JPH09293538A - Lithium ion secondary battery - Google Patents

Lithium ion secondary battery

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JPH09293538A
JPH09293538A JP8257488A JP25748896A JPH09293538A JP H09293538 A JPH09293538 A JP H09293538A JP 8257488 A JP8257488 A JP 8257488A JP 25748896 A JP25748896 A JP 25748896A JP H09293538 A JPH09293538 A JP H09293538A
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JP
Japan
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active material
precursor
lithium
positive electrode
electrode active
Prior art date
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Ceased
Application number
JP8257488A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Miyasaka
力 宮坂
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication of JPH09293538A publication Critical patent/JPH09293538A/en
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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium ion secondary battery in which discharging capacity is enhanced, and safety and cost performance are superior. SOLUTION: A lithium ion secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, nonaqueous electrolyte, and a vessel containing them in a sealed state. In the lithium ion secondary battery, the positive electrode contains positive electrode active material which is formed by electrochemically discharging lithium ions from a positive electrode active material precursor which is mainly composed of manganese oxide and the lithium ion containing amount of which is heightened by the electrochemical insertion of the lithium ions in the vessel. The negative electrode contains negative electrode active material which is formed by inserting the lithium ions discharged from the positive electrode active material precursor into a negative electrode active material mainly composed of metal oxide.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lithium ion secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、4V級の電圧と高容量を特徴
とするリチウムイオン二次電池の正極活物質には、Li
イオンの挿入放出に有効な化合物として、スピネル型構
造のLiMn2 O4 、岩塩型構造のLiMnO2 、Li
CoO2 、LiCo1-X NixO2 、あるいはLiNi
O2 が一般的に用いられている。なかでも岩塩型構造の
LiCoO2 は高電圧と高電気容量を有する点で有利で
あるが、コバルト原料の供給量が少ないことによる製造
コスト高の問題点や廃棄電池の環境安全上の問題点を含
んでいる。
2. Description of the Related Art Conventionally, Li has been used as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery characterized by a voltage of 4 V class and a high capacity.
As compounds effective for inserting and releasing ions, LiMn 2 O 4 having a spinel structure, LiMnO 2 having a rock salt structure, and Li
CoO 2 , LiCo 1-X Ni x O 2 , or LiNi
O 2 is commonly used. Among them, the rock salt type structure LiCoO 2 is advantageous in that it has a high voltage and a high electric capacity, but it suffers from the problems of high manufacturing cost due to a small supply amount of cobalt raw material and environmental safety problems of waste batteries. Contains.

【0003】特開平3−147276号公報には、原料
の供給量が多く、低コストで環境適性の良いマンガンを
原料として作られるスピネル型構造のLiMn2 O4 を
正極材料に用いた二次電池が提案されている。しかし、
一般にLiMn2 O4 はLiCoO2 に比べて体積当た
りの充電容量(Li放出量)が10〜20%小さいた
め、これと高容量の負極活物質とを組み合わせて電池を
作成した場合には、正極活物質の使用体積量を増加させ
る必要があり、その結果、電池に組み込む負極活物質の
量が制限され、充分な電気容量が得られないとの問題が
ある。
Japanese Patent Laid-Open No. 3-147276 discloses a secondary battery in which LiMn 2 O 4 having a spinel structure, which is made of manganese as a raw material, in which a large amount of the raw material is supplied, is low in cost, and has good environmental suitability is used as a positive electrode material. Is proposed. But,
In general, LiMn 2 O 4 has a charge capacity (Li release amount) per volume smaller than that of LiCoO 2 by 10 to 20%. Therefore, when a battery is prepared by combining this with a high capacity negative electrode active material, a positive electrode It is necessary to increase the volume of the active material used, and as a result, there is a problem that the amount of the negative electrode active material incorporated in the battery is limited and a sufficient electric capacity cannot be obtained.

【0004】特開平4−147573号公報には、Li
Mn2 O4 に比べさらに充電容量の大きいLi1+x Mn
2 O4 (x>0)を合成し、これを正極活物質、そして
リチウムをドープし、かつ脱ドープし得る、炭素質材料
などの負極活物質をそれぞれ電池の正極、負極として組
み込むことにより、電池容量が改善された非水電解質二
次電池が提案されている。
In Japanese Patent Laid-Open No. 4-147573, Li is disclosed.
Li 1 + x Mn, which has a larger charge capacity than Mn 2 O 4.
By synthesizing 2 O 4 (x> 0) and incorporating this into a positive electrode active material and a negative electrode active material such as a carbonaceous material capable of being doped and dedoped with lithium as a positive electrode and a negative electrode of a battery, respectively, A non-aqueous electrolyte secondary battery with improved battery capacity has been proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記特開平4−147
573号公報に記載のリチウムイオン二次電池において
は、正極の活物質の形成に用いられるLi1+x Mn2 O
4 は、製品電池に組み込む前に電解還元あるいは化学合
成によってLiを導入する方法で予め電池の外部で製造
されており、そして得られた活物質は、低電位で酸化さ
れやすく不安定であり、電池用の活物質として供給する
には、保存上および取り扱い上の問題がある。そこで、
本発明の発明者は、出発原料として安定なLiMn2 O
4 を用いながら、これを電池内の密閉系で充放電操作に
先立って電気化学的に放電させ、一時的にLi1+x Mn
2 O4 に電解還元する方法を検討した。従って、本発明
の課題は、放電容量が向上し、また安全性、コストパフ
ォーマンスが優れたリチウムイオン二次電池を提供する
ことである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the lithium ion secondary battery described in Japanese Patent No. 573, Li 1 + x Mn 2 O used for forming an active material of a positive electrode.
4 is manufactured in advance by a method of introducing Li by electrolytic reduction or chemical synthesis before being incorporated into a product battery, and the obtained active material is easily oxidized at a low potential and is unstable, Supplying as an active material for batteries presents storage and handling problems. Therefore,
The inventors of the present invention have found that stable LiMn 2 O as a starting material.
While using 4 , this was electrochemically discharged in a closed system in the battery prior to the charge / discharge operation, and was temporarily subjected to Li 1 + x Mn.
A method of electrolytic reduction to 2 O 4 was examined. Therefore, an object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery having improved discharge capacity, safety and cost performance.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、第一に、正
極、負極および非水電解質、そしてそれらを密封状態で
収容している容器からなるリチウムイオン二次電池であ
って、該正極が、該容器内において電気化学的にリチウ
ムイオンが挿入されて、リチウムイオン含量が高められ
たリチウムマンガン酸化物を主成分とする正極活物質前
駆体から電気化学的にリチウムイオンを放出させた正極
活物質を含むものであり、そして該負極が、金属酸化物
を主成分とする負極活物質前駆体に、該正極活物質前駆
体から放出されたリチウムイオンが挿入されて形成され
た負極活物質を含むものであることを特徴とするリチウ
ムイオン二次電池にある。
The present invention is, firstly, a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a container accommodating them in a hermetically sealed state. A positive electrode active material in which lithium ions are electrochemically inserted in the container to electrochemically release lithium ions from a positive electrode active material precursor containing lithium manganese oxide having a high lithium ion content as a main component. A negative electrode active material formed by inserting lithium ions released from the positive electrode active material precursor into a negative electrode active material precursor containing a metal oxide as a main component. It is a lithium-ion secondary battery characterized by including it.

【0007】本発明は、第二に、正極前駆体、負極前駆
体及び非水電解質、そしてそれらを密封状態で収容して
いる容器からなるリチウムイオン二次電池前駆体であっ
て、該正極前駆体が、該容器内において電気化学的にリ
チウムイオンが挿入されて、リチウムイオン含量が高め
られたリチウムマンガン酸化物を主成分とする正極活物
質前駆体を含むものであり、そして該負極前駆体が、金
属酸化物を主成分とする負極活物質前駆体を含むもので
あることを特徴とするリチウムイオン二次電池前駆体に
ある。
Secondly, the present invention relates to a lithium ion secondary battery precursor comprising a positive electrode precursor, a negative electrode precursor, a non-aqueous electrolyte, and a container containing them in a hermetically sealed state. The body contains a positive electrode active material precursor mainly composed of lithium manganese oxide having an increased lithium ion content, in which lithium ions are electrochemically inserted in the container, and the negative electrode precursor Is a lithium-ion secondary battery precursor characterized by containing a negative electrode active material precursor containing a metal oxide as a main component.

【0008】本発明は、第三に、正極前駆体原料、負極
前駆体及び非水電解質、そしてそれらを密封状態で収容
している容器からなるリチウムイオン二次電池前駆体で
あって、該正極前駆体原料がリチウムマンガン酸化物を
主成分として含み、その前駆体原料に近接して金属リチ
ウムもしくはリチウム合金が電気的に短絡する状態で接
合されており、そして該負極前駆体原料が、金属酸化物
を主成分とする負極活物質前駆体を含むものであること
を特徴とするリチウムイオン二次電池前駆体にある。
Thirdly, the present invention relates to a lithium ion secondary battery precursor comprising a positive electrode precursor raw material, a negative electrode precursor and a non-aqueous electrolyte, and a container containing these in a hermetically sealed state. The precursor raw material contains lithium manganese oxide as a main component, and the precursor raw material is joined in a state where metal lithium or a lithium alloy is electrically short-circuited in the vicinity of the precursor raw material, and the negative electrode precursor raw material is metal oxide. The lithium ion secondary battery precursor is characterized in that it contains a negative electrode active material precursor containing a substance as a main component.

【0009】本発明は、第四に、正極前駆体原料、負極
前駆体及び非水電解質、そしてそれらを密封状態で収容
している容器からなるリチウムイオン二次電池前駆体で
あって、該正極前駆体原料がリチウムマンガン酸化物を
主成分として含み、そして該負極前駆体が、金属酸化物
を主成分とする負極活物質前駆体を含むものであり、そ
の前駆体に近接して金属リチウムもしくはリチウム合金
が電気的に接続し得る状態で接合されていることを特徴
とするリチウムイオン二次電池前駆体にもある。
Fourthly, the present invention relates to a lithium ion secondary battery precursor comprising a positive electrode precursor raw material, a negative electrode precursor and a non-aqueous electrolyte, and a container accommodating them in a sealed state. The precursor raw material contains lithium manganese oxide as a main component, and the negative electrode precursor contains a negative electrode active material precursor containing a metal oxide as a main component. There is also a lithium ion secondary battery precursor characterized in that a lithium alloy is joined in a state where it can be electrically connected.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の好ましい態様を以下に記
載する。 1)正極活物質前駆体がLi1+x Mn2 O4 (0.3<
x<1)の組成式で表わされる正方晶系結晶構造を有す
る物質であって、正極活物質が、Liy Mn2O4 (但
し、0.3<y<1)の組成式で表わされる立方晶系結
晶構造を有する物質である。 2)正極が、副活物質としてLix CoO2 (0.5<
x≦1)またはLixCoy Niz O2 (0.5<x≦
1、0≦x≦1、0≦z≦1)の少なくとも一方を含
む。 3)正極活物質前駆体が、リチウムマンガン酸化物と金
属リチウムもしくはリチウム含有合金との間の該容器内
での電気化学的自己放電により形成されたものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below. 1) The positive electrode active material precursor is Li 1 + x Mn 2 O 4 (0.3 <
A substance having a tetragonal crystal structure represented by a composition formula of x <1), wherein the positive electrode active material is represented by a composition formula of Li y Mn 2 O 4 (however, 0.3 <y <1). It is a substance having a cubic crystal structure. 2) The positive electrode has Li x CoO 2 (0.5 <
x ≦ 1) or Li x Co y Ni z O 2 (0.5 <x ≦
1, 0 ≦ x ≦ 1, and 0 ≦ z ≦ 1). 3) The positive electrode active material precursor is formed by electrochemical self-discharge between the lithium manganese oxide and metallic lithium or a lithium-containing alloy in the container.

【0011】4)正極活物質前駆体が、リチウムマンガ
ン酸化物と、負極活物質前駆体に近接して担持した金属
リチウムもしくはリチウム含有合金との間の該容器内で
の外部電気回路を利用しての電気化学的放電により形成
されたものである。 5)負極活物質が、リチウムイオンが挿入された錫を主
成分とする非晶質の複合金属酸化物である。 6)負極活物質前駆体が、錫を主成分とする非晶質の複
合金属酸化物であり、その組成式が、SnLk Oz (L
は、Al、B、P、Si、周期律表第1〜3族に属する
元素の原子、ハロゲン原子からなる群より選ばれる少な
くとも一つの原子を表し;そしてk及びzは、それぞれ
0.2≦k≦2、及び1≦z≦6を満足する数値を表
す)、もしくは、Snd Q1-d Lk Oz (Qは、遷移金
属原子を表し;Lは、Al、B、P、Si、周期律表第
1〜3族に属する元素の原子、ハロゲン原子からなる群
より選ばれる少なくとも一つの原子を表し;そしてd、
k及びzは、それぞれ0.1≦d≦0.9、0.2≦k
≦2、及び1≦z≦6を満足する数値を表す。)で示さ
れるものである。
4) The positive electrode active material precursor utilizes an external electric circuit in the container between the lithium manganese oxide and metallic lithium or a lithium-containing alloy carried in proximity to the negative electrode active material precursor. It is formed by all electrochemical discharges. 5) The negative electrode active material is an amorphous composite metal oxide containing tin in which lithium ions are inserted as a main component. 6) The negative electrode active material precursor is an amorphous mixed metal oxide containing tin as a main component, and its composition formula is SnL k O z (L
Represents at least one atom selected from the group consisting of Al, B, P, Si, an atom of an element belonging to Groups 1 to 3 of the periodic table, and a halogen atom; and k and z are each 0.2 ≦ or less. or a Sn d Q 1-d L k O z (Q represents a transition metal atom; L represents Al, B, P and Si). , At least one atom selected from the group consisting of an atom of an element belonging to Groups 1 to 3 of the periodic table and a halogen atom; and d,
k and z are 0.1 ≦ d ≦ 0.9 and 0.2 ≦ k, respectively.
It represents a numerical value that satisfies ≦ 2 and 1 ≦ z ≦ 6. ).

