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JP7455045B2 - 正極活物質 - Google Patents

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Description

本発明は、正極活物質に関する。
従来、高エネルギー密度を有する二次電池として、リチウムイオン二次電池が幅広く普及している。液体を電解質として用いているリチウムイオン二次電池は、正極活物質を備える正極と、負極活物質を備える負極との間にセパレータを存在させ、液体の電解質(電解液)が充填された構造を有する。
リチウムイオン二次電池は、充放電の繰り返しによってサイクル特性が低下するという問題がある。これに対し、正極活物質の表面をフッ素化合物でコーティングすることで、高電圧における正極活物質と電解液との副反応を抑制し、サイクル特性を向上させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
上記以外に、正極活物質の表面の少なくとも一部にリチウムイオン伝導体と強誘電体とを含む被膜を形成するリチウムイオン二次電池用正極材料の製造方法に関する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特表2008-536285号公報 特開2018-147726号公報
特許文献1に開示された技術は、正極活物質の表面がフッ素化合物でコーティングされることで、リチウムイオンの電導度が不十分となり、反応抵抗が増大し出力が低下するという問題があった。
特許文献2に開示された技術は、正極活物質表面に形成される被膜が無機固体のみからなる複合被膜であるため、充放電に伴う正極活物質の体積変化による割れや剥離が発生し、十分なサイクル耐久性が得られない問題があった。上記は正極活物質としてNi比が高い正極活物質を用いた場合に顕著である。更に、特許文献2に開示された強誘電体は粒径が小さすぎると抵抗低減効果が十分に得られず、粒径が大きすぎると正極活物質に対する密着性が低下することから、好ましい効果を得るための粒径調整が困難である問題があった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上できると共に、好ましい出力が得られる正極活物質を提供することを目的とする。
(1) 本発明は、リチウム含有遷移金属酸化物を含むリチウム化合物の凝集体である正極活物質において、前記正極活物質の粒子表面には、Liを含む無機塩、固体粒子、及び有機材料のうち、少なくとも2種類を含む固体被膜が形成される、正極活物質に関する。
(1)の発明によれば、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上できると共に、好ましい放電容量が得られる正極活物質を提供できる。
(2) 前記固体被膜は、少なくとも前記有機材料を含む、(1)に記載の正極活物質。
(2)の発明によれば、Liを含む無機塩や固体粒子の脱落を防止し、かつ電解液と正極活物質との接触を防止することで、正極活物質の耐久性を向上できる。
(3) 前記固体被膜は、前記Liを含む無機塩、前記固体粒子、及び前記有機材料を含む、(1)又は(2)に記載の正極活物質。
(3)の発明によれば、正極活物質及び電解液の劣化を抑制でき、かつ好ましい放電容量が得られる正極活物質が得られる。
(4) 前記固体粒子は、酸化物である、(1)~(3)のいずれかに記載の正極活物質。
(4)の発明によれば、反応抵抗を低減できると共に、電解液との副反応を抑制できる。
(5) 前記Liを含む無機塩、前記固体粒子、及び前記有機材料の重量比は、前記Liを含む無機塩の重量比が最も大きく、前記固体粒子の重量比が次いで大きく、前記有機材料の重量比が最も小さい、(1)~(4)のいずれかに記載の正極活物質。
(5)の発明によれば、固体被膜の好ましいリチウムイオン伝導性が得られる。
(6) 前記固体被膜の厚みは、10nm以上90nm以下である、(1)~(5)のいずれかに記載の正極活物質。
(6)の発明によれば、リチウムイオン二次電池の好ましいサイクル特性が得られる正極活物質を提供できる。
(7) 前記リチウム含有遷移金属酸化物は、遷移金属中のNi原子の割合が60モル%以上である、(1)~(6)のいずれかに記載の正極活物質。
(7)の発明によれば、正極活物質を高容量化でき、リチウムイオン二次電池の好ましい放電容量が得られる正極活物質を提供できる。
本実施形態に係る正極活物質を示す模式図である。 本実施形態に係る正極活物質を示す模式図である。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明の内容は以下の実施形態の記載に限定されない。
