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JP2015056275A - Process of manufacturing positive electrode active material for lithium ion secondary battery and process of manufacturing positive electrode for lithium ion secondary battery - Google Patents

Process of manufacturing positive electrode active material for lithium ion secondary battery and process of manufacturing positive electrode for lithium ion secondary battery Download PDF

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JP2015056275A
JP2015056275A JP2013188821A JP2013188821A JP2015056275A JP 2015056275 A JP2015056275 A JP 2015056275A JP 2013188821 A JP2013188821 A JP 2013188821A JP 2013188821 A JP2013188821 A JP 2013188821A JP 2015056275 A JP2015056275 A JP 2015056275A
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JP
Japan
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lithium
positive electrode
composite oxide
composition
ion secondary
Prior art date
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Application number
JP2013188821A
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Japanese (ja)
Inventor
健太郎 角▲崎▼
Kentaro Tsunosaki
健太郎 角▲崎▼
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process of manufacturing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery that improves initial charge and discharge efficiencies (initial efficiencies) of the lithium ion secondary battery.SOLUTION: The process of manufacturing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery includes a step of obtaining a lithium-containing complex oxide (II) by bringing a lithium-containing complex oxide (I) containing Li and a transition metal element into contact with a dispersion liquid containing a cation exchange resin, and decoupling the cation exchange resin after the contact.

Description

本発明はリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法、およびこれを用いたリチウムイオン二次電池用正極の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, and a method for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery using the same.

リチウムイオン二次電池は、携帯電話やノート型パソコン等の携帯型電子機器に広く用いられている。リチウムイオン二次電池用の正極活物質には、LiCoO、LiNiO、LiNi0.8Co0.2、LiMnO等のリチウムと遷移金属等との複合酸化物(以下、リチウム含有複合酸化物ともいう)が用いられている。
また、近年、携帯型電子機器や車載用のリチウムイオン二次電池として小型化・軽量化が求められ、充放電効率や長期使用時における放電容量の維持のさらなる向上が望まれている。
Lithium ion secondary batteries are widely used in portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers. The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery includes a composite oxide of lithium and a transition metal such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 , LiMnO 4 (hereinafter referred to as a lithium-containing composite). Oxide) is also used.
In recent years, miniaturization and weight reduction have been demanded for portable electronic devices and in-vehicle lithium ion secondary batteries, and further improvement in charge / discharge efficiency and maintenance of discharge capacity during long-term use is desired.

特許文献1には、特定の陽イオンMを含む水溶液、および該陽イオンMと反応して難溶性の塩を形成する陰イオンAを含む水溶液と、Li及び遷移金属元素を含むリチウム含有複合酸化物とを接触させた後に加熱して、リチウム含有複合酸化物に被覆層を設けることによって、放電サイクルを繰り返した後の放電容量の維持率(サイクル維持率)を向上させる方法が記載されている。   Patent Document 1 discloses an aqueous solution containing a specific cation M, an aqueous solution containing an anion A that reacts with the cation M to form a hardly soluble salt, and a lithium-containing composite oxidation containing Li and a transition metal element. It describes a method for improving the retention rate (cycle retention rate) of the discharge capacity after repeating the discharge cycle by providing a coating layer on the lithium-containing composite oxide by heating after contacting the product. .

また特許文献2には、Li及び遷移金属元素を含むリチウム含有複合酸化物の粉末を、硝酸で処理し、アンモニアガスで処理した後に加熱処理すると、使用開始時の充放電効率(初期効率)が向上したことが記載されている。   Further, in Patent Document 2, when a lithium-containing composite oxide powder containing Li and a transition metal element is treated with nitric acid and treated with ammonia gas, and then heat-treated, the charge / discharge efficiency (initial efficiency) at the start of use is It is described that it has improved.

国際公開第2012/176904号International Publication No. 2012/176904 米国特許第7,314,682号明細書US Pat. No. 7,314,682

しかしながら従来の技術では、リチウムイオン二次電池における充放電効率が必ずしも十分とはいえず、改善が望まれる。
充放電効率を改善するには、初期効率を向上させることが好ましい。さらには、初期効率とサイクル維持率の両方を向上させることができるとより好ましい。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、リチウムイオン二次電池の初期効率を向上させることができるリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法を提供することを目的とする。
好ましくは、リチウムイオン二次電池の初期効率およびサイクル維持率を向上させることができるリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法を提供することを目的とする。
また本発明は、かかるリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法を用いたリチウムイオン二次電池用正極の製造方法、およびリチウムイオン二次電池の製造方法を提供することを目的とする。
However, in the conventional technology, the charge / discharge efficiency in the lithium ion secondary battery is not necessarily sufficient, and improvement is desired.
In order to improve the charge / discharge efficiency, it is preferable to improve the initial efficiency. Furthermore, it is more preferable that both the initial efficiency and the cycle maintenance ratio can be improved.
This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries which can improve the initial efficiency of a lithium ion secondary battery.
Preferably, it aims at providing the manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries which can improve the initial stage efficiency and cycle maintenance factor of a lithium ion secondary battery.
Moreover, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the positive electrode for lithium ion secondary batteries using the manufacturing method of this positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, and the manufacturing method of a lithium ion secondary battery.

本発明は下記[1]〜[9]である。
[1] Li及び遷移金属元素を含むリチウム含有複合酸化物(I)を、陽イオン交換樹脂を含有する分散液と接触させ、接触後に陽イオン交換樹脂を分離してリチウム含有複合酸化物(II)を得る工程を有するリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
The present invention includes the following [1] to [9].
[1] Lithium-containing composite oxide (I) containing Li and a transition metal element is brought into contact with a dispersion containing a cation exchange resin, and after the contact, the cation exchange resin is separated to obtain a lithium-containing composite oxide (II The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries which has the process of obtaining.

[2] 前記陽イオン交換樹脂を含有する分散液の下式(5)で求められるイオン交換能力の相対量(Xi)が0.003〜0.20である、[1]に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
イオン交換能力の相対量(Xi)=f1×f2/f0…(5)
ただし、式(5)中のf0〜f2は以下のとおりである。
f0:リチウム含有複合酸化物(I)に含まれるリチウム元素の総量(単位:モル)
f1:水湿潤状態における陽イオン交換樹脂の総イオン交換容量(単位:ミリ当量/mL)
f2:分散液に含まれる陽イオン交換樹脂の量(単位:mL)
[2] The lithium ion according to [1], wherein the relative amount (Xi) of the ion exchange capacity obtained by the lower formula (5) of the dispersion containing the cation exchange resin is 0.003 to 0.20. A method for producing a positive electrode active material for a secondary battery.
Relative amount of ion exchange capacity (Xi) = f1 × f2 / f0 (5)
However, f0-f2 in Formula (5) is as follows.
f0: Total amount of lithium element contained in the lithium-containing composite oxide (I) (unit: mole)
f1: Total ion exchange capacity of the cation exchange resin in a water wet state (unit: milliequivalent / mL)
f2: Amount of cation exchange resin contained in the dispersion (unit: mL)

[3] 前記リチウム含有複合酸化物(II)と、下記組成物(1)および組成物(2)の少なくとも一方とを接触させる工程と、接触後のリチウム含有複合酸化物(II)を加熱する工程を有する、[1]または[2]に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
組成物(1):S、P、F、およびBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素(a)を含む陰イオン(A)を含む水溶液。
組成物(2):Li、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ga、In、Sn、Sb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Er、およびYbからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素(m)の陽イオン(M)を含む水溶液。
[3] The step of bringing the lithium-containing composite oxide (II) into contact with at least one of the following composition (1) and composition (2), and heating the lithium-containing composite oxide (II) after the contact The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries as described in [1] or [2] which has a process.
Composition (1): An aqueous solution containing an anion (A) containing at least one element (a) selected from the group consisting of S, P, F, and B.
Composition (2): Li, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, An aqueous solution containing a cation (M) of at least one metal element (m) selected from the group consisting of Ga, In, Sn, Sb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Er, and Yb .

[4] 前記リチウム含有複合酸化物(II)は組成物(1)と接触し、式(6)で表される陰イオン(A)の相対量(Xa)が0.001〜0.15である[3]に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
陰イオン(A)の相対量(Xa)=Σ(f4×f5)/f3 … (6)
ただし、式(6)中のf3〜f5は以下のとおりである。
f3:リチウム含有複合酸化物(I)に含まれる遷移金属元素の総量(単位:モル)
f4:組成物(1)に含まれる各陰イオン(A)の量(単位:モル)
f5:各陰イオン(A)の価数
[5] 前記リチウム含有複合酸化物(II)は組成物(2)と接触し、式(7)で表される金属元素(m)の相対量(Xm)が0.001〜0.15である[3]または[4]に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
金属元素(m)の相対量(Xm)=Σ(f6×f7)/f3 … (7)
ただし、式(7)中のf3、f6、f7は以下のとおりである。
f3:リチウム含有複合酸化物(I)に含まれる遷移金属元素の総量(単位:モル)
f6:組成物(2)に含まれる各陽イオン(M)の量(単位:モル)
f7:各陰イオン(M)の価数
[6] 組成物(1)および組成物(2)の少なくとも一方と接触後のリチウム含有複合酸化物(II)を加熱する工程における加熱温度が250〜700℃である、[3]〜[5]のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
[4] The lithium-containing composite oxide (II) is in contact with the composition (1), and the relative amount (Xa) of the anion (A) represented by the formula (6) is 0.001 to 0.15. A method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to [3].
Relative amount of anion (A) (Xa) = Σ (f4 × f5) / f3 (6)
However, f3-f5 in Formula (6) are as follows.
f3: Total amount of transition metal element contained in lithium-containing composite oxide (I) (unit: mole)
f4: amount of each anion (A) contained in the composition (1) (unit: mole)
f5: Valence of each anion (A) [5] The lithium-containing composite oxide (II) is in contact with the composition (2), and the relative amount of the metal element (m) represented by the formula (7) ( Xm) is 0.001-0.15, The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries as described in [4].
Relative amount of metal element (m) (Xm) = Σ (f6 × f7) / f3 (7)
However, f3, f6, and f7 in Formula (7) are as follows.
f3: Total amount of transition metal element contained in lithium-containing composite oxide (I) (unit: mole)
f6: amount of each cation (M) contained in the composition (2) (unit: mole)
f7: Valency of each anion (M) [6] The heating temperature in the step of heating the lithium-containing composite oxide (II) after contact with at least one of the composition (1) and the composition (2) is 250 to The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries in any one of [3]-[5] which is 700 degreeC.

[7] リチウム含有複合酸化物(I)が、Ni、Co、およびMnからなる群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素と、Liとを含み、Liのモル量が前記遷移金属元素の総モル量に対して1.2倍超である、[1]〜[6]のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
[8] リチウム含有複合酸化物(I)が、下式(1)で表される化合物である、[7]に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
Li(Lix1Mny1Mez1)Me’α …(1)
ただし、Meは、CoおよびNiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、Me’はAl、Cr、Mg、Mo、Ru、Ti、Zr、およびFeからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、0.1<x1<0.25、0.5≦y1/(y1+z1)≦0.8、0≦α≦0.1、x1+y1+z1=1、1.9<p<2.1、0≦q≦0.1である。
[7] The lithium-containing composite oxide (I) includes at least one transition metal element selected from the group consisting of Ni, Co, and Mn and Li, and the molar amount of Li is the total of the transition metal elements. The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries in any one of [1]-[6] which is more than 1.2 times with respect to molar amount.
[8] The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to [7], wherein the lithium-containing composite oxide (I) is a compound represented by the following formula (1).
Li (Li x1 Mn y1 Me z1 ) Me ′ α O p F q (1)
However, Me is at least one element selected from the group consisting of Co and Ni, and Me ′ is at least one element selected from the group consisting of Al, Cr, Mg, Mo, Ru, Ti, Zr, and Fe. 0.1 <x1 <0.25, 0.5 ≦ y1 / (y1 + z1) ≦ 0.8, 0 ≦ α ≦ 0.1, x1 + y1 + z1 = 1, 1.9 <p <2.1, 0 ≦ q ≦ 0.1.

[9] [1]〜[8]のいずれか一項に記載の製造方法によりリチウムイオン二次電池用正極活物質を製造する工程と、該リチウムイオン二次電池用正極活物質、バインダーおよび導電材を含む正極活物質層を正極集電体上に形成する工程を有する、リチウムイオン二次電池用正極の製造方法。 [9] A step of producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery by the production method according to any one of [1] to [8], the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, a binder, and a conductive material. The manufacturing method of the positive electrode for lithium ion secondary batteries which has the process of forming the positive electrode active material layer containing a material on a positive electrode electrical power collector.

本発明によれば、リチウムイオン二次電池の初期効率を向上させることができるリチウムイオン二次電池用正極活物質が得られる。好ましくは、リチウムイオン二次電池の初期効率およびサイクル維持率を同時に向上させることができるリチウムイオン二次電池用正極活物質が得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries which can improve the initial efficiency of a lithium ion secondary battery is obtained. Preferably, a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery that can simultaneously improve the initial efficiency and cycle retention of the lithium ion secondary battery is obtained.

以下、本発明の実施の形態について説明する。本明細書において、元素記号(例えば、「Li」)は元素を示し、特に言及の無い限り、その元素の単体の物質(例えば、金属)を示すものではない。   Embodiments of the present invention will be described below. In this specification, an element symbol (for example, “Li”) indicates an element, and does not indicate a single substance (for example, metal) of the element unless otherwise specified.

<リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法>
本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法(以下、本製造方法という。)は、Li及び遷移金属元素を含むリチウム含有複合酸化物(I)を、陽イオン交換樹脂を含有する分散液と接触させ、接触後に陽イオン交換樹脂を分離してリチウム含有複合酸化物(II)を得る工程(以下、工程(I)という。)を有する。
さらに、工程(I)で得られたリチウム含有複合酸化物(II)と、下記組成物(1)または組成物(2)の少なくとも一方とを接触させる工程(以下、工程(II)という。)、および接触後のリチウム含有複合酸化物(II)を加熱する工程(以下、工程(III)という。)を有することが好ましい。工程(I)の後に、工程(II)および(III)を経ることにより、リチウム含有複合酸化物(II)の表面の一部に被覆層を有するリチウム含有複合酸化物(III)が得られる。
工程(I)、(II)および(III)を行う場合、工程(I)〜(III)をこの順で行えば、各工程の間に他の工程を含んでいてもよい。製造効率の観点からは工程(I)〜(III)をこの順で連続して行うことが好ましい。
工程(I)で得られたリチウム含有複合酸化物(II)をリチウムイオン二次電池用正極活物質として用いてもよく、工程(I)、(II)および(III)を経て得られるリチウム含有複合酸化物(III)をリチウムイオン二次電池用正極活物質として用いてもよい。
<Method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary battery>
The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention (hereinafter referred to as this production method) contains a lithium-containing composite oxide (I) containing Li and a transition metal element, and a cation exchange resin. The step of contacting with the dispersion and separating the cation exchange resin after the contact to obtain the lithium-containing composite oxide (II) (hereinafter referred to as step (I)) is included.
Furthermore, the step of bringing the lithium-containing composite oxide (II) obtained in step (I) into contact with at least one of the following composition (1) or composition (2) (hereinafter referred to as step (II)). And a step of heating the lithium-containing composite oxide (II) after contact (hereinafter referred to as step (III)). Lithium-containing composite oxide (III) having a coating layer on a part of the surface of lithium-containing composite oxide (II) is obtained by passing through steps (II) and (III) after step (I).
When performing the steps (I), (II) and (III), other steps may be included between the respective steps as long as the steps (I) to (III) are performed in this order. From the viewpoint of production efficiency, it is preferable to perform steps (I) to (III) successively in this order.
The lithium-containing composite oxide (II) obtained in step (I) may be used as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, and contains lithium obtained through steps (I), (II) and (III). The composite oxide (III) may be used as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery.