【0012】7)負極活物質前駆体へのリチウム挿入量
に対する電池放電時のリチウム放出量の比が、電池電圧
3Vまでの放電において、正極活物質前駆体の組成式の
xを用いて1/(1+x)以下で示される。 8)正極活物質前駆体が、スピネル型結晶構造のリチウ
ムマンガン酸化物である。
7) The ratio of the amount of lithium released at the time of battery discharge to the amount of lithium inserted into the negative electrode active material precursor is 1 / using the composition formula x of the positive electrode active material precursor in discharging up to a battery voltage of 3V. (1 + x) or less. 8) The positive electrode active material precursor is a lithium manganese oxide having a spinel type crystal structure.

【0013】本発明のリチウムイオン二次電池は、リチ
ウムマンガン複合酸化物を主成分とする正極活物質前駆
体と前駆体原料を用いている。リチウムマンガン複合酸
化物として好ましく用いられるものは、高電圧を与える
スピネル型結晶構造を持つリチウム含有マンガン酸化物
である。スピネル型酸化物は、一般式A(B2 )O4で
表される結晶構造をもち、式中、酸素アニオンは、結晶
中で立方最密充填形で配列しており、四面体および八面
体の面と頂点の一部を占めている。カチオン「A」の分
布状態によって、A(B2 )O4 を正常スピネル、B
(A、B)O4 を逆スピネルと呼ぶ。これらの中間の状
態に当たる、Ax By (A1-x B1-y )O4 の構造もス
ピネルとして存在する。正常スピネル構造を持つリチウ
ムマンガン酸化物の代表例として、LiMn2 O4 が挙
げられる。この構造中でMnカチオンの半分は3価、半
分は4価となっている。同じく活物質として知られるλ
−MnO2 は、米国特許第4246253号明細書に示
されるように、LiMn2 O4 の結晶構造からリチウム
が除かれた形の欠陥のあるスピネル構造であり、この結
晶構造中ではMnカチオンはすべて4価である。本発明
で用いるリチウムマンガン酸化物の正極活物質は、正常
スピネル型、逆スピネル型のもの、および欠陥のないス
ピネル構造もしくは欠陥のある化学量論的でないスピネ
ル構造のもののいずれであってもよい。
The lithium ion secondary battery of the present invention uses a positive electrode active material precursor containing a lithium manganese composite oxide as a main component and a precursor raw material. What is preferably used as the lithium manganese composite oxide is a lithium-containing manganese oxide having a spinel type crystal structure that gives a high voltage. The spinel-type oxide has a crystal structure represented by the general formula A (B 2 ) O 4 , in which oxygen anions are arranged in a cubic close-packed form in the crystal, and thus tetrahedral and octahedral Occupies part of the face and apex of. Depending on the distribution state of the cation “A”, A (B 2 ) O 4 is changed to normal spinel, B
(A, B) O 4 is called reverse spinel. Impinges on these intermediate states, the structure of the A x B y (A 1- x B 1-y) O 4 is also present as a spinel. LiMn 2 O 4 is a typical example of a lithium manganese oxide having a normal spinel structure. In this structure, half the Mn cations are trivalent and half are tetravalent. Λ, also known as active material
-MnO 2 is a defective spinel structure in which lithium is removed from the crystal structure of LiMn 2 O 4 , as shown in US Pat. No. 4,246,253, in which all Mn cations are contained. It is tetravalent. The lithium manganese oxide positive electrode active material used in the present invention may be either a normal spinel type, an inverse spinel type, or a defect-free spinel structure or a defect non-stoichiometric spinel structure.

【0014】本発明に用いられるリチウムマンガン酸化
物(すなわち、リチウム含有マンガン酸化物)として
は、一般式Li1+x 〔Mn2-y 〕O4 (0≦x<1.
7、0≦y<0.7)で表される酸化物が挙げられる。
この酸化物の例としては、Li4Mn5 O12、あるいは
スピネル構造表示でLi〔Li1/3 Mn5/3 〕O4 で表
わされるものが挙げられる。この他、下記の式で表わさ
れる化合物も、上記の一般式の範囲に含まれる(構造式
は一般式表示の整数倍もしくは少数倍で示すものも含
む)。 Li4 Mn4 O9 Li2 MnO3 Li5 Mn4 O9 Li4 Mn5 O12
The lithium manganese oxide used in the present invention (that is, the lithium-containing manganese oxide) has a general formula of Li 1 + x [Mn 2-y ] O 4 (0 ≦ x <1.
7, oxides represented by 0 ≦ y <0.7).
Examples of this oxide include those represented by Li 4 Mn 5 O 12 or Li [Li 1/3 Mn 5/3 ] O 4 in the spinel structure representation. In addition, the compounds represented by the following formulas are also included in the range of the above general formula (the structural formulas include those represented by the integer multiple or the decimal multiple of the general formula). Li 4 Mn 4 O 9 Li 2 MnO 3 Li 5 Mn 4 O 9 Li 4 Mn 5 O 12

【0015】本発明で用いることのできるスピネル型リ
チウム含有マンガン酸化物の他の好ましい例としては、
一般式Li1-x 〔Mn2-y 〕O4 (0<x<1.0、0
≦y<0.5)で示される酸化物を挙げることができ
る。この中でも特に好ましいものは、一般式Li1-x
〔Mn2-y 〕O4 (0.20<x<1.0、0<y<
0.2)で表わされる酸化物である。この酸化物の例と
しては、たとえば、特開平4−240117号公報に示
されている、化学量論的でないスピネル化合物であるL
i2 Mn5 O11、あるいはスピネル構造表示でLi1-x
〔Mn2-y 〕O4 (x=0.273、y=0.182)
で表わされるものが挙げられる。また、他の好ましい酸
化物の例は、一般式Li1-x 〔Mn2-y 〕O4 (0<x
≦0.20、0<y<0.4)で示されるものである。
この酸化物の例としては、Li2 Mn4O9 が挙げられ
る。この他、下記式で表わされる化合物も、上記一般式
Li1-x〔Mn2-y 〕d O4 の範囲に含まれる(構造式
には一般式表示の整数倍もしくは少数倍で示すものも含
まれる)。 Li4 Mn16.5O35 Li2 Mn7.5 O16 Li0.7 MnO4
Other preferable examples of the spinel-type lithium-containing manganese oxide that can be used in the present invention include:
General formula Li 1-x [Mn 2-y ] O 4 (0 <x <1.0, 0
The oxides represented by ≦ y <0.5) can be mentioned. Among these, particularly preferred is the general formula Li 1-x
[Mn 2-y ] O 4 (0.20 <x <1.0, 0 <y <
It is an oxide represented by 0.2). An example of this oxide is L, which is a non-stoichiometric spinel compound disclosed in JP-A-4-240117.
i 2 Mn 5 O 11 or Li 1-x in the spinel structure display
[Mn 2-y ] O 4 (x = 0.273, y = 0.182)
Are represented. In addition, examples of other preferable oxides include the general formula Li 1-x [Mn 2-y ] O 4 (0 <x
≦ 0.20, 0 <y <0.4).
An example of this oxide is Li 2 Mn 4 O 9 . In addition, compounds represented by the following formulas are also included in the range of the above-mentioned general formula Li 1-x [Mn 2-y ] d O 4 included). Li 4 Mn 16.5 O 35 Li 2 Mn 7.5 O 16 Li 0.7 MnO 4

【0016】本発明の電池に充填する前の正極活物質の
前駆体原料であるリチウムマンガン酸化物は、常法に従
って、リチウム塩とマンガン塩もしくはマンガン酸化物
を高温で固相で反応させることで得られる。原料に炭酸
リチウムと二酸化マンガンを用いる場合、焼成温度は3
50℃から900℃、好ましくは350℃から500℃
であり、焼成時間は8時間から48時間である。また、
リチウム塩として、低融点の硝酸リチウム(融点261
℃)を用いる場合は、焼成温度は300℃から900℃
であり、好ましくは300℃から500℃である。この
マンガン酸化物としては、λ−MnO2 、電解的に調製
されたMnO2 (EMD)、化学的に調製されたMnO
2 (CMD)、およびそれらの混合物を任意に用いるこ
とができる。リチウムの原料としては他に、リチウム・
マンガン複合酸化物(たとえば、Li2 Mn4 O9 な
ど)を用いることができる。この場合には、リチウム・
マンガン複合酸化物を二酸化マンガンなどのマンガン原
料と混合して350℃〜500℃の範囲で焼成する。
The lithium manganese oxide, which is a precursor raw material for the positive electrode active material before being filled in the battery of the present invention, can be prepared by reacting a lithium salt with a manganese salt or manganese oxide in a solid phase at a high temperature according to a conventional method. can get. When using lithium carbonate and manganese dioxide as raw materials, the firing temperature is 3
50 ° C to 900 ° C, preferably 350 ° C to 500 ° C
And the firing time is 8 to 48 hours. Also,
As a lithium salt, low melting point lithium nitrate (melting point 261
(° C) is used, the firing temperature is from 300 ° C to 900 ° C.
And preferably 300 to 500 ° C. The manganese oxide includes λ-MnO 2 , electrolytically prepared MnO 2 (EMD), and chemically prepared MnO.
2 (CMD), and mixtures thereof can optionally be used. Other sources of lithium include lithium
A manganese composite oxide (for example, Li 2 Mn 4 O 9 or the like) can be used. In this case, lithium
The manganese composite oxide is mixed with a manganese raw material such as manganese dioxide and fired in the range of 350 ° C to 500 ° C.

【0017】本発明の正極活物質前駆体原料には、リチ
ウムマンガン複合酸化物として上記の化合物のほかに、
岩塩型構造のLiMnO2 、およびスピネル型構造のL
iMn2 O4 にLiイオンが挿入して生じたLi1+x M
n2 O4 (0≦x≦0.5)や、LiMn2 O4 からL
iイオンが化学的に脱離して生じた、Li1-x Mn2O
4 (0≦x≦0.5)が添加されていても良い。
In the positive electrode active material precursor raw material of the present invention, in addition to the above compounds as a lithium manganese composite oxide,
LiMnO 2 having a rock salt structure and L having a spinel structure
Li 1 + x M formed by inserting Li ions into iMn 2 O 4
n 2 O 4 (0 ≦ x ≦ 0.5) or LiMn 2 O 4 to L
Li 1-x Mn 2 O formed by chemical desorption of i ions
4 (0 ≦ x ≦ 0.5) may be added.

【0018】正極活物質前駆体原料にはリチウムマンガ
ン酸化物に、ほかの遷移金属複合酸化物を副活物質とし
て混合することができる。混合できる副活物質として好
ましい酸化物は、同じく高容量高電圧型のリチウムコバ
ルト複合酸化物、Lix CoO2 (0.5<x≦1)で
ある。またリチウムコバルトニッケル複合酸化物、Li
x Coy Niz O2 (0.5<x≦1、0≦y≦1、0
<z≦1)も好ましい酸化物である。LiCoO2 のほ
かに、Coに加えて各種の遷移金属、非遷移金属、アル
カリ元素、希土類元素などが添加された固溶体も副活物
質として用いることができる。正極活物質前駆体のリチ
ウマンガン酸化物ヘの好ましい混合比率は、例えば、副
活物質としてリチウムコバルト酸化物を用いる場合は、
リチウムコバルト酸化物とリチウムマンガン酸化物の重
量比が2/8から9/1の範囲であり、3/7から7/
3の範囲となることがより好ましい。本発明の正極活物
質前駆体原料は好ましくは結晶性化合物であるが、非晶
質であってもよい。また結晶性化合物と非晶質化合物の
混合物であってもよい。
As the positive electrode active material precursor raw material, lithium manganese oxide can be mixed with other transition metal composite oxides as a sub active material. A preferred oxide that can be mixed as a secondary active material is Li x CoO 2 (0.5 <x ≦ 1), which is also a high-capacity and high-voltage type lithium cobalt composite oxide. In addition, lithium cobalt nickel composite oxide, Li
x Co y Ni z O 2 (0.5 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0
<Z ≦ 1) is also a preferred oxide. Besides LiCoO 2 , a solid solution containing various transition metals, non-transition metals, alkali elements, rare earth elements, etc. in addition to Co can also be used as a side active material. A preferred mixing ratio of the positive electrode active material precursor to the lithium manganese oxide is, for example, when using lithium cobalt oxide as the sub-active material,
The weight ratio of lithium cobalt oxide to lithium manganese oxide is in the range of 2/8 to 9/1 and 3/7 to 7 /
The range of 3 is more preferable. The positive electrode active material precursor raw material of the present invention is preferably a crystalline compound, but may be amorphous. It may also be a mixture of a crystalline compound and an amorphous compound.