<リチウムイオン二次電池>
本実施形態に係る正極活物質は、リチウムイオン二次電池用の正極活物質として用いられる。本実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、正極集電体上に正極活物質を含む正極活物質層が形成されてなる正極を有する。リチウムイオン二次電池は、上記以外に、例えば、負極集電体上に負極活物質層が形成されてなる負極と、正極と負極とを電気的に絶縁するセパレータと、電解液と、これらを収容する容器と、を有する。容器内で正極活物質層と負極活物質層とはセパレータを挟んで対向しており、セパレータの一部は容器内に貯留された電解液に浸漬される。
(集電体)
正極集電体の材料としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、金、白金、鉄、亜鉛、チタン、ステンレス鋼の箔、板、又はメッシュ状部材を用いることができる。負極集電体の材料としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Al-Cd合金の箔、板、又はメッシュ状部材を用いることができる。
(電極活物質層)
正極活物質層は、正極活物質を必須成分として含み、導電助剤、結着剤(バインダー)等を含んでいてもよい。同様に、負極活物質層は、負極活物質を必須成分として含み、導電助剤、結着剤(バインダー)等を含んでいてもよい。正極活物質層及び負極活物質層は、集電体の少なくとも片面に形成されていればよく、両面に形成されていてもよい。
[正極活物質]
正極活物質は、リチウム含有遷移金属酸化物を含むリチウム化合物の凝集体である。リチウム含有遷移金属酸化物は、リチウム元素と遷移金属元素とを含有する複合酸化物である。リチウム含有遷移金属酸化物としては、例えば、LiCoO、LiCoO等のリチウムコバルト系複合酸化物、LiMn等のリチウムマンガン系複合酸化物、LiNiO等のリチウムニッケル複合酸化物、リチウムニッケルマンガン系複合酸化物、LiNiCoMn(x+y+z=1)、LiNiCoAl(x+y+z=1)等のリチウム含有遷移金属酸化物等が挙げられる。リチウム化合物としては、LiFePO等、正極活物質として用いられる上記以外の公知のリチウム化合物が含まれていてもよい。
上記リチウム含有遷移金属酸化物は、遷移金属中における、Ni原子の割合が60モル%以上であることが好ましい。これにより、正極活物質を高容量化することができる。正極活物質中のNi原子の割合が大きいと、充放電に伴う体積変化が大きくなるため正極活物質が劣化しやすいが、本実施形態に係る正極活物質は、後述する固体被膜を備えることで正極活物質の劣化が抑制されるため好ましい。Ni原子の割合が60モル%以上の正極活物質としては、例えば、NMC622(Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O、Ni:60モル%)やNMC811(Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O、Ni:80モル%)が挙げられる。
正極活物質の構成について、模式図である図1を用いて説明する。図1に示すように、本実施形態に係る正極活物質1は、一次粒子であるリチウム化合物2の凝集体である。正極活物質1の粒子表面には、複数のリチウム塩を含む固体被膜3が形成される。一次粒子であるリチウム化合物2の間には、凹部Gが形成される。
《固体被膜》
固体被膜3は、電解液と正極活物質との接触を防ぐことで、電解液の分解や正極活物質の劣化を抑制する。また、固体被膜3は、良好なリチウムイオン伝導度を有する。
固体被膜3は、図1に示すように、凹部Gに充填されてもよい。あるいは、図2に示すように、正極活物質1の粒子表面全体を被覆していてもよい。
固体被膜3は、Liを含む無機塩31、固体粒子32、及び有機材料33のうち、少なくとも2種類を含む。固体被膜3は、図2に示すように、Liを含む無機塩31、固体粒子32、及び有機材料33を全て含むことが好ましい。
Liを含む無機塩31は、リチウムイオン伝導性を有し、正極活物質内部にリチウムイオンを挿入し、かつ正極活物質内部からリチウムイオンを放出することができる。Liを含む無機塩31としては、例えば、フッ化リチウム(LiF)等のフッ素化合物や、リン酸リチウム(LiPO)等のリン化合物、炭酸リチウム(LiCO)等が挙げられる。固体被膜3は、Liを含む無機塩31としてフッ化リチウム(LiF)等のフッ素化合物及びリン酸リチウム(LiPO)等のリン化合物を含むことが好ましい。固体被膜3にフッ化リチウム(LiF)が含まれることで、薄く緻密な固体被膜3を形成できる。また、フッ化リチウム(LiF)は高電位において安定であるため、固体被膜3の分解を抑制できるため好ましい。固体被膜3にリン酸リチウム(LiPO)が含まれることで、反応抵抗を低減できるため好ましい。