組成物(1)および組成物(2)は、それぞれ下記の水溶液である。
組成物(1):S、P、F、およびBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素(a)を含む陰イオン(A)を含む水溶液。
組成物(2):Li、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ga、In、Sn、Sb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Er、およびYbからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素(m)の陽イオン(M)を含む水溶液。
The composition (1) and the composition (2) are the following aqueous solutions, respectively.
Composition (1): An aqueous solution containing an anion (A) containing at least one element (a) selected from the group consisting of S, P, F, and B.
Composition (2): Li, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, An aqueous solution containing a cation (M) of at least one metal element (m) selected from the group consisting of Ga, In, Sn, Sb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Er, and Yb .

[リチウム含有複合酸化物]
本製造方法に使用するリチウム含有複合酸化物(I)は、Liと遷移金属元素とを含む。本製造方法の工程(I)において、陽イオン交換樹脂を含有する分散液と接触させる前のリチウム含有複合酸化物をリチウム含有複合酸化物(I)という。
リチウム含有複合酸化物(I)は、遷移金属元素として、Ni、Co、Mn、Fe、Cr、V、Mo、Ru、Ti、Nb、Zn、Zr、およびCuからなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
リチウム含有複合酸化物としては、リチウムイオン二次電池用活物質として公知のリチウム含有複合酸化物を用いることができる。リチウム含有複合酸化物は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
リチウム含有複合酸化物(I)として、例えば、下記化合物(i)、(ii)、(iii)、または(iv)が好ましい。
化合物(i):Ni、Co、およびMnからなる群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素とLiとを含み、Liのモル量が前記遷移金属元素の総モル量に対して1.2倍超である化合物。化合物(i)は、下式(1)で表される化合物が好ましい。
化合物(ii):下式(2)で表される化合物。
化合物(iii):下式(3)で表される化合物、またはこれらの複合体である、オリビン型金属リチウム塩である化合物。
化合物(iv):下記式(4)で表わされる化合物。
これらのうち、リチウムイオン二次電池における高容量が得られるという点で化合物(i)がより好ましい。
[Lithium-containing composite oxide]
The lithium-containing composite oxide (I) used in this production method contains Li and a transition metal element. In step (I) of this production method, the lithium-containing composite oxide before being brought into contact with the dispersion containing the cation exchange resin is referred to as lithium-containing composite oxide (I).
The lithium-containing composite oxide (I) is at least one selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, Fe, Cr, V, Mo, Ru, Ti, Nb, Zn, Zr, and Cu as a transition metal element. It is preferable to contain.
As the lithium-containing composite oxide, a known lithium-containing composite oxide can be used as an active material for a lithium ion secondary battery. A lithium containing complex oxide may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
As the lithium-containing composite oxide (I), for example, the following compound (i), (ii), (iii), or (iv) is preferable.
Compound (i): containing at least one transition metal element selected from the group consisting of Ni, Co, and Mn and Li, wherein the molar amount of Li is 1.2 times the total molar amount of the transition metal element A compound that is super. Compound (i) is preferably a compound represented by the following formula (1).
Compound (ii): Compound represented by the following formula (2).
Compound (iii): A compound represented by the following formula (3) or a complex thereof, which is an olivine-type metal lithium salt.
Compound (iv): A compound represented by the following formula (4).
Among these, the compound (i) is more preferable in that a high capacity in a lithium ion secondary battery can be obtained.

[化合物(i)]
Li(Lix1Mny1Mez1)Me’α・・・ (1)
式(1)中、Meは、CoおよびNiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、Me’はAl、Cr、Mg、Mo、Ru、Ti、Zr、およびFeからなる群より選ばれる少なくとも1種である。0.1<x1<0.25、0.5≦y1/(y1+z1)≦0.8、0≦α≦0.1、x1+y1+z1=1、1.9<p<2.1、0≦q≦0.1である。
化合物(i)としては、Li(Li0.16Ni0.17Co0.08Mn0.59)O、Li(Li0.17Ni0.17Co0.17Mn0.49)O、Li(Li0.17Ni0.21Co0.08Mn0.54)O、Li(Li0.17Ni0.14Co0.14Mn0.55)O、Li(Li0.18Ni0.12Co0.12Mn0.58)O、Li(Li0.18Ni0.16Co0.12Mn0.54)O、Li(Li0.20Ni0.12Co0.08Mn0.60)O、Li(Li0.20Ni0.16Co0.08Mn0.56)O、Li(Li0.20Ni0.13Co0.13Mn0.54)O、が特に好ましい。
[Compound (i)]
Li (Li x1 Mn y1 Me z1 ) Me ′ α O p F q (1)
In formula (1), Me is at least one element selected from the group consisting of Co and Ni, and Me ′ is selected from the group consisting of Al, Cr, Mg, Mo, Ru, Ti, Zr, and Fe. At least one kind. 0.1 <x1 <0.25, 0.5 ≦ y1 / (y1 + z1) ≦ 0.8, 0 ≦ α ≦ 0.1, x1 + y1 + z1 = 1, 1.9 <p <2.1, 0 ≦ q ≦ 0.1.
As the compound (i), Li (Li 0.16 Ni 0.17 Co 0.08 Mn 0.59 ) O 2 , Li (Li 0.17 Ni 0.17 Co 0.17 Mn 0.49 ) O 2 , Li (Li 0.17 Ni 0.21 Co 0.08 Mn 0.54 ) O 2 , Li (Li 0.17 Ni 0.14 Co 0.14 Mn 0.55 ) O 2 , Li (Li 0. 18 Ni 0.12 Co 0.12 Mn 0.58 ) O 2 , Li (Li 0.18 Ni 0.16 Co 0.12 Mn 0.54 ) O 2 , Li (Li 0.20 Ni 0.12 Co 0.08 Mn 0.60 ) O 2 , Li (Li 0.20 Ni 0.16 Co 0.08 Mn 0.56 ) O 2 , Li (Li 0.20 Ni 0.13 Co 0.13 Mn 0. 54 ) O 2 is particularly preferred.

上式(1)で表わされる化合物は、XRD(X線源:CuKα)測定において、層状岩塩型結晶構造(空間群R−3m)に帰属されるピークを有することが好ましい。さらに、遷移金属元素に対するLiの比率が高いため、層状LiMnOの結晶構造に帰属されるピークを有することがより好ましい。層状LiMnOに帰属されるピークは、XRDスペクトルにおいて、2θ=20〜25°の範囲に観察される。 The compound represented by the above formula (1) preferably has a peak attributed to the layered rock salt type crystal structure (space group R-3m) in XRD (X-ray source: CuKα) measurement. Furthermore, since the ratio of Li to the transition metal element is high, it is more preferable to have a peak attributed to the crystal structure of the layered Li 2 MnO 3 . The peak attributed to the layered Li 2 MnO 3 is observed in the range of 2θ = 20 to 25 ° in the XRD spectrum.

[化合物(ii)]
Li(Nix2Mny2Coz2)Me’’ ・・・ (2)
式(2)中、0.95≦a≦1.1、0≦x2≦1、0≦y2≦1、0≦z2≦1、0≦b≦0.3、0.90≦x2+y2+z2+b≦1.05、Me’’はMg、Ca、Sr、Ba、Al、Ti、Zr、Fe、Sn、およびCrからなる群より選ばれる少なくとも1種である。
式(2)で表される化合物(ii)の例としては、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn0.5Ni0.5、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiNi0.85Co0.10Al0.05、LiNi1/3Co1/3Mn1/3が挙げられる。
[Compound (ii)]
Li a (Ni x2 Mn y2 Co z2 ) Me '' b O 2 (2)
In the formula (2), 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ x2 ≦ 1, 0 ≦ y2 ≦ 1, 0 ≦ z2 ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 0.3, 0.90 ≦ x2 + y2 + z2 + b ≦ 1. 05, Me ″ is at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ti, Zr, Fe, Sn, and Cr.
Examples of the compound (ii) represented by the formula (2) include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 0.5 Ni 0.5 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O. 2 , LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 .

[化合物(iii)]
オリビン型金属リチウム塩(化合物(iii))は、下式(3)で表される化合物、またはこれらの複合体である。
Lix3y3z3・・・ (3)
式(3)中、XはFe、Co、Mn、Ni、V、またはCuを示し、YはPまたはSiを示し、0<L≦3、1≦x3≦2、1≦y3≦3、4≦z3≦12、0≦g≦1である。
化合物(iii)としては、LiFePO、LiFe(PO、LiFeP、LiMnPO、LiNiPO、LiCoPO、LiFePOF、LiMnPOF、LiNiPOF、LiCoPOF、LiFeSiO、LiMnSiO、LiNiSiO、LiCoSiOが挙げられる。
[Compound (iii)]
The olivine-type metal lithium salt (compound (iii)) is a compound represented by the following formula (3) or a complex thereof.
Li L X x3 Y y3 O z3 F g ··· (3)
In formula (3), X represents Fe, Co, Mn, Ni, V, or Cu, Y represents P or Si, and 0 <L ≦ 3, 1 ≦ x3 ≦ 2, 1 ≦ y3 ≦ 3, 4 ≦ z3 ≦ 12 and 0 ≦ g ≦ 1.
As the compound (iii), LiFePO 4 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , LiFeP 2 O 7 , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , Li 2 FePO 4 F, Li 2 MnPO 4 F, Li 2 NiPO 4 F, Li 2 CoPO 4 F, Li 2 FeSiO 4, Li 2 MnSiO 4, Li 2 NiSiO 4, Li 2 CoSiO 4 can be cited.

[化合物(iv)]
Li(Mn2−x4−y4Me’’’ x4Liy4)O4−h・・・ (4)
ただし、式(4)中、0≦x4<2、0≦y4≦0.33,0≦h≦0.1であり、Me’’’はCo、Ni、Fe、Ti、Cr,Mg、Ba、Nb、Ag、Cu、Sn、Zn、Ga、およびAlからなる群より選ばれる少なくとも1種である。
式(4)で表される化合物(iv)としては、LiMn、LiMn1.5Ni0.5、LiMn1.0Co1.0、LiMn1.85Al0.15、LiMn1.9Mg0.1が挙げられる。
[Compound (iv)]
Li (Mn 2-x4-y4 Me ′ ″ x4 Li y4 ) O 4-h F h (4)
However, in formula (4), 0 ≦ x4 <2, 0 ≦ y4 ≦ 0.33, 0 ≦ h ≦ 0.1, and Me ′ ″ is Co, Ni, Fe, Ti, Cr, Mg, Ba , Nb, Ag, Cu, Sn, Zn, Ga, and Al.
As the compound (iv) represented by the formula (4), LiMn 2 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 , LiMn 1.0 Co 1.0 O 4 , LiMn 1.85 Al 0.15 O 4 , LiMn 1.9 Mg 0.1 O 4 may be mentioned.

リチウム含有複合酸化物(I)は、粒子状であることが好ましい。また、リチウム含有複合酸化物(I)の平均粒子径(D50)は、0.03〜30μmが好ましい。リチウム含有複合酸化物(I)が化合物(i)、化合物(ii)または化合物(iv)である場合、D50は3〜30μmが好ましく、4〜25μmがより好ましく、5〜20μmが特に好ましい。リチウム複合酸化物(I)が化合物(iii)である場合、D50は0.03〜5μmが好ましく、0.04〜1μmがより好ましく、0.05〜0.5μmが特に好ましい。
本明細書において、D50とは、体積基準で粒度分布を求め、全体積を100%とした累積カーブにおいて、その累積カーブが50%となる点の粒子径である、体積基準累積50%径を意味する。粒度分布は、レーザー散乱粒度分布測定装置で測定した頻度分布および累積体積分布曲線で求められる。粒子径の測定は、粉末を水媒体中に超音波処理などで充分に分散させて粒度分布を測定する(たとえば、HORIBA社製レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置Partica LA−950VII、などを用いる)ことで行なわれる。
The lithium-containing composite oxide (I) is preferably particulate. Moreover, as for the average particle diameter (D50) of lithium containing complex oxide (I), 0.03-30 micrometers is preferable. When the lithium-containing composite oxide (I) is the compound (i), the compound (ii) or the compound (iv), D50 is preferably 3 to 30 μm, more preferably 4 to 25 μm, and particularly preferably 5 to 20 μm. When the lithium composite oxide (I) is the compound (iii), D50 is preferably 0.03 to 5 μm, more preferably 0.04 to 1 μm, and particularly preferably 0.05 to 0.5 μm.
In the present specification, D50 is a volume-based cumulative 50% diameter which is a particle diameter at a point where the cumulative curve is 50% in a cumulative curve where the particle size distribution is obtained on a volume basis and the total volume is 100%. means. The particle size distribution is obtained from a frequency distribution and a cumulative volume distribution curve measured with a laser scattering particle size distribution measuring apparatus. The particle size is measured by sufficiently dispersing the powder in an aqueous medium by ultrasonic treatment or the like to measure the particle size distribution (for example, a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device Partica LA-950VII manufactured by HORIBA, etc.). Used).

[リチウム含有複合酸化物の製造方法]
リチウム含有複合酸化物(I)を製造する方法としては、共沈法により得られる遷移金属を含有する共沈物とリチウム化合物を混合して焼成する方法、水熱合成法、ゾルゲル法、乾式混合法(固相法)、イオン交換法、ガラス結晶化法を適宜用いることができる。
特に、高い放電容量が得られやすい点から、共沈物と、リチウム化合物とを混合して焼成する方法が好ましい。共沈法としては、アルカリ共沈法と炭酸塩共沈法が好ましい。
リチウム複合酸化物(I)が化合物(i)より選ばれる化合物である場合、高い放電容量が得られやすい点から、炭酸塩共沈法が好ましい。
これらの製造方法はそれぞれ公知の手法を用いて行うことができる。
[Method for producing lithium-containing composite oxide]
The lithium-containing composite oxide (I) can be produced by mixing a coprecipitate containing a transition metal obtained by a coprecipitation method with a lithium compound and baking, hydrothermal synthesis method, sol-gel method, dry mixing A method (solid phase method), an ion exchange method, or a glass crystallization method can be appropriately used.
In particular, a method in which a coprecipitate and a lithium compound are mixed and fired is preferable because a high discharge capacity is easily obtained. As the coprecipitation method, an alkali coprecipitation method and a carbonate coprecipitation method are preferable.
When the lithium composite oxide (I) is a compound selected from the compound (i), a carbonate coprecipitation method is preferable because a high discharge capacity is easily obtained.
Each of these production methods can be performed using a known method.

[アルカリ共沈法]
アルカリ共沈法とは、遷移金属元素を含む金属塩水溶液と、強アルカリを含有するpH調整液とを連続的に混合し、反応溶液中のpHを一定に保ちながら、反応溶液中で、遷移金属元素を含む水酸化物を析出させる方法である。アルカリ共沈法では、粉体密度の高い共沈物が得られる。該共沈物を使用すれば、正極活物質層における充填性に優れた正極活物質が得られる。
[Alkaline coprecipitation]
The alkali coprecipitation method is a method in which an aqueous solution of a metal salt containing a transition metal element and a pH adjusting solution containing a strong alkali are continuously mixed to maintain a constant pH in the reaction solution. This is a method of depositing a hydroxide containing a metal element. In the alkali coprecipitation method, a coprecipitate having a high powder density is obtained. When the coprecipitate is used, a positive electrode active material having excellent filling properties in the positive electrode active material layer can be obtained.