【0019】本発明のリチウムイオン二次電池で、正極
活物質と組み合わせて用いられる負極活物質は、Liイ
オンを実質的に含まない負極活物質前駆体を、製品電池
の容器内で予めLiイオンの挿入により活性化し、低電
位の活物質に転化する方法により得られる高容量型の活
物質である。ここでLiイオンを実質的に含まないと
は、可動性のLiイオンを含まないことを言う。本発明
に従って後述の方法で活性化されて得られる高容量型の
正極活物質と併用したときに、上記の負極活物質の活性
化の際に起こる初期充放電の不効率がもたらす放電容量
低下の問題が解消され、電池容量を向上させることがで
きる。
In the lithium ion secondary battery of the present invention, as the negative electrode active material used in combination with the positive electrode active material, a negative electrode active material precursor that does not substantially contain Li ions is previously prepared in the product battery container. Is a high-capacity active material obtained by a method of activating the active material by inserting into a low-potential active material. Here, the phrase "substantially free of Li ions" means that mobile Li ions are not included. When used in combination with a high-capacity type positive electrode active material obtained by activation according to the method described below according to the present invention, a decrease in discharge capacity caused by inefficiency of initial charge / discharge that occurs during activation of the negative electrode active material The problem can be solved and the battery capacity can be improved.

【0020】負極活物質前駆体として好ましいものは錫
を含む複合金属酸化物である。錫を含む複合金属酸化物
は、非晶質であることが好ましく、特に好ましくは次の
一般式(1)もしくは(2)で示されるものである。 (1)SnLk Oz ここで、Lは、Al、B、P、Si、周期律表第1〜3
族に属する元素の原子、及びハロゲン原子からなる群よ
り選ばれる少なくとも一つの原子を示す。k、及びz
は、それぞれ0.2≦k≦2、及び1≦z≦6を満足す
る数値である。
A preferred negative electrode active material precursor is a composite metal oxide containing tin. The composite metal oxide containing tin is preferably amorphous, and particularly preferably one represented by the following general formula (1) or (2). (1) SnL k O z Here, L is Al, B, P, Si, and the periodic table 1 to 3
At least one atom selected from the group consisting of atoms of elements belonging to the group and halogen atoms is shown. k and z
Are numerical values that satisfy 0.2 ≦ k ≦ 2 and 1 ≦ z ≦ 6, respectively.

【0021】(2)Snd Q1-d Lk Oz ここで、L、k、及びzは、それぞれ上記と同じ意味を
表す。Qは遷移金属を表し、好ましくはV、Ti、F
e、Mn、Co、Ni、Zn、W、あるいはMoを表
す。dは、0.1≦d≦0.9を満足する数値である。
一般式(1)のなかで好ましいのは、Lが、Al、B、
P、周期律表第1〜3族に属する元素の原子、及びハロ
ゲン原子からなる群より選ばれる二種以上の原子を示
し、k、及びzは、それぞれ0.2≦k≦2、及び1≦
z≦6を満足する数値で表わされるものであり、特に好
ましいのは下記一般式(3)で示される酸化物である。
(2) Sn d Q 1-d L k O z Here, L, k, and z have the same meanings as described above. Q represents a transition metal, preferably V, Ti, F
represents e, Mn, Co, Ni, Zn, W, or Mo. d is a numerical value that satisfies 0.1 ≦ d ≦ 0.9.
Among the general formula (1), L is preferably Al, B,
P, an atom of an element belonging to Groups 1 to 3 of the periodic table, and two or more kinds of atoms selected from the group consisting of halogen atoms, and k and z are 0.2 ≦ k ≦ 2 and 1 respectively. ≤
The oxide represented by the numerical value satisfying z ≦ 6 is particularly preferable, and the oxide represented by the following general formula (3) is particularly preferable.

【0022】(3)SnTh R iOz ここで、Tは、Al、B、及びPからなる群より選ばれ
る少なくとも一つの原子を表す。Rは周期律表第1〜3
族に属する元素の原子、及びハロゲン原子からなる群よ
り選ばれる少なくとも一つの原子を示す。h、iおよび
zは、それぞれ0.2≦h≦2、0.01≦i≦1、
0.2≦h+i≦2、及び1≦z≦6を満足する数値で
ある。
(3) SnT h R i O z Here, T represents at least one atom selected from the group consisting of Al, B and P. R is the first to third periodic table
At least one atom selected from the group consisting of atoms of elements belonging to the group and halogen atoms is shown. h, i and z are 0.2 ≦ h ≦ 2, 0.01 ≦ i ≦ 1, respectively
It is a numerical value that satisfies 0.2 ≦ h + i ≦ 2 and 1 ≦ z ≦ 6.

【0023】負極活物質前駆体は、電池への組み込み時
(すなわち、製品電池の容器への充填時)には、主とし
て非晶質であることが好ましい。ここで言う非晶質とは
CuKα線を用いたX線回折法で2θ値で20°から4
0°に頂点を有するブロードな散乱帯を与える物質であ
り、散乱帯中に結晶性の回折線を有してもよい。好まし
くは、2θ値で40°以上70°以下に見られる結晶性
の回折線のうち最も強い強度が、2θ値で20°以上4
0°以下に見られるブロードな散乱帯の頂点の回折線の
強度の500倍以下であるものであり、更に好ましくは
100倍以下、特に好ましくは5倍以下であり、最も好
ましくは結晶性の回折線を有しないことである。
The negative electrode active material precursor is preferably mainly amorphous when it is incorporated into a battery (that is, when the product battery is filled in a container). The term "amorphous" used herein means an X-ray diffraction method using CuKα rays and a 2θ value of 20 ° to 4 °
It is a substance that gives a broad scattering band having an apex at 0 °, and may have a crystalline diffraction line in the scattering band. Preferably, the strongest intensity among the crystalline diffraction lines observed at a 2θ value of 40 ° to 70 ° is 20 ° to 4 at a 2θ value.
It is 500 times or less, more preferably 100 times or less, particularly preferably 5 times or less, and most preferably crystalline diffraction of the intensity of the diffraction line at the apex of the broad scattering band seen at 0 ° or less. It has no lines.

【0024】本発明のリチウム二次電池において、正極
活物質と組み合わせて用いる負極活物質は放電容量が極
めて大きいことを特徴とするが、これらは負極活物質前
駆体にLiを挿入することによって得ることができる。
本発明で用いることができる負極活物質前駆体の例を以
下に示す。SnSi0.8 P0.2 O3.1 、SnSi0.5 A
l0.1 B0.2 P0.2 O1.95、SnSi0.8 B
0.2 O2.9 、SnSi0.8 Al0.2 O2.9 、SnSi
0.6 Al0.1 B0.2 O1.65、SnSi0.3 Al0.1 P
0.6 O2.25、SnSi0.4 B0.2 P0.4 O2.1 、SnS
i0.6 Al0.1 B0.5 O2.1 、SnB0.5 P0.5 O3 、
SnAl0. 3 B0.5 P0.2 O2.7 、SnK0.2 P
O3.6 、SnRb0.2 Al0.05P0.8 O3. 25、SnAl
0.3 B0.7 O2.5 、SnBa0.1 Al0.15P
1.45O4.7 、SnLa0.1 Al0.1 P0.9 O3.55、Sn
Na0.1 Al0.05B0.45O1.8 、SnLi0.2B0.5 P
0.5 O3.1 、SnCs0.1 B0.4 P0.4 O2.65、SnB
a0.1 B0.4 P0.4 O2.7 、SnCa0.1 Al0.15B
0.45P0.55O3.9 、SnY0.1 Al0.3 B0.6 P0.6 O
4 、SnRb0.2 Al0.1 B0.3 P0.4 O2.7 、SnC
s0.2 Al0.1 B0.3 P0.4 O2.7 、SnCs0.1 Al
0.1 B0.4 P0.4 O2.8 、SnK0. 1 Cs0.1 B0.4 P
0.4 O2.7 、SnBa0.1 Cs0.1 B0.4 P
0.4 O2.75、SnMg0.1 K0.1 B0.4 P0.4 O2.75、
SnCa0.1 K0.1 B0.4 P0.5 O3 、SnBa0.1 K
0.1 Al0.1 B0.3 P0.4 O2.75、SnMg0.1 Cs
0.1 Al0. 1 B0.3 P0.4 O2.75、SnCa0.1 K0.1
Al0.1 B0.3 P0.4 O2.75、SnMg0.1 Rb0.1 A
l0.1 B0.3 P0.4 O2.75、SnCa0.1 B0.2 P0.2
F0. 2 O2.6 、SnMg0.1 Cs0.1 B0.4 P0.4 F
0.2 O3.3 、SnMg0.1 Al0.2 B0.4 P0.4 F0.2
O2.9 、Sn0.5 Mn0.5 Mg0.1 B0.9 O2.45、Sn
0.5 Mn0.5 Ca0.1 P0.9 O3.35、Sn0.5 Ge0.5
Mg0.1 P0.9 O3.35、Sn0.5 Fe0.5 Ba0.1 P
0.9 O3.35、Sn0.5 Fe0.5 Al0.1 B0.9 O2. 5 、
Sn0.8 Fe0.2 Ca0.1 P0.9 O3.35、Sn0.3 Fe
0.7 Ba0.1 P0.9O3.35、Sn0.9 Mn0.1 Mg0.1
P0.9 O3.35、Sn0.2 Mn0.8 Mg0.1 P0.9
O3.35、Sn0.7 Pb0.3 Ca0.1 P0.9 O3.35、Sn
0.2 Ge0.8 Ba0. 1 P0.9 O3.35、Sn1.0 Al0.1
B0.5 P0.5 O3.15、Sn1.0 Cs0.1 B0. 5 P0.5 O
3.05、Sn1.0 Cs0.1 Al0.1 B0.5 P0.5 O3.20、
Sn1.0 Cs0.1 Al0.3 B0.5 P0.5 O3.50、Sn
1.0 Cs0.1 Ge0.05Al0.1 B0.5 P0.5 O3.30、S
n1.0 Cs0.1 Ge0.05Al0.3 B0.5 P0.5 O3.60
In the lithium secondary battery of the present invention, the positive electrode
The negative electrode active material used in combination with the active material has a high discharge capacity.
It is characterized by being extremely large, but these are in front of the negative electrode active material.
It can be obtained by inserting Li into the precursor.
Examples of the negative electrode active material precursor that can be used in the present invention are as follows.
Shown below. SnSi0.8P0.2O3.1, SnSi0.5A
l0.1B0.2P0.2O1.95, SnSi0.8B
0.2O2.9, SnSi0.8Al0.2O2.9, SnSi
0.6Al0.1B0.2O1.65, SnSi0.3Al0.1P
0.6O2.25, SnSi0.4B0.2P0.4O2.1, SnS
i0.6Al0.1B0.5O2.1, SnB0.5P0.5OThree,
SnAl0. Three B0.5P0.2O2.7, SnK0.2P
O3.6, SnRb0.2Al0.05P0.8O3. twenty five, SnAl
0.3B0.7O2.5, SnBa0.1Al0.15P
1.45O4.7, SnLa0.1Al0.1P0.9O3.55, Sn
Na0.1Al0.05B0.45O1.8, SnLi0.2B0.5P
0.5O3.1, SnCs0.1B0.4P0.4O2.65, SnB
a0.1B0.4P0.4O2.7, SnCa0.1Al0.15B
0.45P0.55O3.9, SnY0.1Al0.3B0.6P0.6O
Four, SnRb0.2Al0.1B0.3P0.4O2.7, SnC
s0.2Al0.1B0.3P0.4O2.7, SnCs0.1Al
0.1B0.4P0.4O2.8, SnK0. 1Cs0.1B0.4P
0.4O2.7, SnBa0.1Cs0.1B0.4P
0.4O2.75, SnMg0.1K0.1B0.4P0.4O2.75,
SnCa0.1K0.1B0.4P0.5OThree, SnBa0.1K
0.1Al0.1B0.3P0.4O2.75, SnMg0.1Cs
0.1Al0. 1B0.3P0.4O2.75, SnCa0.1K0.1
Al0.1B0.3P0.4O2.75, SnMg0.1Rb0.1A
l0.1B0.3P0.4O2.75, SnCa0.1B0.2P0.2
F0. TwoO2.6, SnMg0.1Cs0.1B0.4P0.4F
0.2O3.3, SnMg0.1Al0.2 B0.4P0.4F0.2
O2.9, Sn0.5Mn0.5Mg0.1B0.9O2.45, Sn
0.5 Mn0.5Ca0.1P0.9O3.35, Sn0.5Ge0.5
Mg0.1P0.9O3.35, Sn0.5Fe0.5Ba0.1P
0.9O3.35, Sn0.5Fe0.5Al0.1B0.9O2. Five,
Sn0.8Fe0.2Ca0.1P0.9O3.35, Sn0.3Fe
0.7Ba0.1P0.9O3.35, Sn0.9Mn0.1Mg0.1
P0.9O3.35, Sn0.2Mn0.8Mg0.1P0.9 
O3.35, Sn0.7Pb0.3Ca0.1P0.9O3.35, Sn
0.2Ge0.8Ba0. 1P0.9O3.35, Sn1.0 Al0.1 
B0.5 P0.5 O3.15, Sn1.0 Cs0.1 B0. Five P0.5 O
3.05, Sn1.0 Cs0.1 Al0.1 B0.5 P0.5 O3.20,
Sn1.0 Cs0.1 Al0.3 B0.5 P0.5 O3.50, Sn
1.0 Cs0.1 Ge0.05Al0.1 B0.5 P0.5 O3.30, S
n1.0 Cs0.1 Ge0.05Al0.3 B0.5 P0.5 O3.60

【0025】本発明で用いる負極活物質は、上記の負極
活物質前駆体に製品電池の容器内でリチウムイオンを電
気化学的に予備挿入することにより得られる。電気化学
的にリチウムイオンを挿入する方法では、本発明の正極
活物質前駆体を対極として、リチウム塩を含む非水電解
質からなる電池内で負極側をカソード分極して充電を実
施することによりリチウムイオンを負極活物質前駆体に
挿入する。特に、本発明で用いる負極活物質は、負極活
物質前駆体に初期充電(活性化)の過程で挿入されるリ
チウム量に対して、電池を3Vまで放電したときに負極
から放出されるリチウム量の比(F)が、正極活物質前
駆体の組成Li1+x Mn2O4 のxを用いてF≦1/
(1+x)で表現されるようなものであることが好まし
い。
The negative electrode active material used in the present invention is obtained by electrochemically preliminarily inserting lithium ions into the above negative electrode active material precursor in the container of the product battery. In the method of electrochemically inserting lithium ions, the positive electrode active material precursor of the present invention is used as a counter electrode, and the negative electrode side is subjected to cathodic polarization in a battery made of a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt to carry out lithium charging. Ions are inserted into the negative electrode active material precursor. In particular, the negative electrode active material used in the present invention is the amount of lithium released from the negative electrode when the battery is discharged to 3 V with respect to the amount of lithium inserted into the negative electrode active material precursor during the initial charging (activation) process. Ratio (F) of the positive electrode active material precursor composition Li1 + x Mn 2 O 4 x of F ≦ 1 /
It is preferable that it is represented by (1 + x).