Liを含む無機塩31において、フッ素原子とリン原子との合計モル数に対し、フッ素原子は80モル%以上含有されることが好ましい。これにより、固体被膜3の分解を抑制でき、かつ、反応抵抗の上昇を抑制できる。また、凹部Gに形成される固体被膜3において、リン原子に対するフッ素原子のモル比は、フッ素原子に対するリン原子のモル比よりも大きいことが好ましい。上記固体被膜3中の各原子比率は、例えばXPS(X線光電子分光)により測定できる。
固体粒子32は、電解液中に含まれる酸を吸着することで、正極活物質の劣化を抑制する。固体粒子32は、酸化物であることが好ましい。酸化物の分極構造により、固体被膜3と電解液中のリチウムイオンとの間に静電引力が生じる結果、正極の反応界面にリチウムイオンを集中させることができる。これにより、反応抵抗を低減できると共に、電解液との副反応を抑制できると考えられる。固体粒子32は、図2に示すように、正極活物質1の表面上に配置され、一部が電解液と直接接するように露出することが好ましい。固体粒子32としては、例えば、酸化イットリウム(Y)、酸化イットリウム(Y)を固溶させたイットリア安定化ジルコニア(YSZ)、Al、SiO、MgO、ZrO等が挙げられる。
有機材料33は、Liを含む無機塩31や固体粒子32の脱落を防止し、かつ電解液と正極活物質との接触を防止することで、正極活物質の耐久性を向上させる。有機材料33は、図2に示すように、Liを含む無機塩31同士の隙間を埋めるように配置されることが好ましい。このような有機材料33としては、耐熱性及び耐薬品性を有する熱硬化性樹脂を好ましく用いることができる。このような有機材料33としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド及びこれらの誘導体(共重合体を含む)が挙げられる。
固体被膜3において、固体粒子32、及び有機材料33は、リチウムイオン伝導性が低いため、固体被膜3における、Liを含む無機塩31、固体粒子32、及び有機材料33の重量比は、Liを含む無機塩31の重量比が最も大きく、固体粒子32の重量比が次いで大きく、有機材料33の重量比が最も小さいことが好ましい。即ち、重量比が、Liを含む無機塩31>有機材料33>固体粒子32の関係であることが好ましい。
固体被膜3の厚みは、10nm以上90nm以下であることが好ましい。固体被膜3の厚みが10nm以上であることで、電解液と正極活物質との接触を防ぐ効果が好ましく得られる。また、固体被膜3の厚みが90nm以下であることで、正極活物質の体積変化に起因する固体被膜3の割れや剥がれを抑制できる。本明細書中において、固体被膜3の厚みは、図1における厚みdで示される。厚みdは、粒子状である正極活物質1の表面の接線から、正極活物質1の中心1cに対して垂線(図1における矢印)を引いた際の、正極活物質1の表面に対する、固体被膜3の最大厚みを意味する。上記厚みは、例えば透過電子顕微鏡(TEM)によって測定できる。
固体被膜3に有機材料33が含まれない場合、固体被膜3の厚みは、70nm以下であることが好ましい。これにより、固体被膜3の剥離を抑制できる。また、有機材料33単独の厚みは、20nm以下であることが好ましい。これにより、固体被膜3の好ましいリチウムイオン伝導性が得られる。
固体被膜3は、凹部Gの表面積全体に対する、固体被膜3が形成されて被覆された凹部Gの表面積の割合である被覆率は、30%~70%であることが好ましい。
[負極活物質]
負極活物質としては、特に制限されないが、例えば、黒鉛が用いられる。黒鉛としては、例えば、ソフトカーボン(易黒鉛化炭素)、ハードカーボン(難黒鉛化炭素)、グラファイト(黒鉛)等が挙げられる。上記は天然黒鉛であってもよいし、人造黒鉛であってもよい。上記は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
[導電助剤]
正極活物質層又は負極活物質層に用いられる導電助剤としては、アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック(KB)等のカーボンブラック、グラファイト粉末等の炭素材料、ニッケル粉末等の導電性金属粉末等が挙げられる。上記は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
[結着剤]
