[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2022154600A - Anode active material for lithium ion secondary battery, and manufacturing method thereof - Google Patents

Anode active material for lithium ion secondary battery, and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2022154600A
JP2022154600A JP2021057714A JP2021057714A JP2022154600A JP 2022154600 A JP2022154600 A JP 2022154600A JP 2021057714 A JP2021057714 A JP 2021057714A JP 2021057714 A JP2021057714 A JP 2021057714A JP 2022154600 A JP2022154600 A JP 2022154600A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active material
lithium ion
electrode active
negative electrode
secondary battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021057714A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
純一 今泉
Junichi Imaizumi
充康 今▲崎▼
Mitsuyasu Imazaki
剛 菊池
Takeshi Kikuchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kaneka Corp
Original Assignee
Kaneka Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kaneka Corp filed Critical Kaneka Corp
Priority to JP2021057714A priority Critical patent/JP2022154600A/en
Priority to PCT/JP2021/033264 priority patent/WO2022097366A1/en
Priority to CN202180072471.1A priority patent/CN116419907A/en
Priority to US18/035,598 priority patent/US20240014451A1/en
Priority to EP21888919.4A priority patent/EP4234488A4/en
Publication of JP2022154600A publication Critical patent/JP2022154600A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

To provide an anode active material capable of suppressing gas generation owing to reductive decomposition of a nonaqueous electrolyte solution in a lithium ion secondary battery arranged by use of a cathode active material operating at a high electric potential, and a manufacturing method thereof.SOLUTION: An anode active material for a lithium ion secondary battery is to be used in combination with a cathode active material operating at a high electric potential, of which the standard electrode potential of lithium metal is 4.5 V or higher. The anode active material is coated with a lithium ion-conducting solid electrolyte. The lithium ion-conducting oxide is amorphous below 600°C. The anode active material is a transparent sol comminuted to a particle size of 10 nm or less according to a small angle X-ray scattering method.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用の負極活物質及びその製造方法に関し、特に、固体電解質で被覆された負極活物質及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a negative electrode active material for lithium ion secondary batteries and a method for producing the same, and more particularly to a negative electrode active material coated with a solid electrolyte and a method for producing the same.

リチウムイオン二次電池の研究開発は、携帯機器、ハイブリット自動車、電気自動車、家庭用蓄電用途で盛んに行われている。これらの分野に用いられるリチウムイオン二次電池は、安全性の高さ、長期サイクル安定性、高エネルギー密度等が求められている。 Research and development of lithium-ion secondary batteries are actively carried out for mobile devices, hybrid vehicles, electric vehicles, and household power storage applications. Lithium ion secondary batteries used in these fields are required to have high safety, long-term cycle stability, high energy density, and the like.

近年、安全性の高さ、長期サイクル安定性の観点から、負極活物質にチタン酸リチウムを用いたリチウムイオン二次電池が提案されている。チタン酸リチウムの作動電位は一般的な負極活物質である黒鉛等よりも高いため、リチウム析出が起きにくく安全性が向上するものの、エネルギー密度の観点からは不利である。一方、正極活物質に関しては、Liの析出電位に対して4.5V以上の高電位で作動する材料が提案されている(例えば、特許文献1)。 In recent years, lithium ion secondary batteries using lithium titanate as a negative electrode active material have been proposed from the viewpoint of high safety and long-term cycle stability. Since the operating potential of lithium titanate is higher than that of graphite, which is a general negative electrode active material, lithium deposition is less likely to occur and safety is improved, but it is disadvantageous from the viewpoint of energy density. On the other hand, as a positive electrode active material, a material that operates at a high potential of 4.5 V or more relative to the deposition potential of Li has been proposed (for example, Patent Document 1).

チタン酸リチウムの作動電位の高さに起因するエネルギー密度の減少は、上記した特許文献1に示されるような高電位で作動する正極活物質と、チタン酸リチウムとを組み合わせることで、改善することが期待される。他方、負極活物質に黒鉛を用いた従来のリチウムイオン二次電池においても、正極活物質表面で非水電解質の酸化分解によりガスが発生するが、従来の二次電池よりも正極活物質の作動電位がより高い二次電池の場合には、上記したガスの発生の問題がより顕著となる。 The reduction in energy density due to the high operating potential of lithium titanate can be improved by combining lithium titanate with a positive electrode active material that operates at a high potential as shown in Patent Document 1 described above. There is expected. On the other hand, in a conventional lithium ion secondary battery using graphite as a negative electrode active material, gas is generated by oxidative decomposition of the non-aqueous electrolyte on the surface of the positive electrode active material, but the operation of the positive electrode active material is more difficult than in the conventional secondary battery. In the case of a secondary battery with a higher potential, the above-described problem of gas generation becomes more pronounced.

そこで、特許文献2のように、高電位で動作する正極材料表面に被覆層を形成し、ガス発生を抑制する手段も報告されている。しかし、被覆物質の粒子径が大きいこと等からガス発生は依然として確認されており、改善の余地があった。 Therefore, as in Patent Document 2, a method for suppressing gas generation by forming a coating layer on the surface of a positive electrode material that operates at a high potential has also been reported. However, gas generation is still confirmed due to the large particle size of the coating substance, etc., and there is room for improvement.

特開2001-185148号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-185148 国際公開第2020/049843号WO2020/049843

本発明では、高電位で作動する正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池において、ガスの発生を更に抑制することが可能な負極活物質を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a negative electrode active material capable of further suppressing gas generation in a lithium ion secondary battery using a positive electrode active material that operates at a high potential.

上記事情に鑑み、本発明者らは上記したガス発生を抑制する手段について検討を進めた結果、作動電圧がリチウム金属の溶解析出電位基準である4.5V以上の正極活物質と組合わせて用いるリチウムイオン二次電池において、酸化物からなる負極活物質を用いる場合、負極活物質をリチウムイオン伝導性酸化物で被覆することにより効果的にガス発生を抑制することを見出した。すなわち、本発明は、リチウム金属の標準電極電位が4.5V以上の高電位で作動する正極活物質と組合わせて用いられるリチウムイオン二次電池用の負極活物質であって、上記負極活物質はリチウムイオン伝導性の固体電解質で被覆されており、上記リチウムイオン伝導性酸化物は、600℃未満において非晶質であり、且つ、X線小角散乱法による粒子径が10nm以下に粉砕された透明ゾルであることを特徴とする、リチウムイオン二次電池用負極活物質である。 In view of the above circumstances, the inventors of the present invention have investigated means for suppressing the gas generation described above, and as a result, it is used in combination with a positive electrode active material having an operating voltage of 4.5 V or higher, which is the dissolution and deposition potential standard for lithium metal. In lithium ion secondary batteries, when using a negative electrode active material made of an oxide, it was found that gas generation can be effectively suppressed by coating the negative electrode active material with a lithium ion conductive oxide. That is, the present invention provides a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery, which is used in combination with a positive electrode active material that operates at a high potential of lithium metal with a standard electrode potential of 4.5 V or more, wherein the negative electrode active material is is coated with a lithium ion conductive solid electrolyte, the lithium ion conductive oxide is amorphous at less than 600 ° C., and is pulverized to a particle size of 10 nm or less by X-ray small angle scattering method A negative electrode active material for a lithium ion secondary battery, characterized by being a transparent sol.

本発明の負極活物質の製造方法は、リチウムイオン伝導性酸化物をX線小角散乱法による粒子径が10nm以下になるまで粉砕するステップと、上記粉砕されたリチウムイオン伝導性酸化物の粉末をアルコールに添加し透明ゾル状態にするステップと、上記リチウムイオン伝導性酸化物の粉末が添加された上記透明ゾルを、負極活物質に対してメカノケミカル法によって被覆するステップと、上記透明ゾルで被覆された負極活物質を100℃以上500℃以下で熱処理するステップとを含み、上記透明ゾル状態にするステップにおいて、上記リチウムイオン伝導性酸化物の上記粉末を、上記透明ゾルの全重量に対して15~30重量%の割合で添加することを特徴としている。 The method for producing a negative electrode active material of the present invention includes the steps of pulverizing a lithium ion conductive oxide to a particle size of 10 nm or less by a small angle X-ray scattering method, and adding to alcohol to make a transparent sol state; coating the transparent sol to which the powder of the lithium ion conductive oxide is added to the negative electrode active material by a mechanochemical method; and coating with the transparent sol. and heat-treating the obtained negative electrode active material at 100° C. or more and 500° C. or less, and in the step of making the transparent sol state, the powder of the lithium ion conductive oxide is added to the total weight of the transparent sol. It is characterized in that it is added at a rate of 15 to 30% by weight.

本発明の負極活物質及びその製造方法においては、上記負極活物質は、下記式(1):
Li4Ti512 ・・・(1)で表されるリチウムチタン化合物であることが好ましい。
In the negative electrode active material and the method for producing the same of the present invention, the negative electrode active material has the following formula (1):
Li 4 Ti 5 O 12 (1) is preferably a lithium-titanium compound.

また、上記固体電解質は、下記式(2):Li1+p+q(Al,Ga)p(Ti,Ge)2-pSiq3-q12(0≦p≦1、0≦q≦1)・・・(2)で表される酸化物系固体電解質によって被覆されていることが好ましい。 Further, the above solid electrolyte is represented by the following formula (2): Li1 +p+q ( Al,Ga) p (Ti,Ge) 2- pSiqP3 - qO12 (0≤p≤1, 0≤ q≦1) It is preferably coated with an oxide-based solid electrolyte represented by (2).

