JP2010225309A - Method for manufacturing cathode active material - Google Patents
Method for manufacturing cathode active material Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010225309A JP2010225309A JP2009068298A JP2009068298A JP2010225309A JP 2010225309 A JP2010225309 A JP 2010225309A JP 2009068298 A JP2009068298 A JP 2009068298A JP 2009068298 A JP2009068298 A JP 2009068298A JP 2010225309 A JP2010225309 A JP 2010225309A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- electrode active
- positive electrode
- oxide
- solid electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本発明は、高抵抗層の生成を効果的に抑制することができる正極活物質材料の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a positive electrode active material capable of effectively suppressing generation of a high resistance layer.
近年におけるパソコン、ビデオカメラおよび携帯電話等の情報関連機器や通信機器等の急速な普及に伴い、その電源として優れた電池(例えばリチウム電池)の開発が重要視されている。また、情報関連機器や通信関連機器以外の分野では、例えば自動車産業界において、電気自動車やハイブリッド自動車に用いられるリチウム電池等の開発が進められている。 With the rapid spread of information-related equipment and communication equipment such as personal computers, video cameras, and mobile phones in recent years, the development of batteries (eg, lithium batteries) that are excellent as power sources has been regarded as important. In fields other than information-related equipment and communication-related equipment, for example, in the automobile industry, development of lithium batteries and the like used for electric cars and hybrid cars is being promoted.
ここで、従来市販されているリチウム電池には、可燃性の有機溶媒を用いた有機電解液が使用されているため、短絡時の温度上昇を抑える安全装置の取り付けや短絡防止のための構造・材料面での改善が必要となる。これに対して、液体電解質を固体電解質に変更した全固体電池は、電池内に可燃性の有機溶媒を用いないので、安全装置の簡素化が図れ、製造コストや生産性に優れると考えられている。 Here, since a commercially available lithium battery uses an organic electrolyte solution that uses a flammable organic solvent, it has a structure to prevent the installation of a safety device and to prevent a short circuit. Improvements in materials are necessary. In contrast, an all-solid-state battery in which the liquid electrolyte is changed to a solid electrolyte does not use a flammable organic solvent in the battery, so the safety device can be simplified, and the manufacturing cost and productivity are considered excellent. Yes.
このような全固体電池の分野において、従来から、酸化物正極活物質および固体電解質材料の界面に着目し、全固体電池の性能向上を図る試みがある。例えば、非特許文献1においては、LiCoO2(酸化物正極活物質)の表面をLiNbO3(ニオブ酸リチウム)で被覆した材料が開示されている。この技術は、LiCoO2の表面をLiNbO3で被覆することで、LiCoO2および固体電解質材料の界面抵抗を低減させ、電池の高出力化を図ったものである。また、特許文献1においては、硫黄及び/またはリンで表面処理された全固体二次電池用の電極材料が開示されている。これは、表面処理により、イオン伝導パスの向上を図ったものである。また、特許文献2においては、酸化物正極活物質の表面にリチウム塩化物を担持した硫化物系固体電池が開示されている。これは、リチウム塩化物を担持することで、界面抵抗の低減を図ったものである。
In the field of such all-solid-state batteries, there have been attempts to improve the performance of all-solid-state batteries by paying attention to the interface between the oxide positive electrode active material and the solid electrolyte material. For example, Non-Patent
非特許文献1に記載されたように、LiCoO2の表面をLiNbO3で被覆すると、LiCoO2および固体電解質材料の界面抵抗を低減させることができる。これは、LiNbO3を用いることで、LiCoO2および固体電解質材料が反応し、高抵抗層が生成することを抑制できるからであると考えられる。また、非特許文献1には、LiCoO2の表面上に、LiNbO3の前駆体を含有するコート溶液を塗布し、その後、純酸素雰囲気で熱処理することによって、LiCoO2の表面をLiNbO3で被覆する方法が開示されている。しかしながら、この方法で得られた材料(正極活物質材料)は、高抵抗層の生成を効果的に抑制できないという問題がある。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、高抵抗層の生成を効果的に抑制することができる正極活物質材料の製造方法を提供することを主目的とする。
As described in
上記課題を解決すべく、本発明者等が鋭意研究を重ねた結果、LiNbO3からなるコート部が高抵抗層の生成を効果的に抑制できない理由は、酸素濃度が高い雰囲気での熱処理によって、コート部の成分が酸化物正極活物質の内部に浸透し、酸化物正極活物質の表面上に形成されるコート部の厚さが小さくなるためであるとの知見を得た。そこで、酸素濃度が低い雰囲気で熱処理を行ったところ、コート部成分の浸透による、コート部厚さの減少が抑制されるとの知見を得た。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。 As a result of intensive studies by the present inventors to solve the above-mentioned problems, the reason why the coating portion made of LiNbO 3 cannot effectively suppress the generation of the high resistance layer is that by heat treatment in an atmosphere having a high oxygen concentration, It was found that the components of the coat portion penetrated into the oxide positive electrode active material and the thickness of the coat portion formed on the surface of the oxide positive electrode active material was reduced. Therefore, when heat treatment was performed in an atmosphere having a low oxygen concentration, it was found that the decrease in the thickness of the coat portion due to the penetration of the coat portion component was suppressed. The present invention has been made based on such knowledge.
すなわち、本発明においては、酸化物正極活物質と、上記酸化物正極活物質の表面上に形成されたニオブ酸リチウム系化合物からなるコート部とを有する正極活物質材料の製造方法であって、上記ニオブ酸リチウム系化合物の前駆体を含有するコート溶液を、上記酸化物正極活物質の表面上に塗布し、前駆体コート部を形成する塗布工程と、上記前駆体コート部を有する酸化物正極活物質を、酸素濃度が25体積%以下である雰囲気で熱処理する熱処理工程と、を有することを特徴とする正極活物質材料の製造方法を提供する。 That is, in the present invention, a method for producing a positive electrode active material having an oxide positive electrode active material and a coat portion made of a lithium niobate compound formed on the surface of the oxide positive electrode active material, A coating solution containing a precursor of the lithium niobate-based compound is applied on the surface of the oxide positive electrode active material to form a precursor coating portion, and an oxide positive electrode having the precursor coating portion And a heat treatment step of heat treating the active material in an atmosphere having an oxygen concentration of 25% by volume or less.
本発明によれば、上記の酸素濃度雰囲気で熱処理を行うことにより、コート部の成分が酸化物正極活物質の内部に浸透することを抑制できる。これにより、コート部の厚さが薄くなりすぎることを防止でき、高抵抗層の生成を効果的に抑制することができる。 According to the present invention, by performing the heat treatment in the above oxygen concentration atmosphere, it is possible to suppress the components of the coat portion from penetrating into the oxide positive electrode active material. Thereby, it can prevent that the thickness of a coating part becomes thin too much, and can suppress the production | generation of a high resistance layer effectively.
上記発明においては、上記ニオブ酸リチウム系化合物が、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)であることが好ましい。高抵抗層の生成を効果的に抑制することができるからである。 In the above invention, the lithium niobate compound is preferably lithium niobate (LiNbO 3 ). This is because the generation of the high resistance layer can be effectively suppressed.
上記発明においては、上記酸化物正極活物質の平均粒径が、7.8μm以下であることが好ましい。コート部の成分が酸化物正極活物質の内部に浸透することをさらに効果的に抑制することができるからである。 In the said invention, it is preferable that the average particle diameter of the said oxide positive electrode active material is 7.8 micrometers or less. It is because it can suppress more effectively that the component of a coat part penetrates into the inside of an oxide cathode active material.
上記発明においては、上記酸化物正極活物質の平均粒径が、2.6μm以下であることが好ましい。ニオブ酸リチウム系化合物から酸素が脱離する反応を抑制することができるからである。 In the said invention, it is preferable that the average particle diameter of the said oxide positive electrode active material is 2.6 micrometers or less. This is because the reaction of desorbing oxygen from the lithium niobate compound can be suppressed.