正極活物質層又は負極活物質層に用いられる結着剤としては、セルロース系ポリマー、フッ素系樹脂、酢酸ビニル共重合体、ゴム類等を挙げることができる。具体的には、溶剤系分散媒体を用いる場合の結着剤として、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリイミド(PI)、ポリ塩化ビニリデン(PVdC)、ポリエチレンオキサイド(PEO)等を挙げることができ、水系分散媒体を用いる場合の結着剤として、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリル酸変性SBR樹脂(SBR系ラテックス)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等を挙げることができる。上記は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(セパレータ)
セパレータ8としては、特に限定されないが、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂からなる多孔質樹脂シート(フィルム、不織布等)を挙げることができる。
(電解液)
電解液としては、非水溶媒と、電解質とからなるものを用いることができる。電解質の濃度は0.1~10mol/Lの範囲とすることが好ましい。
[非水溶媒]
電解液に含まれる非水溶媒としては、特に限定されないが、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の非プロトン性溶媒を挙げることができる。具体的には、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、1,2-ジメトキシエタン(DME)、1,2-ジエトキシエタン(DEE)、テトラヒドロフラン(THF)、2-メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、1,3-ジオキソラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、アセトニトリル(AN)、プロピオニトリル、ニトロメタン、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ-ブチロラクトン等を挙げることができる。上記は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
[電解質]
電解液9に含まれる電解質としては、例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiN(SOCF)、LiN(SO、LiCFSO、LiCSO、LiC(SOCF、LiF、LiCl、LiI、LiS、LiN、LiP、Li10GeP12(LGPS)、LiPS、LiPSCl、LiI、LiPO(x=2y+3z-5、LiPON)、LiLaZr12(LLZO)、Li3xLa2/3-xTiO(LLTO)、Li1+xAlTi2-x(PO(0≦x≦1、LATP)、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO(LAGP)、Li1+x+yAlTi2-xSiyP3-y12、Li1+x+yAl(Ti,Ge)2-xSiyP3-y12、Li4-2xZnGeO(LISICON)等を挙げることができる。上記は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<正極活物質の製造方法>
本実施形態に係る正極活物質の製造方法は、Liを含む無機塩による被覆工程と、有機材料による被覆工程と、固体粒子による被覆工程と、のうち、少なくとも2つを含む。また、上記各工程は上記の順に行われることが好ましい。これにより、固体粒子を固体被膜の最外面に配置できると共に、有機材料を、Liを含む無機塩同士の隙間に配置できる。上記各工程は、それぞれ被膜形成成分に正極活物質を浸漬させる浸漬工程と、乾燥工程と、熱処理工程と、を有する。
(Liを含む無機塩による被覆工程)
Liを含む無機塩による被覆工程の浸漬工程において、被膜形成成分としては、リチウム化合物水溶液を用いることができる。リチウム化合物水溶液としては、例えばLiPF水溶液を用いることができる。これにより、正極活物質表面に、フッ化リチウム(LiF)及びリン酸リチウム(LiPO)を含む固体被膜を形成できる。
Liを含む無機塩による被覆工程の乾燥工程において、リチウム化合物水溶液に浸漬された正極活物質を所定の温度で乾燥させることで、正極活物質表面に複数種類のリチウム塩を含む固体被膜が正極活物質の粒子表面に形成される。正極活物質の粒子表面の凹部には、乾燥工程後にリチウム化合物水溶液が残存するため、リチウム化合物水溶液中のフッ化物イオンとLi原子とが結合し、フッ化リチウム(LiF)が生成される。このため、凹部におけるLiFの比率が高い正極活物質を製造できる。
