.
As the negative electrode and the solid electrolyte, the same ones as in Example 1 were used, and the battery 2 was produced in the same manner as in Example 1. By evaluating the battery 2 under the above evaluation conditions, battery characteristics such as cycle characteristics can be confirmed.
実施例3
負極材料である球状黒鉛と、導電剤であるアセチレンブラックと、バインダーであるPVDFとを、重量比で、負極材料:導電材:バインダー=85:10:5となるように秤量、混合し、得られる混合物に脱水したNMPを加え、混練することにより負極合剤のペーストとし、銅箔からなる負極集電体上に塗布し、乾燥、圧延して負極を作製する。
正極および固体電解質として、実施例1と同様のものを用い、実施例1と同様にして、電池3を作製する。電池3につき、上記評価条件で評価することにより、サイクル性等の電池特性を確認できる。
Example 3
Spherical graphite as a negative electrode material, acetylene black as a conductive agent, and PVDF as a binder are weighed and mixed so that the negative electrode material: conductive material: binder = 85: 10: 5 by weight ratio. A dehydrated NMP is added to the resulting mixture and kneaded to form a paste of a negative electrode mixture, which is applied onto a negative electrode current collector made of copper foil, dried and rolled to produce a negative electrode.
As the positive electrode and the solid electrolyte, the same ones as in Example 1 are used, and the battery 3 is produced in the same manner as in Example 1. By evaluating the battery 3 under the above evaluation conditions, battery characteristics such as cycle characteristics can be confirmed.
実施例4
製造例1において得られた正極活物質粉末S1と、導電剤であるアセチレンブラックと、バインダーであるPVDFと、製造例2の固体電解質粉末E1とを、重量比で、S1:導電材:バインダー:E1=40:10:5:45となるように秤量、混合し、得られる混合物に脱水したNMPを加え、混練することにより正極合剤のペーストとし、アルミ箔からなる正極集電体上に塗布し、乾燥、圧延して正極を作製する。
負極材料である球状黒鉛と、導電剤であるアセチレンブラックと、バインダーであるPVDFと、製造例2の固体電解質粉末E1とを、重量比で、負極材料:導電材:バインダー:E1=40:10:5:45となるように秤量、混合し、得られる混合物に脱水したNMPを加え、混練することにより負極合剤のペーストとし、銅箔からなる負極集電体上に塗布し、乾燥、圧延して負極を作製する。
上記の正極および負極を用いて、それぞれの合剤が塗布された面同士が重なるようにして、積層シートを得、接触度を高めるためにさらに圧延を施し、電池缶内に収納して、電池4を作製する。電池4につき、上記評価条件で評価することにより、サイクル性等の電池特性を確認できる。
Example 4
The positive electrode active material powder S1 obtained in Production Example 1, acetylene black as a conductive agent, PVDF as a binder, and solid electrolyte powder E1 in Production Example 2 in a weight ratio, S1: Conductive material: Binder: Weigh and mix so that E1 = 40: 10: 5: 45, add dehydrated NMP to the resulting mixture, knead to make a paste of the positive electrode mixture, and apply on the positive electrode current collector made of aluminum foil And drying and rolling to produce a positive electrode.
Spherical graphite as a negative electrode material, acetylene black as a conductive agent, PVDF as a binder, and solid electrolyte powder E1 of Production Example 2 in a weight ratio, negative electrode material: conductive material: binder: E1 = 40: 10 : Weighed and mixed so as to be 5:45, added dehydrated NMP to the resulting mixture, kneaded to form a paste of negative electrode mixture, applied on the negative electrode current collector made of copper foil, dried, rolled Thus, a negative electrode is produced.
Using the above positive electrode and negative electrode, the surfaces coated with the respective mixtures are overlapped to obtain a laminated sheet, further rolled to increase the degree of contact, and housed in a battery can. 4 is produced. By evaluating the battery 4 under the above evaluation conditions, battery characteristics such as cycle characteristics can be confirmed.
実施例5
負極材料である球状黒鉛と、導電剤であるアセチレンブラックと、バインダーであるPVDFと、製造例2の固体電解質粉末E1とを、重量比で、負極材料:導電材:バインダー:E1=50:10:5:35となるように秤量、混合し、得られる混合物に脱水したNMPを加え、混練することにより負極合剤のペーストとし、銅箔からなる負極集電体上に塗布し、乾燥、圧延して負極を作製する。
正極としては、実施例2と同様のものを用い、固体電解質としては、実施例1と同様のものを用い、実施例1と同様にして、電池5を作製する。電池5につき、上記評価条件で評価することにより、サイクル性等の電池特性を確認できる。
Example 5
Spherical graphite as a negative electrode material, acetylene black as a conductive agent, PVDF as a binder, and solid electrolyte powder E1 of Production Example 2 in a weight ratio, negative electrode material: conductive material: binder: E1 = 50: 10 : Weighed and mixed so as to be 5:35, added dehydrated NMP to the resulting mixture, kneaded to form a paste of negative electrode mixture, applied on the negative electrode current collector made of copper foil, dried, rolled Thus, a negative electrode is produced.