また、本発明においては、上述した正極活物質材料の製造方法によって得られた正極活物質材料を含有する組成物を用いて正極活物質層を形成する正極活物質層形成工程と、硫化物固体電解質材料を含有する組成物を用いて固体電解質層を形成する固体電解質層形成工程と、を有することを特徴とする全固体電池の製造方法を提供する。 In the present invention, a positive electrode active material layer forming step of forming a positive electrode active material layer using a composition containing a positive electrode active material obtained by the above-described method for producing a positive electrode active material, and a sulfide solid And a solid electrolyte layer forming step of forming a solid electrolyte layer using a composition containing an electrolyte material. A method for producing an all-solid battery is provided.
本発明によれば、上述した製造方法によって得られた正極活物質材料を用いることで、高抵抗層の生成を効果的に抑制することができ、使用耐久性に優れた全固体電池を得ることができる。 According to the present invention, by using the positive electrode active material obtained by the above-described manufacturing method, it is possible to effectively suppress the generation of the high resistance layer and obtain an all-solid battery excellent in use durability. Can do.
以下、本発明の正極活物質材料の製造方法および全固体電池の製造方法について、詳細に説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the positive electrode active material of the present invention and the manufacturing method of the all solid state battery will be described in detail.
A.正極活物質材料の製造方法
まず、本発明の正極活物質材料の製造方法について説明する。本発明の正極活物質材料の製造方法は、酸化物正極活物質と、上記酸化物正極活物質の表面上に形成されたニオブ酸リチウム系化合物からなるコート部とを有する正極活物質材料の製造方法であって、上記ニオブ酸リチウム系化合物の前駆体を含有するコート溶液を、上記酸化物正極活物質の表面上に塗布し、前駆体コート部を形成する塗布工程と、上記前駆体コート部を有する酸化物正極活物質を、酸素濃度が25体積%以下である雰囲気で熱処理する熱処理工程と、を有することを特徴とするものである。
A. First, a method for producing a positive electrode active material according to the present invention will be described. The method for producing a positive electrode active material according to the present invention is a production of a positive electrode active material having an oxide positive electrode active material and a coating portion made of a lithium niobate compound formed on the surface of the oxide positive electrode active material. A coating step of coating a coating solution containing the precursor of the lithium niobate compound on the surface of the oxide positive electrode active material to form a precursor coating portion; and the precursor coating portion. And a heat treatment step of heat-treating the oxide positive electrode active material having an oxygen concentration in an atmosphere having an oxygen concentration of 25% by volume or less.
本発明によれば、上記の酸素濃度雰囲気で熱処理を行うことにより、コート部の成分が酸化物正極活物質の内部に浸透することを抑制できる。これにより、コート部の厚さが薄くなりすぎることを防止でき、高抵抗層の生成を効果的に抑制することができる。また、コート溶液は、通常高価であるため、コート部成分の浸透を抑制することで、コート溶液の使用量を低減することができる。これにより、正極活物質材料の製造コストを低減することができる。また、コート部の成分が酸化物正極活物質の内部に浸透すると、酸化物正極活物質の内部抵抗が増加する。そのため、コート部成分の浸透を抑制することで、酸化物正極活物質の内部抵抗の増加を抑制することができる。また、コート部を構成するニオブ酸リチウム系化合物は、脱酸素反応が生じやすいという性質を有する。そのため、従来は、ニオブ酸リチウム系化合物から酸素が脱離することを防止するため、純酸素雰囲気等の酸素が豊富な条件で熱処理を行っていた。これに対して、本発明においては、脱酸素反応による影響が若干生じる可能性はあるものの、コート部成分の浸透を抑制するという観点から、酸素濃度を低くしたものであり、これにより、上記のようなメリットを得ることができる。 According to the present invention, by performing the heat treatment in the above oxygen concentration atmosphere, it is possible to suppress the components of the coat portion from penetrating into the oxide positive electrode active material. Thereby, it can prevent that the thickness of a coating part becomes thin too much, and can suppress the production | generation of a high resistance layer effectively. Moreover, since the coating solution is usually expensive, the amount of the coating solution used can be reduced by suppressing the penetration of the coating component. Thereby, the manufacturing cost of the positive electrode active material can be reduced. Moreover, when the component of the coat portion penetrates into the oxide positive electrode active material, the internal resistance of the oxide positive electrode active material increases. Therefore, the increase in the internal resistance of the oxide positive electrode active material can be suppressed by suppressing the penetration of the coating part component. In addition, the lithium niobate compound constituting the coat portion has a property that a deoxygenation reaction easily occurs. Therefore, conventionally, in order to prevent oxygen from being desorbed from the lithium niobate-based compound, heat treatment is performed under conditions rich in oxygen such as a pure oxygen atmosphere. On the other hand, in the present invention, although there is a possibility that the influence of the deoxygenation reaction is slightly caused, the oxygen concentration is lowered from the viewpoint of suppressing the penetration of the coating part component. The following merit can be obtained.
また、本発明におけるニオブ酸リチウム系化合物は、通常、LixNbyOzで表される化合物である。ここで、xは通常0.9≦x≦1.1であり、0.95≦x≦1.05であることが好ましい。yは通常0.9≦y≦1.1であり、0.95≦y≦1.05であることが好ましい。zは通常2.8≦z≦3.2であり、2.9≦z≦3.1であることが好ましい。特に、本発明においては、ニオブ酸リチウム系化合物がニオブ酸リチウム(LiNbO3)であることが好ましい。高抵抗層の生成を効果的に抑制することができるからである。 The lithium niobate compound in the present invention is usually a compound represented by Li x Nb y O z . Here, x is normally 0.9 ≦ x ≦ 1.1, and preferably 0.95 ≦ x ≦ 1.05. y is usually 0.9 ≦ y ≦ 1.1, and preferably 0.95 ≦ y ≦ 1.05. z is usually 2.8 ≦ z ≦ 3.2, and preferably 2.9 ≦ z ≦ 3.1. In particular, in the present invention, the lithium niobate compound is preferably lithium niobate (LiNbO 3 ). This is because the generation of the high resistance layer can be effectively suppressed.
図1は、本発明の正極活物質材料の製造方法の一例を示す概略断面図である。図1に示される製造方法おいては、まず、酸化物正極活物質1を用意し(図1(a))、次に、ニオブ酸リチウム系化合物の前駆体を含有するコート溶液を用いて、酸化物正極活物質1の表面上に、前駆体コート部2を形成する(図1(b))。その後、前駆体コート部2を有する酸化物正極活物質1を、上述した酸素濃度雰囲気で熱処理し、コート部3を形成する(図1(c))。これにより、酸化物正極活物質1と、酸化物正極活物質1の表面上に形成されたニオブ酸リチウム系化合物からなるコート部3と、を有する正極活物質材料10を得ることができる。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for producing a positive electrode active material of the present invention. In the manufacturing method shown in FIG. 1, first, an oxide positive electrode
図2は、従来の製造方法により得られた正極活物質材料と、本発明の製造方法により得られた正極活物質材料との違いを説明する概略断面図である。図2(a)に示すように、従来の製造方法により得られた正極活物質材料10は、コート部3の成分が、酸化物正極活物質1の内部に浸透するため、酸化物正極活物質1の表面上に形成されたコート部3の厚さが小さくなる。これに対して、図2(b)に示すように、本発明の製造方法により得られた正極活物質材料10は、酸化物正極活物質1の内部に浸透しないため、酸化物正極活物質1の表面上に、充分な厚さを有するコート部3を形成することができる。これによって、高抵抗層の生成を効果的に抑制することができるのである。また、コート部の成分が浸透する理由は、未だ明らかではないが、正極活物質材料の表面に存在する酸化物正極活物質の露出部分が、酸素と反応することによって、コート部の成分が浸透しやすい状態に変質するためであると推定される。
以下、本発明の正極活物質材料の製造方法について、工程ごとに説明する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the difference between the positive electrode active material obtained by the conventional production method and the positive electrode active material obtained by the production method of the present invention. As shown in FIG. 2 (a), the positive electrode
Hereafter, the manufacturing method of the positive electrode active material of this invention is demonstrated for every process.