【0026】負極活物質前駆体へのLi挿入量(予備挿
入量)は、特に限定されないが、例えばLi−Al合金
(80−20重量%)に対し、0.05Vになるまで挿
入することが好ましい。さらに0.1Vまで挿入するこ
とが好ましく、特に、0.15Vまで挿入することが好
ましい。このときの、リチウムイオンの予備挿入の当量
は電位に依存し3〜10当量となるため、予備挿入の容
量は通常500mAh/gの高い値となる。この容量に
対応させて正極側での正極活物質前駆体原料と、それに
リチウムイオンを電気化学的に挿入するために用いられ
るLi金属(もしくはLi合金)の使用量が決定され
る。具体的には、正極活物質前駆体原料とLi金属(も
しくはLi合金)から発生しえる放出可能なLiイオン
の合計当量が、上記のリチウムイオン挿入の当量の0.
5〜2倍となるように設定することが望ましい。
The Li insertion amount (preliminary insertion amount) into the negative electrode active material precursor is not particularly limited, but may be inserted up to 0.05 V with respect to, for example, a Li—Al alloy (80-20 wt%). preferable. Furthermore, it is preferable to insert up to 0.1 V, and particularly preferably up to 0.15 V. At this time, the equivalent of pre-insertion of lithium ions depends on the potential and is 3 to 10 equivalents, so the capacity of pre-insertion is usually a high value of 500 mAh / g. The positive electrode active material precursor raw material on the positive electrode side and the amount of Li metal (or Li alloy) used for electrochemically inserting lithium ions into the positive electrode active material precursor raw material are determined corresponding to this capacity. Specifically, the total equivalent of releasable Li ions that can be generated from the positive electrode active material precursor raw material and Li metal (or Li alloy) is 0.
It is desirable to set it to be 5 to 2 times.

【0027】本発明のリチウムイオン二次電池で用いる
正極活物質、その前駆体、その原料と負極活物質とその
前駆体の平均粒径は、0.03〜50μmが好ましく、
特に平均粒径0.1μm〜20μmが好ましい。ここで
いう平均粒径とは、最頻度点を示すモード径のことであ
り、電子顕微鏡写真を目視で観察した値の平均値もしく
は粒度分布測定装置により測定された値である。またこ
れらの活物質の比表面積は0.1〜50m2 /gの範囲
にあることが好ましい。正極活物質とその前駆体につい
ては、特に好ましい比表面積は1〜10m2 /gであ
る。
The average particle size of the positive electrode active material used in the lithium ion secondary battery of the present invention, its precursor, its raw material, the negative electrode active material and its precursor is preferably 0.03 to 50 μm,
Particularly, the average particle diameter is preferably 0.1 μm to 20 μm. The average particle diameter as used herein is a mode diameter indicating the most frequent point, and is an average value of values visually observed in an electron micrograph or a value measured by a particle size distribution measuring device. The specific surface area of these active materials is preferably in the range of 0.1 to 50 m 2 / g. The specific surface area of the positive electrode active material and its precursor is particularly preferably 1 to 10 m 2 / g.

【0028】次に、本発明において、製品電池の容器に
充填された正極活物質前駆体を活性化する方法について
説明する。本発明で言う活性化とは、活物質が高い放電
エネルギーを持ち、且つ可逆的に充放電が可能な電位に
まで充電されることを意味する。正極の活性化とは、正
極活物質がLiイオンの放出によって高い放電容量をも
ち可逆的に充放電が可能な十分に高い電位まで充電され
ることを意味する。本発明において、正極の充放電に用
いるのがLiMn2 O4 の場合には、この十分に高い電
位とはLiイオンに対して3.8V以上好ましくは4.
2V以上の電位であり、4.2V以上の電位においては
LiMn2 O4 の構造中のLiイオンは0.9当量以上
(4.3Vにおいては0.95当量以上)が放出され
る。しかしながらLiMn2 O4 の構造から充電を開始
したときのLiイオンの放出量(すなわち充電容量)
は、活物質の重量当たりに換算すると、たとえばLiC
oO2 に対しては10〜20%小さい。本発明のリチウ
ムイオン二次電池の構成のように、負極活物質として、
前駆体の活性化に必要な予備充電(Liイオン挿入)の
容量が大きい金属酸化物が用いられる場合は、正極のL
iイオン放出量をとりわけ大きくすることが必要とな
る。従って、LiMn2 O4 を正極活物質の製造原料に
用いる場合は、LiMn2 O4 にさらにLiイオンが挿
入した構造である還元型のLi1+x Mn2 O4 を活性化
前の前駆体として用いて、負極活物質前駆体へのLiイ
オン放出量を増加させる必要がある。
Next, in the present invention, a method for activating the positive electrode active material precursor filled in the product battery container will be described. The activation referred to in the present invention means that the active material has high discharge energy and is charged to a potential at which reversible charge and discharge can be performed. The activation of the positive electrode means that the positive electrode active material has a high discharge capacity due to the release of Li ions and is charged to a sufficiently high potential capable of reversible charge and discharge. In the present invention, when LiMn 2 O 4 is used for charging / discharging the positive electrode, this sufficiently high potential means 3.8 V or more with respect to Li ions, preferably 4.
At a potential of 2 V or higher, at a potential of 4.2 V or higher, Li ion in the structure of LiMn 2 O 4 is released at 0.9 equivalent or more (at 4.3 V, 0.95 equivalent or more). However, the amount of released Li ions (that is, the charge capacity) when charging is started from the structure of LiMn 2 O 4
When converted to the weight of the active material, for example, LiC
It is 10 to 20% smaller than oO 2 . As the configuration of the lithium-ion secondary battery of the present invention, as the negative electrode active material,
When a metal oxide having a large capacity for precharging (insertion of Li ions) necessary for activation of the precursor is used, L of the positive electrode is used.
It is necessary to increase the i-ion emission amount particularly. Therefore, when LiMn 2 O 4 is used as a raw material for producing a positive electrode active material, reduced Li 1 + x Mn 2 O 4 having a structure in which Li ions are further inserted into LiMn 2 O 4 is used as a precursor before activation. It is necessary to increase the amount of Li ion released to the negative electrode active material precursor by using the same.

【0029】活性化前の正極活物質前駆体のLi1+x M
n2 O4 は保存上不安定であることから、特開平4−1
47573号公報に記載されているような従来の構成の
リチウム二次電池では、活性化の直前に別の電池の内部
で合成した上で、製品電池の容器内にに組み込むことが
必要であった。本発明では、正極活物質前駆体の調製を
製品電池の容器の内部で、リチウムマンガン酸化物とL
i金属もしくはLi合金を反応の出発物質として、正極
上でこの両者を自己放電させる方法、あるいは正極上の
リチウムマンガン酸化物と負極上のLi金属もしくはL
i合金を外部回路を経て放電させる方法を利用すること
によって行なうことを特徴とする。
Li 1 + x M of the positive electrode active material precursor before activation
Since n 2 O 4 is unstable in storage, it is disclosed in JP-A-4-4-1.
In the lithium secondary battery having the conventional structure as described in Japanese Patent No. 47573, it was necessary to synthesize it in another battery immediately before activation and then incorporate it in the container of the product battery. . In the present invention, the preparation of the positive electrode active material precursor is carried out by using lithium manganese oxide and L
A method of self-discharging both of i metal or Li alloy as a reaction starting material on the positive electrode, or lithium manganese oxide on the positive electrode and Li metal or L on the negative electrode.
It is characterized in that it is performed by utilizing a method of discharging the i alloy through an external circuit.

【0030】製品電池の容器内において、放電によって
正極活性物質の前駆体を調製する典型的な方法としては
以下の方法を挙げることができる。 1)リチウムマンガン酸化物を含む正極活物質が担持さ
れた正極集電体にLi金属もしくはLi合金を電気的に
短絡されるように接合し、これをLiイオンを含む電解
液中で反応させる方法。 2)リチウムマンガン酸化物を含む正極活物質前駆体が
担持された正極集電体の活物質前駆体層の表面に、Li
金属もしくはLi合金の薄膜を接合し、これをLiイオ
ンを含む電解液中で反応させる方法。 3)リチウムマンガン酸化物を含む正極活物質前駆体が
担持された正極集電体の活物質前駆体層に被覆された導
電材などの表面保護層の上に、Li金属またはLi合金
の薄膜を接合し、これをLiイオンを含む電解液中で反
応させる方法。
The following method may be mentioned as a typical method for preparing the precursor of the positive electrode active material by discharging in the container of the product battery. 1) A method in which a Li metal or a Li alloy is joined to a positive electrode current collector supporting a positive electrode active material containing a lithium manganese oxide so as to be electrically short-circuited, and this is reacted in an electrolytic solution containing Li ions. . 2) Li on the surface of the active material precursor layer of the positive electrode current collector carrying the positive electrode active material precursor containing lithium manganese oxide.
A method of joining thin films of a metal or a Li alloy and reacting them in an electrolytic solution containing Li ions. 3) A thin film of Li metal or Li alloy is formed on a surface protective layer such as a conductive material coated on the active material precursor layer of the positive electrode current collector carrying the positive electrode active material precursor containing lithium manganese oxide. A method of joining and reacting them in an electrolytic solution containing Li ions.

【0031】4)金属酸化物からなる負極活物質前駆体
が担持された負極集電体にLi金属もしくはLi合金を
電気的に接続され得るように接合し、これをLiイオン
を含む電解液中で反応させる方法。 5)金属酸化物からなる負極活物質前駆体が担持された
負極集電体の活物質前駆体層の表面にLi金属もしくは
Li合金の薄膜を接合し、これをLiを含む電解液中で
反応させる方法。 6)金属酸化物からなる負極活物質前駆体が担持された
負極集電体の活物質前駆体層の表面に被覆された導電材
などの表面保護層の上にLi金属もしくはLi合金の薄
膜を接合し、これをLiを含む電解液中で反応させる方
法。なお、この放電の過程において、負極の負極活物質
前駆体には負極上のリチウムの一部が自己放電によって
同時に挿入される。すなわち、活性化により、負極上に
担持したリチウムが正極活物質前駆体と負極活物質前駆
体の両方に同時に挿入されて、最終的にすべて消費され
る。
4) Li metal or Li alloy was joined to a negative electrode current collector carrying a negative electrode active material precursor composed of a metal oxide so as to be electrically connected, and this was placed in an electrolyte containing Li ions. How to react with. 5) A thin film of Li metal or Li alloy is bonded to the surface of the active material precursor layer of the negative electrode current collector carrying the negative electrode active material precursor composed of a metal oxide, and this is reacted in an electrolyte solution containing Li. How to make. 6) A thin film of Li metal or Li alloy is formed on a surface protective layer such as a conductive material coated on the surface of the active material precursor layer of the negative electrode current collector supporting the negative electrode active material precursor composed of a metal oxide. A method of joining and reacting this in an electrolytic solution containing Li. During this discharge process, part of the lithium on the negative electrode is simultaneously inserted into the negative electrode active material precursor of the negative electrode by self-discharge. That is, by activation, the lithium carried on the negative electrode is simultaneously inserted into both the positive electrode active material precursor and the negative electrode active material precursor, and is finally consumed entirely.