The same positive electrode as in Example 2 is used as the positive electrode, and the same solid electrolyte as in Example 1 is used. By evaluating the battery 5 under the above evaluation conditions, battery characteristics such as cycle characteristics can be confirmed.
本発明のリチウム二次電池においては、上記実施例における実施例2、4および5の態様、すなわち、正極と負極と固体電解質とを有するリチウム二次電池であって、該正極が、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子と、該粒子の表面に、粒子としてまたは層状に載置される元素M含有化合物(ここで、元素M含有化合物は、元素Mとして、B、Al、Mg、Co、Cr、MnおよびFeから選ばれる1種以上の元素を含有する化合物で、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物および炭酸塩から選ばれる1種以上の化合物である。)とからなる正極活物質粒子および固体電解質粒子を含有するリチウム二次電池であることにより、初期の容量をより高めることが可能となる。さらには、上記実施例2および5の態様、すなわち、正極と負極と固体電解質とを有するリチウム二次電池であって、該正極が、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子と、該粒子の表面に、粒子としてまたは層状に載置される元素M含有化合物(ここで、元素M含有化合物は、元素Mとして、B、Al、Mg、Co、Cr、MnおよびFeから選ばれる1種以上の元素を含有する化合物で、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物および炭酸塩から選ばれる1種以上の化合物である。)とからなる正極活物質粒子および固体電解質粒子を含有し、さらに、シート状固体電解質を有するリチウム二次電池であることにより、本発明の効果をより高めることが可能となる。 The lithium secondary battery of the present invention is the embodiment of Examples 2, 4 and 5 in the above embodiment, that is, a lithium secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte, and the positive electrode contains lithium ions. Particles of a material that can be doped / dedoped, and an element M-containing compound placed on the surface of the particle as particles or in a layered form (wherein the element M-containing compound includes elements M, B, Al, Mg, A compound containing one or more elements selected from Co, Cr, Mn, and Fe, and one or more compounds selected from oxides, hydroxides, oxyhydroxides, and carbonates). By using a lithium secondary battery containing positive electrode active material particles and solid electrolyte particles, the initial capacity can be further increased. Furthermore, the embodiment of Examples 2 and 5 above, that is, a lithium secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte, wherein the positive electrode is made of particles of a material capable of doping and dedoping lithium ions, Element M-containing compound placed on the surface of the particle as a particle or in a layered form (wherein the element M-containing compound is selected from B, Al, Mg, Co, Cr, Mn and Fe as the element M) A compound containing the above elements, and one or more compounds selected from oxides, hydroxides, oxyhydroxides and carbonates.) And containing positive electrode active material particles and solid electrolyte particles, Furthermore, the effect of the present invention can be further enhanced by the lithium secondary battery having a sheet-like solid electrolyte.
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Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010108793A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Positive electrode for all-solid lithium secondary battery, and all-solid lithium secondary battery |
JP2010192373A (en) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Samsung Electronics Co Ltd | All-solid secondary battery |
JP2011165650A (en) * | 2010-01-12 | 2011-08-25 | Toyota Motor Corp | Sulfide-based solid electrolyte battery |
WO2011125499A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-13 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | All-solid-state lithium cell |
JPWO2010092692A1 (en) * | 2009-02-16 | 2012-08-16 | トヨタ自動車株式会社 | Power storage device system, and motor driving body and moving body using the system |
JP2013532361A (en) * | 2010-06-17 | 2013-08-15 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Lithium ion battery |
WO2013161350A1 (en) * | 2012-04-27 | 2013-10-31 | 住友電気工業株式会社 | Method for manufacturing non-aqueous electrolyte cell, and non-aqueous electrolyte cell |
JP2014503956A (en) * | 2011-01-26 | 2014-02-13 | トヨタ自動車株式会社 | Solid battery electrode |
WO2014034794A1 (en) * | 2012-08-29 | 2014-03-06 | トヨタ自動車株式会社 | Solid electrolyte single crystal having perovskite structure and method for producing same |
JP2014167845A (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Toyota Motor Corp | Process of manufacturing sulfide solid electrolyte material |
JP2015002079A (en) * | 2013-06-14 | 2015-01-05 | 出光興産株式会社 | Method for manufacturing all solid state battery |
JP2016534493A (en) * | 2013-09-27 | 2016-11-04 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh | ELECTRODE MATERIAL HAVING LITHIUM-ALDIRODITE |
JP2019192512A (en) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | 住友金属鉱山株式会社 | Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same |
JP2019192513A (en) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | 住友金属鉱山株式会社 | Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same |
JP2021132023A (en) * | 2020-02-21 | 2021-09-09 | トヨタ自動車株式会社 | Method for producing sulfide solid electrolyte |
CN113422039A (en) * | 2021-06-24 | 2021-09-21 | 北京车和家信息技术有限公司 | Ternary composite oxide matrix material, ternary positive electrode material, preparation method and lithium ion battery prepared from ternary composite oxide matrix material and ternary positive electrode material |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08185887A (en) * | 1994-12-28 | 1996-07-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Totally solid lithium battery |
JPH11317230A (en) * | 1998-02-10 | 1999-11-16 | Samsung Display Devices Co Ltd | Positive active material for lithium secondary battery and production of the same |