遷移金属元素を含む金属塩としては、遷移金属元素の硝酸塩、酢酸塩、塩化物塩、硫酸塩が挙げられる。材料コストが比較的安価で優れた電池特性が得られることから、遷移金属元素の硫酸塩が好ましく、Niの硫酸塩、Coの硫酸塩およびMnの硫酸塩からなる硫酸塩がより好ましい。   Examples of the metal salt containing a transition metal element include nitrates, acetates, chlorides, and sulfates of transition metal elements. Since the material cost is relatively low and excellent battery characteristics are obtained, a transition metal element sulfate is preferable, and a sulfate composed of Ni sulfate, Co sulfate and Mn sulfate is more preferable.

Niの硫酸塩としては、例えば、硫酸ニッケル(II)・六水和物、硫酸ニッケル(II)・七水和物、硫酸ニッケル(II)アンモニウム・六水和物などが挙げられる。
Coの硫酸塩としては、例えば、硫酸コバルト(II)・七水和物、硫酸コバルト(II)アンモニウム・六水和物などが挙げられる。
Mnの硫酸塩としては、例えば、硫酸マンガン(II)・五水和物、硫酸マンガン(II)アンモニウム・六水和物などが挙げられる。
Examples of the sulfate of Ni include nickel (II) sulfate hexahydrate, nickel (II) sulfate heptahydrate, nickel sulfate (II) ammonium hexahydrate, and the like.
Examples of Co sulfate include cobalt (II) sulfate heptahydrate and cobalt (II) ammonium sulfate hexahydrate.
Examples of the sulfate of Mn include manganese sulfate (II) pentahydrate, manganese sulfate (II) ammonium hexahydrate, and the like.

アルカリ共沈法における反応中の溶液のpHは、10〜12が好ましい。
強アルカリを含有するpH調整液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および水酸化リチウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む水溶液が好ましい。中でも、水酸化ナトリウム水溶液がより好ましい。
アルカリ共沈法における反応溶液には、遷移金属元素の溶解度を調整するために、アンモニア水溶液または硫酸アンモニウム水溶液を加えてもよい。
The pH of the solution during the reaction in the alkali coprecipitation method is preferably 10-12.
The pH adjusting solution containing a strong alkali is preferably an aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide. Among these, an aqueous sodium hydroxide solution is more preferable.
In order to adjust the solubility of the transition metal element, an aqueous ammonia solution or an aqueous ammonium sulfate solution may be added to the reaction solution in the alkali coprecipitation method.

[炭酸塩共沈法]
炭酸塩共沈法とは、遷移金属元素を含む金属塩水溶液と、炭酸イオン源を含む水溶液とを連続的に混合し、反応溶液中で、遷移金属元素を含む炭酸塩を析出させる方法である。炭酸塩共沈法では、多孔質で比表面積が高い共沈物が得られる。該共沈物を使用すれば、高い放電容量を示す正極活物質が得られる。
炭酸塩共沈法に用いる遷移金属元素を含む金属塩としては、アルカリ共沈法で挙げたものと同じ遷移金属塩が挙げられる。
[Carbonate coprecipitation]
The carbonate coprecipitation method is a method in which a metal salt aqueous solution containing a transition metal element and an aqueous solution containing a carbonate ion source are continuously mixed to precipitate a carbonate containing a transition metal element in the reaction solution. . In the carbonate coprecipitation method, a porous coprecipitate having a high specific surface area can be obtained. When the coprecipitate is used, a positive electrode active material exhibiting a high discharge capacity can be obtained.
Examples of the metal salt containing a transition metal element used in the carbonate coprecipitation method include the same transition metal salts as those exemplified in the alkali coprecipitation method.

炭酸塩共沈法における反応中の溶液のpHは、7〜9が好ましい。
炭酸イオン源としては、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、および炭酸水素カリウムからなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。
炭酸塩共沈法における反応溶液には、アルカリ共沈法と同様の理由により、アンモニア水溶液または硫酸アンモニウム水溶液を加えてもよい。
The pH of the solution during the reaction in the carbonate coprecipitation method is preferably 7-9.
The carbonate ion source is preferably at least one selected from the group consisting of sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium carbonate, and potassium bicarbonate.
An aqueous ammonia solution or an aqueous ammonium sulfate solution may be added to the reaction solution in the carbonate coprecipitation method for the same reason as in the alkali coprecipitation method.

アルカリ共沈法または炭酸塩共沈法により析出させた共沈物を含む反応溶液に対しては、ろ過、沈降分離、または遠心分離によって水溶液を取り除く工程を実施することが好ましい。ろ過または遠心分離には、加圧ろ過機、減圧ろ過機、遠心分級機、フィルタープレス、スクリュープレス、回転型脱水機などが使用できる。   For the reaction solution containing the coprecipitate deposited by the alkali coprecipitation method or the carbonate coprecipitation method, it is preferable to carry out a step of removing the aqueous solution by filtration, sedimentation separation, or centrifugation. For filtration or centrifugation, a pressure filter, a vacuum filter, a centrifugal classifier, a filter press, a screw press, a rotary dehydrator, or the like can be used.

得られた共沈物を洗浄する工程を実施することが好ましい。洗浄により、共沈物に付着しているナトリウムなどの不純物イオンを除去できる。共沈物の洗浄方法としては、例えば、ろ過とイオン交換水への分散を繰り返す方法などが挙げられる。   It is preferable to carry out a step of washing the obtained coprecipitate. By washing, impurity ions such as sodium attached to the coprecipitate can be removed. Examples of the method for washing the coprecipitate include a method of repeating filtration and dispersion in ion-exchanged water.

共沈法により得られた共沈物と、リチウム化合物とを混合して焼成することによりリチウム含有複合酸化物が得られる。該リチウム化合物としては、例えば炭酸リチウム、水酸化リチウムまたは硝酸リチウムが好ましく、安価であることから炭酸リチウムがより好ましい。
焼成温度は、500〜1000℃が好ましい。焼成温度が、前記範囲内であれば、結晶性の高いリチウム含有複合酸化物が得られやすい。焼成温度は、600〜1000℃がより好ましく、800〜950℃が特に好ましい。
焼成時間は、4〜40時間が好ましく、4〜20時間がより好ましい。
焼成は酸素含有雰囲気下で行うことが好ましく、例えば空気を供給しながら行うことが好ましい。
酸素含有雰囲気下で焼成することで、共沈物中の遷移金属元素が充分に酸化され、結晶性が高くなりやすい。
A lithium-containing composite oxide is obtained by mixing and calcining a coprecipitate obtained by the coprecipitation method and a lithium compound. As the lithium compound, for example, lithium carbonate, lithium hydroxide, or lithium nitrate is preferable, and lithium carbonate is more preferable because it is inexpensive.
The firing temperature is preferably 500 to 1000 ° C. When the firing temperature is within the above range, a lithium-containing composite oxide having high crystallinity is easily obtained. The firing temperature is more preferably 600 to 1000 ° C, particularly preferably 800 to 950 ° C.
The firing time is preferably 4 to 40 hours, and more preferably 4 to 20 hours.
Firing is preferably performed in an oxygen-containing atmosphere, for example, while supplying air.
By firing in an oxygen-containing atmosphere, the transition metal element in the coprecipitate is sufficiently oxidized, and the crystallinity tends to be high.

[工程(I)]
本製造方法では、リチウム含有複合酸化物(I)を、陽イオン交換樹脂を含有する分散液と接触させ、接触後に陽イオン交換樹脂を分離して、リチウム含有複合酸化物(II)を得る。
リチウム含有複合酸化物(I)には、不純物としてリチウム含有複合酸化物の結晶構造を形成しないLiが含まれる。また、リチウム含有複合酸化物(I)には、製造原料(共沈物、リチウム化合物、その他)に由来するLi、NaやK等のアルカリ成分が含まれる場合もある。これらのアルカリ成分を以下、遊離アルカリという。リチウムイオン二次電池の正極活物質として、遊離アルカリを含むリチウム含有複合酸化物を使用すると、リチウムイオン二次電池の充放電効率等の電池特性が低下するおそれがある。
本発明においては、リチウム含有複合酸化物(I)と陽イオン交換樹脂を含有する分散液とを接触させることにより、リチウム含有複合酸化物(I)から遊離アルカリを除去できる。その結果、リチウム含有複合酸化物(II)を正極活物質として使用したリチウムイオン二次電池の電池特性を向上できる。
本発明は、例えば遊離アルカリを溶解できる洗浄液を用いて、リチウム含有複合酸化物から遊離アルカリを除去する方法に比べて、処理が容易であり、遊離アルカリを除去する工程において、廃液を低量にできる。そのため、本発明は環境負荷を低減できる方法といえる。
[Step (I)]
In this production method, the lithium-containing composite oxide (I) is brought into contact with a dispersion containing a cation exchange resin, and after the contact, the cation exchange resin is separated to obtain a lithium-containing composite oxide (II).
The lithium-containing composite oxide (I) includes Li that does not form the crystal structure of the lithium-containing composite oxide as an impurity. Further, the lithium-containing composite oxide (I) may contain alkaline components such as Li, Na, and K derived from production raw materials (coprecipitates, lithium compounds, etc.). These alkali components are hereinafter referred to as free alkalis. If a lithium-containing composite oxide containing free alkali is used as the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery, battery characteristics such as charge / discharge efficiency of the lithium ion secondary battery may be deteriorated.
In the present invention, free alkali can be removed from the lithium-containing composite oxide (I) by bringing the lithium-containing composite oxide (I) into contact with a dispersion containing a cation exchange resin. As a result, the battery characteristics of the lithium ion secondary battery using the lithium-containing composite oxide (II) as the positive electrode active material can be improved.
The present invention is easier to process than a method of removing free alkali from a lithium-containing composite oxide using, for example, a cleaning solution capable of dissolving free alkali, and the amount of waste liquid is reduced in the process of removing free alkali. it can. Therefore, the present invention can be said to be a method that can reduce the environmental load.

本製造方法において、陽イオン交換樹脂は、Li、NaやK等のアルカリ成分を除去できるものである。陽イオン交換樹脂としては、強酸性陽イオン交換樹脂または弱酸性陽イオン交換樹脂が挙げられる。陽イオン交換樹脂は、イオン交換基として、スルホン酸基またはカルボン酸基を有するものが好ましい。   In this production method, the cation exchange resin can remove alkaline components such as Li, Na, and K. Examples of the cation exchange resin include strong acid cation exchange resins and weak acid cation exchange resins. The cation exchange resin preferably has a sulfonic acid group or a carboxylic acid group as an ion exchange group.

陽イオン交換樹脂は、水湿潤樹脂1mL当たりの総イオン交換容量が0.5(ミリ当量/mL−水湿潤樹脂)以上のものが好ましく、1.0(ミリ当量/mL−水湿潤樹脂)以上のものがより好ましい。総イオン交換容量は、湿潤状態の単位樹脂量あたりのイオン交換に関わる全部のイオン交換基数である。また、該水湿潤樹脂とは、陽イオン交換樹脂を水で湿潤した樹脂を意味する。   The cation exchange resin preferably has a total ion exchange capacity of 0.5 (milli equivalent / mL-water wet resin) or more per mL of water wet resin, 1.0 (milli equivalent / mL-water wet resin) or more. Are more preferred. The total ion exchange capacity is the total number of ion exchange groups involved in ion exchange per unit resin amount in a wet state. The water wet resin means a resin obtained by wetting a cation exchange resin with water.

陽イオン交換樹脂は、H型イオン交換樹脂、すなわち、イオン交換基の対イオンとしてHを有する状態で使用することが好ましい。陽イオン交換樹脂をHCl等の強酸性水溶液と接触させる処理(以下、再生処理と言う)によりイオン交換基をH型にできる。例えば、陽イオン交換樹脂として、市販品を使用する場合に、イオン交換基がNa等のアルカリ金属と結合していれば、使用前に再生処理をして用いることが好ましい。また、本発明の工程(I)で使用した陽イオン交換樹脂も再生処理を行うことにより繰り返し使用できる。 The cation exchange resin is preferably used in an H-type ion exchange resin, that is, in a state having H + as a counter ion of the ion exchange group. The ion exchange group can be converted to the H type by a treatment (hereinafter referred to as a regeneration treatment) in which the cation exchange resin is brought into contact with a strongly acidic aqueous solution such as HCl. For example, when a commercially available product is used as the cation exchange resin, it is preferable to use it after regeneration before use if the ion exchange group is bonded to an alkali metal such as Na. Further, the cation exchange resin used in the step (I) of the present invention can be repeatedly used by performing a regeneration treatment.

陽イオン交換樹脂の形状および大きさは特に限定されず、分散媒に分散させることができ、かつ固液分離操作によってリチウム含有複合酸化物(II)と分離可能なものであればよい。
陽イオン交換樹脂は、リチウム含有複合酸化物(II)との分離のしやすさの点からは粒子状が好ましく、形状安定性の点から架橋型が好ましい。
粒子径は取り扱い性、イオン交換反応の速度、およびイオン交換樹脂の安全性等の向上の点で、粒子径が0.05mm〜3.0mmの範囲内であるものを用いることが好ましく、0.15mm〜1.5mmの範囲内がより好ましい。
陽イオン交換樹脂は、マクロポアのないゲル型でもよく、マクロポアを有するポーラス型でもよく、高多孔性のハイポーラス型でもよい。
このような陽イオン交換樹脂としては、例えば、ダイアイオンSK1BH(商品名、三菱化学社製、強酸性陽イオン交換樹脂、総イオン交換容量2.0ミリ当量/mL−水湿潤樹脂、粒子径0.3mm〜1.18mm)、ダイアイオンWK40L(商品名、三菱化学社製、弱酸性陽イオン交換樹脂、総イオン交換容量4.4ミリ当量/mL−水湿潤樹脂、粒子径0.3mm〜1.18mm)等が挙げられる。
The shape and size of the cation exchange resin are not particularly limited as long as it can be dispersed in a dispersion medium and can be separated from the lithium-containing composite oxide (II) by solid-liquid separation operation.
The cation exchange resin is preferably particulate from the viewpoint of ease of separation from the lithium-containing composite oxide (II), and is preferably a crosslinked type from the viewpoint of shape stability.
It is preferable to use particles having a particle size in the range of 0.05 mm to 3.0 mm in terms of improvement in handleability, ion exchange reaction speed, safety of ion exchange resin, and the like. A range of 15 mm to 1.5 mm is more preferable.
The cation exchange resin may be a gel type without macropores, a porous type having macropores, or a highly porous high porous type.
As such a cation exchange resin, for example, Diaion SK1BH (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd., strong acid cation exchange resin, total ion exchange capacity 2.0 meq / mL-water wet resin, particle size 0 .3 mm to 1.18 mm), Diaion WK40L (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, weakly acidic cation exchange resin, total ion exchange capacity 4.4 meq / mL-water wet resin, particle size 0.3 mm to 1 .18 mm).

陽イオン交換樹脂を含有する分散液の分散媒としては、水、または水溶性有機溶媒と水との混合溶媒を用いることができる。水溶性有機溶媒としてはメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ブタンジオール、グリセリン、アセトン、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。安全性、イオン交換反応の速度、およびイオン交換樹脂の安定性に優れる点で水が好ましい。
陽イオン交換樹脂を含有する分散液における、陽イオン交換樹脂の含有量は、分散媒100mLに対して5〜100mLが好ましく、10〜50mLがより好ましい。陽イオン交換樹脂の含有量が上記範囲にあれば、イオン交換反応が十分であり、分散液とリチウム含有複合酸化物との接触後のイオン交換樹脂の分離が容易である。
As a dispersion medium of the dispersion liquid containing a cation exchange resin, water or a mixed solvent of a water-soluble organic solvent and water can be used. Examples of the water-soluble organic solvent include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, butanediol, glycerin, acetone, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone and the like. It is done. Water is preferable because it is excellent in safety, the rate of ion exchange reaction, and the stability of the ion exchange resin.
The content of the cation exchange resin in the dispersion containing the cation exchange resin is preferably 5 to 100 mL, more preferably 10 to 50 mL, with respect to 100 mL of the dispersion medium. If the content of the cation exchange resin is within the above range, the ion exchange reaction is sufficient, and the separation of the ion exchange resin after the contact between the dispersion and the lithium-containing composite oxide is easy.