1.塗布工程
まず、本発明における塗布工程について説明する。本工程は、上記ニオブ酸リチウム系化合物の前駆体を含有するコート溶液を、上記酸化物正極活物質の表面上に塗布し、前駆体コート部を形成する工程である。
1. Application Process First, the application process in the present invention will be described. This step is a step of applying a coating solution containing the precursor of the lithium niobate compound on the surface of the oxide positive electrode active material to form a precursor coating portion.
(1)コート溶液
本発明におけるコート溶液は、ニオブ酸リチウム系化合物の前駆体を含有する。ニオブ酸リチウム系化合物の前駆体は、後述する熱処理工程によりニオブ酸リチウム系化合物を得ることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えばLi源およびNb源を混合した材料を挙げることができる。Li源としては、例えばLiアルコキシド等を挙げることができる。Liアルコキシドとしては、例えばLiOC2H5等を挙げることができる。また、Nb源としては、例えばNbアルコキシド等を挙げることができる。Nbアルコキシドとしては、例えばNb(OC2H5)5等を挙げることができる。また、コート溶液に含まれるLi源およびNb源の割合は、目的とするニオブ酸リチウム系化合物の組成に応じて適宜選択することが好ましい。通常、Li源に含まれるLiと、Nb源に含まれるNbとのモル比に着目して、Li源およびNb源の割合を決定する。さらに、LiおよびNbのモル比は、上述したニオブ酸リチウム系化合物におけるLiおよびNbの数値範囲と同様の範囲内にあることが好ましい。
(1) Coating solution The coating solution in this invention contains the precursor of a lithium niobate type compound. The precursor of the lithium niobate-based compound is not particularly limited as long as the lithium niobate-based compound can be obtained by a heat treatment step to be described later. For example, a material in which a Li source and an Nb source are mixed is used. be able to. Examples of the Li source include Li alkoxide. Examples of the Li alkoxide include LiOC 2 H 5 . Examples of the Nb source include Nb alkoxide. Examples of the Nb alkoxide include Nb (OC 2 H 5 ) 5 and the like. Moreover, it is preferable to select suitably the ratio of the Li source and Nb source which are contained in a coating solution according to the composition of the target lithium niobate compound. Usually, paying attention to the molar ratio of Li contained in the Li source and Nb contained in the Nb source, the ratio of the Li source and the Nb source is determined. Furthermore, the molar ratio of Li and Nb is preferably in the same range as the numerical range of Li and Nb in the lithium niobate-based compound described above.
また、本発明におけるコート溶液は、通常、溶媒を含有する。溶媒は、ニオブ酸リチウム系化合物の前駆体を溶解・分散させることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、エタノール等を挙げることができる。また、コート溶液に含まれるLi源の割合は、例えば、0.05mol/kg〜1.0mol/kgの範囲内、中でも0.1mol/kg〜0.6mol/kgの範囲内であることが好ましい。なお、コート溶液に含まれるNb源の割合についても同様である。 The coating solution in the present invention usually contains a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve and disperse the precursor of the lithium niobate compound, and examples thereof include ethanol. Further, the ratio of the Li source contained in the coating solution is, for example, preferably in the range of 0.05 mol / kg to 1.0 mol / kg, and more preferably in the range of 0.1 mol / kg to 0.6 mol / kg. . The same applies to the proportion of the Nb source contained in the coating solution.
また、本発明においては、Li源およびNb源を溶媒に溶解させた後に、撹拌・還流を行って、複合アルコキシドを含有する溶液としても良い。さらに、複合アルコキシドを形成した後に、水を含む含有溶液を用意し、この含水溶液を、複合アルコキシドを含有する溶液に添加し、混合することで、複合体アルコキシドの加水分解を行っても良い。また、加水分解反応のために、撹拌・還流を行うこともできる。本発明においては、このようにして得られた溶液をコート溶液として用いることができる。 In the present invention, the Li source and Nb source may be dissolved in a solvent, and then stirred and refluxed to obtain a solution containing a composite alkoxide. Furthermore, after forming the composite alkoxide, the composite alkoxide may be hydrolyzed by preparing a solution containing water, adding this aqueous solution to the solution containing the composite alkoxide, and mixing them. In addition, stirring and refluxing can be performed for the hydrolysis reaction. In the present invention, the solution thus obtained can be used as a coating solution.
(2)酸化物正極活物質
次に、本発明における酸化物正極活物質について説明する。本発明においては、酸化物正極活物質を用いることにより、例えば、エネルギー密度の高い全固体電池を得ることができる。酸化物正極活物質としては、例えば、一般式LixMyOz(Mは遷移金属元素であり、x=0.02〜2.2、y=1〜2、z=1.4〜4)で表される正極活物質を挙げることができる。上記一般式において、Mは、Co、Mn、Ni、V、FeおよびSiからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましく、Co、NiおよびMnからなる群から選択される少なくとも一種であることがより好ましい。このような酸化物正極活物質としては、具体的には、LiCoO2、LiMnO2、LiNiO2、LiVO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiMn2O4、Li(Ni0.5Mn1.5)O4、Li2FeSiO4、Li2MnSiO4等を挙げることができる。また、上記一般式LixMyOz以外の正極活物質としては、LiFePO4、LiMnPO4等のオリビン型正極活物質を挙げることができる。
(2) Oxide positive electrode active material Next, the oxide positive electrode active material in this invention is demonstrated. In the present invention, by using an oxide positive electrode active material, for example, an all-solid battery having a high energy density can be obtained. Examples of the oxide positive electrode active material include a general formula Li x M y O z (M is a transition metal element, x = 0.02 to 2.2, y = 1 to 2, z = 1.4 to 4). ) Can be used as the positive electrode active material. In the above general formula, M is preferably at least one selected from the group consisting of Co, Mn, Ni, V, Fe and Si, and is at least one selected from the group consisting of Co, Ni and Mn. It is more preferable. As such an oxide positive electrode active material, specifically, LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , LiVO 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiMn 2 O 4 , Li ( Ni 0.5 Mn 1.5) O 4, Li 2 FeSiO 4, Li 2 MnSiO 4 , and the like. Examples of the positive electrode active material other than the above general formula Li x M y O z include olivine-type positive electrode active materials such as LiFePO 4 and LiMnPO 4 .
酸化物正極活物質の形状としては、例えば粒子形状を挙げることができ、中でも真球状または楕円球状であることが好ましい。また、酸化物正極活物質が粒子形状である場合、その平均粒径は、7.8μm以下であることが好ましい。コート部の成分が酸化物正極活物質の内部に浸透することをさらに効果的に抑制することができるからである。さらに、平均粒径は、2.6μm以下であることがより好ましい。ニオブ酸リチウム系化合物から酸素が脱離する反応を抑制することができるからである。脱離を抑制できる理由は、未だ定かではないが、平均粒径が小さいことで、粒子間の空隙が小さくなり、気体に接触するコート部の表面積が小さくなることで、酸素の脱離が生じにくくなっているためであると考えられる。一方、酸化物正極活物質の平均粒径は、例えば0.1μm以上であることが好ましい。上記範囲よりも小さい平均粒径を有する酸化物正極活物質を作製することは困難だからである。なお、酸化物正極活物質の平均粒径には、メディアン径(D50)を採用することができる。 Examples of the shape of the oxide positive electrode active material include a particle shape, and among them, a true spherical shape or an elliptical spherical shape is preferable. In addition, when the oxide positive electrode active material has a particle shape, the average particle size is preferably 7.8 μm or less. It is because it can suppress more effectively that the component of a coat part penetrates into the inside of an oxide cathode active material. Furthermore, the average particle size is more preferably 2.6 μm or less. This is because the reaction of desorbing oxygen from the lithium niobate compound can be suppressed. The reason why the desorption can be suppressed is not yet clear, but since the average particle size is small, the voids between the particles are small, and the surface area of the coat part in contact with the gas is small, so that the desorption of oxygen occurs. This is thought to be due to difficulty. On the other hand, the average particle diameter of the oxide positive electrode active material is preferably 0.1 μm or more, for example. This is because it is difficult to produce an oxide positive electrode active material having an average particle size smaller than the above range. Incidentally, the average particle diameter of the oxide positive electrode active material, it is possible to employ a median diameter (D 50).