熱処理工程において、乾燥工程により得た正極活物質前駆体を熱処理し、正極活物質が得られる。熱処理条件は、200℃~400℃とすることができ、大気中等の酸素を含む雰囲気下で行うことができる。
(有機材料による被覆工程)
有機材料による被覆工程の浸漬工程において、被膜形成成分としては、特に限定されないが、例えば、熱硬化性樹脂等の樹脂成分の前駆体を溶媒に分散させたもの等が挙げられる。有機材料による被覆工程の乾燥工程及び熱処理工程は、上記と同様のものとすることができる。熱処理温度は、例えば150℃~350℃とすることができる。従って、熱処理工程を、Liを含む無機塩による被覆工程と共通のものとして1回で行ってもよい。これにより、正極活物質の製造コストを低減できる。
(固体粒子による被覆工程)
固体粒子による被覆工程の浸漬工程において、被膜形成成分としては、特に限定されないが、例えば、固体粒子を溶媒等の分散質に分散させたものを適宜用いることができる。浸漬工程において、上記分散液に対し正極活物質前駆体を分散させることが好ましい。固体粒子による被覆工程の乾燥工程及び熱処理工程は、上記と同様のものとすることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の内容は上記実施形態に限定されず、適宜変更が可能である。
以下、実施例に基づいて本発明の内容を更に詳細に説明する。本発明の内容は以下の実施例の記載に限定されない。ただし、実施例1は、参考例である。
<正極活物質の作製>
(実施例
Liを含む無機塩による被覆工程として、LiPF水溶液に正極活物質としてのLiNi0.6Co0.2Mn0.2の粉末を浸漬した。LiPFの量を正極活物質の重量に対して0.7%とした。上記を撹拌しながら乾燥させた後に、380℃で3時間熱処理し正極活物質前駆体を得た。
次に、有機材料による被覆工程として、ポリイミド前駆体ワニスをDMA(ジメチルアセトアミド)に分散し、溶液を作製した。この溶液に上記で得られた正極活物質分散体を浸漬し、撹拌しながらDMA溶媒を乾燥除去し、60℃30分、120℃30分、200℃60分、300℃60分、400℃10分の条件で、空気中で熱処理を行い、Liを含む無機塩及び有機材料で被覆された正極活物質前駆体を得た。
次に、固体粒子による被覆工程として、酸化イットリウム(Y)を固溶させたイットリア安定化ジルコニア(YSZ)粒子をヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に分散し、上記分散液に、上記により得られたLiを含む無機塩及び有機材料で被覆された正極活物質前駆体を分散させ、撹拌しながら乾燥させた後に400℃で10分熱処理し、実施例の正極活物質を得た。
(実施例、比較例1~4)
正極活物質の固体被膜形成成分を表1にしたこと以外は、実施例と同様として、実施例、比較例1~4の正極活物質を得た。比較例1は、固体被膜を形成しなかった。
<正極の作製>
上記実施例及び比較例の正極活物質を用い、正極を作製した。導電助剤としてアセチレンブラックと、結着剤(バインダー)としてポリフッ化ビニリデンとを、分散溶媒としてのN-メチルピロリドンに予備混合し、予備混合スラリーを得た。続いて、上記により得られた正極活物質と予備混合スラリーとを混合し、分散処理を行い、正極ペーストを得た。次に、アルミニウム製正極集電体に得られた正極ペーストを塗布、乾燥し、加圧した後、乾燥させて、正極活物質層を備える正極を作製した。
<負極の作製>
導電助剤としてアセチレンブラックと、結着剤(バインダー)としてカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、予備混合した。続いて、負極活物質としてグラファイトを混合し、更に予備混合した。その後、分散溶媒としての水を添加して分散処理を行い、負極ペーストを得た。次に、銅製負極集電体に得られた負極ペーストを塗布、乾燥し、加圧した後、乾燥させて、負極活物質層を備える負極を作製した。
(リチウムイオン二次電池の作製)
二次電池用アルミニウムラミネート(大日本印刷株式会社製)を熱シールして袋状に加工した容器内に、上記で作製した正極と負極との間にセパレータを挟んだ積層体を導入し、電解液を各電極界面に注液した後、容器を-95kPaに減圧して封止することにより、リチウムイオン二次電池を作製した。セパレータとしては、アルミナ粒子約5μmが片面にコートされたポリエチレン製微多孔膜を用いた。また、電解液としては、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネートとを30:30:40の体積比で混合した混合溶媒に、電解質塩としてLiPFを1.2mol/Lの濃度で溶解させたものを用いた。