JP2002279991A (en) * | 2001-01-19 | 2002-09-27 | Samsung Sdi Co Ltd | Positive electrode active material for lithium secondary battery, and method of manufacturing the same |
JP2005340056A (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2006036545A (en) * | 2004-07-22 | 2006-02-09 | Nippon Chem Ind Co Ltd | Modified lithium manganese nickel-based multiple oxide, its production method, lithium secondary battery positive electrode active material, and lithium secondary battery |
JP2006155979A (en) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | All-solid battery |
-
2007
- 2007-10-25 JP JP2007277343A patent/JP2008135379A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08185887A (en) * | 1994-12-28 | 1996-07-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Totally solid lithium battery |
JPH11317230A (en) * | 1998-02-10 | 1999-11-16 | Samsung Display Devices Co Ltd | Positive active material for lithium secondary battery and production of the same |
JP2002279991A (en) * | 2001-01-19 | 2002-09-27 | Samsung Sdi Co Ltd | Positive electrode active material for lithium secondary battery, and method of manufacturing the same |
JP2005340056A (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2006036545A (en) * | 2004-07-22 | 2006-02-09 | Nippon Chem Ind Co Ltd | Modified lithium manganese nickel-based multiple oxide, its production method, lithium secondary battery positive electrode active material, and lithium secondary battery |
JP2006155979A (en) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | All-solid battery |
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010108793A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Positive electrode for all-solid lithium secondary battery, and all-solid lithium secondary battery |
US8283878B2 (en) | 2009-02-16 | 2012-10-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery storage device system, and motor driving body and moving body using the system |
JPWO2010092692A1 (en) * | 2009-02-16 | 2012-08-16 | トヨタ自動車株式会社 | Power storage device system, and motor driving body and moving body using the system |
JP2010192373A (en) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Samsung Electronics Co Ltd | All-solid secondary battery |
JP2011165650A (en) * | 2010-01-12 | 2011-08-25 | Toyota Motor Corp | Sulfide-based solid electrolyte battery |
EP2555308A1 (en) * | 2010-03-31 | 2013-02-06 | National Institute for Materials Science | All-solid-state lithium cell |
KR101462125B1 (en) * | 2010-03-31 | 2014-11-17 | 도쿠리츠교세이호징 붓시쯔 자이료 겐큐키코 | All solid lithium battery |
JPWO2011125499A1 (en) * | 2010-03-31 | 2013-07-08 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | All solid lithium battery |
JP5395258B2 (en) * | 2010-03-31 | 2014-01-22 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | All solid lithium battery |
WO2011125499A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-13 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | All-solid-state lithium cell |
EP2555308A4 (en) * | 2010-03-31 | 2014-07-30 | Nat Inst For Materials Science | All-solid-state lithium cell |
US10026989B2 (en) | 2010-03-31 | 2018-07-17 | National Institute For Materials Science | All solid lithium battery |
JP2013532361A (en) * | 2010-06-17 | 2013-08-15 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Lithium ion battery |
JP2014503956A (en) * | 2011-01-26 | 2014-02-13 | トヨタ自動車株式会社 | Solid battery electrode |
WO2013161350A1 (en) * | 2012-04-27 | 2013-10-31 | 住友電気工業株式会社 | Method for manufacturing non-aqueous electrolyte cell, and non-aqueous electrolyte cell |
WO2014034794A1 (en) * | 2012-08-29 | 2014-03-06 | トヨタ自動車株式会社 | Solid electrolyte single crystal having perovskite structure and method for producing same |
JP5922780B2 (en) * | 2012-08-29 | 2016-05-24 | トヨタ自動車株式会社 | Solid electrolyte single crystal having perovskite structure and method for producing the same |
JP2016117644A (en) * | 2012-08-29 | 2016-06-30 | トヨタ自動車株式会社 | Solid electrolyte single crystal having perovskite structure and method for manufacturing the same |
JP2014167845A (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Toyota Motor Corp | Process of manufacturing sulfide solid electrolyte material |
JP2015002079A (en) * | 2013-06-14 | 2015-01-05 | 出光興産株式会社 | Method for manufacturing all solid state battery |
JP2016534493A (en) * | 2013-09-27 | 2016-11-04 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh | ELECTRODE MATERIAL HAVING LITHIUM-ALDIRODITE |
JP2019192512A (en) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | 住友金属鉱山株式会社 | Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same |
JP2019192513A (en) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | 住友金属鉱山株式会社 | Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same |
JP2021132023A (en) * | 2020-02-21 | 2021-09-09 | トヨタ自動車株式会社 | Method for producing sulfide solid electrolyte |
JP7243662B2 (en) | 2020-02-21 | 2023-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | Method for producing sulfide solid electrolyte |
CN113422039A (en) * | 2021-06-24 | 2021-09-21 | 北京车和家信息技术有限公司 | Ternary composite oxide matrix material, ternary positive electrode material, preparation method and lithium ion battery prepared from ternary composite oxide matrix material and ternary positive electrode material |
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