(3)塗布方法
本発明においては、コート溶液を、酸化物正極活物質の表面上に塗布する。コート溶液の塗布方法としては、酸化物正極活物質の表面上にコート溶液を塗布可能な方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、転動流動層を有するコート装置を用いる方法等を挙げることができる。また、コート溶液の塗布量は、目的とするコート部の厚さに応じて、適宜選択することが好ましい。なお、本発明においては、コート溶液を酸化物正極活物質の表面上に塗布した後に、コート溶液の溶媒を除去する乾燥を行うことが好ましい。
(3) Coating method In this invention, a coating solution is apply | coated on the surface of an oxide positive electrode active material. The method for applying the coating solution is not particularly limited as long as it is a method capable of applying the coating solution on the surface of the oxide positive electrode active material. For example, a method using a coating apparatus having a rolling fluidized bed, etc. Can be mentioned. Moreover, it is preferable to select the coating amount of the coating solution as appropriate according to the thickness of the target coating portion. In the present invention, it is preferable to perform drying to remove the solvent of the coating solution after coating the coating solution on the surface of the oxide positive electrode active material.
2.熱処理工程
次に、本発明における熱処理工程について説明する。本工程は、上記前駆体コート部を有する酸化物正極活物質を、所定の酸素濃度の雰囲気で熱処理する工程である。
2. Next, the heat treatment process in the present invention will be described. This step is a step of heat-treating the oxide positive electrode active material having the precursor coat portion in an atmosphere having a predetermined oxygen concentration.
熱処理の際の酸素濃度は、通常25体積%以下であるが、中でも24体積%以下であることが好ましく、23体積%以下であることがより好ましい。コート部の成分が酸化物正極活物質の内部に浸透することを、さらに抑制できるからである。一方、酸素濃度は、5体積%以上であることが好ましく、10体積%以上であることがより好ましい。酸素濃度が低すぎると、酸素不足になり、所望のニオブ酸リチウム系化合物を得ることができない可能性があるからである。 The oxygen concentration during the heat treatment is usually 25% by volume or less, preferably 24% by volume or less, and more preferably 23% by volume or less. This is because it is possible to further suppress the components of the coat portion from penetrating into the oxide positive electrode active material. On the other hand, the oxygen concentration is preferably 5% by volume or more, and more preferably 10% by volume or more. This is because if the oxygen concentration is too low, oxygen may be insufficient, and a desired lithium niobate compound may not be obtained.
また、酸素以外の気体成分としては、ニオブ酸リチウム系化合物の合成に悪影響を与えない気体であることが好ましく、具体的には不活性ガスであることが好ましい。不活性ガスとしては、例えば、窒素およびアルゴン等を挙げることができ、中でも窒素が好ましい。また、本発明においては、大気雰囲気で熱処理を行っても良い。大気における酸素濃度は約20体積%であり、残りの気体成分はほぼ窒素であり、酸素および窒素の混合ガスとみなすことができるからである。また、本発明においては、水分の少ない条件で、熱処理を行うことが好ましい。水分によって、ニオブ酸リチウム系化合物の劣化が生じる可能性があるからである。 Further, as the gas component other than oxygen, a gas that does not adversely affect the synthesis of the lithium niobate compound is preferable, and specifically, an inert gas is preferable. Examples of the inert gas include nitrogen and argon. Among them, nitrogen is preferable. In the present invention, the heat treatment may be performed in an air atmosphere. This is because the oxygen concentration in the atmosphere is about 20% by volume, and the remaining gas component is almost nitrogen, which can be regarded as a mixed gas of oxygen and nitrogen. Further, in the present invention, it is preferable to perform the heat treatment under the condition of less moisture. This is because moisture may cause deterioration of the lithium niobate compound.
熱処理の温度および時間は、所望のニオブ酸リチウム系化合物を得ることができれば特に限定されるものではない。熱処理の温度としては、例えば300℃〜500℃の範囲内である。また、熱処理の時間としては、例えば0.5時間〜10時間の範囲内である。 The temperature and time of the heat treatment are not particularly limited as long as a desired lithium niobate compound can be obtained. As temperature of heat processing, it exists in the range of 300 to 500 degreeC, for example. Moreover, as heat processing time, it exists in the range of 0.5 hour-10 hours, for example.
3.正極活物質材料
次に、本発明により得られる正極活物質材料について説明する。本発明により得られる正極活物質材料は、酸化物正極活物質と、酸化物正極活物質の表面上に形成されたニオブ酸リチウム系化合物からなるコート部とを有する。コート部の平均厚さは、例えば0.1nm〜30nmの範囲内であることが好ましく、1nm〜15nmの範囲内であることがより好ましい。平均厚さが小さすぎると、高抵抗層の生成を効果的に抑制できない可能性があり、平均厚さが大きすぎると、イオン伝導性が低下する可能性があるからである。また、酸化物正極活物質の表面におけるコート部の被覆率は、例えば、50%以上であり、75%〜95%の範囲内であることが好ましい。上記範囲内であれば、高抵抗層の生成をさらに効果的に抑制できるからである。
3. Next, the positive electrode active material obtained by the present invention will be described. The positive electrode active material obtained by the present invention has an oxide positive electrode active material and a coat portion made of a lithium niobate-based compound formed on the surface of the oxide positive electrode active material. The average thickness of the coat part is, for example, preferably in the range of 0.1 nm to 30 nm, and more preferably in the range of 1 nm to 15 nm. This is because if the average thickness is too small, the generation of the high resistance layer may not be effectively suppressed, and if the average thickness is too large, the ionic conductivity may be reduced. Moreover, the coverage of the coating part in the surface of an oxide positive electrode active material is 50% or more, for example, and it is preferable to exist in the range of 75%-95%. It is because the production | generation of a high resistance layer can be suppressed more effectively if it is in the said range.
B.全固体電池の製造方法
次に、本発明の全固体電池の製造方法について説明する。本発明の全固体電池の製造方法は、上述した正極活物質材料の製造方法によって得られた正極活物質材料を含有する組成物を用いて正極活物質層を形成する正極活物質層形成工程と、硫化物固体電解質材料を含有する組成物を用いて固体電解質層を形成する固体電解質層形成工程と、を有することを特徴とするものである。
B. Next, a method for producing an all solid state battery of the present invention will be described. The all-solid-state battery production method of the present invention includes a positive electrode active material layer forming step of forming a positive electrode active material layer using a composition containing a positive electrode active material obtained by the above-described method for producing a positive electrode active material. And a solid electrolyte layer forming step of forming a solid electrolyte layer using a composition containing a sulfide solid electrolyte material.
本発明によれば、上述した製造方法によって得られた正極活物質材料を用いることで、高抵抗層の生成を効果的に抑制することができ、使用耐久性に優れた全固体電池を得ることができる。 According to the present invention, by using the positive electrode active material obtained by the above-described manufacturing method, it is possible to effectively suppress the generation of the high resistance layer and obtain an all-solid battery excellent in use durability. Can do.