また、上記正極活物質は、下記式(3):Li1+xyMn2-x-y4 ・・・(3)
(式(3)中、x、yは、それぞれ0≦x≦0.2、0<y≦0.8を満たし、Mは、Al、Mg、Zn、Ni、Co、Fe、Ti、Cu及びCrからなる群より選ばれる少なくとも1種である。)で表される置換型リチウムマンガン化合物であることが好ましい。
The positive electrode active material has the following formula (3): Li1 + xMyMn2 -xyO4 ( 3 )
(In formula (3), x and y satisfy 0 ≤ x ≤ 0.2 and 0 < y ≤ 0.8, and M is Al, Mg, Zn, Ni, Co, Fe, Ti, Cu and is at least one selected from the group consisting of Cr.).

本発明によれば、高電位で作動するガス発生しやすい正極活物質と共にリチウムイオン二次電池として使用した場合において、非水電解質の酸化分解によるガスの発生を抑制することができる。 According to the present invention, when used as a lithium ion secondary battery together with a positive electrode active material that easily generates gas and operates at a high potential, generation of gas due to oxidative decomposition of the non-aqueous electrolyte can be suppressed.

本発明の一実施形態について以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 An embodiment of the invention will be described below, but the invention is not limited thereto.

本発明の負極活物質は、以下で説明するように固体電解質で被覆されており、リチウム金属の標準電極電位が4.5V以上の高電位で作動する正極活物質と組合わせて用いられる。上記負極活物質はリチウムイオン伝導性の固体電解質で被覆されており、上記リチウムイオン伝導性酸化物は、600℃未満において非晶質であり、且つ、X線小角散乱法による粒子径が10nm以下に粉砕された透明ゾルである。 The negative electrode active material of the present invention is coated with a solid electrolyte as described below, and is used in combination with a positive electrode active material that operates at a high potential of lithium metal with a standard electrode potential of 4.5 V or higher. The negative electrode active material is coated with a lithium ion conductive solid electrolyte, and the lithium ion conductive oxide is amorphous at a temperature of less than 600° C. and has a particle size of 10 nm or less according to a small angle X-ray scattering method. It is a transparent sol that has been ground to

上記被覆負極活物質は、例えば、リチウムイオン伝導性酸化物をX線小角散乱法による粒子径が10nm以下になるまで粉砕するステップと、粉砕されたリチウムイオン伝導性酸化物の粉末をアルコールに添加し透明ゾル状態にするステップと、リチウムイオン伝導性酸化物の粉末が添加された上記透明ゾルを、負極活物質に対してメカノケミカル法によって被覆するステップと、透明ゾルで被覆された負極活物質を100℃以上500℃以下で熱処理するステップとを含み、上記透明ゾル状態にするステップにおいて、上記リチウムイオン伝導性酸化物の上記粉末を、上記透明ゾルの全重量に対して15~30重量%の割合で添加する製法によって得られる。 The coated negative electrode active material can be obtained, for example, by pulverizing a lithium ion conductive oxide to a particle size of 10 nm or less by a small angle X-ray scattering method, and adding the pulverized lithium ion conductive oxide powder to alcohol. forming a transparent sol state; coating the negative electrode active material with the transparent sol to which the lithium ion conductive oxide powder is added by a mechanochemical method; and the negative electrode active material coated with the transparent sol. and heat-treating at 100° C. or higher and 500° C. or lower, and in the step of making the transparent sol state, the powder of the lithium ion conductive oxide is added in an amount of 15 to 30% by weight based on the total weight of the transparent sol. It is obtained by a method of adding at a ratio of

一般的に、リチウムイオン二次電池には、非水電解質が用いられており、詳細は後述するが、非水溶媒にリチウム塩を溶解させた、液体状態の非水電解質が使用されている。一方、非水溶媒とリチウム塩の両方の機能を併せ持つ、固体状態の固体電解質が存在する。固体電解質は、液体状態の非水電解質よりも酸化耐性が高いため、高電位での酸化分解は抑えられる。しかし、液体よりも固体のほうが、リチウムイオン伝導度が低いため、電解質全てを固体電解質に置き換えてしまうと、電池としての性能は大きく低下してしまう。 Lithium-ion secondary batteries generally use a non-aqueous electrolyte, which will be described later in detail, and which is a liquid non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent. On the other hand, there are solid electrolytes in a solid state that have both the functions of a non-aqueous solvent and a lithium salt. A solid electrolyte has higher oxidation resistance than a non-aqueous electrolyte in a liquid state, so oxidative decomposition at a high potential is suppressed. However, since a solid has a lower lithium ion conductivity than a liquid, if all the electrolytes are replaced with solid electrolytes, the performance as a battery will be greatly reduced.

高電位で動作する正極活物質を用いる場合、よりガス発生が顕著となるが、組み合わせる負極活物質を酸化物とし、表面のみを固体電解質であるリチウムイオン伝導性酸化物で被覆することで、非水電解質は従来のままでもガス抑制できる。 When a positive electrode active material that operates at a high potential is used, gas generation becomes more pronounced. Gas can be suppressed even with a conventional water electrolyte.

被覆方法は特に限定されないがメカニカルコーティング等の均一被覆が可能な方法が好ましい。メカニカルコーティングは、本発明では透明ゾル状態のリチウムイオン伝導性酸化物を使用するから、溶媒により接着性、展延性が付与され、均一に被覆することが可能であることから好ましい。また、熱処理により溶媒を揮発させる際、熱処理温度を調整し、好ましくはリチウムイオン伝導性酸化物の粒径や負極活物質との混合比を制御して、負極活物質の抵抗を上げることなく、電池性能も低下せずに、リチウムイオン伝導性酸化物を負極活物質に被覆できる。 Although the coating method is not particularly limited, a method capable of uniform coating such as mechanical coating is preferable. Mechanical coating is preferable because the present invention uses a lithium ion conductive oxide in a transparent sol state, so that the solvent imparts adhesiveness and spreadability, enabling uniform coating. In addition, when volatilizing the solvent by heat treatment, the heat treatment temperature is adjusted, preferably the particle size of the lithium ion conductive oxide and the mixing ratio with the negative electrode active material are controlled, so that the resistance of the negative electrode active material is not increased. The lithium ion conductive oxide can be coated on the negative electrode active material without deteriorating the battery performance.

本発明で用いるリチウムイオン伝導性酸化物は、透明ゾル状態であるが固体の負極活物質を被覆するためには、ある程度のエネルギーを要する。したがって、せん断力及び圧縮力を付与できるメカノケミカル法を使ったメカニカルコーティング法が好ましく、固体電解質が負極活物質を被覆することで、従来の非水電解質と負極活物質との接触を低減し、ガス発生を抑制できる。 Although the lithium ion conductive oxide used in the present invention is in a transparent sol state, a certain amount of energy is required to coat the solid negative electrode active material. Therefore, a mechanical coating method using a mechanochemical method capable of imparting shear force and compressive force is preferable. Gas generation can be suppressed.

更に、詳細は後述するが、熱処理温度を調整し、好ましくはリチウムイオン伝導性酸化物の粒径や負極活物質との混合比を制御して、負極活物質の抵抗を上げることなく、電池性能も低下せずに、リチウムイオン伝導性酸化物を負極活物質に被覆できる。 Furthermore, although details will be described later, the heat treatment temperature is adjusted, and preferably the particle size of the lithium ion conductive oxide and the mixing ratio with the negative electrode active material are controlled, so that the battery performance can be improved without increasing the resistance of the negative electrode active material. The lithium ion conductive oxide can be coated on the negative electrode active material without lowering the .

<メカニカルコーティング法>
メカニカルコーティングとは、せん断力、圧縮力、衝突力及び遠心力の少なくとも1種のエネルギーを母材及び/又は被覆剤に付与(せん断力及び圧縮力を付与できることが好ましく、せん断力、圧縮力及び衝突力を付与できることがより好ましい)しつつ、母材及び被覆剤を機械的に接触させることにより、母材と被覆剤を混合して母材表面に被覆材を被覆する手段を表す。本発明においては、負極活物質が母材に相当し、被覆剤が透明ゾル状態のリチウムイオン伝導性酸化物に相当する。用いる装置としては、特に限定されないが、例えば、ホソカワミクロン社製のノビルタに代表される摩砕式ミルや、遊星ボールミル(例えばフリッチュ社製)を好適に用いることができる。この中では、操作が簡便であり、ボールミルのように処理後にボールを分離する必要もないという観点から、摩砕式ミルが好ましい。
<Mechanical coating method>
Mechanical coating refers to imparting at least one type of energy of shear force, compression force, impact force and centrifugal force to the base material and / or coating agent (preferably shear force and compression force can be imparted, shear force, compression force and It is more preferable that a collision force can be applied), and the base material and the coating agent are brought into mechanical contact with each other to mix the base material and the coating agent and coat the surface of the base material with the coating material. In the present invention, the negative electrode active material corresponds to the base material, and the coating agent corresponds to the lithium ion conductive oxide in a transparent sol state. The apparatus to be used is not particularly limited, but for example, a grinding mill represented by Nobilta manufactured by Hosokawa Micron Corporation and a planetary ball mill (eg manufactured by Fritsch) can be preferably used. Among these, a grinding mill is preferable from the viewpoint of simple operation and the fact that there is no need to separate the balls after treatment as in the case of a ball mill.