リチウム含有複合酸化物(I)と分散液とを接触させる方法は、例えば、分散液にリチウム含有複合酸化物(I)を加えて撹拌、混合する方法を用いることができる。分散液との接触は複数回行ってもよい。
リチウム含有複合酸化物(I)と接触させる分散液の温度は、作業性および充放電効率向上の点で10〜90℃が好ましく、20〜60℃がより好ましい。
リチウム含有複合酸化物(I)と分散液とを接触させる時間は特に限定されないが、高い充放電効率と高い放電容量が得られる点では0.5時間以上が好ましく、1時間以上が好ましい。該接触時間の上限は生産性の点から48時間以下が好ましく、24時間以下がより好ましい。
As a method of bringing the lithium-containing composite oxide (I) and the dispersion into contact with each other, for example, a method of adding the lithium-containing composite oxide (I) to the dispersion and stirring and mixing can be used. The contact with the dispersion may be performed a plurality of times.
The temperature of the dispersion to be brought into contact with the lithium-containing composite oxide (I) is preferably from 10 to 90 ° C, more preferably from 20 to 60 ° C, from the viewpoint of improving workability and charge / discharge efficiency.
The time for which the lithium-containing composite oxide (I) is brought into contact with the dispersion is not particularly limited, but is preferably 0.5 hours or more and preferably 1 hour or more in terms of obtaining high charge / discharge efficiency and high discharge capacity. The upper limit of the contact time is preferably 48 hours or less, more preferably 24 hours or less from the viewpoint of productivity.

イオン交換樹脂を含有する分散液は、下式(5)で求められるイオン交換能力の相対量(Xi)が0.003〜0.2であることが好ましく、0.01〜0.15がより好ましく、0.02〜0.1が特に好ましい。イオン交換能力の相対量(Xi)が上記範囲の下限以上で工程(I)を行えば、得られたリチウムイオン含有複合酸化物を有するリチウムイオン二次電池の充放電効率と放電容量を高くでき、上限以下で工程(I)を行えば、遷移金属成分の溶出を少なくでき、収率が高くなる。
イオン交換能力の相対量(Xi)は、リチウム含有複合酸化物(I)に含まれるLiのモル量に対する、分散液中の陽イオン交換樹脂の総イオン交換容量であり、化式(5)で表される。
イオン交換能力の相対量(Xi)=f1×f2/f0…(5)
ただし、式(5)中のf0〜f2は以下のとおりである。
f0:リチウム含有複合酸化物(I)に含まれるリチウム元素の総量(単位:モル)
f1:水湿潤状態における陽イオン交換樹脂のイオン交換容量(単位:ミリ当量/mL)
f2:分散液に含まれる陽イオン交換樹脂の量(単位:mL)
The dispersion containing the ion exchange resin preferably has a relative amount (Xi) of the ion exchange capacity obtained by the following formula (5) of 0.003 to 0.2, more preferably 0.01 to 0.15. Preferably, 0.02 to 0.1 is particularly preferable. If the relative amount (Xi) of the ion exchange capacity is not less than the lower limit of the above range, the charge / discharge efficiency and discharge capacity of the lithium ion secondary battery having the obtained lithium ion-containing composite oxide can be increased. If the step (I) is carried out below the upper limit, elution of the transition metal component can be reduced and the yield is increased.
The relative amount (Xi) of the ion exchange capacity is the total ion exchange capacity of the cation exchange resin in the dispersion with respect to the molar amount of Li contained in the lithium-containing composite oxide (I). expressed.
Relative amount of ion exchange capacity (Xi) = f1 × f2 / f0 (5)
However, f0-f2 in Formula (5) is as follows.
f0: Total amount of lithium element contained in the lithium-containing composite oxide (I) (unit: mole)
f1: Ion exchange capacity of cation exchange resin in water wet state (unit: milliequivalent / mL)
f2: Amount of cation exchange resin contained in the dispersion (unit: mL)

リチウム含有複合酸化物(I)と分散液とを接触させた後、陽イオン交換樹脂を分離して、リチウム含有複合酸化物(II)を得る。分離方法としては、分散液から粒子サイズの異なる2種以上の粒子を分離する一般的な固液分離方法を使用できる。具体例としてろ過、篩分け、沈降分離、または遠心分離等が挙げられる。
前記固液分離により、リチウム含有複合酸化物(II)と分散媒を含むスラリーが得られる。さらに、分散媒の一部または全部を除去するために、加熱乾燥することが好ましい。分散媒の一部または全部を除去することにより、リチウム含有複合酸化物(II)を取り扱いやすくすることができる。また、工程(II)を行う場合は、工程(II)の処理効率を向上させることができる。加熱温度は40〜300℃が好ましく、60〜200℃がより好ましい。加熱時間は特に限定されず、例えば0.5〜30時間が好ましく、1〜20時間がより好ましい。
加熱温度が上記範囲内であると効率よく乾燥させることができる。
After bringing the lithium-containing composite oxide (I) and the dispersion into contact with each other, the cation exchange resin is separated to obtain the lithium-containing composite oxide (II). As a separation method, a general solid-liquid separation method for separating two or more kinds of particles having different particle sizes from the dispersion can be used. Specific examples include filtration, sieving, sedimentation separation, or centrifugation.
By the solid-liquid separation, a slurry containing lithium-containing composite oxide (II) and a dispersion medium is obtained. Furthermore, in order to remove a part or all of the dispersion medium, it is preferable to heat dry. By removing part or all of the dispersion medium, the lithium-containing composite oxide (II) can be easily handled. Moreover, when performing process (II), the process efficiency of process (II) can be improved. The heating temperature is preferably 40 to 300 ° C, more preferably 60 to 200 ° C. A heating time is not specifically limited, For example, 0.5 to 30 hours are preferable, and 1 to 20 hours are more preferable.
When the heating temperature is within the above range, it can be efficiently dried.

[工程(II)]
本製造方法の工程(II)では、工程(I)で得られた、リチウム含有複合酸化物(II)と、組成物(1)および組成物(2)の少なくとも一方とを接触させる。
この工程を経て得られる正極活物質を使用すれば、リチウムイオン二次電池の充放電効率またはサイクル特性の少なくとも一方をさらに向上できる。組成物(1)に含まれる陰イオン(A)は、リチウム含有複合酸化物(II)からLiを引き抜き、リチウムイオン二次電池の充放電効率を向上させる。組成物(2)に含まれる金属元素(m)が表面に存在すれば、リチウム含有複合酸化物からの遷移金属の溶出を抑制でき、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上させる。
[Step (II)]
In step (II) of this production method, the lithium-containing composite oxide (II) obtained in step (I) is brought into contact with at least one of composition (1) and composition (2).
If the positive electrode active material obtained through this step is used, at least one of the charge / discharge efficiency or the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery can be further improved. The anion (A) contained in the composition (1) extracts Li from the lithium-containing composite oxide (II) and improves the charge / discharge efficiency of the lithium ion secondary battery. If the metal element (m) contained in the composition (2) is present on the surface, elution of the transition metal from the lithium-containing composite oxide can be suppressed, and the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery are improved.

工程(II)において、組成物(1)および組成物(2)の両方とリチウム含有複合酸化物(II)と接触する場合、組成物(1)および組成物(2)を同時にまたは連続して接触させればよく、接触させる順番は限定されない。連続して接触する態様としては、リチウム含有複合酸化物(II)に組成物(1)を接触させた後に組成物(2)を接触させる態様、組成物(2)を接触させた後に組成物(1)を接触させる態様、一方の組成物と他方の組成物を交互に複数回ずつ接触させる態様等が挙げられる。同時に接触させる態様としては、リチウム含有複合酸化物(II)に組成物(1)および組成物(2)を同時に接触させる態様、組成物(1)および組成物(2)を予め混合した後、混合物を接触させる態様等が挙げられる。
特に、陽イオン(M)と陰イオン(A)との反応が進みやすいと考えられることから、リチウム含有複合酸化物(II)に組成物(2)を接触させた後に、組成物(1)を接触させる順番とすることが特に好ましい。
In the step (II), when both the composition (1) and the composition (2) are brought into contact with the lithium-containing composite oxide (II), the composition (1) and the composition (2) are simultaneously or successively What is necessary is just to make it contact, and the order to contact is not limited. As a mode of continuous contact, a mode of contacting the composition (2) after contacting the composition (1) with the lithium-containing composite oxide (II), and a mode of contacting the composition (2) Examples include an aspect in which (1) is contacted, and an aspect in which one composition and the other composition are alternately contacted a plurality of times. As an aspect to contact simultaneously, after making the composition (1) and the composition (2) contact the lithium-containing composite oxide (II) simultaneously, the composition (1) and the composition (2) are mixed in advance, The aspect etc. which a mixture is made to contact are mentioned.
In particular, since it is considered that the reaction between the cation (M) and the anion (A) is likely to proceed, the composition (1) is brought into contact with the lithium-containing composite oxide (II) after contacting the composition (2). It is particularly preferable to set the order of contact.

工程(II)において、リチウム含有複合酸化物(II)と、組成物(1)および組成物(2)の少なくとも一方との接触方法は、スプレーコート法が好ましい。スプレーコート法は、組成物(1)および組成物(2)の少なくとも一方を、リチウム含有複合酸化物(II)に噴霧する方法であり、プロセスの簡便性とリチウム含有複合酸化物の表面に被覆層を均一に形成できるため好ましい。
スプレーコート法は、具体的には、撹拌中のリチウム含有複合酸化物(II)に、組成物(1)および組成物(2)の少なくとも一方を噴霧してリチウム含有複合酸化物(II)と混合することが好ましい。撹拌装置としては、ドラムミキサーまたはソリッドエアー等の低剪断力の撹拌機を用いることができる。
In the step (II), the contact method between the lithium-containing composite oxide (II) and at least one of the composition (1) and the composition (2) is preferably a spray coating method. The spray coating method is a method in which at least one of the composition (1) and the composition (2) is sprayed on the lithium-containing composite oxide (II), and the process is simple and the surface of the lithium-containing composite oxide is coated. This is preferable because the layer can be formed uniformly.
Specifically, in the spray coating method, at least one of the composition (1) and the composition (2) is sprayed on the lithium-containing composite oxide (II) under stirring to form the lithium-containing composite oxide (II). It is preferable to mix. As a stirring device, a low shearing stirrer such as a drum mixer or solid air can be used.

[組成物(1)]
組成物(1):S、P、F、およびBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素(a)を含む陰イオン(A)を少なくとも1種含む水溶液。
陰イオン(A)は、元素(a)の単原子からなる陰イオンと、元素(a)を含む多原子からなる陰イオンの両方を含む。また、陰イオン(A)はいずれか1種を単独で使用してもよく、複数種を使用してもよい。
陰イオン(A)は、SO 2−、SO 2−、S 2−、SO 2−、SO 2−、PO 3−、P 4−、PO 3−、PO 3−、F、BO 3−、BO 、B 2−、またはB が好ましい。なかでも、安定性や取り扱い性の点で、SO 2−、PO 3−、またはFがより好ましい。特に高い放電容量が得られる点で陰イオン(A)はFであることがより好ましい。
[Composition (1)]
Composition (1): An aqueous solution containing at least one anion (A) containing at least one element (a) selected from the group consisting of S, P, F, and B.
The anion (A) includes both an anion composed of a single atom of the element (a) and an anion composed of a polyatom including the element (a). Moreover, anion (A) may use any 1 type individually, and may use multiple types.
The anion (A) is SO 4 2− , SO 3 2− , S 2 O 3 2− , SO 6 2− , SO 8 2− , PO 4 3− , P 2 O 7 4− , PO 3 3−. , PO 2 3− , F , BO 3 3− , BO 2 , B 4 O 7 2− , or B 5 O 8 are preferable. Among these, SO 4 2− , PO 4 3− , or F is more preferable from the viewpoint of stability and handleability. In particular, the anion (A) is more preferably F − in that a high discharge capacity can be obtained.

組成物(1)は、元素(a)を含み、水溶液中で解離して陰イオン(A)を生成させる水溶性化合物(1)を溶解させたものであることが好ましい。本明細書において、25℃の蒸留水への溶解度(飽和溶液100gに溶けている溶質の質量[g])が2超であることを水溶性といい、前記溶解度が0〜2であることを難溶性という。
前記溶解度が2超である水溶性化合物(1)の好ましい例としては、HSO、HSO、H、HSO、HSO、HPO、H、HPO、HPO、HF、HBO、HBO、H、HB、またはこれらのアンモニウム塩、アミン塩、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられる。これらのなかでも、取り扱い性や安全性の点で、酸よりも塩を用いることが好ましい。また、加熱する際に分解して除去される点で、アンモニウム塩が特に好ましい。具体的には(NHSO、(NH)HSO、(NHPO、(NHHPO、(NH)HPO、NHF等が好ましい。
The composition (1) preferably contains the element (a) and dissolves the water-soluble compound (1) that is dissociated in an aqueous solution to form the anion (A). In this specification, the solubility in distilled water at 25 ° C. (the mass [g] of the solute dissolved in 100 g of the saturated solution) is more than 2 and is said to be water-soluble, and the solubility is 0 to 2. Slightly soluble.
Preferable examples of the water-soluble compound (1) having a solubility exceeding 2 include H 2 SO 4 , H 2 SO 3 , H 2 S 2 O 3 , H 2 SO 6 , H 2 SO 8 , and H 3 PO 4. , H 4 P 2 O 7 , H 3 PO 3 , H 3 PO 2 , HF, H 3 BO 3 , HBO 2 , H 2 B 4 O 7 , HB 5 O 8 , or ammonium salts, amine salts, lithium thereof Salt, sodium salt, potassium salt and the like. Among these, it is preferable to use a salt rather than an acid in terms of handleability and safety. An ammonium salt is particularly preferable in that it is decomposed and removed when heated. Specifically, (NH 4 ) 2 SO 4 , (NH 4 ) HSO 4 , (NH 4 ) 3 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , (NH 4 ) H 2 PO 4 , NH 4 F and the like are preferable. .

組成物(1)の溶媒には、前記水溶性化合物(1)の溶解性を損なわない範囲で、水溶性アルコールおよびポリオールの一方または両方を含有してもよい。
水溶性アルコールとしては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノールが挙げられる。ポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ブタンジオール、グリセリンが挙げられる。
組成物(1)において、溶媒中に含まれる水溶性アルコールとポリオールの合計の含有量は、溶媒の全質量に対して0〜20%が好ましく、0〜10%がより好ましい。安全面、環境面、取扱い性、コストの点で、溶媒が水のみであることが特に好ましい。
The solvent of the composition (1) may contain one or both of a water-soluble alcohol and a polyol as long as the solubility of the water-soluble compound (1) is not impaired.
Examples of the water-soluble alcohol include methanol, ethanol, 1-propanol, and 2-propanol. Examples of the polyol include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, butanediol, and glycerin.
In the composition (1), the total content of the water-soluble alcohol and the polyol contained in the solvent is preferably 0 to 20%, more preferably 0 to 10% with respect to the total mass of the solvent. In view of safety, environment, handling, and cost, the solvent is particularly preferably water only.