【0032】上記の方法のなかで好ましい方法は2と3
であり、特に好ましいのは3の方法である。すなわち3
の方法ではリチウムマンガン酸化物とLi金属(あるい
はリチウム合金)との間に適当な導電性を持った中間層
が挿入されることによって、リチウムマンガン酸化物と
Li金属との急激な反応が緩和され、反応に伴う発熱を
抑制することができる。前駆体の組成式Li1+x Mn2
O4 においてxは、0.3<x<1であることが好まし
い。また、LiCoO2 などの高容量活物質に対して、
充電の体積当たり容量の点でリチウムマンガン酸化物が
優位となるための前駆体の好ましい組成は、0.5<x
≦0.9である。また、正極活物質前駆体を、高い放電
容量を持った充電状態の正極活物質に活性化するために
は、その前駆体からLiイオンが電気化学的に放出され
た結果として、少なくともLiy Mn2 O4 (0<y<
0.3)の組成の活物質が得られることが必要である。
さらに、放電容量の増加のためにはLiy Mn2 O
4 (0<y<0.2)の組成となるように活性化するこ
とが好ましい。
Of the above methods, the preferred methods are 2 and 3.
And the method of 3 is particularly preferable. That is, 3
In the method of (1), an intermediate layer having appropriate conductivity is inserted between the lithium manganese oxide and the Li metal (or lithium alloy), so that the rapid reaction between the lithium manganese oxide and the Li metal is relaxed. The heat generated by the reaction can be suppressed. Composition formula of precursor Li 1 + x Mn 2
In O 4 , x is preferably 0.3 <x <1. For high capacity active materials such as LiCoO 2 ,
The preferred composition of the precursor for the lithium manganese oxide to be dominant in terms of capacity per volume of charge is 0.5 <x
≦ 0.9. Further, in order to activate the positive electrode active material precursor into a charged state positive electrode active material having a high discharge capacity, at least Li y Mn is obtained as a result of electrochemical release of Li ions from the precursor. 2 O 4 (0 <y <
It is necessary to obtain an active material having a composition of 0.3).
Furthermore, in order to increase the discharge capacity, Li y Mn 2 O
It is preferable to activate so as to have a composition of 4 (0 <y <0.2).

【0033】本発明において、活性化終了後の二次電池
が充放電のサイクルを行う際、正極活物質中のリチウム
マンガン酸化物の組成は、高い電位を保持する必要性か
ら、Liy Mn2 O4 (0<y<1)の組成の範囲にあ
り、充放電に関わる正極活物質の組成が、Liy Mn2
O4 (1<y)となることはない。また、本発明の二次
電池の充放電に関わる正極活物質の組成の好ましい範囲
は、Liy Mn2 O4(0<y<0.9)である。
[0033] In the present invention, when the secondary battery after activation completion performs cycles of charge and discharge, the composition of the lithium manganese oxide in the positive electrode active material, the need to maintain high potential, Liy Mn 2 O 4 (0 <y <1), and the composition of the positive electrode active material related to charging / discharging is Liy Mn 2
It never becomes O 4 (1 <y). Further, a preferable range of the composition of the positive electrode active material involved in charge / discharge of the secondary battery of the present invention is Liy Mn 2 O 4 (0 <y <0.9).

【0034】リチウムマンガン酸化物とLi金属もしく
はLi合金との反応に用いられるリチウム材料として純
度95%以上のLi金属が好ましい。リチウム金属は好
ましくは均一な厚みの薄膜(箔)の状態であり、その厚
さは10〜100μmが好ましい。リチウムと他の金属
との合金としては、Li−Al、Li−Al−Mn系、
Li−Al−Mg系、Li−Al−Sn系、Li−Al
−In、Li−Al−Cd系などが使用できる。Li金
属もしくはLi合金は乾燥ガスの雰囲気のもとで活物質
前駆体層、もしくはその上層に塗設した保護層の上に圧
着させる。
As the lithium material used for the reaction between the lithium manganese oxide and the Li metal or the Li alloy, Li metal having a purity of 95% or more is preferable. The lithium metal is preferably in the form of a thin film (foil) having a uniform thickness, and the thickness thereof is preferably 10 to 100 μm. As an alloy of lithium and another metal, Li-Al, Li-Al-Mn system,
Li-Al-Mg system, Li-Al-Sn system, Li-Al
-In, Li-Al-Cd type | system | group etc. can be used. Li metal or Li alloy is pressure-bonded onto the active material precursor layer or the protective layer coated on the active material precursor layer in an atmosphere of dry gas.

【0035】本発明のリチウム二次電池では、他の負極
活物質も併用することができる。この併用することので
きる負極活物質としては、リチウム金属、上記のリチウ
ム合金などや、リチウムイオンまたはリチウム金属を吸
蔵・放出できる炭素質化合物があげられる。上記リチウ
ム金属やリチウム合金の併用目的は、リチウムイオンを
電池内で挿入させるためのものであり、電池反応とし
て、リチウム金属などの溶解・析出反応を利用するもの
ではない。
In the lithium secondary battery of the present invention, other negative electrode active material can be used together. Examples of the negative electrode active material that can be used in combination include lithium metal, the above lithium alloy, and the like, and carbonaceous compounds capable of inserting and extracting lithium ions or lithium metal. The purpose of using the lithium metal or lithium alloy together is to insert lithium ions into the battery, and does not utilize the dissolution / precipitation reaction of lithium metal or the like as the battery reaction.

【0036】本発明でリチウムイオン二次電池の製造に
用いる電池前駆体(すなわち、製品電池内に正極活物質
前駆体と負極活物質前駆体、そして電解質溶液を組込ん
だもの)は、製造対照の電池の容器内に、前述した正極
活物質前駆体原料、及び負極活物質前駆体を組み込んで
構成されるが、これらの構成以外は、従来から知られて
いる構成とすることができる。即ち、例えば円筒型の電
池前駆体の場合には、電極(正、負極)シート、電解
液、そしてセパレータなどが組み込まれる。添付の図1
は、本発明のリチウムイオ二次電池の一例(円筒型の電
池)の断面模式図を示すものである。図1に示すよう
に、円筒型の電池は、電池缶(電池容器)11(負極端
子を兼ねる)内に電極を構成する正極シート8と負極シ
ート9、両極を分離するためのセパレータ10、そして
電解液13が、ガスケットを介して電池蓋12(正極端
子を兼ねる)によって密閉状態で収容されたものであ
る。また電池内には、安全弁14が設けられている。正
極シート9および負極シート9は、セパレータ10を介
して積層され、渦巻き状に巻かれている。
The battery precursor used in the production of the lithium ion secondary battery in the present invention (that is, the positive electrode active material precursor, the negative electrode active material precursor, and the electrolyte solution incorporated in the product battery) is a production control. The positive electrode active material precursor raw material and the negative electrode active material precursor described above are incorporated in the battery container of No. 1 above, but other than these configurations, a conventionally known configuration can be used. That is, for example, in the case of a cylindrical battery precursor, an electrode (positive and negative electrode) sheet, an electrolytic solution, a separator and the like are incorporated. Figure 1 attached
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example (cylindrical battery) of the lithium-ion secondary battery of the present invention. As shown in FIG. 1, the cylindrical battery includes a positive electrode sheet 8 and a negative electrode sheet 9 that form electrodes in a battery can (battery container) 11 (also serving as a negative electrode terminal), a separator 10 for separating both electrodes, and The electrolytic solution 13 is contained in a hermetically sealed state by a battery lid 12 (also serving as a positive electrode terminal) via a gasket. A safety valve 14 is provided in the battery. The positive electrode sheet 9 and the negative electrode sheet 9 are laminated with the separator 10 in between and wound in a spiral shape.

【0037】正、負極の電極シートは、前記それぞれの
前駆体に、導電剤、結着剤、あるいはフィラーなどを加
えてなる混合物(この混合物を合剤、あるいは電極合剤
という場合がある)を溶媒に分散させた分散液をそれぞ
れの集電体上に塗布することにより得ることができる。
The positive and negative electrode sheets are made of a mixture (sometimes referred to as a mixture or an electrode mixture) obtained by adding a conductive agent, a binder, a filler or the like to each of the precursors. It can be obtained by applying a dispersion liquid dispersed in a solvent onto each current collector.

【0038】導電剤は、構成された電池において、化学
変化を起こさない電子伝導性材料であれば何でもよい。
通常、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛な
ど)、人工黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラッ
ク、ケッチェンブラック、炭素繊維や金属(銅、ニッケ
ル、アルミニウム、銀など)粉、金属繊維あるいはポリ
フェニレン誘導体などの導電性材料を一種またはこれら
の混合物として含ませることができる。黒鉛とアセチレ
ンブラックの併用が特に好ましい。その添加量は、特に
限定されないが、1〜50重量%の範囲にあることが好
ましく、特に2〜30重量%の範囲にあることが好まし
い。カーボンや黒鉛では、2〜15重量%の範囲にある
ことが特に好ましい。
The conductive agent may be any electron conductive material that does not undergo a chemical change in the constructed battery.
Usually, natural graphite (scaly graphite, flake graphite, earthy graphite, etc.), artificial graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen black, carbon fiber or metal (copper, nickel, aluminum, silver, etc.) powder, metal fiber or A conductive material such as a polyphenylene derivative can be included as one type or a mixture thereof. A combination of graphite and acetylene black is particularly preferred. The amount added is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 50% by weight, and particularly preferably in the range of 2 to 30% by weight. In the case of carbon or graphite, it is particularly preferable to be in the range of 2 to 15% by weight.

【0039】結着剤には、通常、でんぷん、ポリビニル
アルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシ
プロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセル
ロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、
テトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニリデン、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエ
ンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、ス
チレンブタジエンゴム、 ポリブタジエン、フッ素ゴム、
ポリエチレンオキシドなどの多糖類、熱可塑性樹脂、ゴ
ム弾性を有するポリマーなどが1種またはこれらの混合
物として用いられる。結着剤の添加量は、2〜30重量
%の範囲にあることが好ましい。
The binder is usually starch, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, polyvinyl pyrrolidone,
Tetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber, polybutadiene, fluoro rubber,
Polysaccharides such as polyethylene oxide, thermoplastic resins, polymers having rubber elasticity, and the like are used alone or as a mixture thereof. The amount of the binder added is preferably in the range of 2 to 30% by weight.

【0040】フィラーは、構成された電池において、化
学変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用いるこ
とができる。通常、ポリプロピレン、ポリエチレンなど
のオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの繊維が用
いられる。フィラーの添加量は特に限定されないが、0
〜30重量%の範囲にあることが好ましい。正極や負極
の合剤には電解液あるいは支持塩を含ませてもよい。例
えば、イオン導電性ポリマーやニトロメタン、電解液を
含ませる方法が知られている。
As the filler, any fibrous material can be used as long as it does not cause a chemical change in the constructed battery. Usually, fibers such as olefin-based polymers such as polypropylene and polyethylene, glass, and carbon are used. Although the amount of the filler is not particularly limited,
It is preferably in the range of ˜30% by weight. The mixture of the positive electrode and the negative electrode may contain an electrolytic solution or a supporting salt. For example, a method of incorporating an ion conductive polymer, nitromethane, or an electrolytic solution is known.

【0041】集電体としては、構成された電池において
化学変化を起こさない電子伝導体であれば何でもよい。
例えば、正極には、材料としてステンレス鋼、ニッケ
ル、アルミニウム、チタン、焼成炭素などの他に、アル
ミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、
チタンあるいは銀を処理させたもの、負極には、材料と
してステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、アルミニウ
ム、焼成炭素などの他に、銅やステンレス鋼の表面にカ
ーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたも
の)、Al−Cd合金などが用いられる。これらの材料
の表面を酸化させて用いることができる。これらの材料
は、フォイル(箔)のほか、フィルム、シート、ネット
(ラス体)、パンチされたシート、多孔質体、発泡体、
繊維群の成形体などの形状で用いられる。厚みは、特に
限定されないが、通常5〜100μmのものが用いられ
る。
Any current collector may be used as long as it is an electron conductor that does not cause a chemical change in the constructed battery.
For example, for the positive electrode, in addition to stainless steel, nickel, aluminum, titanium, calcined carbon, etc. as the material, carbon, nickel on the surface of aluminum or stainless steel,
Those treated with titanium or silver, the negative electrode, in addition to stainless steel, nickel, copper, titanium, aluminum, calcined carbon, etc. as a material, the surface of copper or stainless steel is treated with carbon, nickel, titanium or silver. ), An Al-Cd alloy, etc. are used. The surface of these materials can be oxidized and used. These materials include foils, films, sheets, nets (lath bodies), punched sheets, porous bodies, foams,
It is used in the form of a molded product of a fiber group. The thickness is not particularly limited, but usually 5 to 100 μm is used.

【0042】電解液(電解質溶液)は、非プロトン性有
機溶媒とその溶媒に溶けるリチウム塩(電解質)からな
るものである。有機溶媒としては、例えば、プロピレン
カーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、 γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、
テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、
ジメチルスルフォキシド、1,3−ジオキソラン、ホル
ムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセ
トニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチル、
リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラ
ン誘導体、スルホラン、3−メチル−2−オキサゾリジ
ノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフ
ラン誘導体、ジエチルエーテル、1,3−プロパンサル
トンを挙げることができる。これらは、一種以上を混合
して用いることができる。
The electrolytic solution (electrolyte solution) is composed of an aprotic organic solvent and a lithium salt (electrolyte) soluble in the solvent. Examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane,
Tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran,
Dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate,
Examples thereof include phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, diethyl ether, and 1,3-propanesartone. These can be used as a mixture of one or more.