本発明の製造方法において、有底円筒容器と、先端翼を備えるローターとを備え、上記先端翼と上記容器内周との間に所定のクリアランスを設け、上記ローターを回転させることで、上記負極活物質及び上記透明ゾル状態のリチウムイオン伝導性酸化物を含む混合物に圧縮力とせん断力を与えて、メカニカルコーティングを実施することが好ましい。 In the manufacturing method of the present invention, a bottomed cylindrical container and a rotor having tip blades are provided, a predetermined clearance is provided between the tip blades and the inner circumference of the container, and the rotor is rotated to obtain the negative electrode. It is preferable to perform mechanical coating by applying compressive force and shear force to the mixture containing the active material and the lithium ion conductive oxide in the transparent sol state.

メカニカルコーティング法による処理は、湿式の場合、用いる溶媒は特に限定されず、水、有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、例えばエタノール等のアルコールを使用できる。湿式の場合の溶媒の添加タイミングは特に限定されないが、透明ゾル状態のリチウムイオン伝導性酸化物を溶媒で希釈してメカニカルコーティング法に用いてもよく、スラリー中の透明ゾル状態のリチウムイオン伝導性酸化物の濃度は、特に限定されないが、全重量に対して、例えば10~30重量%であり15~30重量%が好ましく、15~25重量%がより好ましい。 When the mechanical coating method is a wet process, the solvent used is not particularly limited, and water and an organic solvent can be used. Alcohol such as ethanol can be used as the organic solvent. The timing of adding the solvent in the wet process is not particularly limited, but the lithium ion conductive oxide in the transparent sol state may be diluted with a solvent and used in the mechanical coating method. The concentration of the oxide is not particularly limited, but is, for example, 10 to 30% by weight, preferably 15 to 30% by weight, more preferably 15 to 25% by weight, relative to the total weight.

メカニカルコーティングの処理温度は好ましくは5~100℃であり、より好ましくは8~80℃であり、更に好ましくは10~50℃であり、処理時間は好ましくは5~90分、より好ましくは10~60分である。処理雰囲気は、特に限定されず、不活性ガス雰囲気下あるいは空気雰囲気下とすればよい。 The treatment temperature for mechanical coating is preferably 5 to 100° C., more preferably 8 to 80° C., still more preferably 10 to 50° C. The treatment time is preferably 5 to 90 minutes, more preferably 10 to 60 minutes. The processing atmosphere is not particularly limited, and may be an inert gas atmosphere or an air atmosphere.

メカニカルコーティング後の試料をそのまま使用することも可能だが、熱処理を行うことが好ましい。これにより、上記負極活物質とリチウムイオン伝導性酸化物の密着性が向上し、繰り返し充放電を行っても上記リチウムイオン伝導性酸化物が上記負極活物質から剥離することが抑えられ、電池の長期信頼性が向上する。熱処理温度が高くなりすぎると上記リチウムイオン伝導性酸化物の結晶構造が変化し、Liイオン伝導度が低下して電池の充放電が正常に行われなくなる場合があるため、熱処理温度は500℃以下であることが好ましく、より好ましくは100℃以上500℃以下である。熱処理時間は、30分以上が好ましく、より好ましくは1時間以上であり、上限は特に限定されないが、例えば3時間以下である。 Although it is possible to use the sample after mechanical coating as it is, it is preferable to perform a heat treatment. As a result, the adhesion between the negative electrode active material and the lithium ion conductive oxide is improved, and the lithium ion conductive oxide is prevented from peeling off from the negative electrode active material even after repeated charging and discharging, thereby improving the battery performance. Long-term reliability is improved. If the heat treatment temperature is too high, the crystal structure of the lithium ion conductive oxide changes, the Li ion conductivity decreases, and charging and discharging of the battery may not be performed normally, so the heat treatment temperature is 500 ° C. or less. and more preferably 100° C. or higher and 500° C. or lower. The heat treatment time is preferably 30 minutes or longer, more preferably 1 hour or longer, and the upper limit is not particularly limited, but is, for example, 3 hours or shorter.

<負極活物質>
本発明の製造方法に用いる酸化物負極活物質としては、上述した通り、リチウム析出が起きにくく安全性が向上するという観点からチタン酸リチウムを使用することが好ましい。チタン酸リチウムの中でも、リチウムイオンの挿入・脱離の反応における活物質の膨張収縮が小さい点から、スピネル構造のチタン酸リチウムが特に好ましい。チタン酸リチウムには、例えばNb等のリチウム、チタン以外の元素が微量含まれていてもよい。
<Negative electrode active material>
As described above, it is preferable to use lithium titanate as the oxide negative electrode active material used in the production method of the present invention from the viewpoint that lithium deposition is less likely to occur and safety is improved. Among the lithium titanates, lithium titanate having a spinel structure is particularly preferable because the expansion and contraction of the active material in the lithium ion insertion/extraction reaction is small. Lithium titanate may contain a small amount of elements other than lithium and titanium, such as Nb.

<正極活物質>
正極活物質は特に限定されないが、リチウムの脱離及び挿入の平均電位がLi+/Liに対して、すなわちLiの析出電位に対して(vs.Li+/Liと表す場合がある)、4.5V以上であり、より好ましくは4.5V以上5.0V以下である。リチウムイオン挿入・脱離反応の電位(以下、電圧ともいう)(vs.Li+/Li)は、例えば、正極活物質を用いた動作極、リチウム金属を対極とした半電池の充放電特性を測定し、プラトー開始時、及び終了時の電圧値を読み取ることによって求めることができる。プラトーが2箇所以上あった場合は、もっとも低い電圧値のプラトーが4.5V(vs.Li+/Li)以上であればよく、もっとも高い電圧値のプラトーが5.0V(vs.Li+/Li)以下であればよい。
<Positive electrode active material>
The positive electrode active material is not particularly limited . 0.5V or more, more preferably 4.5V or more and 5.0V or less. The potential of lithium ion insertion/extraction reaction (hereinafter also referred to as voltage) (vs. Li + /Li) is, for example, the charge-discharge characteristics of a half-cell with a working electrode using a positive electrode active material and a lithium metal as a counter electrode. It can be determined by measuring and reading the voltage values at the start and end of the plateau. When there are two or more plateaus, the lowest voltage plateau may be 4.5 V (vs. Li + /Li) or more, and the highest voltage plateau is 5.0 V (vs. Li + / Li) or less.

リチウムイオンの挿入・脱離反応が、Liの析出電位に対して4.5V以上5.0V以下で進行する正極活物質は特に限定されないが、下記式(3)で表される置換型リチウムマンガン化合物が従来から検討されており、好ましい。 The positive electrode active material in which the lithium ion insertion/extraction reaction proceeds at 4.5 V or more and 5.0 V or less with respect to the deposition potential of Li is not particularly limited, but substituted lithium manganese represented by the following formula (3) Compounds have been considered in the past and are preferred.

Li1+xyMn2-x-y4 ・・・(3)
上記式(3)中、x、yはそれぞれ0≦x≦0.2、0<y≦0.8を満たし、MはAl、Mg、Zn、Ni、Co、Fe、Ti、Cu及びCrよりなる群から選ばれる少なくとも1種である。
Li1 + xMyMn2 -xyO4 ( 3 )
In the above formula (3), x and y satisfy 0 ≤ x ≤ 0.2 and 0 < y ≤ 0.8, and M is Al, Mg, Zn, Ni, Co, Fe, Ti, Cu and Cr At least one selected from the group consisting of

上記式(3)の中でも、MがNiであるNi置換リチウムマンガン化合物が好ましく、特にx=0、y=0.5、M=Niである、すなわちLiNi0.5Mn1.54が充放電サイクルの安定性効果が高いことから特に好ましい。 Among the above formula (3), a Ni-substituted lithium manganese compound in which M is Ni is preferable, and in particular x = 0, y = 0.5, and M = Ni, that is, LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 is effective in the charge-discharge cycle. It is particularly preferred because of its high stabilizing effect.

負極活物質の粒径については特に限定されないが、粒径が小さすぎると、後述する酸化物系固体電解質の粒径との差が小さくなって被覆が難しくなるため、メジアン径d50は1μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましく、更に好ましくは10μm以上である。またメジアン径d50は100μm以下であることが好ましく、80μm以下がより好ましく、50μm以下が更に好ましい。電極に加工する際の厚み範囲も考慮すると、上記d50は5~50μmであることが好ましく、10~50μmがより好ましい。 The particle size of the negative electrode active material is not particularly limited, but if the particle size is too small, the difference from the particle size of the oxide-based solid electrolyte described later becomes small, making coating difficult. It is preferably 5 μm or more, and still more preferably 10 μm or more. Also, the median diameter d50 is preferably 100 μm or less, more preferably 80 μm or less, and even more preferably 50 μm or less. Considering the thickness range when processing into electrodes, the above d50 is preferably 5 to 50 μm, more preferably 10 to 50 μm.