図3は、本発明の全固体電池の製造方法の一例を示す概略断面図である。図3における製造方法においては、まず、上述した製造方法により得られた正極活物質材料と、Li7P3S11(硫化物固体電解質材料)とを含有する組成物を用い、この組成物をプレスすることにより、正極活物質層11を形成する(図3(a))。次に、正極活物質層11の表面に、Li7P3S11を添加し、プレスすることにより、固体電解質層12を形成する(図3(b))。次に、固体電解質層12の表面に、In箔(負極活物質)を配置し、プレスすることにより、負極活物質層13を形成する(図3(c))。これにより、正極活物質層11、固体電解質層12および負極活物質層13を有する発電要素20を得ることができる。最後に、この発電要素20を電池ケースの内部に収納し、電池ケースをかしめることで、全固体電池を得ることができる。なお、発電要素の各層を形成する順番は特に限定されるものではなく、任意の順番を採用することができる。また、発電要素を構成する複数の層を同時に形成しても良い。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the method for producing an all solid state battery of the present invention. In the manufacturing method in FIG. 3, first, a composition containing the positive electrode active material obtained by the above-described manufacturing method and Li 7 P 3 S 11 (sulfide solid electrolyte material) is used. The positive electrode
1.正極活物質層形成工程
本発明における正極活物質層形成工程は、上記「A.正極活物質材料の製造方法」に記載された方法によって得られた正極活物質材料を含有する組成物を用いて正極活物質層を形成する工程である。正極活物質層を形成する方法としては、例えばプレス法を挙げることができる。また、上記組成物は、正極活物質材料を含有するものであり、必要に応じて固体電解質材料および導電化材の少なくとも一方を含有していても良い。
1. Positive electrode active material layer forming step The positive electrode active material layer forming step in the present invention uses a composition containing a positive electrode active material obtained by the method described in "A. Method for producing positive electrode active material" above. This is a step of forming a positive electrode active material layer. As a method for forming the positive electrode active material layer, for example, a pressing method can be given. Moreover, the said composition contains positive electrode active material material, and may contain at least one of the solid electrolyte material and the electrically conductive material as needed.
上記組成物に含まれる固体電解質材料は、Liイオン伝導性を向上できるものであれば特に限定されるものではないが、硫化物固体電解質材料であることが好ましい。高抵抗層が生成しやすく、本発明の効果を充分に発揮することができるからである。なお、硫化物固体電解質材料については、「2.固体電解質層形成工程」で後述する。正極活物質層における固体電解質材料の含有量は、例えば1重量%〜90重量%の範囲内、中でも10重量%〜80重量%の範囲内であることが好ましい。一方、上記組成物に含まれる導電化材は、正極活物質層の導電性を向上させることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンファイバー等を挙げることができる。正極活物質層における導電化材の含有量は、例えば0.1重量%〜20重量%の範囲内である。また、正極活物質層の厚さは、例えば1μm〜100μmの範囲内である。 Although the solid electrolyte material contained in the said composition will not be specifically limited if Li ion conductivity can be improved, It is preferable that it is a sulfide solid electrolyte material. This is because a high-resistance layer is easily generated and the effects of the present invention can be sufficiently exhibited. The sulfide solid electrolyte material will be described later in “2. Solid electrolyte layer forming step”. The content of the solid electrolyte material in the positive electrode active material layer is, for example, preferably in the range of 1% by weight to 90% by weight, and more preferably in the range of 10% by weight to 80% by weight. On the other hand, the conductive material contained in the composition is not particularly limited as long as it can improve the conductivity of the positive electrode active material layer. For example, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, etc. Can be mentioned. The content of the conductive material in the positive electrode active material layer is, for example, in the range of 0.1% by weight to 20% by weight. Moreover, the thickness of the positive electrode active material layer is, for example, in the range of 1 μm to 100 μm.
2.固体電解質層形成工程
本発明における固体電解質層形成工程は、硫化物固体電解質材料を含有する組成物を用いて固体電解質層を形成する工程である。固体電解質層を形成する方法としては、例えばプレス法を挙げることができる。また、上記組成物は、少なくとも硫化物固体電解質材料を含有するものであれば良いが、中でも、硫化物固体電解質材料のみを含有することが好ましい。
2. Solid electrolyte layer forming step The solid electrolyte layer forming step in the present invention is a step of forming a solid electrolyte layer using a composition containing a sulfide solid electrolyte material. As a method for forming the solid electrolyte layer, for example, a pressing method can be cited. Moreover, although the said composition should just contain a sulfide solid electrolyte material at least, it is preferable to contain only a sulfide solid electrolyte material especially.
本発明における硫化物固体電解質材料は、架橋硫黄を有するものであっても良く、架橋硫黄を有しないものであっても良い。中でも、硫化物固体電解質材料は、架橋硫黄を有するものが好ましい。高抵抗層が生成しやすく、本発明の効果を充分に発揮することができるからである。なお、高抵抗層の生成は、透過型電子顕微鏡(TEM)やエネルギー分散型X線分光法(EDX)により確認することができる。架橋硫黄を有する硫化物固体電解質材料としては、例えば、Li7P3S11、0.6Li2S−0.4SiS2、0.6Li2S−0.4GeS2等を挙げることができる。ここで、上記のLi7P3S11は、PS3−S−PS3構造と、PS4構造とを有するものであり、PS3−S−PS3構造が架橋硫黄を有する。このように、本発明においては、硫化物固体電解質材料が、PS3−S−PS3構造を有することが好ましい。また、本発明における硫化物固体電解質材料は、非晶質であっても良く、結晶質であっても良い。結晶質の硫化物固体電解質材料は、例えば、非晶質の硫化物固体電解質材料に熱処理を行うことで得ることができる。また、硫化物固体電解質材料の形状としては、例えば粒子形状を挙げることができ、中でも真球状または楕円球状であることが好ましい。硫化物固体電解質材料が粒子形状である場合、その平均粒径は、例えば0.1μm〜50μmの範囲内であることが好ましい。また、固体電解質層の厚さは、例えば0.1μm〜1000μmの範囲内、中でも0.1μm〜300μmの範囲内であることが好ましい。 The sulfide solid electrolyte material in the present invention may have crosslinked sulfur, or may not have crosslinked sulfur. Especially, what has bridge | crosslinking sulfur is preferable for a sulfide solid electrolyte material. This is because a high-resistance layer is easily generated and the effects of the present invention can be sufficiently exhibited. The generation of the high resistance layer can be confirmed by a transmission electron microscope (TEM) or energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Examples of the sulfide solid electrolyte material having bridging sulfur include Li 7 P 3 S 11 , 0.6Li 2 S-0.4SiS 2 , 0.6Li 2 S-0.4GeS 2 and the like. Here, the above Li 7 P 3 S 11 includes a PS 3 -S-PS 3 structure, which has a PS 4 structure, PS 3 -S-PS 3 structure has a bridging sulfur. Thus, in the present invention, the sulfide solid electrolyte material preferably has a PS 3 —S—PS 3 structure. In addition, the sulfide solid electrolyte material in the present invention may be amorphous or crystalline. The crystalline sulfide solid electrolyte material can be obtained, for example, by subjecting an amorphous sulfide solid electrolyte material to a heat treatment. Examples of the shape of the sulfide solid electrolyte material include a particle shape, and among them, a spherical shape or an oval shape is preferable. When the sulfide solid electrolyte material has a particle shape, the average particle diameter is preferably in the range of, for example, 0.1 μm to 50 μm. The thickness of the solid electrolyte layer is preferably in the range of, for example, 0.1 μm to 1000 μm, and more preferably in the range of 0.1 μm to 300 μm.