組成物(1)には、水溶性化合物(1)の溶解度を調整するために、pH調整剤を含有させてもよい。pH調整剤としては、後の工程で加熱された時に揮発または分解するものが好ましい。例えば、酢酸、クエン酸、乳酸、ギ酸、マレイン酸、シュウ酸などの有機酸、またはアンモニアが好ましい。このように、揮発または分解するpH調整剤を用いると、不純物が残留しにくいため、良好な電池特性が得られやすい。   The composition (1) may contain a pH adjuster in order to adjust the solubility of the water-soluble compound (1). As the pH adjuster, those that volatilize or decompose when heated in a later step are preferable. For example, an organic acid such as acetic acid, citric acid, lactic acid, formic acid, maleic acid, oxalic acid, or ammonia is preferable. As described above, when a pH adjuster that volatilizes or decomposes is used, it is difficult for impurities to remain, and thus good battery characteristics are easily obtained.

水溶性化合物(1)の含有量は、組成物(1)の全質量に対して、陰イオン(A)換算で0.5〜30%が好ましく、2〜20%が特に好ましい。
水溶性化合物(1)が0.5%以上であれば、後の工程で加熱により溶媒を除去しやすいため、好ましい。また、30%以下であれば、組成物(1)の粘度が適切な範囲になり、リチウム含有複合酸化物(II)と組成物(1)とを均一に接触させやすい点で好ましい。
The content of the water-soluble compound (1) is preferably 0.5 to 30% and particularly preferably 2 to 20% in terms of anion (A) with respect to the total mass of the composition (1).
If the water-soluble compound (1) is 0.5% or more, it is preferable because the solvent is easily removed by heating in the subsequent step. Moreover, if it is 30% or less, the viscosity of a composition (1) will become an appropriate range, and it is preferable at the point which is easy to make lithium containing complex oxide (II) and a composition (1) contact uniformly.

リチウム含有複合酸化物(II)に組成物(1)を接触させる場合、組成物(1)中の陰イオン(A)の相対量(Xa)は、0.001〜0.15の範囲内であることが好ましい。陰イオン(A)の相対量(Xa)が、0.001以上であると充放電効率が向上しやすく、0.15以下であると不純物生成による容量低下が起きにくい。該陰イオン(A)の相対量(Xa)の値は、0.003〜0.12の範囲内がより好ましく、0.005〜0.09の範囲内が特に好ましい。
陰イオン(A)の相対量(Xa)は、リチウム含有複合酸化物(I)に含まれる遷移金属元素の総量に対する、組成物(1)に含まれる陰イオン(A)のモル量に陰イオン(A)の価数の絶対値を乗じた値である。
なお、組成物(1)に2種以上の陰イオン(A1)、(A2)…が含まれる場合には、陰イオン(A)の相対量(Xa)は、組成物(1)に含まれるすべての陰イオンの合計値である。すなわち、陰イオン(A1)のモル量と陰イオン(A1)の価数の積、陰イオン(A2)のモル量と陰イオン(A2)の価数の積…を求め、これらの和をリチウム含有複合酸化物(I)に含まれる遷移金属元素の総量で除した値とする。
組成物(1)中の陰イオン(A)の相対量(Xa)は、式(6)で表される。
陰イオン(A)の相対量(Xa)=Σ(f4×f5)/f3 … (6)
ただし、式(6)中のf3〜f5は以下のとおりである。
f3:リチウム含有複合酸化物(I)に含まれる遷移金属元素の総量(単位:モル)
f4:組成物(1)に含まれる各陰イオン(A)の量(単位:モル)
f5:各陰イオン(A)の価数
When the composition (1) is brought into contact with the lithium-containing composite oxide (II), the relative amount (Xa) of the anion (A) in the composition (1) is within the range of 0.001 to 0.15. Preferably there is. When the relative amount (Xa) of the anion (A) is 0.001 or more, the charge / discharge efficiency is easily improved, and when it is 0.15 or less, capacity reduction due to impurity generation hardly occurs. The value of the relative amount (Xa) of the anion (A) is more preferably within the range of 0.003 to 0.12, and particularly preferably within the range of 0.005 to 0.09.
The relative amount (Xa) of the anion (A) is based on the molar amount of the anion (A) contained in the composition (1) with respect to the total amount of transition metal elements contained in the lithium-containing composite oxide (I). It is a value obtained by multiplying the absolute value of the valence of (A).
In addition, when two or more types of anions (A1), (A2)... Are included in the composition (1), the relative amount (Xa) of the anions (A) is included in the composition (1). The sum of all anions. That is, the product of the molar amount of the anion (A1) and the valence of the anion (A1), the product of the molar amount of the anion (A2) and the valence of the anion (A2), and the sum of these are obtained. A value obtained by dividing the total amount of transition metal elements contained in the contained composite oxide (I).
The relative amount (Xa) of the anion (A) in the composition (1) is represented by the formula (6).
Relative amount of anion (A) (Xa) = Σ (f4 × f5) / f3 (6)
However, f3-f5 in Formula (6) are as follows.
f3: Total amount of transition metal element contained in lithium-containing composite oxide (I) (unit: mole)
f4: amount of each anion (A) contained in the composition (1) (unit: mole)
f5: Valence of each anion (A)

[組成物(2)]
本発明における組成物(2)は、Li、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ga、In、Sn、Sb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Er、およびYbからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素(m)の陽イオン(M)を含む水溶液である。
金属元素(m)の陽イオン(M)としては、各金属元素(m)の単原子または各金属元素(m)を含む錯体の両方を含む。組成物(1)の陰イオン(A)との反応性の点で、陽イオン(M)は、金属元素(m)の単原子のイオンであることが好ましい。
金属元素(m)はいずれか1種を単独で使用してもよく、複数種を使用してもよい。金属元素(m)としては、Al、Nb、またはZrが好ましい。陽イオン(M)としては、Al3+、Nb5+、Nb3+、またはZr4+が好ましい。特にサイクル特性向上の点で、金属元素(m)はAlが好ましく、陽イオン(M)がAl3+であることが好ましい。
[Composition (2)]
The composition (2) in the present invention includes Li, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Cations of at least one metal element (m) selected from the group consisting of Zn, Al, Ga, In, Sn, Sb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Er, and Yb (M ).
The cation (M) of the metal element (m) includes both a single atom of each metal element (m) or a complex containing each metal element (m). In terms of reactivity with the anion (A) of the composition (1), the cation (M) is preferably a monoatomic ion of the metal element (m).
Any one of the metal elements (m) may be used alone, or a plurality of them may be used. As the metal element (m), Al, Nb, or Zr is preferable. As the cation (M), Al 3+ , Nb 5+ , Nb 3+ , or Zr 4+ is preferable. In particular, from the viewpoint of improving cycle characteristics, the metal element (m) is preferably Al, and the cation (M) is preferably Al 3+ .

組成物(2)は、金属元素(m)を有し、水溶液中で陽イオン(M)を生じさせる水溶性化合物(2)を溶媒に溶解させたものであることが好ましい。
水溶性化合物(2)の例としては、金属元素(m)の硝酸塩、硫酸塩、塩化物等の無機塩、酢酸塩、クエン酸塩、マレイン酸塩、ギ酸塩、乳酸塩、乳酸塩、シュウ酸塩等の有機塩または有機錯体、アンミン錯体等が挙げられる。なかでも、熱により分解しやすく、溶媒への溶解性が高いことから、硝酸塩、有機酸塩、有機錯体、アンミン錯体が特に好ましい。
水溶性化合物(2)の好ましい例としては、炭酸ジルコニウムアンモニウム、ハロゲン化ジルコニウムアンモニウム、酢酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、シュウ酸アルミニウム、クエン酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、塩基性乳酸アルミニウム、マレイン酸アルミニウム、硝酸ニオブ、酢酸ニオブ、クエン酸ニオブ、マレイン酸ニオブ、ギ酸ニオブ、乳酸ニオブ、シュウ酸ニオブ、シュウ酸ニオブアンモニウムが挙げられる。
The composition (2) preferably has a metal element (m) and is obtained by dissolving a water-soluble compound (2) that generates a cation (M) in an aqueous solution in a solvent.
Examples of the water-soluble compounds (2) include inorganic salts such as nitrates, sulfates and chlorides of metal elements (m), acetates, citrates, maleates, formates, lactates, lactates, sulphate Examples thereof include organic salts such as acid salts, organic complexes, and ammine complexes. Among these, nitrates, organic acid salts, organic complexes, and ammine complexes are particularly preferable because they are easily decomposed by heat and have high solubility in a solvent.
Preferred examples of the water-soluble compound (2) include ammonium zirconium carbonate, ammonium zirconium halide, zirconium acetate, zirconium nitrate, aluminum nitrate, aluminum acetate, aluminum oxalate, aluminum citrate, aluminum lactate, basic aluminum lactate, malein Examples thereof include aluminum oxide, niobium nitrate, niobium acetate, niobium citrate, niobium maleate, niobium formate, niobium lactate, niobium oxalate, and ammonium niobium oxalate.

組成物(2)の溶媒は、水溶性化合物(2)の溶解性を損なわない範囲で、前記組成物(1)と同様の、水溶性アルコールおよびポリオールの一方または両方を添加してもよい。また、その含有量も組成物(1)の場合と同様である。さらに、組成物(2)には、水溶性化合物(2)の溶解度を調整するために、前記組成物(1)と同様のpH調整剤を含有させてもよい。   As the solvent of the composition (2), one or both of a water-soluble alcohol and a polyol similar to those of the composition (1) may be added as long as the solubility of the water-soluble compound (2) is not impaired. Moreover, the content is the same as that of the composition (1). Furthermore, in order to adjust the solubility of the water-soluble compound (2), the composition (2) may contain the same pH adjuster as that of the composition (1).

水溶液化合物(2)の含有量は、組成物の(2)の全質量に対して、金属元素(m)換算で0.5〜30%が好ましく、2〜20%が特に好ましい。
水溶性化合物(2)が0.5%以上であれば、後の工程で加熱により溶媒を除去しやすいため、好ましい。また、30%以下であれば、組成物(2)の粘度が適切な範囲になり、リチウム含有複合酸化物(II)と組成物(2)とを均一に接触させやすい点で好ましい。
The content of the aqueous solution compound (2) is preferably 0.5 to 30% and particularly preferably 2 to 20% in terms of the metal element (m) with respect to the total mass of (2) of the composition.
If the water-soluble compound (2) is 0.5% or more, it is preferable because the solvent can be easily removed by heating in a later step. Moreover, if it is 30% or less, the viscosity of a composition (2) will become an appropriate range, and it is preferable at the point which is easy to make lithium containing complex oxide (II) and a composition (2) contact uniformly.

リチウム含有複合酸化物(II)に組成物(2)を接触させる場合、組成物(2)中の金属元素(m)の相対量(Xm)は、0.001〜0.15の範囲内であることが好ましい。金属元素(m)の相対量(Xm)の値が、0.001以上であるとサイクル特性向上の効果が大きくなり、0.15以下であると不純物生成による容量低下が起きにくい。該金属元素(m)の相対量(Xm)の値は、0.003〜0.12の範囲内がより好ましく、0.005〜0.09の範囲内が特に好ましい。
金属元素(m)の相対量(Xm)は、リチウム含有複合酸化物(I)に含まれる遷移金属元素の総量に対する、組成物(2)に含まれる金属元素(m)の陽イオン(M)のモル量に陽イオン(M)の価数の絶対値を乗じた値である。
なお、組成物(1)に2種以上の金属元素(m1)、(m2)…が含まれる場合には、金属元素(m)の相対量(Xm)は、組成物(2)に含まれる全ての金属元素の合計値である。すなわち、金属元素(m1)を含む陽イオン(M1)のモル量と陽イオン(M1)の価数の積、金属元素(m2)を含む陽イオン(M2)のモル量と陽イオン(M2)の価数の積…を求め、これらの和をリチウム含有複合酸化物(I)に含まれる遷移金属元素の総量で除した値とする。
組成物(1)中の陽イオン(M)の相対量(Xm)は、式(7)で表される。
金属元素(m)の相対量(Xm)=Σ(f6×f7)/f3…(7)
ただし、式(7)中のf3は、式(6)と同じであり、f6、f7は以下のとおりである。
f6:組成物(2)に含まれる各陽イオン(M)の量(単位:モル)
f7:各陽イオン(M)の価数
When the composition (2) is brought into contact with the lithium-containing composite oxide (II), the relative amount (Xm) of the metal element (m) in the composition (2) is within the range of 0.001 to 0.15. Preferably there is. When the value of the relative amount (Xm) of the metal element (m) is 0.001 or more, the effect of improving the cycle characteristics is increased, and when the value is 0.15 or less, the capacity is not easily reduced due to impurity generation. The value of the relative amount (Xm) of the metal element (m) is more preferably in the range of 0.003 to 0.12, and particularly preferably in the range of 0.005 to 0.09.
The relative amount (Xm) of the metal element (m) is the cation (M) of the metal element (m) contained in the composition (2) with respect to the total amount of the transition metal element contained in the lithium-containing composite oxide (I). Is a value obtained by multiplying the molar amount of the valence of the cation (M) by the absolute value.
In addition, when 2 or more types of metal elements (m1), (m2)... Are included in the composition (1), the relative amount (Xm) of the metal element (m) is included in the composition (2). It is the total value of all metal elements. That is, the product of the molar amount of the cation (M1) containing the metal element (m1) and the valence of the cation (M1), the molar amount of the cation (M2) containing the metal element (m2) and the cation (M2) Are obtained by dividing the sum of these by the total amount of transition metal elements contained in the lithium-containing composite oxide (I).
The relative amount (Xm) of the cation (M) in the composition (1) is represented by the formula (7).
Relative amount of metal element (m) (Xm) = Σ (f6 × f7) / f3 (7)
However, f3 in Formula (7) is the same as Formula (6), and f6 and f7 are as follows.
f6: amount of each cation (M) contained in the composition (2) (unit: mole)
f7: Valence of each cation (M)

さらに、リチウム含有複合酸化物(II)に接触させる組成物(1)の量および組成物(2)の量は、金属元素(m)の相対量(Xm)/陰イオン(A)の相対量(Xa)で表される両者の比(Xm/Xa)が0.1〜10であることが好ましい。該両者の比(Xm/Xa)は0.2〜5がより好ましく、0.3〜3がさらに好ましい。該両者の比(Xm/Xa)が上記範囲内であると放電容量が高く、サイクル特性が高い正極活物質が得られやすい。   Furthermore, the amount of the composition (1) and the amount of the composition (2) that are brought into contact with the lithium-containing composite oxide (II) are the relative amount of the metal element (m) (Xm) / the relative amount of the anion (A). It is preferable that ratio (Xm / Xa) of both represented by (Xa) is 0.1-10. The ratio (Xm / Xa) of the two is more preferably 0.2 to 5, and further preferably 0.3 to 3. When the ratio (Xm / Xa) of the two is within the above range, a positive electrode active material having a high discharge capacity and high cycle characteristics is easily obtained.

[工程(III)]
本製造方法では、工程(II)において組成物(1)および組成物(2)の少なくとも一方と接触した後のリチウム含有複合酸化物(II)を加熱する。この加熱により、リチウム含有複合酸化物(II)、組成物(1)および組成物(2)の少なくとも一方に含まれる水および有機成分等の揮発性の不純物が除去され、表面の一部に被覆層を有するリチウム含有複合酸化物(III)が得られる。
[Step (III)]
In this production method, the lithium-containing composite oxide (II) after contacting with at least one of the composition (1) and the composition (2) in the step (II) is heated. This heating removes volatile impurities such as water and organic components contained in at least one of the lithium-containing composite oxide (II), the composition (1) and the composition (2), and covers a part of the surface. A lithium-containing composite oxide (III) having a layer is obtained.