<透明ゾル状態のリチウムイオン伝導性酸化物>
本発明に用いる透明ゾル状態のリチウムイオン伝導性酸化物は特に限定されないが、化学的な安定性を考慮して酸化物系固体電解質を用いることが好ましい。酸化物系固体電解質は結晶構造別に逆蛍石型、NASICON型、ペロブスカイト型、ガーネット型等があるが、特に限定されない。酸化物系固体電解質としては、例えば下記式(2):
Li1+p+q(Al,Ga)p(Ti,Ge)2-pSiq3-q12 ・・・(2)
(式(2)中、p、qは、それぞれ0≦p≦1、0≦q≦1を満たす。)
で表されるLATPを用いることができ、特に下記式(2-1):
Li1+pAlpTi2-p312 ・・・(2-1)
(式(2-1)中、pは、0≦p≦1を満たす。)
で表される酸化物系固体電解質が好ましい。
<Lithium ion conductive oxide in transparent sol state>
Although the transparent sol-state lithium ion conductive oxide used in the present invention is not particularly limited, it is preferable to use an oxide-based solid electrolyte in consideration of chemical stability. The oxide-based solid electrolyte has a reverse fluorite type, a NASICON type, a perovskite type, a garnet type, and the like depending on the crystal structure, but is not particularly limited. As an oxide-based solid electrolyte, for example, the following formula (2):
Li1 +p+q ( Al,Ga) p (Ti,Ge) 2- pSiqP3 -qO12 ( 2)
(In formula (2), p and q satisfy 0≤p≤1 and 0≤q≤1, respectively.)
LATP represented by can be used, especially the following formula (2-1):
Li 1+p Al p Ti 2-p P 3 O 12 (2-1)
(In formula (2-1), p satisfies 0≦p≦1.)
An oxide-based solid electrolyte represented by is preferable.

上記透明ゾル状態のリチウムイオン伝導性酸化物の粒径については非晶質且つ透明ゾル状態となるまで粉砕を行うことから、必然として微細粒子となる。具体的にはBET比表面積換算径(dBET)を、好ましくは10nm以下、より好ましくは8nm以下、更に好ましくは6nm以下まで微粒子化することが望ましい。 The particle size of the lithium ion conductive oxide in the transparent sol state is inevitably fine because the pulverization is carried out until it becomes an amorphous and transparent sol state. Specifically, it is desired that the BET specific surface area equivalent diameter (dBET) is preferably 10 nm or less, more preferably 8 nm or less, and still more preferably 6 nm or less.

微粒子化処理の方法としては、ボールミル、ビーズミル等の公知の手段が使用され得る。なお、BET比表面積換算径(dBET)は、JIS-Z8830(2013)に規定された方法に従って、窒素吸着法一点法により、窒素吸着BET比表面積を求め、dBET=6/(密度×BET比表面積)の式により求められる粒径である。 Known means such as a ball mill and a bead mill can be used as a method of microparticulation treatment. In addition, the BET specific surface area conversion diameter (dBET) is determined by the nitrogen adsorption BET specific surface area according to the method specified in JIS-Z8830 (2013), dBET = 6 / (density × BET specific surface area ) is the particle size obtained by the formula.

上記負極活物質のメジアン径d50と、上記透明ゾル状態のリチウムイオン伝導性酸化物のBET比表面積換算径dBETの比は10000:1~100:1であることが好ましく、より好ましくは5000:1~300:1であり、更に好ましくは2000:1~500:1であり、特に1000:1~500:1が好ましい。 The ratio of the median diameter d50 of the negative electrode active material to the BET specific surface area conversion diameter dBET of the lithium ion conductive oxide in the transparent sol state is preferably 10000:1 to 100:1, more preferably 5000:1. to 300:1, more preferably 2000:1 to 500:1, particularly preferably 1000:1 to 500:1.

また上記負極活物質100質量部に対する上記透明ゾル状態のリチウムイオン伝導性酸化物(スラリーで用いる場合は固形分)の割合は、0.5質量部以上が好ましく、より好ましくは1質量部以上であり、更に好ましくは2質量部以上であり、また10質量部以下が好ましく、より好ましくは5質量部以下であり、更に好ましくは4質量部以下である。上記割合は、1質量部以上、5質量部以下が好ましく(すなわち、上記負極活物質と上記透明ゾル状態のリチウムイオン伝導性酸化物の質量比が100:1~20:1)、2質量部以上、4質量部以下である(すなわち、上記負極活物質と上記透明ゾル状態のリチウムイオン伝導性酸化物の質量比が、50:1~25:1)ことも好ましい。 The ratio of the lithium ion conductive oxide in the transparent sol state (solid content when used in slurry) to 100 parts by mass of the negative electrode active material is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more. more preferably 2 parts by mass or more, preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, and even more preferably 4 parts by mass or less. The ratio is preferably 1 part by mass or more and 5 parts by mass or less (that is, the mass ratio of the negative electrode active material and the lithium ion conductive oxide in the transparent sol state is 100: 1 to 20: 1), and 2 parts by mass. It is also preferable that the content is 4 parts by mass or less (that is, the mass ratio of the negative electrode active material and the transparent sol-state lithium ion conductive oxide is 50:1 to 25:1).

<リチウムイオン二次電池>
リチウムイオン二次電池は、主に、正極、負極、非水電解質で構成される。正極は、例えば、正極活物質、導電助剤及びバインダー等を含む正極合剤を正極集電体に塗布することで作製され、負極は、例えば、負極活物質、導電助剤及びバインダー等を含む負極合剤を負極集電体に塗布することで作製される。本発明の製造方法により得られる被覆負極活物質は、リチウムイオン二次電池の負極活物質として好適に用いられ、具体的には本発明の製造方法により得られる被覆正負極活物質を含む負極合剤を負極集電体に塗布して負極を作製することができる。正極合剤を正極集電体に塗布した後、及び負極合剤を負極集電体に塗布した後は、100~200℃程度で乾燥させればよい。
<Lithium ion secondary battery>
A lithium ion secondary battery is mainly composed of a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. The positive electrode is produced, for example, by applying a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive aid, a binder, and the like to a positive electrode current collector, and the negative electrode includes, for example, a negative electrode active material, a conductive aid, a binder, and the like. It is produced by applying a negative electrode mixture to a negative electrode current collector. The coated negative electrode active material obtained by the production method of the present invention is suitably used as a negative electrode active material for lithium ion secondary batteries. A negative electrode can be produced by applying the agent to a negative electrode current collector. After applying the positive electrode mixture to the positive electrode current collector and after applying the negative electrode mixture to the negative electrode current collector, they may be dried at about 100 to 200°C.

上記被覆負極活物質を用いたリチウムイオン二次電池の構成、及び被覆負極活物質以外に使用する材料、リチウムイオン二次電池の製造装置及び条件は、従来公知のものが適用でき、特に限定されない。 The structure of the lithium ion secondary battery using the coated negative electrode active material, the materials used other than the coated negative electrode active material, and the manufacturing apparatus and conditions of the lithium ion secondary battery are conventionally known, and are not particularly limited. .

<導電助剤>
導電助剤としては、特に限定されないが、正極及び負極のいずれについても、例えば、炭素材料が好ましい。炭素材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、及びファーネスブラック等が挙げられる。これら炭素材料は1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。正極に含まれる導電助剤の量は、正極活物質100重量部に対して、好ましくは1重量部以上30重量部以下、より好ましくは2重量部以上15重量部以下である。上記範囲であれば、正極の伝導性が確保される。また、後述のバインダーとの接着性が維持され、集電体との接着性が十分に得ることができる。また負極に含まれる導電助剤の量は、負極活物質100重量部に対して、好ましくは1重量部以上30重量部以下、より好ましくは2重量部以上15重量部以下である。
<Conductivity aid>
The conductive aid is not particularly limited, but for both the positive electrode and the negative electrode, for example, a carbon material is preferable. Carbon materials include, for example, natural graphite, artificial graphite, vapor-grown carbon fiber, carbon nanotube, acetylene black, ketjen black, and furnace black. One type of these carbon materials may be used, or two or more types may be used. The amount of the conductive aid contained in the positive electrode is preferably 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or more and 15 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material. If it is the said range, the conductivity of a positive electrode will be ensured. In addition, the adhesiveness to the binder, which will be described later, is maintained, and sufficient adhesiveness to the current collector can be obtained. The amount of the conductive aid contained in the negative electrode is preferably 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or more and 15 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material.

<バインダー>
バインダーは、特に限定されないが、正極及び負極のいずれについても、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレン-ブタジエンゴム、ポリイミド、及びそれらの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることができる。バインダーは正極及び負極の作製しやすさから、非水溶媒又は水に溶解又は分散されていることが好ましい。非水溶媒は、特に限定されないが、例えば、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、及びテトラヒドロフラン等を挙げることができる。これらに分散剤、増粘剤を加えてもよい。本発明の正極に含まれるバインダーの量は、正極活物質100重量部に対して、好ましくは1重量部以上30重量部以下、より好ましくは2重量部以上15重量部以下である。上記範囲であれば、正極活物質と導電助材との接着性が維持され、集電体との接着性が十分に得ることができる。また負極に含まれるバインダーの量は、負極活物質100重量部に対して、好ましくは1重量部以上30重量部以下、より好ましくは2重量部以上15重量部以下である。
<Binder>
The binder is not particularly limited, but for both the positive electrode and the negative electrode, for example, it is selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber, polyimide, and derivatives thereof. At least one type can be used. The binder is preferably dissolved or dispersed in a non-aqueous solvent or water in order to facilitate the production of the positive electrode and the negative electrode. Non-aqueous solvents include, but are not limited to, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, methyl acetate, ethyl acetate, and tetrahydrofuran. A dispersant and a thickener may be added to these. The amount of the binder contained in the positive electrode of the present invention is preferably 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or more and 15 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material. If it is the said range, the adhesiveness of a positive electrode active material and a conductive support material will be maintained, and adhesiveness with a collector can fully be obtained. The amount of the binder contained in the negative electrode is preferably 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or more and 15 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material.