3.負極活物質層形成工程
本発明においては、上述した工程の他に、通常、負極活物質を含有する組成物を用いて負極活物質層を形成する負極活物質層形成工程を行う。負極活物質層を形成する方法としては、例えばプレス法を挙げることができる。また、上記組成物は、負極活物質を含有するものであり、必要に応じて固体電解質材料および導電化材の少なくとも一方をさらに含有していても良い。負極活物質としては、例えば金属活物質およびカーボン活物質を挙げることができる。金属活物質としては、例えばIn、Al、SiおよびSn等を挙げることができる。一方、カーボン活物質としては、例えばメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、高配向性グラファイト(HOPG)、ハードカーボン、ソフトカーボン等を挙げることができる。なお、負極活物質層に用いられる固体電解質材料および導電化材については、上述した正極活物質層における場合と同様である。また、負極活物質層の厚さは、例えば0.1μm〜1000μmの範囲内である。
3. Negative electrode active material layer forming step In the present invention, in addition to the steps described above, a negative electrode active material layer forming step of forming a negative electrode active material layer using a composition containing a negative electrode active material is usually performed. Examples of a method for forming the negative electrode active material layer include a pressing method. The composition contains a negative electrode active material, and may further contain at least one of a solid electrolyte material and a conductive material as necessary. Examples of the negative electrode active material include a metal active material and a carbon active material. Examples of the metal active material include In, Al, Si, and Sn. On the other hand, examples of the carbon active material include mesocarbon microbeads (MCMB), highly oriented graphite (HOPG), hard carbon, and soft carbon. In addition, about the solid electrolyte material and electroconductive material used for a negative electrode active material layer, it is the same as that of the case in the positive electrode active material layer mentioned above. The thickness of the negative electrode active material layer is, for example, in the range of 0.1 μm to 1000 μm.
4.その他の工程
本発明においては、上述した工程の他に、正極活物質層の表面上に正極集電体を配置する工程、負極活物質層の表面上に負極集電体を配置する工程、発電要素を電池ケースに収納する工程等を有していても良い。正極集電体の材料としては、例えばSUS、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタンおよびカーボン等を挙げることができる。一方、負極集電体の材料としては、例えばSUS、銅、ニッケルおよびカーボン等を挙げることができる。正極集電体および負極集電体の厚さや形状等については、全固体電池の用途等に応じて適宜選択することが好ましい。また、本発明における電池ケースには、一般的な全固体電池の電池ケースを用いることができ、例えばSUS製電池ケース等を挙げることができる。本発明においては、発電要素を絶縁リングの内部に形成しても良い。また、本発明により得られる全固体電池は、一次電池であっても良く、二次電池であっても良いが、中でも、二次電池であることが好ましい。繰り返し充放電でき、例えば車載用電池として有用だからである。さらに、全固体電池の形状としては、例えば、コイン型、ラミネート型、円筒型および角型等を挙げることができる。
4). Other Steps In the present invention, in addition to the steps described above, a step of disposing a positive electrode current collector on the surface of the positive electrode active material layer, a step of disposing a negative electrode current collector on the surface of the negative electrode active material layer, power generation You may have the process of accommodating an element in a battery case. Examples of the material for the positive electrode current collector include SUS, aluminum, nickel, iron, titanium, and carbon. On the other hand, examples of the material for the negative electrode current collector include SUS, copper, nickel, and carbon. The thickness, shape, and the like of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are preferably appropriately selected according to the use of the all solid state battery. Moreover, the battery case in this invention can use the battery case of a general all-solid-state battery, for example, the battery case made from SUS etc. can be mentioned. In the present invention, the power generation element may be formed inside the insulating ring. Further, the all solid state battery obtained by the present invention may be a primary battery or a secondary battery, and among these, a secondary battery is preferable. This is because it can be repeatedly charged and discharged and is useful, for example, as an in-vehicle battery. Furthermore, examples of the shape of the all solid state battery include a coin type, a laminate type, a cylindrical type, and a square type.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[実施例1]
まず、エタノール1000gに、リチウムエトキシド30gと、ニオブペンタエトキシド182gとを溶解させ、コート溶液を得た。なお、リチウムエトキシドおよびニオブペンタエトキシドは、モル比1:1の関係にある。次に、得られたコート溶液を、転動流動層を用いたコート装置にて、酸化物正極活物質(LiNiO2、平均粒径D50=2.5μm)の表面上に塗布した。この際、コート部の平均厚さが3nmとなるように、コート溶液を塗布した。なお、コート溶液の塗布量は、酸化物正極活物質の表面積とコート部の平均厚さとの積を考慮して決定した。その後、コーティングされた酸化物正極活物質を温風で乾燥させた。次に、得られた粉末を、大気雰囲気(酸素濃度:約20体積%)、400℃、30分間の条件で熱処理し、LiNiO2の表面上にLiNbO3からなるコート部を有する正極活物質材料を得た。
[Example 1]
First, 30 g of lithium ethoxide and 182 g of niobium pentaethoxide were dissolved in 1000 g of ethanol to obtain a coating solution. Note that lithium ethoxide and niobium pentaethoxide have a molar ratio of 1: 1. Next, the obtained coating solution at coating apparatus using a tumbling fluidized bed, was applied on the surface of the oxide positive electrode active material (LiNiO 2, the average particle diameter D 50 = 2.5μm). At this time, the coating solution was applied so that the average thickness of the coating portion was 3 nm. The coating amount of the coating solution was determined in consideration of the product of the surface area of the oxide positive electrode active material and the average thickness of the coating portion. Thereafter, the coated oxide positive electrode active material was dried with warm air. Next, the obtained powder is heat-treated at 400 ° C. for 30 minutes under the atmosphere (oxygen concentration: about 20% by volume), and a positive electrode active material having a coating portion made of LiNbO 3 on the surface of LiNiO 2 Got.
[実施例2]
D50=2.5μmのLiNiO2を、D50=7.6μmのLiNiO2に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、正極活物質材料を得た。
[Example 2]
D 50 = 2.5 [mu] m to LiNiO 2 of, except for changing the LiNiO 2 of D 50 = 7.6 [mu] m, in the same manner as in Example 1 to obtain a positive electrode active material.
[比較例1]
大気雰囲気を、純酸素雰囲気に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、正極活物質材料を得た。
[Comparative Example 1]
A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the air atmosphere was changed to a pure oxygen atmosphere.
[評価]
(コート部の厚さ評価)
実施例1および比較例1で得られた正極活物質材料を用いて、コート部の平均厚さを測定した。コート部の平均厚さは、X線光電子分光(XPS)を用いて評価した。また、アルゴンエッチングを行い、XPSで元素分布を測定することにより、コート部の平均厚さを算出した。得られた結果を表1に示す。
[Evaluation]
(Coating thickness evaluation)
Using the positive electrode active material obtained in Example 1 and Comparative Example 1, the average thickness of the coat portion was measured. The average thickness of the coat part was evaluated using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Moreover, the average thickness of the coat part was computed by performing argon etching and measuring element distribution by XPS. The obtained results are shown in Table 1.
表1に示されるように、比較例1は、実施例1に比べて、コート部の平均厚さが小さかった。これは、純酸素雰囲気で熱処理を行うと、コート部の成分が酸化物正極活物質の内部に浸透してしまうためであると考えられる。また、コート部の成分が浸透する理由は、未だ明らかではないが、正極活物質材料の表面に存在する酸化物正極活物質の露出部分が、酸素と反応することによって、コート部の成分が浸透しやすい状態に変質するためであると推定される。 As shown in Table 1, in Comparative Example 1, the average thickness of the coat portion was smaller than that in Example 1. This is considered to be because when the heat treatment is performed in a pure oxygen atmosphere, the components in the coat portion penetrate into the oxide positive electrode active material. In addition, the reason why the components of the coat portion penetrate is not yet clear, but the exposed portion of the oxide cathode active material present on the surface of the cathode active material material reacts with oxygen, so that the component of the coat portion penetrates. It is presumed that this is because the state is easily changed.