【0043】リチウム塩としては、例えばLiCl
O4 、LiBF6 、LiPF6 、LiCF3 SO3 、L
iCF3 CO2 、LiAsF6 、LiSbF6 、LiB
10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、LiAlC
l4 、LiCl、LiBr、LiI、クロロボランリチ
ウム、四フェニルホウ酸リチウムを挙げことができる。
これらは、一種以上を混合して用いることができる。本
発明においては、プロピレンカーボネートあるいはエチ
レンカボートと1,2−ジメトキシエタンおよび/ある
いはジエチルカーボネートの混合液にLiCF3 S
O3 、LiClO4 、LiBF4 および/あるいはLi
PF6 を含む電解液を用いることが好ましい。
Examples of the lithium salt include LiCl
O 4 , LiBF 6 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , L
iCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiB
10 Cl 10 , lithium lower aliphatic carboxylate, LiAlC
Examples thereof include l 4 , LiCl, LiBr, LiI, lithium chloroborane, and lithium tetraphenylborate.
These can be used as a mixture of one or more. In the present invention, LiCF 3 S is added to a mixed solution of propylene carbonate or ethylene capote and 1,2-dimethoxyethane and / or diethyl carbonate.
O 3 , LiClO 4 , LiBF 4 and / or Li
It is preferable to use an electrolytic solution containing PF 6 .

【0044】電池内に添加する電解液の量は、特に限定
されないが、正極活物質(前駆体及び原料)や負極活物
質(前駆体)の量や電池のサイズに合わせて、その必要
量が用いられる。溶媒の体積比率は、特に限定されない
が、プロピレンカーボネートあるいはエチレンカーボネ
ート対1,2−ジメトキシエタンおよび/あるいはジエ
チルカーボネートの混合液の場合、0.4/0.6〜
0.6/0.4(1,2−ジメトキシエタンとジエチル
カーボネートを両用するときの混合比率は0.4/0.
6〜0.6/0.4)であることが好ましい。電解質の
濃度は、特に限定されないが、電解液1リットル当たり
0.2〜3モルが好ましい。
The amount of the electrolytic solution to be added to the battery is not particularly limited, but the required amount is adjusted according to the amount of the positive electrode active material (precursor and raw material) and the negative electrode active material (precursor) and the size of the battery. Used. The volume ratio of the solvent is not particularly limited, but in the case of a mixed solution of propylene carbonate or ethylene carbonate to 1,2-dimethoxyethane and / or diethyl carbonate, 0.4 / 0.6 to
0.6 / 0.4 (the mixing ratio when both 1,2-dimethoxyethane and diethyl carbonate are used is 0.4 / 0.
6 to 0.6 / 0.4) is preferable. The concentration of the electrolyte is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 3 mol per liter of the electrolytic solution.

【0045】電解液には、次の様な有機固体電解質を含
有させることができる。ポリエチレンオキサイド誘導体
か該誘導体を含むポリマー、ポリプロピレンオキサイド
誘導体か該誘導体を含むポリマー、イオン解離基を含む
ポリマー、イオン解離基を含むポリマーと上記非プロト
ン性電解液の混合物、リン酸エステルポリマーが有効で
ある。さらに、ポリアクリロニトリルを電解液に添加す
る方法もある。また、無機と有機固体電解質を併用する
方法(特開昭60−1768号公報)も知られている。
The electrolytic solution may contain the following organic solid electrolytes. A polyethylene oxide derivative or a polymer containing the derivative, a polypropylene oxide derivative or a polymer containing the derivative, a polymer containing an ionic dissociative group, a mixture of the polymer containing an ionic dissociative group and the aprotic electrolyte solution, and a phosphoric acid ester polymer are effective. is there. Furthermore, there is a method of adding polyacrylonitrile to the electrolytic solution. Further, a method of using an inorganic and organic solid electrolyte in combination (Japanese Patent Laid-Open No. 60-1768) is also known.

【0046】本発明のリチウムイオン二次電池には、充
放電特性を改良する目的で、以下に示す化合物を電解液
に添加することもできる。例えば、ピリジン、トリエチ
ルフォスファイト、トリエタノールアミン、環状エーテ
ル、エチレンジアミン、n−グライム、ヘキサリン酸ト
リアミド、ニトロベンゼン誘導体、硫黄、キノンイミン
染料、N−置換オキサゾリジノンとN,N’−置換イミ
ダゾリジノン、エチレングリコールジアルキルエーテ
ル、四級アンモニウム塩、ポリエチレングリコール、ピ
ロール、2−メトキシエタノール、三塩化アルミニウ
ム、導電性ポリマー電極活物質のモノマー、トリエチレ
ンホスホンアミド、トリアルキルホスフィン、モルフォ
リン、カルボニル基を持つアリール化合物、ヘキサメチ
ルホスホリックトリアミド、4−アルキルモルフォリ
ン、二環性の三級アミン、オイル、四級ホスホニウム
塩、三級スルホニウム塩などが挙げられる。
To the lithium ion secondary battery of the present invention, the following compounds may be added to the electrolytic solution for the purpose of improving charge / discharge characteristics. For example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, n-glyme, hexaphosphoric triamide, nitrobenzene derivative, sulfur, quinoneimine dye, N-substituted oxazolidinone and N, N′-substituted imidazolidinone, ethylene glycol Dialkyl ether, quaternary ammonium salt, polyethylene glycol, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, monomer of conductive polymer electrode active material, triethylenephosphonamide, trialkylphosphine, morpholine, aryl compound having carbonyl group, Hexamethylphosphoric triamide, 4-alkylmorpholine, bicyclic tertiary amine, oil, quaternary phosphonium salt, tertiary sulfonium salt and the like can be mentioned.

【0047】また、電解液を不燃性にするために含ハロ
ゲン溶媒、例えば、四塩化炭素、三弗化塩化エチレンを
電解液に含ませることができる。また、高温保存に適性
をもたせるために電解液に炭酸ガスを含ませることがで
きる。
Further, in order to make the electrolytic solution nonflammable, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride chloride can be contained in the electrolytic solution. In addition, carbon dioxide gas can be included in the electrolytic solution in order to provide suitability for high-temperature storage.

【0048】セパレータとしては、大きなイオン透過度
を持ち、所定の機械的強度を持ち、電気絶縁性の薄膜が
用いられる。耐有機溶剤性と疎水性から、ポリエチレン
やポリプレピレンなどのオレフィン系ポリマーあるいは
ガラス繊維あるいはポリエチレンどからつくられたシー
トや不織布が用いられる。セパレータの孔径は、一般に
電池用として有用な範囲、通常0.01〜10μmの範
囲である。セパレータの厚みも同様に、通常5〜300
μmの範囲である。なお、電解質にポリマーなどの固体
電解質が用いられる場合には、固体電解質がセパレータ
を兼ねる場合がある。
As the separator, a thin film having a large ion permeability, a predetermined mechanical strength and an electrically insulating property is used. A sheet or non-woven fabric made of an olefin polymer such as polyethylene or polypropylene, glass fiber or polyethylene is used because of its resistance to organic solvents and hydrophobicity. The pore size of the separator is generally in the range useful for batteries, and usually in the range of 0.01 to 10 μm. Similarly, the thickness of the separator is usually 5 to 300.
It is in the range of μm. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as the separator.

【0049】また、正極活物質の表面を改質することも
できる。例えば、金属酸化物の表面をエステル化剤やキ
レート化剤で処理したり、導電性高分子、ポリエチレン
オキサイドなどの表面層の被覆によって改質する方法が
挙げられる。また、同様に負極活物質の表面を改質する
こともできる。例えば、イオン導電性ポリマーやポリア
セチレン層で被覆したり、Li塩により表面処理するこ
とが挙げられる。
Further, the surface of the positive electrode active material can be modified. For example, a method of treating the surface of the metal oxide with an esterifying agent or a chelating agent, or modifying the surface by coating a surface layer of a conductive polymer, polyethylene oxide, or the like can be mentioned. Similarly, the surface of the negative electrode active material can be modified. Examples thereof include coating with an ion conductive polymer or a polyacetylene layer, or surface treatment with a Li salt.

【0050】電池の形状はコイン、ボタン、シート、シ
リンダ、角などいずれにも適用できる。コインやボタン
形では、電極合剤はペレットの形状にプレスされて用い
られる。また、シート、シリンダー、角形では、電極合
剤は、集電体の上に塗布、乾燥、脱水、プレスされて用
いられる。その塗布層の厚みは、電池の大きさにより決
められるが、乾燥後の圧縮された状態で、10〜500
μmの範囲にあることが特に好ましい。
The shape of the battery can be any of coins, buttons, sheets, cylinders, corners and the like. In the coin or button shape, the electrode mixture is used after being pressed into a pellet shape. In the case of a sheet, a cylinder or a prism, the electrode mixture is used after being applied, dried, dehydrated and pressed on a current collector. The thickness of the coating layer is determined by the size of the battery, but is 10 to 500 in a compressed state after drying.
The range of μm is particularly preferable.

【0051】本発明の方法で得られるリチウムイオン二
次電池(非水系リチウムイオン二次電池)の用途は、特
に限定されないが、例えば、電子機器に搭載する場合、
カラーノート型パーソナルコンピュータ、白黒ノート型
パーソナルコンピュータ、ペン入力型パーソナルコンピ
ュータ、ポケット型(パームトップ)パーソナルコンピ
ュータ、ノート型ワードプロセッサ、ポケット型ワード
プロセッサ、電子ブックプレーヤ、携帯電話、コードレ
スフォン子機、ページャー、ハンディターミナル、携帯
ファックス、携帯コピー、携帯プリンタ、ヘッドフォン
ステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディクリ
ーナ、ポータブルCDプレーヤ、ミニディスクプレー
ヤ、電気シェーバ、電子翻訳機、自動車電話、トランシ
ーバ、電動工具、電子手帳、電卓、メモリカード、テー
プレコーダ、ラジオ、バックアップ電源、メモリカード
などが挙げられる。その他に、自動車、電動車両、モー
タ、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショ
ナ、アイロン、時計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペ
ースメーカ、補聴器、肩もみ機など)などが挙げられ
る。更に、各種軍需用、宇宙用として用いることができ
る。また、太陽電池と組み合わせることもできる。
The application of the lithium-ion secondary battery (non-aqueous lithium-ion secondary battery) obtained by the method of the present invention is not particularly limited.
Color notebook type personal computer, black and white notebook type personal computer, pen input type personal computer, pocket type (palmtop) personal computer, notebook type word processor, pocket type word processor, electronic book player, mobile phone, cordless phone handset, pager, handy Terminal, mobile fax, mobile copy, mobile printer, headphone stereo, video movie, LCD TV, handy cleaner, portable CD player, mini disk player, electric shaver, electronic translator, car phone, transceiver, power tool, electronic organizer, calculator , Memory cards, tape recorders, radios, backup power supplies, memory cards, etc. Other examples include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game machines, road conditioners, irons, watches, strobes, cameras, medical equipment (pacemakers, hearing aids, shoulder massagers, etc.). Furthermore, it can be used for various military purposes and space applications. Further, it can be combined with a solar cell.

【0052】[0052]

【実施例】以下に電池作製の実施例をあげ、本発明をさ
らに詳しく説明するが、発明の主旨を越えない限り、本
発明は実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples of battery production, but the present invention is not limited to the examples as long as the gist of the invention is not exceeded.

【0053】[負極活物質前駆体の合成] (1)SnB0.5 P0.5 O3 (化合物A−1) SnO(67.4g)、B2 O3 (17.4g)、Sn
2 P2 O7 (102.8g)を混合し、自動乳鉢で十分
に粉砕、混合した後、アルミナ製るつぼに充填してアル
ゴンガス雰囲気下で1000℃で10時間焼成を行っ
た。焼成後、100℃/分の速度で急冷し、黄色透明ガ
ラス状の負極活物質前駆体SnB0.5 P0. 5 O3 を得た
(化合物A−1)。活物質のX線回折を測定したとこ
ろ、結晶構造に帰属する回折線は検出されず、活物質構
造がアモルファス(非晶質)であることが判明した。 (2)同様な方法で、下記の負極活物質前駆体を合成し
た。 Sn1.5 K0.2 PO3.5 (化合物A−2) SnAl0.1 B0.5 P0.5 Mg0.1 F0.2 O3.15(化合
物A−3)
[Synthesis of Negative Electrode Active Material Precursor] (1) SnB 0.5 P 0.5 O 3 (Compound A-1) SnO (67.4 g), B 2 O 3 (17.4 g), Sn
2 P 2 O 7 (102.8 g) was mixed, sufficiently pulverized and mixed in an automatic mortar, filled in an alumina crucible, and baked at 1000 ° C. for 10 hours under an argon gas atmosphere. After firing, quenched in a 100 ° C. / minute rate to obtain a negative electrode active material precursor of a yellow clear glass SnB 0.5 P 0. 5 O 3 (Compound A-1). When the X-ray diffraction of the active material was measured, no diffraction line belonging to the crystal structure was detected, and it was found that the active material structure was amorphous. (2) The following negative electrode active material precursor was synthesized by the same method. Sn 1.5 K 0.2 PO 3.5 (Compound A-2) SnAl 0.1 B 0.5 P 0.5 Mg 0.1 F 0.2 O 3.15 (Compound A-3)