<集電体>
正極集電体及び負極集電体のいずれも特に限定されないが、アルミニウム又はアルミニウム合金であることが好ましい。アルミニウム又はアルミニウム合金は、正極及び負極反応雰囲気下で安定であることから、特に限定されないが、JIS規格1030、1050、1085、1N90、1N99等に代表される高純度アルミニウムであることが好ましい。集電体の厚みは、特に限定されないが、10μm以上100μm以下であることが好ましい。この範囲内であれば、電池作製時の取扱い性、コスト、得られる電池特性の点でバランスが取り易い。なお、集電体は、アルミニウム以外の金属(銅、SUS、ニッケル、チタン、及びそれらの合金)の表面に正極及び負極の電位で反応しない金属を被覆したものも用いることもできる。
<Current collector>
Although neither the positive electrode current collector nor the negative electrode current collector is particularly limited, aluminum or an aluminum alloy is preferable. Aluminum or aluminum alloys are not particularly limited because they are stable in the positive and negative electrode reaction atmospheres, but high-purity aluminum represented by JIS standards 1030, 1050, 1085, 1N90, 1N99, etc. is preferable. Although the thickness of the current collector is not particularly limited, it is preferably 10 μm or more and 100 μm or less. Within this range, it is easy to achieve a good balance in terms of handleability in battery production, cost, and obtained battery characteristics. As the current collector, a metal other than aluminum (copper, SUS, nickel, titanium, and alloys thereof) coated with a metal that does not react with the potentials of the positive and negative electrodes can also be used.

<非水電解質>
非水電解質は、特に限定されないが、例えば、非水溶媒に溶質を溶解させた非水電解液、非水溶媒に溶質を溶解させた非水電解液を高分子に含浸させたゲル電解質等を用いることができる。
<Non-aqueous electrolyte>
The non-aqueous electrolyte is not particularly limited, but includes, for example, a non-aqueous electrolytic solution in which a solute is dissolved in a non-aqueous solvent, a gel electrolyte in which a polymer is impregnated with a non-aqueous electrolytic solution in which a solute is dissolved in a non-aqueous solvent, and the like. can be used.

非水溶媒としては、例えば、環状の非プロトン性溶媒及び/又は鎖状の非プロトン性溶媒を含むことが好ましい。環状の非プロトン性溶媒としては、環状カーボネート、環状エステル、環状スルホン及び環状エーテル等が例示される。鎖状の非プロトン性溶媒としては、鎖状カーボネート、鎖状カルボン酸エステル、鎖状エーテル、及びアセトニトリル等の一般的に非水電解質の溶媒として用いられる溶媒を用いても良い。より具体的には、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ-ブチルラクトン、1,2-ジメトキシエタン、スルホラン、ジオキソラン、プロピオン酸メチル等を用いることができる。これら溶媒は1種類で用いてもよいし、2種類以上混合しても用いてもよいが、後述の溶質の溶解させやすさ、リチウムイオンの伝導性の高さから、2種類以上混合した溶媒を用いることが好ましい。 The non-aqueous solvent preferably includes, for example, a cyclic aprotic solvent and/or a chain aprotic solvent. Examples of cyclic aprotic solvents include cyclic carbonates, cyclic esters, cyclic sulfones and cyclic ethers. As the chain aprotic solvent, a chain carbonate, a chain carboxylic acid ester, a chain ether, a solvent generally used as a solvent for non-aqueous electrolytes, such as acetonitrile, may be used. More specifically, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyl lactone, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane, dioxolane, propion Methyl acid and the like can be used. These solvents may be used alone, or two or more of them may be used in combination. is preferably used.

2種類以上混合する場合、高温時の安定性が高く、且つ低温時のリチウム伝導性が高いことから、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、及びメチルプロピルカーボネートに例示される鎖状カーボネートのうち1種類以上、と、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ-ブチルラクトンに例示される環状化合物のうち1種類以上との混合が好ましく、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、及びジエチルカーボネートに例示される鎖状カーボネートのうち1種類以上と、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートに例示される環状カーボネートのうち1種類以上との混合が特に好ましい。 Chains exemplified by dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, and methyl propyl carbonate, when two or more types are mixed, have high stability at high temperatures and high lithium conductivity at low temperatures. It is preferable to mix one or more of cyclic carbonates with one or more of cyclic compounds exemplified by ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyl lactone, and dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate. It is particularly preferable to mix one or more of the linear carbonates exemplified in (1) with one or more of the cyclic carbonates exemplified by ethylene carbonate, propylene carbonate and butylene carbonate.

上記溶質は、特に限定されないが、例えば、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiBOB(Lithium Bis (Oxalato) Borate)、LiN(SO2CF32等は溶媒に溶解しやすいことから好ましい。非水電解質に含まれる溶質の濃度は、0.5mol/L以上2.0mol/L以下であることが好ましい。0.5mol/L以上であると、所望のリチウムイオン伝導性が発現しやすく、一方、2.0mol/L以下であると、溶質が溶解しやすい。 The solute is not particularly limited . _ _ It is preferable because it dissolves easily. The concentration of the solute contained in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.5 mol/L or more and 2.0 mol/L or less. When it is 0.5 mol/L or more, the desired lithium ion conductivity is easily exhibited, while when it is 2.0 mol/L or less, the solute is easily dissolved.

本発明のリチウムイオン二次電池に用いる非水電解質の量は、特に限定されないが、電池容量1Ahあたり、0.1mL以上であることが好ましい。この量であれば、電極反応に伴うリチウムイオンの伝導を確保でき、所望の電池性能が発現する。 Although the amount of the non-aqueous electrolyte used in the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, it is preferably 0.1 mL or more per 1 Ah of battery capacity. With this amount, the conduction of lithium ions accompanying the electrode reaction can be ensured, and the desired battery performance is exhibited.

非水電解質は、あらかじめ正極、負極及びセパレータに含ませてもよいし、正極側と負極側との間にセパレータを配置したものを倦回、あるいは積層した後に添加してもよい。 The non-aqueous electrolyte may be included in the positive electrode, the negative electrode and the separator in advance, or may be added after winding or laminating the separator arranged between the positive electrode side and the negative electrode side.

リチウムイオン二次電池は、上記した構成の他、通常、更にセパレータ、外装材を含む。 A lithium-ion secondary battery usually further includes a separator and an exterior material in addition to the above-described structure.

(セパレータ)
セパレータは、正極と負極との間に設置され、絶縁性且つ後述の非水電解質を含むことが出来る構造であればよく、例えば、ナイロン、セルロース、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、及びそれらを2種類以上複合したものの織布、不織布、微多孔膜等が挙げられる。サイクル特性の安定性が優れることから、ナイロン、セルロース、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、及びそれらを2種類以上複合したものの不織布であることが好ましい。
(separator)
The separator is placed between the positive electrode and the negative electrode, and may have any structure as long as it is insulating and can contain a non-aqueous electrolyte described later. Examples include nylon, cellulose, polysulfone, polyethylene, polypropylene, polybutene, polyacrylonitrile, and polyimide. , polyamide, polyethylene terephthalate, and woven fabrics, non-woven fabrics, and microporous membranes of composites of two or more thereof. Nonwoven fabrics of nylon, cellulose, polysulfone, polyethylene, polypropylene, polybutene, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, polyethylene terephthalate, and composites of two or more of these are preferred because of their excellent stability in cycle characteristics.

セパレータには、各種可塑剤、酸化防止剤、難燃剤が含まれてもよいし、金属酸化物等が被覆されていてもよい。セパレータの厚みは、特に限定されないが、10μm以上100μm以下であることが好ましい。この範囲内であれば、正極と負極が短絡することを防ぎつつ、電池の抵抗が高くなることを抑えることが出来る。経済性、取り扱いの観点から、15μm以上50μm以下であることが更に好ましい。 The separator may contain various plasticizers, antioxidants, and flame retardants, and may be coated with metal oxide or the like. Although the thickness of the separator is not particularly limited, it is preferably 10 μm or more and 100 μm or less. Within this range, it is possible to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode while suppressing an increase in battery resistance. From the viewpoints of economic efficiency and handling, the thickness is more preferably 15 μm or more and 50 μm or less.

上記セパレータの空隙率は、30%以上、90%以下であることが好ましい。30%以上であると、リチウムイオンの拡散性が低下しにくいためサイクル特性を維持しやすく、一方、90%以下であると、電極の凹凸がセパレータを貫通しショートする恐れを効果的に抑えることができる。リチウムイオンの拡散性の確保、及びショートの防止のバランスの観点から、35%以上、85%以下がより好ましく、上記バランスが特に優れていることから、40%以上、80%以下が特に好ましい。 The porosity of the separator is preferably 30% or more and 90% or less. When it is 30% or more, the diffusibility of lithium ions is less likely to decrease, so that the cycle characteristics can be easily maintained. can be done. From the viewpoint of ensuring the diffusibility of lithium ions and preventing short circuits, it is more preferably 35% or more and 85% or less.