(界面抵抗値の評価)
実施例1、2および比較例1で得られた正極活物質材料を用いて、それぞれ全固体リチウム二次電池を作製した。まず、プレス機により、上述した図3に示すような発電要素20を作製した。ここで、正極活物質層11には、上述した方法で得られた正極活物質材料と、特開2005−228570号公報に記載された方法により作製した固体電解質材料(Li7P3S11)とを、重量比7:3で混合した混合材料を用いた。また、固体電解質層12にはLi7P3S11を用い、負極活物質層13にはグラファイトを用いた。次に、この発電要素20を用いて、全固体リチウム二次電池を得た。
(Evaluation of interface resistance)
Using the positive electrode active material obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, all solid lithium secondary batteries were produced. First, the electric
その後、得られた全固体リチウム二次電池の充電を行った。充電条件は、0.1Cで3.96Vまで定電流充電し、その後、3.96Vでの定電圧充電を2時間行う条件とした。充電後、交流インピーダンス法によるインピーダンス測定により、正極活物質層および固体電解質層の界面抵抗値を求めた。インピーダンス測定の条件は、電圧振幅10mV、測定周波数1MHz〜0.1Hz、25℃とした。その結果を表2に示す。 Thereafter, the obtained all solid lithium secondary battery was charged. The charging conditions were such that constant current charging was performed at 0.1 C to 3.96 V, followed by constant voltage charging at 3.96 V for 2 hours. After charging, the interface resistance values of the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer were determined by impedance measurement using an alternating current impedance method. The impedance measurement conditions were a voltage amplitude of 10 mV, a measurement frequency of 1 MHz to 0.1 Hz, and 25 ° C. The results are shown in Table 2.
表2に示されるように、実施例1は、比較例1に比べて、界面抵抗値が約47%減少した。これは、比較例1では、コート部の成分が酸化物正極活物質の内部に浸透し、酸化物正極活物質の内部抵抗が増加したためであると考えられる。また、実施例1は、実施例2よりも界面抵抗値が顕著に小さくなることが確認された。これは、実施例1では、平均粒径が小さいため、酸素の脱離が生じにくくなっているためであると考えられる。 As shown in Table 2, in Example 1, the interface resistance value was reduced by about 47% compared to Comparative Example 1. This is presumably because, in Comparative Example 1, the components in the coat portion penetrated into the oxide positive electrode active material, and the internal resistance of the oxide positive electrode active material increased. In addition, it was confirmed that the interface resistance value of Example 1 was significantly smaller than that of Example 2. This is considered to be because in Example 1, the average particle size is small, so that the desorption of oxygen is difficult to occur.
1 … 酸化物正極活物質
2 … 前駆体コート部
3 … コート部
10 … 正極活物質材料
11 … 正極活物質層
12 … 固体電解質層
13 … 負極活物質層
20 … 発電要素
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ニオブ酸リチウム系化合物の前駆体を含有するコート溶液を、前記酸化物正極活物質の表面上に塗布し、前駆体コート部を形成する塗布工程と、
前記前駆体コート部を有する酸化物正極活物質を、酸素濃度が25体積%以下である雰囲気で熱処理する熱処理工程と、
を有することを特徴とする正極活物質材料の製造方法。 A method for producing a positive electrode active material comprising: an oxide positive electrode active material; and a coat portion made of a lithium niobate compound formed on the surface of the oxide positive electrode active material,
A coating solution containing a precursor of the lithium niobate-based compound is coated on the surface of the oxide positive electrode active material to form a precursor coating portion;
A heat treatment step of heat-treating the oxide positive electrode active material having the precursor coat portion in an atmosphere having an oxygen concentration of 25% by volume or less;
A method for producing a positive electrode active material characterized by comprising:
硫化物固体電解質材料を含有する組成物を用いて固体電解質層を形成する固体電解質層形成工程と、を有することを特徴とする全固体電池の製造方法。 The positive electrode active material which forms a positive electrode active material layer using the composition containing the positive electrode active material obtained by the manufacturing method of the positive electrode active material of any one of Claim 1 to 4 A layer forming step;
And a solid electrolyte layer forming step of forming a solid electrolyte layer using a composition containing a sulfide solid electrolyte material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009068298A JP2010225309A (en) | 2009-03-19 | 2009-03-19 | Method for manufacturing cathode active material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009068298A JP2010225309A (en) | 2009-03-19 | 2009-03-19 | Method for manufacturing cathode active material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010225309A true JP2010225309A (en) | 2010-10-07 |
Family
ID=43042307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009068298A Pending JP2010225309A (en) | 2009-03-19 | 2009-03-19 | Method for manufacturing cathode active material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010225309A (en) |
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011040118A1 (en) * | 2009-10-02 | 2011-04-07 | 住友電気工業株式会社 | Solid electrolyte battery |
WO2012105048A1 (en) * | 2011-02-04 | 2012-08-09 | トヨタ自動車株式会社 | Coated active material, battery, and method for producing coated active material |
WO2012157046A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | トヨタ自動車株式会社 | Electrode body, all-solid cell, and method for manufacturing coated active material |
JP2012243443A (en) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Toyota Motor Corp | Positive electrode active material particles, and method for manufacturing the same |
WO2013022034A1 (en) * | 2011-08-09 | 2013-02-14 | トヨタ自動車株式会社 | Composite positive electrode active substance, all-solid-state cell, and method for producing composite positive electrode active substance |
US20140302229A1 (en) * | 2011-12-26 | 2014-10-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Composite active material, all solid state battery, and method for producing composite active material |
JP2015062186A (en) * | 2011-01-26 | 2015-04-02 | トヨタ自動車株式会社 | Composite particle, solid battery electrode, and method for manufacturing composite particle |
JP2015179616A (en) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | トヨタ自動車株式会社 | Active material powder and method for producing the same |
JP2016170973A (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | トヨタ自動車株式会社 | Active material composite particle and lithium battery |
KR20160150118A (en) * | 2012-06-29 | 2016-12-28 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | Composite active material, solid-state battery and method for producing composite active material |
CN107408686A (en) * | 2014-12-30 | 2017-11-28 | 三星Sdi株式会社 | Cathode active material, its manufacture method for lithium rechargeable battery and include its lithium rechargeable battery |
EP3483955A1 (en) | 2017-11-14 | 2019-05-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electrode material and battery |
EP3460887A4 (en) * | 2016-07-14 | 2019-12-18 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Cathode active material for all-solid-state lithium secondary battery |
JP2020035608A (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of positive electrode layer |
JP2020140839A (en) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 三井金属鉱業株式会社 | Active material, positive electrode mixture using the same, and solid-state battery |
JP2020140837A (en) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 三井金属鉱業株式会社 | Active material, positive electrode mixture using the same, and solid-state battery |
CN112437992A (en) * | 2019-06-24 | 2021-03-02 | Jx金属株式会社 | Positive electrode active material for all-solid-state lithium-ion battery, positive electrode for all-solid-state lithium-ion battery, and method for producing positive electrode active material for all-solid-state lithium-ion battery |
WO2022201609A1 (en) | 2021-03-22 | 2022-09-29 | Jx金属株式会社 | Positive electrode active material for all-solid-state lithium ion batteries, positive electrode for all-solid-state lithium ion batteries, all-solid-state lithium ion battery, and method for producing positive electrode active material for all-solid-state lithium ion batteries |
DE102022111254A1 (en) | 2022-03-22 | 2023-09-28 | GM Global Technology Operations LLC | Negative composite electrode materials and electrochemical cells using these materials |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007004590A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | National Institute For Materials Science | All-solid lithium battery |
JP2008103280A (en) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Positive electrode plied timber and all-solid secondary battery using it |
-
2009
- 2009-03-19 JP JP2009068298A patent/JP2010225309A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007004590A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | National Institute For Materials Science | All-solid lithium battery |
JP2008103280A (en) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Positive electrode plied timber and all-solid secondary battery using it |
Cited By (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011040118A1 (en) * | 2009-10-02 | 2011-04-07 | 住友電気工業株式会社 | Solid electrolyte battery |
US9362548B2 (en) | 2011-01-26 | 2016-06-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Solid-state battery electrode |