<評価>
上記実施例1~4、比較例1~4の正極活物質及び、正極活物質を用いて作製したリチウムイオン二次電池を用いて、以下の評価を行った。
[初期放電容量]
上記実施例及び比較例の正極活物質を用いて作製したリチウムイオン二次電池を、測定温度(25℃)で1時間放置し、8.4mAで4.2Vまで定電流充電を行い、続けて4.2Vの電圧で定電圧充電を1時間行い、30分間放置した後、8.4mAの電流値で2.5Vまで定電流放電を行った。上記を5回繰り返し、5回目の放電時の放電容量を初期放電容量(mAh)とした。結果を表1に示す。なお、得られた放電容量に対し、1時間で放電が完了できる電流値を1Cとした。
[初期セル抵抗]
初期放電容量測定後のリチウムイオン二次電池を、測定温度(25℃)で1時間放置した後に0.2Cで充電し、充電レベル(SOC(State of Charge))50%に調整して10分間放置した。次に、Cレートを0.5Cとして10秒間パルス放電し、10秒放電時の電圧を測定した。そして、横軸を電流値、縦軸を電圧として、0.5Cにおける電流に対する10秒放電時の電圧をプロットした。次に、10分間放置後、補充電を行ってSOCを50%に復帰させた後、さらに10分間放置した。上記の操作を、1.0C、1.5C、2.0C、2.5C、3.0Cの各Cレートについて行い、各Cレートにおける電流値に対する10秒放電時の電圧をプロットした。そして、各プロットから得られた最小二乗法による近似直線の傾きを、本実施例で得られたリチウムイオン二次電池の内部抵抗値(Ω)とした。結果を表1に示す。
[耐久後放電容量]
充放電サイクル耐久試験として、45℃の恒温槽にて、1Cの充電レートで4.2Vまで定電流充電を行った後、2Cの放電レートで2.5Vまで定電流放電を行う操作を1サイクルとし、上記の操作を500サイクル繰り返した。500サイクル終了後、恒温槽を25℃に変更した状態で24時間放置し、その後、0.2Cで4.2Vまで定電流充電を行い、続けて4.2Vの電圧で定電圧充電を1時間行い、30分間放置した後、0.2Cの放電レートで2.5Vまで定電流放電を行い、耐久後放電容量(mAh)を測定した。結果を表1に示す。
[耐久後セル抵抗]
耐久後の放電容量測定後のリチウムイオン二次電池を、初期セル抵抗値の測定と同様に、(SOC(State of Charge))50%になるように充電を行い、初期セル抵抗値の測定と同様の方法で、耐久後セル抵抗値(Ω)を求めた。また、初期セル抵抗値に対する耐久後セル抵抗値の割合であるセル抵抗上昇率(%)を算出した。結果を表1に示す。
Figure 0007455045000001
表1の結果から、各実施例に係るリチウムイオン二次電池は、比較例に係るリチウムイオン二次電池と比較して、抵抗上昇率が低い結果が確認された。即ち、各実施例に係るリチウムイオン二次電池は、好ましいサイクル特性を有することが確認された。
1 正極活物質
2 リチウム化合物(一次粒子)
3 固体被膜
31 Liを含む無機塩
32 固体粒子
33 有機材料

Claims (5)

  1. リチウム含有遷移金属酸化物を含むリチウム化合物の凝集体である正極活物質において、
    前記正極活物質の粒子表面には、Liを含む無機塩、固体粒子、及び有機材料のうち、少なくとも有機材料を必須とする2種類を含む固体被膜が形成され
    前記固体粒子は、Y 、Y を固溶させたイットリア安定化ジルコニア、Al 、SiO 、MgO、及びZrO のうち少なくともいずれかであり、
    前記有機材料は、ポリアクリル酸、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、及び共重合体を含むこれらの誘導体のうち少なくともいずれかである、正極活物質。
  2. 前記固体被膜は、前記Liを含む無機塩、前記固体粒子、及び前記有機材料を含む、請求項1に記載の正極活物質。
  3. 前記Liを含む無機塩、前記固体粒子、及び前記有機材料の重量比は、前記Liを含む無機塩の重量比が最も大きく、前記固体粒子の重量比が次いで大きく、前記有機材料の重量比が最も小さい、請求項1又は2に記載の正極活物質。
  4. 前記固体被膜の厚みは、10nm以上90nm以下である、請求項1~のいずれかに記載の正極活物質。
  5. 前記リチウム含有遷移金属酸化物は、遷移金属中のNi原子の割合が60モル%以上である、請求項1~のいずれかに記載の正極活物質。
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