(外装材)
外装材は、正極、負極及びセパレータを交互に積層又は捲回してなる積層体、ならびに積層体を電気的に接続する端子を封入する部材である。外装材としては、金属箔にヒートシール用の熱可塑性樹脂層を設けた複合フィルム、蒸着やスパッタリングによって形成された金属層、又は角形、楕円形、円筒形、コイン形、ボタン形もしくはシート形の金属缶が好適に用いられる。
(Exterior material)
The exterior material is a member that encloses a laminate obtained by alternately laminating or winding a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and a terminal that electrically connects the laminate. Exterior materials include composite films in which a heat-sealing thermoplastic resin layer is provided on a metal foil, metal layers formed by vapor deposition or sputtering, or rectangular, elliptical, cylindrical, coin-shaped, button-shaped, or sheet-shaped films. A metal can is preferably used.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、上記、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples. The present invention is not limited by the following examples, and it is of course possible to make appropriate modifications within the scope that can be adapted to the spirit of the above and the following. Included in scope.

下記実施例及び比較例で得られた被覆負極をもとにして作製したリチウムイオン二次電池を以下の方法により評価した。 Lithium-ion secondary batteries produced based on the coated negative electrodes obtained in the following examples and comparative examples were evaluated by the following methods.

(ガス発生量)
サイクル特性評価前後のリチウムイオン二次電池のガス発生量の評価は、アルキメデス法、すなわちリチウムイオン二次電池の浮力を用いて評価した。評価は下記の通りに行った。
(Gas generation amount)
The amount of gas generated by the lithium ion secondary battery before and after the cycle characteristic evaluation was evaluated using the Archimedes method, that is, the buoyancy of the lithium ion secondary battery. Evaluation was performed as follows.

最初に、リチウムイオン二次電池の重量を電子天秤で測定した。次に、比重計(アルファミラージュ株式会社製、品番:MDS-3000)を用いて水中での重量を測定し、これら重量の差をとることによって浮力を算出した。この浮力を水の密度(1.0g/cm3)で除することによって、リチウムイオン二次電池の体積を算出した。エージング後の体積と、サイクル特性評価後の体積を比較することによって、発生したガス量を算出した。ガス発生量が20ml未満を良好と判断した。ガス発生量は15ml以下であることがより好ましい。 First, the weight of the lithium ion secondary battery was measured with an electronic balance. Next, the weight in water was measured using a hydrometer (manufactured by Alpha Mirage Co., Ltd., product number: MDS-3000), and the buoyancy was calculated by taking the difference between these weights. The volume of the lithium ion secondary battery was calculated by dividing this buoyancy by the density of water (1.0 g/cm 3 ). The amount of generated gas was calculated by comparing the volume after aging and the volume after cycle characteristic evaluation. A gas generation amount of less than 20 ml was judged to be good. More preferably, the amount of gas generated is 15 ml or less.

(リチウムイオン二次電池のサイクル特性評価)
作製したリチウムイオン二次電池を、充放電装置(HJ1005SD8、北斗電工社製)に接続し、サイクル運転を行った。60℃の環境下で、1.0C相当の電流値で電池電圧が終止電圧3.4Vに到達するまで定電流充電を行い、充電を停止した。続いて1.0C相当の電流値で定電流放電を行い、電池電圧が2.5Vに達した時点で放電を停止した。これを1サイクルとして充放電を繰り返した。サイクル特性の安定性は、1回目の放電容量を100としたときの500回目の放電容量を、放電容量維持率(%)として評価した。500回目の放電容量維持率が80%以上を良好、80%未満を不良とした。
(Evaluation of cycle characteristics of lithium-ion secondary battery)
The produced lithium ion secondary battery was connected to a charging/discharging device (HJ1005SD8, manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.) and subjected to cycle operation. Under an environment of 60° C., constant current charging was performed at a current value corresponding to 1.0 C until the battery voltage reached the final voltage of 3.4 V, and charging was stopped. Subsequently, constant current discharge was performed at a current value corresponding to 1.0 C, and discharge was stopped when the battery voltage reached 2.5V. This cycle was defined as one cycle, and charging and discharging were repeated. The stability of the cycle characteristics was evaluated by taking the discharge capacity at the 500th time assuming that the discharge capacity at the first time was 100, as the discharge capacity retention rate (%). A discharge capacity retention rate of 80% or more at the 500th cycle was judged as good, and a discharge capacity retention rate of less than 80% was judged as unsatisfactory.

合成例1 リチウムイオン伝導性酸化物の作製
リチウムイオン伝導性酸化物として、Li1.310.3Ti1.7(PO43(以下、LATPともいう)を調製した。出発原料として、Li2CO3、AlPO4、TiO2、NH42PO4、溶剤となるエタノールを所定量混合し、直径3mmのジルコニア球を用いて150Gで1時間遊星ボールミル処理を行った。処理後の混合物からジルコニア球を篩で取り除いた後、120℃で乾燥してエタノールを除去した。その後、800℃で2時間処理を行い、LATP粉末を得た。
Synthesis Example 1 Preparation of Lithium Ion Conductive Oxide As a lithium ion conductive oxide, Li1.3A10.3Ti1.7 ( PO4 ) 3 ( hereinafter also referred to as LATP ) was prepared. A predetermined amount of Li 2 CO 3 , AlPO 4 , TiO 2 , NH 4 H 2 PO 4 and ethanol as a solvent were mixed as starting materials, and subjected to a planetary ball mill treatment at 150 G for 1 hour using zirconia balls having a diameter of 3 mm. . After removing the zirconia balls from the treated mixture with a sieve, the mixture was dried at 120° C. to remove the ethanol. Thereafter, treatment was performed at 800° C. for 2 hours to obtain LATP powder.

(被覆負極活物質の作製)
実施例1
(i) リチウムイオン伝導性酸化物の粉砕、アルコールへの添加
得られたLATP粉末に溶剤となるエタノールを所定量混合し、直径0.5mmのジルコニア球を用いて3~6時間遊星ボールミル処理を行った。処理後のジルコニア球を篩で除去したのち、エタノールを混合し上記LATP固形分が16.4重量%とした。これにより、X線結晶回折測定においてLATP由来のピークを持たない、dBETが3~10nmの透明ゾル状態のLATPを得た。
(Preparation of coated negative electrode active material)
Example 1
(i) Pulverization of Lithium Ion Conductive Oxide and Addition to Alcohol A predetermined amount of ethanol as a solvent is mixed with the obtained LATP powder, and planetary ball mill treatment is performed for 3 to 6 hours using zirconia balls having a diameter of 0.5 mm. gone. After removing the treated zirconia balls with a sieve, ethanol was mixed to adjust the LATP solid content to 16.4% by weight. As a result, LATP in a transparent sol state with a dBET of 3 to 10 nm and having no LATP-derived peak in X-ray crystal diffraction measurement was obtained.

(ii) 被覆処理、熱処理
負極活物質として、メジアン径が10μmのスピネル型のチタン酸リチウム(Li4Ti512、以下、LTOともいう)を用いた。
(ii) Coating Treatment, Heat Treatment Spinel-type lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 , hereinafter also referred to as LTO) having a median diameter of 10 μm was used as the negative electrode active material.

LTO40gを摩砕式ミル(ホソカワミクロン社製、ノビルタ)に投入し、クリアランス0.6mm、ローター負荷動力1.5kW、2600rpmで回転させながら、3時間粉砕を施した透明ゾル状態のLATPの6.1gを二回に分けて投入した。その後、上記ローター回転数を2600~3000rpmの範囲に保って空気雰囲気下、室温で10分間処理し、LATPで表面を被覆したLTOを得た。得られた表面被覆LTOを350℃で1時間熱処理して、被覆負極活物質を得た。 40 g of LTO was placed in a grinding mill (Nobilta, manufactured by Hosokawa Micron Corporation) and pulverized for 3 hours at a clearance of 0.6 mm, a rotor load power of 1.5 kW, and 2600 rpm to obtain 6.1 g of LATP in a transparent sol state. was added in two batches. After that, the rotation speed of the rotor was kept in the range of 2600 to 3000 rpm, and the treatment was performed at room temperature for 10 minutes in an air atmosphere to obtain LTO whose surface was coated with LATP. The obtained surface-coated LTO was heat-treated at 350° C. for 1 hour to obtain a coated negative electrode active material.

実施例2
被覆負極活物質の作製において、透明ゾル状態のLATP被覆量を9.1gとした以外は、実施例1と同様の操作を実施して、被覆負極活物質を作製した。
Example 2
A coated negative electrode active material was produced in the same manner as in Example 1, except that the LATP coating amount in the transparent sol state was changed to 9.1 g.

比較例1
被覆負極活物質の作製において、LATPの粒径は同等であるが、得られた表面被覆LTOを600℃で1時間熱処理したものを使用する以外は、実施例1と同様の操作を実施して、被覆負極活物質を作製した。
Comparative example 1
In the preparation of the coated negative electrode active material, the same operation as in Example 1 was performed except that the LATP particle size was the same, but the obtained surface-coated LTO was heat-treated at 600° C. for 1 hour. , to prepare a coated negative electrode active material.

比較例2
被覆負極活物質の作製において、LATPの粒径は同等であるが、得られた表面被覆LTOを50℃で1時間熱処理したものを使用する以外は、実施例1と同様の操作を実施して、被覆負極活物質を作製した。
Comparative example 2
In the preparation of the coated negative electrode active material, the same operation as in Example 1 was performed except that the LATP particle size was the same, but the obtained surface-coated LTO was heat-treated at 50°C for 1 hour. , to prepare a coated negative electrode active material.

比較例3
リチウムイオン伝導性酸化物の粉砕において、LATPの粉砕時間を1時間とし、X線結晶回折測定においてLATP由来のピークを持つ粒子径が20nm程度のものを使用する以外は、実施例1と同様の操作を実施して、被覆負極活物質を作製した。
Comparative example 3
In the pulverization of the lithium ion conductive oxide, the LATP pulverization time is set to 1 hour, and the particle size having a LATP-derived peak in the X-ray crystal diffraction measurement is about 20 nm. The operation was carried out to produce a coated negative electrode active material.