工程(III)における加熱は、酸素含有雰囲気下で行うことが好ましい。加熱温度は、250〜700℃が好ましく、350〜600℃がより好ましい。加熱温度が250℃以上であると、被覆層を良好に形成できる。また残留水分等の揮発性の不純物が少なくなることからサイクル維持率の低下が抑制できる。
一方、加熱温度が700℃以下であると、正極活物質の内部に金属元素(m)が拡散しにくく、該金属元素(m)の拡散に起因する電池の容量低下を防止できる。
また、被覆層を非晶質とする場合、加熱温度は250℃〜550℃が好ましく、350〜500℃がより好ましい。加熱温度が550℃以下であると、被覆層が結晶化しにくくなる。
The heating in step (III) is preferably performed in an oxygen-containing atmosphere. The heating temperature is preferably 250 to 700 ° C, and more preferably 350 to 600 ° C. A coating layer can be favorably formed as heating temperature is 250 degreeC or more. Further, since volatile impurities such as residual moisture are reduced, a decrease in cycle maintenance rate can be suppressed.
On the other hand, when the heating temperature is 700 ° C. or lower, the metal element (m) is difficult to diffuse inside the positive electrode active material, and the battery capacity can be prevented from decreasing due to the diffusion of the metal element (m).
When the coating layer is amorphous, the heating temperature is preferably 250 ° C to 550 ° C, more preferably 350 to 500 ° C. When the heating temperature is 550 ° C. or lower, the coating layer is difficult to crystallize.

加熱時間は、0.1〜24時間が好ましく、0.5〜18時間がより好ましく、1〜12時間が特に好ましい。加熱時間が上記範囲であると、被覆層が良好に形成されやすい。
加熱時の圧力は特に限定されず、常圧または加圧が好ましく、常圧が特に好ましい。
The heating time is preferably 0.1 to 24 hours, more preferably 0.5 to 18 hours, and particularly preferably 1 to 12 hours. When the heating time is in the above range, the coating layer is easily formed satisfactorily.
The pressure at the time of heating is not specifically limited, Normal pressure or pressurization is preferable, and normal pressure is particularly preferable.

前記被覆層は、元素(a)を含む化合物、金属元素(m)を含む化合物、もしくは元素(a)と金属元素(m)を含む化合物またはこれらの混合物からなる。前記被覆層は、すくなくとも、元素(a)と金属元素(m)を含む難溶性の化合物を含むことが好ましい。
元素(a)を含む化合物としては、元素(a)とアルカリ金属からなる塩が挙げられる。前記塩としては、LiF、LiPO、LiSO、NaF、KF等が挙げられる。
金属元素(m)を含む化合物としては、金属元素(m)の酸化物または水酸化物等が挙げられる。酸化物としては、Al、ZrO等が挙げられる。水酸化物としてはAl(OH)、Zr(OH)等が挙げられる。
元素(a)と金属元素(m)を含む化合物としては、具体的には、BaSO、CaSO、SrSO、Al(SO、Zr(SO、CePO、BiPO、AlPO、LaPO、Ce(PO、Mg(PO、Ba(PO、Ca(PO、Zr(PO、LiPO、Nb(PO、LiF、SrF、BaF、CaF、MgF、LaF、AlF、CeF、InF、ZrF、NbF等が挙げられる。また、これらのなかでも、Al(SO、AlPO、AlF、Zr(SO、またはZrFが好ましく、Al(SOまたはAlFがより好ましく、AlFが特に好ましい。
The coating layer is made of a compound containing the element (a), a compound containing the metal element (m), a compound containing the element (a) and the metal element (m), or a mixture thereof. The coating layer preferably contains at least a hardly soluble compound containing the element (a) and the metal element (m).
Examples of the compound containing the element (a) include a salt composed of the element (a) and an alkali metal. Examples of the salt include LiF, Li 3 PO 4 , Li 2 SO 4 , NaF, and KF.
Examples of the compound containing the metal element (m) include an oxide or hydroxide of the metal element (m). Examples of the oxide include Al 2 O 3 and ZrO 2 . Examples of the hydroxide include Al (OH) 3 and Zr (OH) 4 .
Specific examples of the compound containing the element (a) and the metal element (m) include BaSO 4 , CaSO 4 , SrSO 4 , Al 2 (SO 4 ) 3 , Zr (SO 4 ) 2 , CePO 4 , and BiPO 4. , AlPO 4 , LaPO 4 , Ce 3 (PO 4 ) 4 , Mg 3 (PO 4 ) 2 , Ba 3 (PO 4 ) 2 , Ca 3 (PO 4 ) 2 , Zr 3 (PO 4 ) 2 , Li 3 PO 4 , Nb 3 (PO 4 ) 5 , LiF, SrF 2 , BaF 2 , CaF 2 , MgF 2 , LaF 3 , AlF 3 , CeF 3 , InF 3 , ZrF 4 , NbF 5 and the like. Among these, Al 2 (SO 4 ) 3 , AlPO 4 , AlF 3 , Zr (SO 4 ) 2 , or ZrF 4 is preferable, Al 2 (SO 4 ) 3 or AlF 3 is more preferable, and AlF 3 Is particularly preferred.

<リチウムイオン二次電池用正極の製造方法>
本発明におけるリチウムイオン二次電池用正極の製造方法(以下、本正極の製造方法という)は、前記した本製造方法と、得られた正極活物質、バインダーおよび導電材を含む正極活物質層を正極集電体上に形成する工程とを有する。
正極活物質層を形成する工程は公知の手法を用いて行うことができる。例えば、まず正極活物質、導電材およびバインダーを、媒体に溶解もしくは分散させてスラリーを得る、または正極活物質、導電材およびバインダーを、媒体と混練して混練物を得る。次いで、得られたスラリーを正極集電体上(正極表面)に塗工するまたは、混練物を正極集電体上(正極表面)に圧延することにより正極活物質層を形成できる。
<Method for producing positive electrode for lithium ion secondary battery>
The method for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery in the present invention (hereinafter referred to as the method for producing the present positive electrode) comprises the above-described production method and a positive electrode active material layer containing the obtained positive electrode active material, binder and conductive material. Forming on the positive electrode current collector.
The step of forming the positive electrode active material layer can be performed using a known method. For example, first, a positive electrode active material, a conductive material, and a binder are dissolved or dispersed in a medium to obtain a slurry, or a positive electrode active material, a conductive material, and a binder are kneaded with a medium to obtain a kneaded product. Next, the positive electrode active material layer can be formed by coating the obtained slurry on the positive electrode current collector (positive electrode surface) or rolling the kneaded product on the positive electrode current collector (positive electrode surface).

導電材としては、アセチレンブラック、黒鉛、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック等が挙げられる。導電材は、1種でもよく2種以上を使用してもよい。
バインダーとしては、フッ素系樹脂、ポリオレフィン、不飽和結合を有する重合体、アクリル酸系重合体等が挙げられる。フッ素系樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。不飽和結合を有する重合体としては、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。
正極集電体としては、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔が挙げられる。
Examples of the conductive material include carbon black such as acetylene black, graphite, and ketjen black. One type of conductive material may be used, or two or more types may be used.
Examples of the binder include a fluorine resin, a polyolefin, a polymer having an unsaturated bond, and an acrylic acid polymer. Examples of the fluororesin include polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene. Examples of the polyolefin include polyethylene and polypropylene. Examples of the polymer having an unsaturated bond include styrene / butadiene rubber, isoprene rubber, and butadiene rubber.
Examples of the positive electrode current collector include an aluminum foil or an aluminum alloy foil.

<リチウムイオン二次電池の製造方法>
本発明におけるリチウムイオン二次電池の製造方法は、前記した本正極の製造方法と、得られたリチウムイオン二次電池用正極、負極、非水電解質およびセパレータを用いてリチウムイオン二次電池を構成する工程を有する。
リチウムイオン二次電池を構成する工程は公知の手法を用いて行うことができる。
<Method for producing lithium ion secondary battery>
The method for producing a lithium ion secondary battery in the present invention comprises a lithium ion secondary battery using the above-described method for producing the positive electrode and the obtained positive electrode for a lithium ion secondary battery, a negative electrode, a nonaqueous electrolyte, and a separator. The process of carrying out.
The process which comprises a lithium ion secondary battery can be performed using a well-known method.

[負極]
負極は、負極集電体上に、負極活物質を含有する負極活物質層を形成して得られる。例えば、負極活物質を有機溶媒と混練することによってスラリーを調製し、調製したスラリーを負極集電体に塗布、乾燥、プレスすることによって製造できる。
負極集電体としては、例えばニッケル箔、銅箔等を使用できる。
負極活物質は、比較的低い電位でリチウムイオンを吸蔵、放出可能な材料であればよく、例えば、リチウム金属、リチウム合金、炭素材料、周期表14または15族の金属を主体とする酸化物、炭素化合物、炭化ケイ素化合物、酸化ケイ素化合物、硫化チタン、炭化ホウ素化合物等を用いることができる。
[Negative electrode]
The negative electrode is obtained by forming a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material on a negative electrode current collector. For example, a slurry can be prepared by kneading a negative electrode active material with an organic solvent, and the prepared slurry can be applied to a negative electrode current collector, dried, and pressed.
As the negative electrode current collector, for example, nickel foil, copper foil or the like can be used.
The negative electrode active material may be any material that can occlude and release lithium ions at a relatively low potential. For example, a lithium metal, a lithium alloy, a carbon material, an oxide mainly composed of a metal of periodic table 14 or 15, Carbon compounds, silicon carbide compounds, silicon oxide compounds, titanium sulfide, boron carbide compounds, and the like can be used.

負極活物質に使用する炭素材料としては、難黒鉛化性炭素、人造黒鉛、天然黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭、カーボンブラック類などが挙げられる。前記コークス類としては、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスなどが挙げられる。有機高分子化合物焼成体としては、フェノール樹脂、フラン樹脂などを適当な温度で焼成し炭素化したものが挙げられる。
周期表14族の金属としては、例えば、Si、Sn等が挙げられる。なかでも、周期表14族の金属としては、Siが好ましい。
Carbon materials used for the negative electrode active material include non-graphitizable carbon, artificial graphite, natural graphite, pyrolytic carbons, cokes, graphites, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, carbon fibers, activated carbon And carbon blacks. Examples of the cokes include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. Examples of the fired organic polymer compound include those obtained by firing and carbonizing a phenol resin, a furan resin, or the like at an appropriate temperature.
Examples of the metal of Group 14 of the periodic table include Si and Sn. Among these, Si is preferable as the metal of Group 14 of the periodic table.

非水電解質としては、例えば、有機溶媒に電解質塩を溶解させた非水電解液、無機固体電解質、電解質塩を混合または溶解させた固体状もしくはゲル状の高分子電解質等が挙げられる。   Examples of the nonaqueous electrolyte include a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in an organic solvent, an inorganic solid electrolyte, and a solid or gel polymer electrolyte in which an electrolyte salt is mixed or dissolved.

有機溶媒としては、非水電解液用の有機溶媒として公知のものを採用できる。例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、酢酸エステル、酪酸エステル、プロピオン酸エステル等が挙げられる。なかでも、電圧安定性の点からは、有機溶媒としては、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類が好ましい。有機溶媒は、1種でもよく、2種以上で使用してもよい。   As the organic solvent, those known as organic solvents for non-aqueous electrolytes can be employed. For example, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, diethyl ether, sulfolane, methyl sulfolane, acetonitrile, acetate ester, butyrate ester, propion Acid ester etc. are mentioned. Among these, from the viewpoint of voltage stability, the organic solvent is preferably a cyclic carbonate such as propylene carbonate, or a chain carbonate such as dimethyl carbonate or diethyl carbonate. One organic solvent may be used, or two or more organic solvents may be used.

無機固体電解質としては、窒化リチウム、ヨウ化リチウムなどが挙げられる。
電解質塩を混合又は溶解させた固体状の高分子電解質に用いられる高分子化合物としては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリホスファゼン、ポリアジリジン、ポリエチレンスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン、およびこれらの誘導体、混合物、並びに複合体等が挙げられる。
電解質塩を混合又は溶解させたゲル状の高分子電解質に用いられる高分子化合物としては、フッ素系高分子化合物、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリルの共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンオキサイドの共重合体などが挙げられる。フッ素系高分子化合物としては、ポリ(ビニリデンフルオロライド)、ポリ(ビニリデンフルオロライド−co−ヘキサフルオロプロピレン)などが挙げられる。
ゲル状電解質のマトリックスとしては、酸化還元反応に対する安定性の観点から、フッ素系高分子化合物が好ましい。
Examples of the inorganic solid electrolyte include lithium nitride and lithium iodide.
Examples of the polymer compound used in the solid polymer electrolyte in which the electrolyte salt is mixed or dissolved include polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, polyaziridine, polyethylene sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, And their derivatives, mixtures, and complexes.
Examples of the polymer compound used in the gel polymer electrolyte in which the electrolyte salt is mixed or dissolved include a fluorine polymer compound, polyacrylonitrile, a copolymer of polyacrylonitrile, polyethylene oxide, a copolymer of polyethylene oxide, and the like. Can be mentioned. Examples of the fluorine-based polymer compound include poly (vinylidene fluoride) and poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene).
The matrix of the gel electrolyte is preferably a fluorine-based polymer compound from the viewpoint of stability against redox reaction.

電解質塩は、リチウムイオン二次電池に使用されている公知のものが使用でき、例えば、LiClO、LiPF、LiBF、CFSOLi等が挙げられる。
セパレータとしては、例えば、ポリエチレンとポリプロピレンを代表とする微多孔性ポリオレフィンフイルム、ポリフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなるフィルムが挙げられる。
As the electrolyte salt, known ones used in lithium ion secondary batteries can be used, and examples thereof include LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , CF 3 SO 3 Li, and the like.
Examples of the separator include a film made of a microporous polyolefin film typified by polyethylene and polypropylene, polyvinylidene fluoride, and a hexafluoropropylene copolymer.