【0054】[正極活物質前駆体(原料)の調製] (1)スピネル結晶型構造のLi1.02Mn2 O4 (化合
物C−1) 粒径5〜50μm、BET表面積40〜70m2 /gの
電解合成二酸化マンガン(EMD、不純物としてそれぞ
れ1重量%以下のMn2 O3 とMn3 O4 および3重量
%以下の硫酸塩と水分を含む)と、平均粒径が1〜10
μmとなるように粉砕した水酸化リチウムを、Li/M
nのモル比が1.02/2となるように乾式もしくは湿
式で混合し、100℃で1時間乾燥した後、400〜6
00℃で3時間加熱処理し、生成物を再度粉砕して、7
00℃で48時間空気中で焼成した。最終焼成物を室温
までおよそ2℃/分の速度で徐冷し、自動乳鉢で粉砕し
た結果、得られた粒子は、一次粒径が0.5μmであ
り、二次粒子の粒径は8〜20μmであった(メジアン
径で12.5μm)。BET法表面積は粉砕条件に依存
し、2〜4m2 /gの範囲であった。生成物の構造と組
成をICPとX線回折で同定した結果、焼成物はスピネ
ル結晶型構造のLi1.02Mn2 O4 であった。Cuα線
を用いたX線回折における2θ=36の回折ピ−クの半
値幅はおよそ0.3であり、その強度は2θ=18.6
のピークに対して28%の値であった。また結晶のa軸
の格子定数は8.22Aであった。また、焼成物中には
微量LiMnO2 が混入されていることもわかった。焼
成物5gを100ccの純水に分散してpHを測定した
結果、8.0であった。
[Preparation of Positive Electrode Active Material Precursor (Raw Material)] (1) Li 1.02 Mn 2 O 4 (Compound C-1) with Spinel Crystal Structure, Particle Size 5 to 50 μm, BET Surface Area 40 to 70 m 2 / g Electrolytically synthesized manganese dioxide (EMD, containing 1 wt% or less of Mn 2 O 3 and Mn 3 O 4 as impurities and 3 wt% or less of sulfate and water, respectively) and an average particle size of 1 to 10
Li / M was prepared by pulverizing lithium hydroxide to a particle size of μm.
After mixing by dry or wet so that the molar ratio of n is 1.02 / 2, and drying at 100 ° C. for 1 hour, 400 to 6
Heat treatment at 00 ° C. for 3 hours, crush the product again,
It was calcined in air at 00 ° C. for 48 hours. The final fired product was gradually cooled to room temperature at a rate of about 2 ° C./min and pulverized in an automatic mortar. As a result, the obtained particles had a primary particle size of 0.5 μm, and the secondary particles had a particle size of 8 to 8. It was 20 μm (median diameter: 12.5 μm). The BET method surface area was in the range of 2 to 4 m 2 / g, depending on the grinding conditions. As a result of identifying the structure and composition of the product by ICP and X-ray diffraction, the calcined product was Li 1.02 Mn 2 O 4 having a spinel crystal structure. The half-value width of the diffraction peak of 2θ = 36 in X-ray diffraction using Cuα ray is about 0.3, and the intensity thereof is 2θ = 18.6.
The value was 28% with respect to the peak of. The a-axis lattice constant of the crystal was 8.22A. It was also found that a trace amount of LiMnO 2 was mixed in the fired product. As a result of dispersing 5 g of the baked product in 100 cc of pure water and measuring the pH, it was 8.0.

【0055】(2)Li2 Mn4 O9 (化合物C−2)
とLi4 Mn5 O12(化合物C−3) 焼成条件を空気中650℃、48時間で一段の焼成とし
た以外は、上記の方法に従って、合成原料の混合比(L
i/Mn比)を変更することによって、Li2Mn4 O
9 (化合物C−2)、およびLi4 Mn5 O12(化合物
C−3)を合成した。これらはいずれも歪んだスピネル
型構造をもった結晶であり、メジアン径はLi2 Mn4
O9 が9μm、Li4 Mn5 O12が20μmであった。
(2) Li 2 Mn 4 O 9 (Compound C-2)
And Li 4 Mn 5 O 12 (compound C-3) except that the firing conditions were one-step firing in air at 650 ° C. for 48 hours, and the mixing ratio (L
by changing the i / Mn ratio), Li 2 Mn 4 O
9 (Compound C-2) and Li 4 Mn 5 O 12 (Compound C-3) were synthesized. All of them are crystals having a distorted spinel structure and have a median diameter of Li 2 Mn 4
O 9 was 9 μm, and Li 4 Mn 5 O 12 was 20 μm.

【0056】(3)LiCoO2 (化合物C−4:正極
副活物質) Co3 O4 、Co2 O3 の混合物と炭酸リチウムをLi
/Coモル比が1.05となるように混合し、空気中で
600℃で4時間、さらに880℃で8時間の焼成を行
った。焼成物を自動乳鉢で粉砕した結果、得られた粒子
は、粒径がメジアン径で6μm、BET法比表面積が
0.5m2 /gであり、X線回折によってLiCoO2
と同定された。上記の方法で測定した活物質のpHは1
0.5であった。 (4)LiNi0.8 Co0.2 O2 (化合物C−5:正極
副活物質) 上記の(3)に記載の原料のほかに、水酸化ニッケルを
金属源として混合し、800℃で酸素雰囲気下にて48
時間の焼成を行うことによって、LiNi0.8Co0.2
O2 を得た。
(3) LiCoO 2 (Compound C-4: Positive Electrode Subactive Material) A mixture of Co 3 O 4 and Co 2 O 3 and lithium carbonate were added to Li.
The mixture was mixed so that the / Co molar ratio was 1.05, and the mixture was baked in air at 600 ° C. for 4 hours and further at 880 ° C. for 8 hours. As a result of grinding the fired product in an automatic mortar, the particles obtained have a median diameter of 6 μm, a BET specific surface area of 0.5 m 2 / g, and LiCoO 2 by X-ray diffraction.
Was identified. The pH of the active material measured by the above method is 1
0.5. (4) LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 (Compound C-5: Positive Electrode Subactive Material) In addition to the raw materials described in (3) above, nickel hydroxide is mixed as a metal source, and the mixture is placed in an oxygen atmosphere at 800 ° C. 48
LiNi 0.8 Co 0.2
To give the O 2.

【0057】[電極合剤シートの作製] (1)正極合剤シート 正極活物質前駆体原料として化合物C−1を87重量
%、鱗片状黒鉛を6重量%、アセチレンブラック3重量
%、結着剤としてポリテトラフルオロエチレンの水分散
物3重量%とポリアクリル酸ナトリウム1重量%を混合
したのち、これに水を加えて混練し、得られたスラリー
を厚さ20μmのアルミニウムフィルムの両面に塗布し
て、正極合剤シートを作製した。塗布シートを乾燥、プ
レスした結果測定したところ、乾膜の塗布量はおよそ3
40g/m2 、塗布膜の厚みはおよそ120μmであっ
た。 (2)負極合剤シート 負極活物質前駆体として化合物A−1を86重量%、鱗
片状黒鉛を6重量%、アセチレンブラック3重量%、結
着剤としてスチレン−ブタジエンゴムの水分散物4重量
%およびカルボキシメチルセルロース1重量%を混合し
たのち、これに混合物に水を加えて混練し、得られたス
ラリーを厚さ18μmの銅フィルムの両面に塗布して、
負極合剤シートを作製した。塗布シートを乾燥、プレス
したのち測定したところ、乾膜の塗布量はおよそ70g
/m2 、塗布膜の厚みはおよそ30μmであった。
[Preparation of Electrode Mixture Sheet] (1) Positive Electrode Mixture Sheet 87% by weight of compound C-1 as a raw material for the positive electrode active material precursor, 6% by weight of scaly graphite, 3% by weight of acetylene black, and binding After mixing 3% by weight of an aqueous dispersion of polytetrafluoroethylene as an agent and 1% by weight of sodium polyacrylate, water was added to the mixture and kneaded, and the resulting slurry was applied to both sides of an aluminum film having a thickness of 20 μm. Then, a positive electrode mixture sheet was produced. When the coating sheet was dried and pressed, it was measured and the dry film coating amount was about 3
The coating film thickness was 40 g / m 2 , and the thickness was approximately 120 μm. (2) Negative electrode mixture sheet 86% by weight of compound A-1 as a negative electrode active material precursor, 6% by weight of scaly graphite, 3% by weight of acetylene black, and 4% by weight of aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber as a binder. % And 1% by weight of carboxymethyl cellulose, water was added to the mixture and kneaded, and the obtained slurry was applied to both sides of a copper film having a thickness of 18 μm,
A negative electrode mixture sheet was produced. When the coated sheet was dried and pressed, and then measured, the dry film coating amount was about 70 g.
/ M 2 , and the thickness of the coating film was about 30 μm.

【0058】[シリンダ型電池の作製] [比較電池1]上記の正極合剤シートを35mmの幅に
裁断し、また負極合剤シートを39mmの幅に裁断し
て、シートの末端にそれぞれアルミニウム、ニッケルの
リード板をスポット溶接した後、露点−40℃の乾燥空
気中で150℃で2時間、脱水乾燥した。図1の電池断
面図に示すように、脱水乾燥済みの正極合剤シート
(8)、セパレータとして多孔性プロピレンフィルム
(セルガード2400)(10)、脱水乾燥済みの負極
合剤シート(9)、そしてセパレータ(10)の順でこ
れらを積層し、巻き込み機で渦巻き状に巻回した。この
巻回体をニッケルメッキを施した鉄製の有底円筒型電池
缶(11)(負極端子を兼ねる)に収納した。この電池
缶の中に、電解質液として1モル/リットルのLiPF
6 (エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジ
メチルカーボネートの2:2:6(体積比)混合液)を
注入した。正極端子を有する電池蓋(12)をガスケッ
トを介してかしめて直径14mm高さ50mmの円筒型
電池を作製した。なお、正極端子(12)は正極合剤シ
ート(8)と、電池缶(11)とは、負極合剤シート
(9)とあらかじめリード端子により接続し、電池内に
は安全弁(14)を設けた。
[Production of Cylinder Type Battery] [Comparative Battery 1] The above positive electrode material mixture sheet was cut into a width of 35 mm, and the negative electrode material mixture sheet was cut into a width of 39 mm, and aluminum was applied to the ends of the sheet, respectively. After the nickel lead plate was spot-welded, it was dehydrated and dried at 150 ° C. for 2 hours in dry air having a dew point of −40 ° C. 1, the dehydrated and dried positive electrode mixture sheet (8), a porous propylene film (Celgard 2400) (10) as a separator, the dehydrated and dried negative electrode mixture sheet (9), and These were laminated in the order of the separator (10) and spirally wound with a winding machine. The wound body was housed in a nickel-plated iron bottomed cylindrical battery can (11) (also serving as a negative electrode terminal). In this battery can, 1 mol / l of LiPF 6 as electrolyte solution
6 (2: 2: 6 (volume ratio) mixed solution of ethylene carbonate, butylene carbonate and dimethyl carbonate) was injected. A battery lid (12) having a positive electrode terminal was caulked through a gasket to produce a cylindrical battery having a diameter of 14 mm and a height of 50 mm. The positive electrode terminal (12) is connected to the positive electrode mixture sheet (8) and the battery can (11) to the negative electrode mixture sheet (9) by a lead terminal in advance, and a safety valve (14) is provided in the battery. It was

【0059】[比較電池2〜5]正極活物質前駆体とし
てC−1に代えて、C−2、C−3、およびC−1とC
−4との2:1(重量比)混合物、そしてC−1とC−
5との2:1(重量比)混合物を用い、また負極活物質
前駆体としてA−1に代えてA−2、A−3を用い、こ
れらの正極合剤シートと負極合剤シートとを任意に組み
合わせて巻き回した以外は、比較電池1の場合と同様な
方法で電池を作製し、それぞれ表1に示した正極/負極
の構成をもつ比較電池2〜5を得た。
[Comparative Batteries 2-5] C-2, C-3, and C-1 and C instead of C-1 as the positive electrode active material precursor.
2: 1 (weight ratio) mixture with C-4 and C-1 and C-
5 and a 2: 1 (weight ratio) mixture was used, and A-2 and A-3 were used instead of A-1 as the negative electrode active material precursor, and these positive electrode mixture sheet and negative electrode mixture sheet were prepared. Batteries were produced in the same manner as in Comparative Battery 1 except that they were wound in arbitrary combination, and Comparative Batteries 2 to 5 having the positive electrode / negative electrode configurations shown in Table 1 were obtained.

【0060】[本発明の電池前駆体6〜10]厚さ30
μmのLi金属箔を幅20mm、長さ320mmに裁断
し(重量としておよそ100mg)、更に長さ方向を4
mmの均一幅の断片に分断した後、露点−60℃の乾燥
空気中で、上記の正極活物質前駆体原料C−1〜3を塗
布した正極合剤シートの両面の活物質層表面に、均一な
間隔で圧着ローラを用いて付着させた。また同じLi金
属箔を幅14mm、長さ320mmに裁断し(重量とし
ておよそ70mg)、上記の正極活物質前駆体原料C−
1とC−4との混合物およびC−1とC−5との混合物
を塗布した正極合剤シートの両面の活物質層表面に圧着
ローラを用いて付着させた。このようにLi金属箔を担
持した正極合剤シートを、上記の比較電池の作製方法と
同様な方法で電池缶に収容して、それぞれ表1の正極/
負極の構成に示したような本発明に従うリチウムイオン
二次電池前駆体6〜10を作製した。
[Battery precursors 6 to 10 of the present invention] Thickness 30
A Li metal foil of μm is cut into a width of 20 mm and a length of 320 mm (weight is about 100 mg), and the length direction is 4
After being cut into pieces having a uniform width of mm, the active material layer surfaces on both surfaces of the positive electrode mixture sheet coated with the above-mentioned positive electrode active material precursor raw materials C-1 to 3 in dry air having a dew point of −60 ° C. It was made to adhere using a pressure roller at uniform intervals. Further, the same Li metal foil was cut into a width of 14 mm and a length of 320 mm (about 70 mg in weight), and the above-mentioned positive electrode active material precursor raw material C-
The mixture of 1 and C-4 and the mixture of C-1 and C-5 were applied to the surfaces of the active material layers on both surfaces of the positive electrode mixture sheet using a pressure roller. The positive electrode mixture sheet carrying the Li metal foil in this manner was housed in a battery can in the same manner as in the method for producing the comparative battery described above, and the positive electrode /
Lithium ion secondary battery precursors 6 to 10 according to the present invention as shown in the configuration of the negative electrode were prepared.