JP2015062186A (en) * | 2011-01-26 | 2015-04-02 | トヨタ自動車株式会社 | Composite particle, solid battery electrode, and method for manufacturing composite particle |
WO2012105048A1 (en) * | 2011-02-04 | 2012-08-09 | トヨタ自動車株式会社 | Coated active material, battery, and method for producing coated active material |
JP5472492B2 (en) * | 2011-02-04 | 2014-04-16 | トヨタ自動車株式会社 | Solid battery |
WO2012157046A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | トヨタ自動車株式会社 | Electrode body, all-solid cell, and method for manufacturing coated active material |
US9461303B2 (en) | 2011-05-13 | 2016-10-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electrode body, all solid state battery, and method for producing coated active material |
JP2012243443A (en) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Toyota Motor Corp | Positive electrode active material particles, and method for manufacturing the same |
US9640795B2 (en) | 2011-05-17 | 2017-05-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Positive-electrode active material particle for all-solid battery and method for production thereof |
WO2013022034A1 (en) * | 2011-08-09 | 2013-02-14 | トヨタ自動車株式会社 | Composite positive electrode active substance, all-solid-state cell, and method for producing composite positive electrode active substance |
JP2013037950A (en) * | 2011-08-09 | 2013-02-21 | Toyota Motor Corp | Composite positive electrode active material, all solid-state battery, and method for producing composite positive electrode active material |
US9190663B2 (en) * | 2011-12-26 | 2015-11-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Composite active material, all solid state battery, and method for producing composite active material |
US20140302229A1 (en) * | 2011-12-26 | 2014-10-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Composite active material, all solid state battery, and method for producing composite active material |
KR102016080B1 (en) * | 2012-06-29 | 2019-08-29 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | Composite active material, solid-state battery and method for producing composite active material |
KR20160150118A (en) * | 2012-06-29 | 2016-12-28 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | Composite active material, solid-state battery and method for producing composite active material |
JP2015179616A (en) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | トヨタ自動車株式会社 | Active material powder and method for producing the same |
CN107408686A (en) * | 2014-12-30 | 2017-11-28 | 三星Sdi株式会社 | Cathode active material, its manufacture method for lithium rechargeable battery and include its lithium rechargeable battery |
CN107408686B (en) * | 2014-12-30 | 2021-06-22 | 三星Sdi株式会社 | Cathode active material for lithium ion secondary battery, method for manufacturing same, and lithium ion secondary battery comprising same |
US10468673B2 (en) | 2014-12-30 | 2019-11-05 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Cathode active material for lithium-ion secondary batteries, method for producing same, and lithium-ion secondary battery comprising same |
EP3242351A4 (en) * | 2014-12-30 | 2018-10-24 | Samsung SDI Co., Ltd. | Cathode active material for lithium-ion secondary batteries, method for producing same, and lithium-ion secondary battery comprising same |
JP2016170973A (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | トヨタ自動車株式会社 | Active material composite particle and lithium battery |
DE102016102947B4 (en) | 2015-03-12 | 2023-09-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Active material composite particles and lithium battery |
EP3460887A4 (en) * | 2016-07-14 | 2019-12-18 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Cathode active material for all-solid-state lithium secondary battery |
US10763499B2 (en) | 2016-07-14 | 2020-09-01 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Cathode active material for all-solid-state lithium secondary battery |
EP3483955A1 (en) | 2017-11-14 | 2019-05-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electrode material and battery |
JP2020035608A (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of positive electrode layer |
JP7010177B2 (en) | 2018-08-29 | 2022-01-26 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of positive electrode layer |
JP2020140837A (en) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 三井金属鉱業株式会社 | Active material, positive electrode mixture using the same, and solid-state battery |
JP2020140839A (en) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 三井金属鉱業株式会社 | Active material, positive electrode mixture using the same, and solid-state battery |
CN112437992A (en) * | 2019-06-24 | 2021-03-02 | Jx金属株式会社 | Positive electrode active material for all-solid-state lithium-ion battery, positive electrode for all-solid-state lithium-ion battery, and method for producing positive electrode active material for all-solid-state lithium-ion battery |
CN112437992B (en) * | 2019-06-24 | 2023-08-15 | Jx金属株式会社 | Positive electrode active material for all-solid lithium ion battery, positive electrode for all-solid lithium ion battery, and method for producing positive electrode active material for all-solid lithium ion battery |
WO2022201609A1 (en) | 2021-03-22 | 2022-09-29 | Jx金属株式会社 | Positive electrode active material for all-solid-state lithium ion batteries, positive electrode for all-solid-state lithium ion batteries, all-solid-state lithium ion battery, and method for producing positive electrode active material for all-solid-state lithium ion batteries |
KR20230107313A (en) | 2021-03-22 | 2023-07-14 | 제이엑스금속주식회사 | Positive electrode active material for all-solid lithium ion battery, positive electrode for all-solid lithium ion battery, method for producing all-solid lithium ion battery and positive electrode active material for all-solid lithium ion battery |
DE102022111254A1 (en) | 2022-03-22 | 2023-09-28 | GM Global Technology Operations LLC | Negative composite electrode materials and electrochemical cells using these materials |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2010225309A (en) | Method for manufacturing cathode active material | |
KR101456350B1 (en) | Composite positive electrode active material, all solid-state battery, and methods for manufacture thereof | |
JP5287739B2 (en) | Solid electrolyte material | |
JP5277984B2 (en) | Cathode active material | |
JP5660210B2 (en) | Solid electrolyte material, solid battery, and method for producing solid electrolyte material | |
KR101489608B1 (en) | Sulfide solid electrolyte material and lithium solid state battery | |
JP4948510B2 (en) | All solid battery | |
JP5360159B2 (en) | Composite cathode active material, all solid state battery, and method for producing composite cathode active material | |
JP5195975B2 (en) | All-solid battery and method for manufacturing the same | |
JP5516755B2 (en) | Electrode body and all-solid battery | |
JP5896241B2 (en) | Positive electrode for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery | |
JP5293112B2 (en) | Method for producing active material and method for producing electrode body | |
WO2013046443A1 (en) | All-solid-state battery and method for manufacturing same | |
JPWO2012105048A1 (en) | Solid battery | |
JP2012048971A (en) | Sulfide solid electrolyte material, cathode body, and lithium solid-state battery | |
JP2010073539A (en) | Electrode body, method of manufacturing the same, and lithium ion secondary battery | |
CN105470475A (en) | Cathode active material for lithium battery, lithium battery, and method for producing cathode active material for lithium battery | |
JP2010146936A (en) | All-solid battery | |
WO2016038644A1 (en) | Positive electrode for lithium ion secondary batteries, method for producing same, and lithium ion secondary battery | |
JP6143216B2 (en) | Method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP2014056818A (en) | Sulfide solid electrolyte material, cathode body, and lithium solid cell | |
JP2014186945A (en) | Positive electrode for lithium ion secondary battery, process of manufacturing the same, and lithium ion secondary battery | |
Dzakpasu et al. | Artificial Li3N SEI-Enforced Stable Cycling of Li Powder Composite Anode in Carbonate Electrolytes | |
JP6578777B2 (en) | Positive electrode for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery | |
JP2017103020A (en) | Active material composite particle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111209 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20120703 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130712 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130813 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140610 |