比較例4
リチウムイオン伝導性酸化物の粉砕において、LATPの粉砕時間を2時間とし、X線結晶回折測定においてLATP由来のピークをもたないが、透明ゾル状態でない粒子径が15nm程度のものを使用する以外は、実施例1と同様の操作を実施して、被覆負極活物質を作製した。
Comparative example 4
In the pulverization of the lithium ion conductive oxide, the LATP pulverization time is set to 2 hours, and the particle diameter of about 15 nm that does not have a LATP-derived peak in the X-ray crystal diffraction measurement but is not in a transparent sol state is used. performed the same operation as in Example 1 to prepare a coated negative electrode active material.

比較例5
表面被覆を行わないLTOを使用する以外は、実施例1と同様の操作を行い、負極活物質を作製した。
Comparative example 5
A negative electrode active material was produced in the same manner as in Example 1, except that LTO with no surface coating was used.

実施例1~2及び比較例1~5で得られた負極活物質を用いて、以下の操作により負極合剤、正極、負極、及びリチウムイオン二次電池を作製し、上記評価方法に従い、リチウムイオン二次電池のガス発生量とサイクル特性の評価を行った。評価結果を以下の表1に示す。 Using the negative electrode active materials obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 5, a negative electrode mixture, a positive electrode, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were produced by the following operations. The amount of gas generated and the cycle characteristics of the ion secondary battery were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1 below.

(負極の作製)
得られた表面被覆LTO、導電助剤としてのアセチレンブラック、及びバインダーとしてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)を、それぞれ固形分濃度で90重量部、5重量部、及び5重量部含む混合物を、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)に分散させた負極合剤を作製した。なお、上記バインダーは固形分濃度5重量%のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)溶液に調整したものを使用し、後述の塗工をしやすいように、更にNMPを加えて粘度調整した。
(Preparation of negative electrode)
A mixture containing 90 parts by weight, 5 parts by weight, and 5 parts by weight of the obtained surface-coated LTO, acetylene black as a conductive aid, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, respectively, in terms of solid concentration, was added to N- A negative electrode mixture was prepared by dispersing it in methyl-2-pyrrolidone (NMP). The binder used was prepared in an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solution having a solid concentration of 5% by weight, and NMP was further added to adjust the viscosity so as to facilitate the later-described coating.

上記負極合剤を20μmのアルミニウム箔に塗工した後に、120℃のオーブンで乾燥させた。この操作をアルミニウム箔の両面に対して実施した後、更に170℃で真空乾燥することによって負極を作製した。 After coating the negative electrode mixture on a 20 μm aluminum foil, it was dried in an oven at 120°C. After this operation was performed on both sides of the aluminum foil, the negative electrode was produced by further vacuum-drying at 170°C.

(正極の作製)
正極活物質として、スピネル型のニッケルマンガン酸リチウム(LiNi0.5Mn1.54以下、LNMOともいう)を用いた。上記LNMO、導電助剤としてのアセチレンブラック、及びバインダーとしてのPVdFを、それぞれ固形分濃度で90重量部、6重量部、及び4重量部含む混合物を、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)に分散させた負極合剤を作製した。なお、上記バインダーは固形分濃度5重量%のNMP溶液に調製したものを使用し、後述の塗工をしやすいように、更にNMPを加えて粘度調整した。
(Preparation of positive electrode)
Spinel-type lithium nickel manganate (LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 hereinafter, also referred to as LNMO) was used as the positive electrode active material. A mixture containing the above LNMO, acetylene black as a conductive agent, and PVdF as a binder, each at a solid content concentration of 90 parts by weight, 6 parts by weight, and 4 parts by weight, is added to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). A dispersed negative electrode mixture was produced. The above binder was prepared as an NMP solution having a solid concentration of 5% by weight, and NMP was further added to adjust the viscosity so as to facilitate the later-described coating.

上記正極合剤を20μmのアルミニウム箔に塗工した後に、120℃のオーブンで乾燥させた。この操作をアルミニウム箔の両面に対して実施した後、更に170℃で真空乾燥することによって正極を作製した。 After coating the positive electrode mixture on a 20 μm aluminum foil, it was dried in an oven at 120°C. After this operation was performed on both sides of the aluminum foil, the positive electrode was produced by further vacuum-drying at 170°C.

(リチウムイオン二次電池の作製)
上記で作製した正極及び負極と、20μmのポリプロピレン製セパレータを用いて、以下の手順で電池を作製した。まず初めに、上記正極及び負極を80℃で12時間、減圧乾燥した。次に、負極/セパレータ/正極の順に正極を15枚、負極を16枚使用して積層した。最外層はどちらもセパレータとなるようにした。次に、両端の正極及び負極にアルミニウムタブを振動溶着させた。
(Production of lithium ion secondary battery)
Using the positive and negative electrodes produced above and a 20 μm polypropylene separator, a battery was produced in the following procedure. First, the positive electrode and the negative electrode were dried under reduced pressure at 80° C. for 12 hours. Next, 15 positive electrodes and 16 negative electrodes were laminated in the order of negative electrode/separator/positive electrode. Both of the outermost layers were made to serve as separators. Next, aluminum tabs were vibration-welded to the positive and negative electrodes at both ends.

外装材となる二枚のアルミニウムラミネートフィルムを準備し、プレスにより電池部となる窪みとガス捕集部となる窪みを形成後、上記電極積層体を入れた。非水電解質注液用のスペースを残した外周部を180℃×7秒でヒートシールし、未シール箇所から、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを、体積基準でエチレンカーボネート/プロピレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=15/15/70の割合で混合した溶媒に、LiPF6を1mol/Lとなる割合で溶解させた非水電解質を入れた後に、減圧しながら未シール箇所を180℃×7秒でヒートシールした。得られた電池を0.2C相当の電流値で電池電圧が終止電圧3.4Vに到達するまで定電流充電を行い、充電を停止した。その後、60℃の環境で24時間静置した後、0.2C相当の電流値で定電流放電を行い、電池電圧が2.5Vに達した時点で放電を停止した。放電停止後、ガス捕集部に溜まったガスを抜き取り、再シールを行った。以上の操作により、評価用のリチウムイオン二次電池を作製した。 Two sheets of aluminum laminate film serving as exterior materials were prepared, and after forming a depression serving as a battery portion and a depression serving as a gas collecting portion by pressing, the electrode laminate was put therein. The outer periphery leaving a space for non-aqueous electrolyte injection was heat-sealed at 180 ° C. for 7 seconds, and ethylene carbonate, propylene carbonate and ethyl methyl carbonate were added from the unsealed portion on a volume basis to ethylene carbonate/propylene carbonate/ethyl. After adding a non-aqueous electrolyte prepared by dissolving LiPF 6 at a ratio of 1 mol/L in a solvent mixed with methyl carbonate at a ratio of 15/15/70, the unsealed portion was heated at 180° C. for 7 seconds while reducing the pressure. heat sealed. The obtained battery was subjected to constant current charging at a current value corresponding to 0.2 C until the battery voltage reached the final voltage of 3.4 V, and charging was stopped. Then, after standing in an environment of 60° C. for 24 hours, constant current discharge was performed at a current value corresponding to 0.2 C, and discharge was stopped when the battery voltage reached 2.5V. After the discharge was stopped, the gas collected in the gas collecting portion was extracted, and the sealing was performed again. A lithium ion secondary battery for evaluation was produced by the above operation.

Figure 2022154600000001
Figure 2022154600000001

実施例1~2のリチウムイオン二次電池は、サイクル特性評価によって発生したガス量が少なく、容量維持率も高い結果となった。 In the lithium ion secondary batteries of Examples 1 and 2, the amount of gas generated was small and the capacity retention rate was high as a result of cycle characteristic evaluation.

一方、粒子径は実施例1、2と同等であるが熱処理温度を600℃とした比較例1は発生ガス量が多く、容量維持率も低い結果となった。これは、LATPの再結晶化が原因と考えられる。 On the other hand, Comparative Example 1, in which the particle diameter was the same as that of Examples 1 and 2 but the heat treatment temperature was 600° C., resulted in a large amount of generated gas and a low capacity retention rate. This is considered to be caused by recrystallization of LATP.

更に、粒子径は実施例1、2と同等であるが熱処理温度を50℃とした比較例2も発生ガス量が多く、容量維持率も低い結果となった。これは、スプレーコーティング時の溶媒の残留が原因と考えられる。 Furthermore, Comparative Example 2, which had the same particle size as Examples 1 and 2 but had a heat treatment temperature of 50° C., also produced a large amount of generated gas and a low capacity retention rate. This is considered to be caused by residual solvent during spray coating.

LATP粉砕時間を1時間とし、X線結晶回折測定においてLATP由来のピークを持つ比較例3も発生ガス量が多く、容量維持率も低い結果となった。 Comparative Example 3, in which the LATP pulverization time was set to 1 hour and had a LATP-derived peak in the X-ray crystal diffraction measurement, also resulted in a large amount of generated gas and a low capacity retention rate.

LATP粉砕時間を2時間とし、X線結晶回折測定においてLATP由来のピークをもたないが、ゾル状態でない比較例4も発生ガス量が多く、容量維持率も低い結果となった。 Although the LATP pulverization time was set to 2 hours and the LATP-derived peak was not observed in the X-ray crystal diffraction measurement, Comparative Example 4, which was not in a sol state, also resulted in a large amount of gas generated and a low capacity retention rate.