リチウムイオン二次電池の形状は、特に限定されず、コイン型、シート状(フィルム状)、折り畳み状、巻回型有底円筒型、ボタン型等の形状を、用途に応じて適宜選択できる。   The shape of the lithium ion secondary battery is not particularly limited, and shapes such as a coin shape, a sheet shape (film shape), a folded shape, a wound type bottomed cylindrical shape, and a button shape can be appropriately selected according to the application.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されない。
例1〜5は本発明の実施例であり、例6、7は比較例である。
(リチウム含有複合酸化物の合成)
例1〜7では炭酸塩共沈法によりリチウム含有複合酸化物を製造した。
硫酸ニッケル(II)六水和物122g、硫酸コバルト(II)七水和物130g、硫酸マンガン(II)五水和物446gの混合物に蒸留水1152gを加え、これらの化合物が均一に溶解した金属塩水溶液を得た。硫酸アンモニウム99gに蒸留水401gを加えて均一に溶解させ、硫酸アンモニウム水溶液を得た。炭酸ナトリウム350gに蒸留水1850gを加えて均一に溶解させ炭酸塩水溶液を得た。炭酸ナトリウム1gに蒸留水1900gを加えて均一に溶解させ、母液を得た。
次いで、2Lのバッフル付きガラス製反応槽に前記母液を入れてマントルヒーターで50℃に加熱し、反応槽内の溶液を2段傾斜パドル型の撹拌翼で撹拌しながら、金属塩水溶液を5.0g/分の速度で、硫酸アンモニウム水溶液を0.5g/分の速度で6時間かけて添加し、Ni、Co、およびMnを含有する共沈物を得た。
なお、金属塩水溶液の添加中は、反応槽内のpHを8.0に保つように炭酸塩水溶液を添加した。また、析出した遷移金属炭酸塩が酸化しないように、反応槽内に窒素ガスを流量0.5L/分で流した。
得られた共沈物を加圧ろ過と蒸留水への分散を繰り返し、不純物イオンを取り除いた。ろ液の電気伝導度が100μS/cm未満となった時点で洗浄を終了し、120℃で15時間乾燥させた。
洗浄および乾燥後の共沈物に含まれる遷移金属の合計の含有量をZINCON指示薬とEDTAと塩化亜鉛水溶液による逆滴定で求めたところ、8.36mol/kgであった。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to an Example.
Examples 1 to 5 are examples of the present invention, and examples 6 and 7 are comparative examples.
(Synthesis of lithium-containing composite oxide)
In Examples 1 to 7, lithium-containing composite oxides were produced by the carbonate coprecipitation method.
1152 g of distilled water was added to a mixture of 122 g of nickel (II) sulfate hexahydrate, 130 g of cobalt (II) sulfate heptahydrate, and 446 g of manganese (II) sulfate pentahydrate, and the metal in which these compounds were uniformly dissolved An aqueous salt solution was obtained. Distilled water (401 g) was added to 99 g of ammonium sulfate and dissolved uniformly to obtain an aqueous ammonium sulfate solution. Distilled water (1850 g) was added to sodium carbonate (350 g) and dissolved uniformly to obtain a carbonate aqueous solution. 1900 g of distilled water was added to 1 g of sodium carbonate and dissolved uniformly to obtain a mother liquor.
Next, the mother liquor was placed in a 2 L baffled glass reaction vessel and heated to 50 ° C. with a mantle heater, and the aqueous solution of metal salt was added to the reaction vessel while stirring the solution in the reaction vessel with a two-stage inclined paddle type stirring blade. An aqueous ammonium sulfate solution was added at a rate of 0 g / min at a rate of 0.5 g / min over 6 hours to obtain a coprecipitate containing Ni, Co, and Mn.
During the addition of the aqueous metal salt solution, the aqueous carbonate solution was added so as to keep the pH in the reaction vessel at 8.0. Further, nitrogen gas was flowed into the reaction vessel at a flow rate of 0.5 L / min so that the deposited transition metal carbonate was not oxidized.
The obtained coprecipitate was repeatedly subjected to pressure filtration and dispersion in distilled water to remove impurity ions. When the electrical conductivity of the filtrate became less than 100 μS / cm, the washing was finished and dried at 120 ° C. for 15 hours.
When the total content of transition metals contained in the coprecipitate after washing and drying was determined by back titration with a ZINCON indicator, EDTA and an aqueous zinc chloride solution, it was 8.36 mol / kg.

次に、この共沈物300gと、リチウム含有量が26.96mol/kgの炭酸リチウム139.5gとを混合し、酸素含有雰囲気下880℃で16時間焼成して、リチウム含有複合酸化物(I)の粉末を得た。
リチウム含有複合酸化物(I)に含まれるLi、Ni、Co、およびMnの量を誘導結合プラズマ分光法(ICP)により測定した。Li:Ni:Co:Mnのモル比は、1.5:0.16:0.17:0.67であった。リチウム含有複合酸化物(I)の組成は、Li(Li0.20Ni0.128Co0.136Mn0.536)Oと表記できる。また、このリチウム含有複合酸化物(I)の平均粒子径D50は10.8μmであった。
リチウム含有複合酸化物(I)についてX線源としてCuKα線を用いるXRD測定を行った。XRD測定から、リチウム含有複合酸化物(I)は、層状岩塩型結晶構造(空間群R−3m)であることが確認され、2θ=20〜25°の範囲に層状LiMnOのピークが観察された。
XRD測定には、リガク社製の製品名RINT−TTR−IIIを使用した。測定条件は、電圧50kV、管電流300mA、走査軸2θ/θで測定範囲θ=10〜90°、サンプリング幅0.04°、スキャンスピード1°/分とした。
Next, 300 g of the coprecipitate and 139.5 g of lithium carbonate having a lithium content of 26.96 mol / kg are mixed and fired at 880 ° C. for 16 hours in an oxygen-containing atmosphere to obtain a lithium-containing composite oxide (I ) Was obtained.
The amounts of Li, Ni, Co, and Mn contained in the lithium-containing composite oxide (I) were measured by inductively coupled plasma spectroscopy (ICP). The molar ratio of Li: Ni: Co: Mn was 1.5: 0.16: 0.17: 0.67. The composition of the lithium-containing composite oxide (I) can be expressed as Li (Li 0.20 Ni 0.128 Co 0.136 Mn 0.536 ) O 2 . The average particle diameter D50 of this lithium-containing composite oxide (I) was 10.8 μm.
XRD measurement using CuKα rays as an X-ray source was performed on the lithium-containing composite oxide (I). From the XRD measurement, it was confirmed that the lithium-containing composite oxide (I) has a layered rock salt type crystal structure (space group R-3m), and the peak of the layered Li 2 MnO 3 is in the range of 2θ = 20 to 25 °. Observed.
For the XRD measurement, the product name RINT-TTR-III manufactured by Rigaku Corporation was used. The measurement conditions were as follows: voltage 50 kV, tube current 300 mA, scan axis 2θ / θ, measurement range θ = 10 to 90 °, sampling width 0.04 °, scan speed 1 ° / min.

(例1)
[工程(I)]
250mLのポリ容器に蒸留水175mLに強酸性陽イオン交換樹脂(三菱化学社製、商品名:ダイアイオンSK1BH、総イオン交換容量2.0ミリ当量/mL−水湿潤樹脂、粒子径0.3〜1.18mm)25mLを入れて分散し、分散液とした。さらに、分散液にリチウム含有複合酸化物(I)を50g加えて撹拌翼を用いて3分間撹拌した。次に撹拌翼を取り出してポリ容器に蓋をして、ローラー式ミキサーを用いて20rpmの回転数で24時間混合した。混合は室温(25℃)で行った。
式(5)で算出されるイオン交換樹脂のイオン交換能力の相対量(Xi)は0.07であった。
次に開口幅300μmの目の粗い篩で、イオン交換樹脂を分離し、残ったリチウム含有複合酸化物を含むスラリーを80℃で15時間乾燥して、陽イオン交換樹脂で処理されたリチウム含有複合酸化物(II)を得た。
(Example 1)
[Step (I)]
A strongly acidic cation exchange resin (product name: Diaion SK1BH, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd., total ion exchange capacity 2.0 meq / mL-water wet resin, particle diameter 0.3 to 1.18 mm) 25 mL was added and dispersed to obtain a dispersion. Further, 50 g of the lithium-containing composite oxide (I) was added to the dispersion and stirred for 3 minutes using a stirring blade. Next, the stirring blade was taken out, the plastic container was covered, and the mixture was mixed for 24 hours at a rotation speed of 20 rpm using a roller mixer. Mixing was performed at room temperature (25 ° C.).
The relative amount (Xi) of the ion exchange capacity of the ion exchange resin calculated by the formula (5) was 0.07.
Next, the ion-exchange resin is separated with a coarse sieve having an opening width of 300 μm, the remaining slurry containing the lithium-containing composite oxide is dried at 80 ° C. for 15 hours, and the lithium-containing composite treated with the cation exchange resin is obtained. Oxide (II) was obtained.

[工程(II)]
水溶液に対するAl含有量が、Al換算の質量比で8.8%の塩基性乳酸アルミニウム水溶液4.2gに、蒸留水5.8gを加えて混合し、乳酸アルミニウム水溶液(組成物(2))を調製した。乳酸アルミニウム水溶液(組成物(2))の質量に対する金属元素(m)含有量(Al換算濃度)は、3.7%であった。
フッ化アンモニウム(NHF)1.62gに蒸留水8.38gを加えて混合し、フッ化アンモニウム水溶液(組成物(1))を調製した。フッ化アンモニウム水溶液(組成物(1))に対するF含有量は、陰イオン(A)換算の質量比で8.3%であった。
工程(I)で得られた、リチウム含有複合酸化物(II)8gを撹拌しながら、前記乳酸アルミニウム水溶液(組成物(2))0.64gをスプレーコート法により噴霧し、リチウム含有複合酸化物(II)と該乳酸アルミニウム水溶液とを混合しながら接触させた。次に、フッ化アンモニウム水溶液(組成物(1))0.64gをスプレーコート法により噴霧し、リチウム含有複合酸化物(II)と乳酸アルミニウム水溶液とフッ化アンモニウム水溶液とを混合しながら接触させ混合物を得た。
本工程において、リチウム含有複合酸化物(II)に接触させた組成物(1)の量は、式(6)で求められる陰イオン(A)の相対量(Xa)が0.038となる量である。
またリチウム含有複合酸化物(II)に接触させた組成物(2)の量は、式(7)で求められる金属元素(m)の相対量(Xm)が0.019となる量である。本例で用いた金属元素Alの価数は+3である。
[Step (II)]
To 4.2 g of basic aluminum lactate aqueous solution whose Al content relative to the aqueous solution is 8.8% by mass ratio in terms of Al 2 O 3 , 5.8 g of distilled water is added and mixed, and the aqueous solution of aluminum lactate (composition (2 )) Was prepared. The metal element (m) content (Al equivalent concentration) relative to the mass of the aluminum lactate aqueous solution (composition (2)) was 3.7%.
8.38 g of distilled water was added to 1.62 g of ammonium fluoride (NH 4 F) and mixed to prepare an aqueous ammonium fluoride solution (composition (1)). The F content relative to the aqueous ammonium fluoride solution (composition (1)) was 8.3% in terms of mass ratio in terms of anion (A).
While stirring 8 g of the lithium-containing composite oxide (II) obtained in the step (I), 0.64 g of the aqueous aluminum lactate solution (composition (2)) was sprayed by a spray coating method to obtain a lithium-containing composite oxide. (II) and the aqueous aluminum lactate solution were brought into contact with mixing. Next, 0.64 g of an ammonium fluoride aqueous solution (composition (1)) is sprayed by a spray coating method, and the lithium-containing composite oxide (II), the aluminum lactate aqueous solution and the ammonium fluoride aqueous solution are mixed and brought into contact with each other. Got.
In this step, the amount of the composition (1) brought into contact with the lithium-containing composite oxide (II) is such that the relative amount (Xa) of the anion (A) obtained by the formula (6) is 0.038. It is.
The amount of the composition (2) brought into contact with the lithium-containing composite oxide (II) is such that the relative amount (Xm) of the metal element (m) obtained by the formula (7) is 0.019. The valence of the metal element Al used in this example is +3.

[工程(III)]
得られた混合物を、80℃で4時間乾燥した後に酸素含有雰囲気下450℃で5時間加熱し、リチウム含有複合酸化物粒子の表面の一部にAlとFを含む被覆層を有する粒子からなる正極活物質を得た。
[Step (III)]
The obtained mixture is dried at 80 ° C. for 4 hours and then heated at 450 ° C. for 5 hours in an oxygen-containing atmosphere, and consists of particles having a coating layer containing Al and F on a part of the surface of the lithium-containing composite oxide particles. A positive electrode active material was obtained.

(例2)
例1において、フッ化アンモニウム水溶液の噴霧量を1.28gに変更して、陰イオン(A)の相対量(Xa)を0.057とした。その他は例1と同様にして、リチウム含有複合酸化物粒子の表面の一部にAlとFを含む被覆層を有する粒子からなる正極活物質を得た。
(Example 2)
In Example 1, the spray amount of the aqueous ammonium fluoride solution was changed to 1.28 g, and the relative amount (Xa) of the anion (A) was set to 0.057. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a positive electrode active material composed of particles having a coating layer containing Al and F on a part of the surface of the lithium-containing composite oxide particles was obtained.

(例3)
例1において、フッ化アンモニウム水溶液を噴霧しなかった。その他は例1と同様にして、リチウム含有複合酸化物粒子の表面の一部にAlを含む被覆層を有する粒子からなる正極活物質を得た。
(Example 3)
In Example 1, the aqueous ammonium fluoride solution was not sprayed. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a positive electrode active material composed of particles having a coating layer containing Al on a part of the surface of the lithium-containing composite oxide particles was obtained.

(例4)
例1において、工程(II)と工程(III)を行わなかった。その他は例1と同様にして、リチウム含有複合酸化物の表面に被覆層を有しない正極活物質を得た。
(Example 4)
In Example 1, step (II) and step (III) were not performed. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a positive electrode active material having no coating layer on the surface of the lithium-containing composite oxide was obtained.

(例5)
[工程(I)]
50mLのポリ容器に蒸留水35mLに弱酸性陽イオン交換樹脂(三菱化学社製、商品名:ダイアイオンWK40L、総イオン交換容量4.4ミリ当量/mL−水湿潤樹脂、粒子径0.3〜1.18mm)5mLを入れて分散し、分散液とした。さらに、分散液にリチウム含有複合酸化物(I)を10g加えてスターラーを用いて3分間撹拌した。次にスターラーチップを取り出してポリ容器に蓋をして、ローラー式ミキサーを用いて20rpmの回転数で24時間混合した。混合は室温(25℃)で行った。
式(5)で算出されるイオン交換樹脂のイオン交換能力の相対量(Xi)は0.16であった。
次に開口幅300μmの目の粗い篩でイオン交換樹脂を分離し、残ったリチウム含有複合酸化物を含むスラリーを80℃で15時間乾燥して、陽イオン交換樹脂で処理されたリチウム含有複合酸化物(II)を得た。
工程(II)および工程(III)は例1と同様にして、リチウム含有複合酸化物粒子の表面の一部にAlとFを含む被覆層を有する粒子からなる正極活物質を得た。
(Example 5)
[Step (I)]
Weakly acidic cation exchange resin (product name: Diaion WK40L, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd., total ion exchange capacity 4.4 meq / mL-water wet resin, particle size 0.3 to 35 mL in 50 mL distilled water in a 50 mL plastic container 1.18 mm) 5 mL was added and dispersed to obtain a dispersion. Further, 10 g of the lithium-containing composite oxide (I) was added to the dispersion and stirred for 3 minutes using a stirrer. Next, the stirrer chip was taken out, the plastic container was covered, and mixed for 24 hours at a rotation speed of 20 rpm using a roller mixer. Mixing was performed at room temperature (25 ° C.).
The relative amount (Xi) of the ion exchange capacity of the ion exchange resin calculated by the formula (5) was 0.16.
Next, the ion exchange resin is separated with a coarse sieve having an opening width of 300 μm, and the slurry containing the remaining lithium-containing composite oxide is dried at 80 ° C. for 15 hours, and the lithium-containing composite oxidation treated with the cation exchange resin is performed. The product (II) was obtained.
Process (II) and process (III) were carried out similarly to Example 1, and obtained the positive electrode active material which consists of particle | grains which have a coating layer containing Al and F in a part of surface of lithium containing complex oxide particle.

(例6)
例1において、工程(I)を行わず、工程(II)でリチウム含有複合酸化物(I)を用いた。工程(II)および工程(III)は例1と同様にして、リチウム含有複合酸化物粒子の表面の一部にAlおよびFを含む被覆層を有する粒子からなる正極活物質を得た。
(例7)
例1において、工程(I)を行わず、工程(II)において、フッ化アンモニウム水溶液(組成物(1))のスプレーコートを行わなかった。その他は、例1と同様にして、リチウム含有複合酸化物粒子の表面の一部にAlを含む被覆層を有する粒子からなる正極活物質を得た。
(Example 6)
In Example 1, the step (I) was not performed, and the lithium-containing composite oxide (I) was used in the step (II). Process (II) and process (III) were carried out similarly to Example 1, and obtained the positive electrode active material which consists of particle | grains which have a coating layer containing Al and F in a part of surface of lithium containing complex oxide particle.
(Example 7)
In Example 1, the step (I) was not performed, and the aqueous ammonium fluoride solution (composition (1)) was not spray-coated in the step (II). Otherwise, in the same manner as in Example 1, a positive electrode active material composed of particles having a coating layer containing Al on a part of the surface of the lithium-containing composite oxide particles was obtained.

上記例1〜7における工程(I)の主な条件を表1に示し、工程(II)の主な条件を表2に示す。   The main conditions of the process (I) in the said Examples 1-7 are shown in Table 1, and the main conditions of the process (II) are shown in Table 2.

Figure 2015056275
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Figure 2015056275
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[正極体シートの製造]
例1〜7で得られた正極活物質と、アセチレンブラック(導電材)、およびポリフッ化ビニリデン(バインダ)を12.0質量%含む溶液(溶媒N−メチルピロリドン)とを混合し、さらに、N−メチルピロリドンを添加してスラリーを調製した。このとき、正極活物質とアセチレンブラックとポリフッ化ビニリデンとは、質量比で80:10:10とした。
次いで、このスラリーを、厚さ20μmのアルミニウム箔(正極集電体)に、ドクターブレードを用いて片面塗工した。ドクターブレードのギャップは圧延後のシート厚みが30μmとなるように調整した。これを120℃で乾燥した後、ロールプレス圧延を2回行い、正極体シートを作製した。
[Production of positive electrode sheet]
The positive electrode active materials obtained in Examples 1 to 7, acetylene black (conductive material), and a solution containing 12.0% by mass of polyvinylidene fluoride (binder) (solvent N-methylpyrrolidone) were mixed, and further, N -Methylpyrrolidone was added to prepare a slurry. At this time, the positive electrode active material, acetylene black, and polyvinylidene fluoride were in a mass ratio of 80:10:10.
Subsequently, this slurry was applied on one side to a 20 μm thick aluminum foil (positive electrode current collector) using a doctor blade. The gap of the doctor blade was adjusted so that the sheet thickness after rolling was 30 μm. After drying this at 120 degreeC, roll press rolling was performed twice and the positive electrode body sheet | seat was produced.

参考例1として、リチウム含有複合酸化物(I)を正極活物質として用い、上記と同様にして正極体シートを製造した。   As Reference Example 1, a lithium-containing composite oxide (I) was used as a positive electrode active material, and a positive electrode sheet was produced in the same manner as described above.

[リチウム二次電池の製造]
前記で得られた正極体シートを正極に用い、ステンレス鋼製簡易密閉セル型のリチウム二次電池をアルゴングローブボックス内で組み立てた。
なお、負極には、厚さ500μmの金属リチウム箔を用い、負極集電体には厚さ1mmのステンレス板を使用し、セパレータには厚さ25μmの多孔質ポリプロピレンを用いた。さらに、電解液には、濃度1mol/dmのLiPF溶液を用いた。電解液の溶媒には、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比で1:1の混合溶媒を用いた。
[Manufacture of lithium secondary batteries]
Using the positive electrode sheet obtained above as a positive electrode, a stainless steel simple sealed cell type lithium secondary battery was assembled in an argon glove box.
A metal lithium foil having a thickness of 500 μm was used for the negative electrode, a stainless steel plate having a thickness of 1 mm was used for the negative electrode current collector, and a porous polypropylene having a thickness of 25 μm was used for the separator. Furthermore, a LiPF 6 solution having a concentration of 1 mol / dm 3 was used as the electrolytic solution. As a solvent for the electrolytic solution, a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1 was used.

[リチウム二次電池の評価]
前記で製造されたリチウム二次電池について、下記の評価を行った。評価結果を表3に示す。
(初期効率)
正極活物質1gにつき20mAの負荷電流で4.6Vまで充電し、正極活物質1gにつき20mAの負荷電流で2.0Vまで放電した。この時の充電容量、放電容量および充放電効率をそれぞれ初期充電容量、初期放電容量および初期効率とした。
[Evaluation of lithium secondary battery]
The following evaluation was performed about the lithium secondary battery manufactured above. The evaluation results are shown in Table 3.
(Initial efficiency)
The positive electrode active material was charged to 4.6 V with a load current of 20 mA per 1 g of the positive electrode active material, and discharged to 2.0 V with a load current of 20 mA per 1 g of the positive electrode active material. The charge capacity, discharge capacity, and charge / discharge efficiency at this time were defined as initial charge capacity, initial discharge capacity, and initial efficiency, respectively.

(サイクル特性)
次いで正極活物質1gにつき200mAの負荷電流で4.6Vまで充電し、正極活物質1gにつき200mAの負荷電流で2.0Vまで高レート放電する充放電サイクルを50回繰り返した。このとき、2サイクル目の放電容量サイクル初期容量とし、50サイクル目の放電容量をサイクル初期容量で割った値を算出し、この値をサイクル維持率とした。
(Cycle characteristics)
Next, a charge / discharge cycle of charging to 4.6 V with a load current of 200 mA per 1 g of the positive electrode active material and discharging at a high rate to 2.0 V with a load current of 200 mA per 1 g of the positive electrode active material was repeated 50 times. At this time, the discharge capacity at the second cycle was defined as the cycle initial capacity, and the value obtained by dividing the discharge capacity at the 50th cycle by the cycle initial capacity was calculated, and this value was defined as the cycle maintenance ratio.

Figure 2015056275
Figure 2015056275

表3の結果より、分散液との接触(工程(I))を行い、コーティング(工程(II)、(III))を行わなかった例4は、分散液との接触、およびコーティングのいずれも行わなかった参考例1に比べて、初期の充放電効率(初期効率)、初期放電容量、およびサイクル初期容量が向上した。このことからリチウム含有複合酸化物(I)を、陽イオン交換樹脂を含有する分散液と接触させることにより、初期効率と初期放電容量およびサイクル初期容量を向上できることがわかる。   From the results of Table 3, Example 4 in which the contact with the dispersion (step (I)) was performed and the coating (steps (II) and (III)) was not carried out was performed in both the contact with the dispersion and the coating. Compared to Reference Example 1 that was not performed, initial charge / discharge efficiency (initial efficiency), initial discharge capacity, and cycle initial capacity were improved. This shows that the initial efficiency, the initial discharge capacity, and the cycle initial capacity can be improved by bringing the lithium-containing composite oxide (I) into contact with a dispersion containing a cation exchange resin.

分散液との接触(工程(I))に加えて、コーティング(工程(II)、(III))を行った例1〜3および5は、参考例1に比べて初期効率、初期放電容量、およびサイクル維持率が向上した。
工程(II)において組成物(2)のみを用いた例3は、工程(I)のみを行った例4と比べるに、初期効率はほぼ同等であり、サイクル維持率が向上した。このことから、組成物(2)によるコーティングはサイクル維持率の向上に寄与することがわかる。
In addition to contact with the dispersion (step (I)), Examples 1 to 3 and 5 in which coating (steps (II) and (III)) was performed had an initial efficiency, an initial discharge capacity, And the cycle maintenance rate improved.
In Example 3, in which only the composition (2) was used in the step (II), the initial efficiency was almost the same as the example 4 in which only the step (I) was performed, and the cycle retention rate was improved. From this, it can be seen that the coating with the composition (2) contributes to the improvement of the cycle retention rate.

分散液との接触(工程(I))に加えて、コーティング(工程(II)、(III))を行った例1と例3は、分散液との接触(工程(I))を行わずにコーティング(工程(II)、(III))を行った例6と例7と比べて初期効率と初期放電容量、サイクル初期容量が向上した。
また、分散液との接触(工程(I))に加えて、コーティング(工程(II)、(III))を行い、工程(II)でリチウム含有複合酸化物を組成物(1)と組成物(2)の両方と接触させている例1と例5においてはサイクル維持率が特に高くなっている。
Example 1 and Example 3 in which coating (steps (II) and (III)) was performed in addition to contact with the dispersion (step (I)) did not perform contact with the dispersion (step (I)). The initial efficiency, the initial discharge capacity, and the cycle initial capacity were improved as compared with Examples 6 and 7 in which coating (steps (II) and (III)) was performed.
In addition to the contact with the dispersion (step (I)), coating (steps (II) and (III)) is performed, and in step (II), the lithium-containing composite oxide is converted into the composition (1) and the composition. In Example 1 and Example 5 that are in contact with both of (2), the cycle retention rate is particularly high.

Claims (9)

Li及び遷移金属元素を含むリチウム含有複合酸化物(I)を、陽イオン交換樹脂を含有する分散液と接触させ、接触後に陽イオン交換樹脂を分離してリチウム含有複合酸化物(II)を得る工程を有するリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。   Lithium-containing composite oxide (I) containing Li and a transition metal element is brought into contact with a dispersion containing a cation exchange resin, and after the contact, the cation exchange resin is separated to obtain lithium-containing composite oxide (II). The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries which has a process. 前記陽イオン交換樹脂を含有する分散液の下式(5)で求められるイオン交換能力の相対量(Xi)が、0.003〜0.20である、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
イオン交換能力の相対量(Xi)=f1×f2/f0 … (5)
ただし、式(5)中のf0〜f2は以下のとおりである。
f0:リチウム含有複合酸化物(I)に含まれるリチウム元素の総量(単位:モル)
f1:水湿潤状態における陽イオン交換樹脂の総イオン交換容量(単位:ミリ当量/mL)
f2:分散液に含まれる陽イオン交換樹脂の量(単位:mL)
2. The lithium ion secondary according to claim 1, wherein the relative amount (Xi) of the ion exchange capacity determined by the lower formula (5) of the dispersion containing the cation exchange resin is 0.003 to 0.20. A method for producing a positive electrode active material for a battery.
Relative amount of ion exchange capacity (Xi) = f1 × f2 / f0 (5)
However, f0-f2 in Formula (5) is as follows.
f0: Total amount of lithium element contained in the lithium-containing composite oxide (I) (unit: mole)
f1: Total ion exchange capacity of the cation exchange resin in a water wet state (unit: milliequivalent / mL)
f2: Amount of cation exchange resin contained in the dispersion (unit: mL)
前記リチウム含有複合酸化物(II)と、下記組成物(1)および組成物(2)の少なくとも一方とを接触させる工程と、接触後のリチウム含有複合酸化物(II)を加熱する工程を有する、請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
組成物(1):S、P、F、およびBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素(a)を含む陰イオン(A)を含む水溶液。
組成物(2):Li、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ga、In、Sn、Sb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Er、およびYbからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素(m)の陽イオン(M)を含む水溶液。
A step of bringing the lithium-containing composite oxide (II) into contact with at least one of the following composition (1) and composition (2); and a step of heating the lithium-containing composite oxide (II) after the contact The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of Claim 1 or 2.
Composition (1): An aqueous solution containing an anion (A) containing at least one element (a) selected from the group consisting of S, P, F, and B.
Composition (2): Li, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, An aqueous solution containing a cation (M) of at least one metal element (m) selected from the group consisting of Ga, In, Sn, Sb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Er, and Yb .
前記リチウム含有複合酸化物(II)は組成物(1)と接触し、組成物(1)中の下式(6)で求められる陰イオン(A)の相対量(Xa)が、0.001〜0.15である請求項3に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
陰イオン(A)の相対量(Xa)=Σ(f4×f5)/f3…(6)
ただし、式(6)中のf3〜f5は以下のとおりである。
f3:リチウム含有複合酸化物(I)に含まれる遷移金属元素の総量(単位:モル)
f4:組成物(1)に含まれる各陰イオン(A)の量(単位:モル)
f5:各陰イオン(A)の価数
The lithium-containing composite oxide (II) is in contact with the composition (1), and the relative amount (Xa) of the anion (A) obtained by the following formula (6) in the composition (1) is 0.001. It is -0.15. The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of Claim 3.
Relative amount of anion (A) (Xa) = Σ (f4 × f5) / f3 (6)
However, f3-f5 in Formula (6) are as follows.
f3: Total amount of transition metal element contained in lithium-containing composite oxide (I) (unit: mole)
f4: amount of each anion (A) contained in the composition (1) (unit: mole)
f5: Valence of each anion (A)
前記リチウム含有複合酸化物(II)は組成物(2)と接触し、組成物(2)中の下式(7)で求められる陽イオン(M)の相対量(Xm)が0.001〜0.15である請求項3または4に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
金属元素(m)の相対量(Xm)=Σ(f6×f7)/f3…(7)
ただし、式(7)中のf3、f6、f7は以下のとおりである。
f3:リチウム含有複合酸化物(I)に含まれる遷移金属元素の総量(単位:モル)
f6:組成物(2)に含まれる各陽イオン(M)の量(単位:モル)
f7:各陽イオン(M)の価数
The lithium-containing composite oxide (II) is in contact with the composition (2), and the relative amount (Xm) of the cation (M) obtained by the following formula (7) in the composition (2) is 0.001 to 0.001. It is 0.15, The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of Claim 3 or 4.
Relative amount of metal element (m) (Xm) = Σ (f6 × f7) / f3 (7)
However, f3, f6, and f7 in Formula (7) are as follows.
f3: Total amount of transition metal element contained in lithium-containing composite oxide (I) (unit: mole)
f6: amount of each cation (M) contained in the composition (2) (unit: mole)
f7: Valence of each cation (M)
組成物(1)および組成物(2)の少なくとも一方と接触後のリチウム含有複合酸化物(II)を加熱する工程における加熱温度が、250〜700℃である、請求項3〜5のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。   The heating temperature in the step of heating the lithium-containing composite oxide (II) after contact with at least one of the composition (1) and the composition (2) is 250 to 700 ° C. The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of 1 item | term. リチウム含有複合酸化物(I)が、Ni、Co、およびMnからなる群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素と、Liとを含み、Liのモル量が前記遷移金属元素の総モル量に対して1.2倍超である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。   The lithium-containing composite oxide (I) contains at least one transition metal element selected from the group consisting of Ni, Co, and Mn, and Li, and the molar amount of Li is the total molar amount of the transition metal elements. The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of any one of Claims 1-6 which is more than 1.2 times with respect to. リチウム含有複合酸化物(I)が、下式(1)で表される化合物である、請求項7に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
Li(Lix1Mny1Mez1)Me’α …(1)
ただし、Meは、CoおよびNiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、Me’はAl、Cr、Mg、Mo、Ru、Ti、Zr、およびFeからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、0.1<x1<0.25、0.5≦y1/(y1+z1)≦0.8、0≦α≦0.1、x1+y1+z1=1、1.9<p<2.1、0≦q≦0.1である。
The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of Claim 7 whose lithium containing complex oxide (I) is a compound represented by the following Formula (1).
Li (Li x1 Mn y1 Me z1 ) Me ′ α O p F q (1)
However, Me is at least one element selected from the group consisting of Co and Ni, and Me ′ is at least one element selected from the group consisting of Al, Cr, Mg, Mo, Ru, Ti, Zr, and Fe. 0.1 <x1 <0.25, 0.5 ≦ y1 / (y1 + z1) ≦ 0.8, 0 ≦ α ≦ 0.1, x1 + y1 + z1 = 1, 1.9 <p <2.1, 0 ≦ q ≦ 0.1.
請求項1〜8のいずれか一項に記載の製造方法によりリチウムイオン二次電池用正極活物質を製造する工程と、該リチウムイオン二次電池用正極活物質、バインダーおよび導電材を含む正極活物質層を正極集電体上に形成する工程を有する、リチウムイオン二次電池用正極の製造方法。   A process for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery by the production method according to claim 1, and a positive electrode active material comprising the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, a binder, and a conductive material. The manufacturing method of the positive electrode for lithium ion secondary batteries which has the process of forming a substance layer on a positive electrode electrical power collector.
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