以上の結果から、高電位で作動する正極活物質に対して、非晶質且つ透明ゾル状態となるまで粉砕したリチウムイオン伝導性酸化物を負極活物質表面に被覆した負極活物質を用いたリチウムイオン二次電池は、高電位で充放電を行ってもガス発生量が少なく、サイクル特性も良好であることが明らかとなった。 From the above results, it can be concluded that for a positive electrode active material that operates at a high potential, lithium using a negative electrode active material in which the surface of the negative electrode active material is coated with a lithium ion conductive oxide pulverized to an amorphous and transparent sol state It was found that the ion secondary battery generates less gas even when charged and discharged at a high potential and has good cycle characteristics.

本発明の被覆負極活物質は、リチウムイオン二次電池の負極活物質として好適に用いられる。 The coated negative electrode active material of the present invention is suitably used as a negative electrode active material for lithium ion secondary batteries.

Claims (7)

リチウム金属の標準電極電位が4.5V以上の高電位で作動する正極活物質と組合わせて用いられるリチウムイオン二次電池用の負極活物質であって、
前記負極活物質はリチウムイオン伝導性の固体電解質で被覆されており、前記リチウムイオン伝導性酸化物は、600℃未満において非晶質であり、且つ、X線小角散乱法による粒子径が10nm以下に粉砕された透明ゾルであることを特徴とする、リチウムイオン二次電池用負極活物質。
A negative electrode active material for a lithium ion secondary battery used in combination with a positive electrode active material that operates at a high potential of lithium metal with a standard electrode potential of 4.5 V or more,
The negative electrode active material is coated with a lithium ion conductive solid electrolyte, and the lithium ion conductive oxide is amorphous at a temperature of less than 600° C. and has a particle size of 10 nm or less according to a small angle X-ray scattering method. A negative electrode active material for a lithium ion secondary battery, which is a transparent sol pulverized into
前記負極活物質は、下記式(1):
Li4Ti512 ・・・(1)
で表されるリチウムチタン化合物である、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質。
The negative electrode active material has the following formula (1):
Li4Ti5O12 ( 1 )
The negative electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, which is a lithium titanium compound represented by:
前記固体電解質は、下記式(2):
Li1+p+q(Al,Ga)p(Ti,Ge)2-pSiq3-q12(0≦p≦1、0≦q≦1)・・・(2)
で表される酸化物系固体電解質によって被覆されている請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質。
The solid electrolyte has the following formula (2):
Li1 +p+q ( Al, Ga) p (Ti, Ge) 2- pSiqP3 - qO12 (0≤p≤1, 0≤q≤1) (2)
The negative electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, which is coated with an oxide-based solid electrolyte represented by.
前記正極活物質は、下記式(3):
Li1+xyMn2-x-y4 ・・・(3)
(式(3)中、x、yは、それぞれ0≦x≦0.2、0<y≦0.8を満たし、Mは、Al、Mg、Zn、Ni、Co、Fe、Ti、Cu及びCrからなる群より選ばれる少なくとも1種である。)
で表される置換型リチウムマンガン化合物である、請求項1~3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質。
The positive electrode active material has the following formula (3):
Li1 + xMyMn2 -xyO4 ( 3 )
(In formula (3), x and y satisfy 0 ≤ x ≤ 0.2 and 0 < y ≤ 0.8, and M is Al, Mg, Zn, Ni, Co, Fe, Ti, Cu and It is at least one selected from the group consisting of Cr.)
The negative electrode active material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, which is a substituted lithium manganese compound represented by.
リチウムイオン伝導性酸化物をX線小角散乱法による粒子径が10nm以下になるまで粉砕するステップと、
前記粉砕されたリチウムイオン伝導性酸化物の粉末をアルコールに添加し透明ゾル状態にするステップと、
前記リチウムイオン伝導性酸化物の粉末が添加された前記透明ゾルを、負極活物質に対してメカノケミカル法によって被覆するステップと、
前記透明ゾルで被覆された負極活物質を100℃以上500℃以下で熱処理するステップとを含み、
前記透明ゾル状態にするステップにおいて、前記リチウムイオン伝導性酸化物の前記粉末を、前記透明ゾルの全重量に対して15~30重量%の割合で添加することを特徴とする、リチウムイオン二次電池用負極活物質の製造方法。
pulverizing the lithium ion conductive oxide to a particle size of 10 nm or less by a small angle X-ray scattering method;
adding the pulverized lithium ion conductive oxide powder to alcohol to form a transparent sol;
a step of coating the negative electrode active material with the transparent sol to which the powder of the lithium ion conductive oxide is added by a mechanochemical method;
and heat-treating the negative electrode active material coated with the transparent sol at 100° C. or higher and 500° C. or lower;
In the step of making the transparent sol state, the powder of the lithium ion conductive oxide is added at a rate of 15 to 30% by weight with respect to the total weight of the transparent sol. A method for producing a negative electrode active material for a battery.
前記負極活物質が、下記式(1)で表されるリチウムチタン化合物である、請求項5に記載の被覆負極活物質の製造方法。
Li4Ti512 ・・・(1)
6. The method for producing a coated negative electrode active material according to claim 5, wherein the negative electrode active material is a lithium titanium compound represented by the following formula (1).
Li4Ti5O12 ( 1 )
前記リチウムイオン伝導性酸化物は、下記式(2)
Li1+p+q(Al,Ga)p(Ti,Ge)2-pSiq3-q12 ・・・(2)
(式(A)中、p、qは、それぞれ0≦p≦1、0≦q≦1を満たす。)で表される、請求項5又は6に記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質の製造方法。
The lithium ion conductive oxide has the following formula (2)
Li1 +p+q ( Al,Ga) p (Ti,Ge) 2- pSiqP3 -qO12 ( 2)
7. The negative electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 5 or 6, represented by (in formula (A), p and q satisfy 0≤p≤1 and 0≤q≤1, respectively). manufacturing method.
JP2021057714A 2020-11-05 2021-03-30 Anode active material for lithium ion secondary battery, and manufacturing method thereof Pending JP2022154600A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021057714A JP2022154600A (en) 2021-03-30 2021-03-30 Anode active material for lithium ion secondary battery, and manufacturing method thereof
PCT/JP2021/033264 WO2022097366A1 (en) 2020-11-05 2021-09-10 Positive electrode composite active substance, lithium ion secondary battery, composite active substance, method for producing positive electrode composite active substance, and method for producing lithium ion secondary battery
CN202180072471.1A CN116419907A (en) 2020-11-05 2021-09-10 Positive electrode composite active material, lithium ion secondary battery, composite active material, method for producing positive electrode composite active material, and method for producing lithium ion secondary battery
US18/035,598 US20240014451A1 (en) 2020-11-05 2021-09-10 Positive electrode composite active substance, lithium ion secondary battery, composite active substance, method for producing positive electrode composite active substance, and method for producing lithium ion secondary battery
EP21888919.4A EP4234488A4 (en) 2020-11-05 2021-09-10 Positive electrode composite active substance, lithium ion secondary battery, composite active substance, method for producing positive electrode composite active substance, and method for producing lithium ion secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021057714A JP2022154600A (en) 2021-03-30 2021-03-30 Anode active material for lithium ion secondary battery, and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022154600A true JP2022154600A (en) 2022-10-13

Family

ID=83557461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021057714A Pending JP2022154600A (en) 2020-11-05 2021-03-30 Anode active material for lithium ion secondary battery, and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022154600A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024202644A1 (en) * 2023-03-31 2024-10-03 株式会社カネカ Coated active material particles, active material layer, and lithium ion secondary battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024202644A1 (en) * 2023-03-31 2024-10-03 株式会社カネカ Coated active material particles, active material layer, and lithium ion secondary battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5133020B2 (en) Method for producing positive electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode plate
KR20090066019A (en) Anode comprising surface treated anode active material and lithium battery using the same
JP2007335331A (en) Positive electrode active material and its manufacturing method, positive electrode, its manufacturing method, and secondary battery
JP7358363B2 (en) Method for manufacturing coated positive electrode active material and lithium ion secondary battery
JP2007035358A (en) Positive electrode active substance, its manufacturing method and lithium ion secondary battery
JP2012174546A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2015118742A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2017098682A1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6656370B2 (en) Lithium ion secondary battery and battery pack
JP4561041B2 (en) Lithium secondary battery
JP2012156087A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2012129095A (en) Bipolar electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same
JP2002042812A (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
TWI600195B (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery and battery module using the same
JP2022154600A (en) Anode active material for lithium ion secondary battery, and manufacturing method thereof
JP2022130217A (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, and manufacturing method of lithium ion secondary battery
JP2020123500A (en) Positive electrode active material and non-aqueous electrolyte secondary battery including the same
JP2015187929A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2019110087A (en) Positive electrode for lithium ion secondary battery
JP2022154861A (en) Coated cathode active material and manufacturing method thereof
WO2022097366A1 (en) Positive electrode composite active substance, lithium ion secondary battery, composite active substance, method for producing positive electrode composite active substance, and method for producing lithium ion secondary battery
JP2014203658A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2022146538A (en) Manufacturing method of positive electrode for lithium ion secondary battery
WO2023166895A1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing negative electrode binder for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2023111498A (en) Method for manufacturing positive electrode for lithium ion secondary battery