【0061】[本発明の電池前駆体11〜15]正極合
剤シートの作製において、活物質前駆体層の表面に、鱗
片状黒鉛と酸化アルミニウムの1:4(重量比)からな
る混合物の保護層(平均厚さ5μm)を塗設した以外
は、上記の電極合剤シート作製の方法と同様な方法で、
各種活物質前駆体を塗設した表面保護層付きの正極合剤
シートを作製した。この正極合剤シートの表面保護層の
上に、上記の電池6〜10と同様に、厚さ30μmのL
i金属箔(幅20mm、長さ320mm、重量としてお
よそ100mg)を、付着させた。このようにLi金属
箔を担持した正極合剤シートを、上記の比較電池の作製
の方法と同様な方法で電池缶に収容して、それぞれ表1
に示す正極/負極の構成を持つ本発明に従うリチウムイ
オン二次電池前駆体11〜15を作製した。
[Battery Precursors 11 to 15 of the Present Invention] In the production of the positive electrode mixture sheet, a mixture of scaly graphite and aluminum oxide in a ratio of 1: 4 (weight ratio) is protected on the surface of the active material precursor layer. Except that a layer (average thickness 5 μm) was applied, the same method as the above-mentioned method for producing the electrode mixture sheet was used,
A positive electrode mixture sheet with a surface protective layer coated with various active material precursors was produced. On the surface protective layer of this positive electrode mixture sheet, as in the case of the batteries 6 to 10, L having a thickness of 30 μm was used.
An i metal foil (width 20 mm, length 320 mm, weight approx. 100 mg) was applied. The positive electrode mixture sheet carrying the Li metal foil in this manner was housed in a battery can in the same manner as in the method for producing the comparative battery described above, and the results are shown in Table 1.
Lithium ion secondary battery precursors 11 to 15 according to the present invention having the structure of positive electrode / negative electrode shown in FIG.

【0062】[本発明の電池前駆体16〜17]正極合
剤シートの末端の活物質前駆体が塗設されていないアル
ミニウムフィルム(集電体)の両面に、導電性カーボン
を厚さ10μmに真空蒸着し、その両面の上に厚さ20
0μmのLi金属箔100mgを圧着ローラを使って付
着させることにより、Li金属を集電体上に担持した正
極合剤シートを作製した。この正極合剤シートを使っ
て、それぞれ表1に示す正極/負極の構成を持つ、本発
明に従うリチウムイオン二次電池前駆体16〜17を作
製した。
[Battery Precursors 16 to 17 of the Present Invention] Conductive carbon is formed to a thickness of 10 μm on both surfaces of an aluminum film (current collector) on the end of the positive electrode mixture sheet on which the active material precursor is not coated. It is vacuum evaporated and has a thickness of 20 on both sides.
A positive electrode mixture sheet carrying Li metal on a current collector was produced by adhering 100 mg of 0 μm Li metal foil using a pressure roller. Using this positive electrode mixture sheet, lithium ion secondary battery precursors 16 to 17 according to the present invention having the positive electrode / negative electrode configurations shown in Table 1 were produced.

【0063】[本発明のリチウムイオン二次電池6〜1
7の製造]Li金属を担持した正極合剤シートを組み込
んだ上記の本発明の各電池前駆体は、充放電試験に先立
って40℃のもとでエージングを実施して、正極部位で
自己放電を起こさせて、正極合剤シート上のLi金属か
らリチウムイオンを正極活物質前駆体に挿入させた。な
お、電池前駆体16〜17についてはエージング7日間
とし、電池前駆体6〜15についてはエージング1日間
とした。
[Lithium-ion secondary batteries 6-1 of the present invention
Production of 7] Each of the battery precursors of the present invention incorporating a positive electrode mixture sheet carrying Li metal was subjected to aging at 40 ° C. prior to a charge / discharge test, and self-discharged at the positive electrode site. Then, lithium ions were inserted from the Li metal on the positive electrode mixture sheet into the positive electrode active material precursor. The battery precursors 16 to 17 were aged for 7 days, and the battery precursors 6 to 15 were aged for 1 day.

【0064】[本発明の電池前駆体18〜22]厚さ3
5μmのLi金属箔を、幅20mm長さ320mmに裁
断し(重量としておよそ100mg)、露点−60℃の
乾燥空気中で、前記の負極活物質前駆体A−1〜3をそ
れぞれ塗布した負極合剤シートの両面の活物質前駆体層
の表面に圧着ローラーを用いて付着させた。このように
してLi金属箔を担持した負極合剤シートを、上記の比
較電池の作製方法と同様な方法で電池缶に収容して、そ
れぞれ表1に示す正極/負極の構成を持つ、本発明に従
うリチウムイオン二次電池前駆体18〜22を作製し
た。
[Battery Precursors 18-22 of the Invention] Thickness 3
A 5 μm Li metal foil was cut into a width of 20 mm and a length of 320 mm (weight: about 100 mg), and the negative electrode active material precursors A-1 to A-3 were coated in dry air with a dew point of −60 ° C., respectively. It was made to adhere to the surfaces of the active material precursor layers on both sides of the agent sheet using a pressure roller. The negative electrode mixture sheet carrying the Li metal foil in this manner was housed in a battery can in the same manner as in the method for producing the comparative battery described above, and each had the positive electrode / negative electrode configuration shown in Table 1. Lithium ion secondary battery precursors 18 to 22 according to the above were prepared.

【0065】[本発明の電池前駆体23〜27]負極合
剤シートの作製において、活物質前駆体層の表面に、鱗
片状黒鉛と酸化アルミニウムの1:4(重量比)からな
る混合物の保護層(平均厚さ5μm)を塗設した以外
は、同様な方法で、各種活物質前駆体を塗設した、表面
保護層付きの負極合剤シートを作製した。このシートの
表面保護層の上に、上記の本発明の電池18〜22と同
様に、厚さ35μmのLi金属箔(幅20mm長さ32
0mm、重量としておよそ100mg)を付着させた。
このようにLi金属箔を担持した負極合剤シートを、上
記の比較電池の作製の方法と同様な方法で電池缶に収容
して、それぞれ表1に示す正極/負極の構成を持つ本発
明に従うリチウムイオン二次電池前駆体23〜27を作
製した。
[Battery Precursors 23 to 27 of the Present Invention] In the preparation of the negative electrode mixture sheet, a mixture of scaly graphite and aluminum oxide in a ratio of 1: 4 (weight ratio) is protected on the surface of the active material precursor layer. A negative electrode mixture sheet with a surface protective layer was prepared by coating various active material precursors in the same manner except that the layer (average thickness 5 μm) was coated. On the surface protective layer of this sheet, as in the case of the batteries 18 to 22 of the present invention, a Li metal foil having a thickness of 35 μm (width 20 mm, length 32
0 mm, weight approximately 100 mg) was deposited.
The negative electrode mixture sheet carrying the Li metal foil in this manner was housed in a battery can in the same manner as the method for producing the comparative battery described above, and according to the present invention having the positive electrode / negative electrode configurations shown in Table 1, respectively. Lithium ion secondary battery precursors 23 to 27 were produced.

【0066】[本発明の電池前駆体28〜29]負極合
剤シートの末端の活物質前駆体の塗設されていない銅集
電体の両面に、厚さ200μmのLi金属箔100mg
を圧着ローラを使って付着させることにより、Li金属
を集電体上に担持した負極合剤シートを作製した。この
負極合剤シートを使って、それぞれ表1に示す正極/負
極の構成を持つ本発明のリチウムイオン二次電池前駆体
28〜29を作製した。
[Battery precursors 28 to 29 of the present invention] 100 mg of a Li metal foil having a thickness of 200 μm on both sides of the copper current collector on the end of the negative electrode mixture sheet on which the active material precursor was not coated.
Was attached using a pressure roller to prepare a negative electrode mixture sheet carrying Li metal on the current collector. Using this negative electrode mixture sheet, lithium ion secondary battery precursors 28 to 29 of the present invention having the positive electrode / negative electrode configurations shown in Table 1 were produced.

【0067】[本発明のリチウムイオン二次電池18〜
29の製造]上記のLi金属を担持した負極合剤シート
を組み込んだ上記の電池前駆体は、それぞれ室温で5時
間放置後、外部電極回路を設置し、0.2Aの一定電流
のもとで放電を行い、最終的に電池の開放起電力が0.
2Vとなるまでさらに低電流で放電を行った。放電処理
をした電池はその後、充放電サイクル試験に先立って4
0℃のもとで2日間エージングを実施した。このエージ
ングの工程で、負極上に残存するLiの全ては負極活物
質前駆体の中に挿入されたことを確認した。
[Lithium-ion secondary battery 18 of the present invention]
Production of 29] The above-mentioned battery precursors incorporating the above-mentioned Li metal-supported negative electrode mixture sheet were each left at room temperature for 5 hours, and then an external electrode circuit was installed under a constant current of 0.2 A. After discharging, the open electromotive force of the battery finally becomes 0.
The discharge was performed at a lower current until the voltage reached 2V. Batteries that had been subjected to discharge treatment were then subjected to 4
Aging was carried out at 0 ° C. for 2 days. In this aging step, it was confirmed that all of the Li remaining on the negative electrode was inserted into the negative electrode active material precursor.

【0068】[リチウムイオン二次電池の評価]本発明
のリチウムイオン二次電池前駆体6〜17を、充電終止
電圧4.2V、放電終止電圧2.7V、充放電電流を1
mA/cm2 のもとで繰り返し充放電させて充電容量を
評価した。本発明のリチウムイオン二次電池18〜29
は、充電終止電圧4.2V、放電終止電圧2.8V、充
放電電流密度1mA/cm2 のもとで繰り返し充放電さ
せて充電容量を評価した。
[Evaluation of Lithium-Ion Secondary Battery] The lithium-ion secondary battery precursors 6 to 17 of the present invention were charged with a cut-off voltage of 4.2 V, a discharge-end voltage of 2.7 V, and a charge-discharge current of 1.
The charge capacity was evaluated by repeatedly charging and discharging under mA / cm 2 . Lithium-ion secondary battery 18-29 of the present invention
Was repeatedly charged and discharged under a charge end voltage of 4.2 V, a discharge end voltage of 2.8 V, and a charge / discharge current density of 1 mA / cm 2 , to evaluate the charge capacity.

【0069】上記の比較電池および本発明の電池の正極
/負極の構成と、放電の容量および放電の平均電圧の関
係をそれぞれ以下の表1に示す。なお、表2は、表1で
示した構成の電池前駆体の一部について、エージング終
了後の充電操作前に電池を分解し、Liとの反応が終了
した正極活物質前駆体中のリチウムマンガン酸化物の組
成と構造とをICP発光分析法とX線回折で分析した結
果と、電池前駆体を4.2Vまで予備充電して活性化し
た後、電池を繰り返し充放電させたときの正極活物質中
のリチウムマンガン酸化物活物質の組成の範囲を示した
ものである。これらの電池について、正極の活性化はい
ずれもリチウムマンガン酸化物の活物質組成が、Li
0.05-0.10 Mn2 O4 の範囲となる程度の深度まで実施
した。活性化の深度が浅く、Li>0.30 Mn2 O4 の組
成範囲となる場合は電池の放電容量は30%以上の大幅
な減少となった。
Table 1 below shows the positive electrode / negative electrode configurations of the comparative battery and the battery of the present invention, and the relationship between the discharge capacity and the discharge average voltage. Table 2 shows the lithium manganese in the positive electrode active material precursor in which the battery was decomposed before the charging operation after the aging was completed and the reaction with Li was completed for a part of the battery precursor having the configuration shown in Table 1. The results of ICP emission analysis and X-ray diffraction analysis of the composition and structure of the oxide and the positive electrode activity when the battery precursor was precharged to 4.2 V for activation and then repeatedly charged and discharged. It shows the composition range of the lithium manganese oxide active material in the material. For these batteries, the activation of the positive electrode was not performed if the active material composition of the lithium manganese oxide was Li
To the extent of depth in the range of 0.05-0.10 Mn 2 O 4 were performed. When the activation depth was shallow and the composition range was Li > 0.30 Mn 2 O 4 , the discharge capacity of the battery was significantly reduced by 30% or more.

【0070】[0070]

【表1】 表1 電池の放電容量と平均放電電圧の比較 ──────────────────────────────────── 電池番号 正極活物質 (Li担持) 負極活物質 放電容量 放電電圧 前駆体(原料) 前駆体 (Ah) (V) ──────────────────────────────────── 比較電池 1 C−1 (なし) A−1 0.42 3.65 2 C−2 (なし) A−3 0.43 3.65 3 C−3 (なし) A−2 0.44 3.66 4 C−1/4(なし) A−1 0.50 3.55 5 C−1/5(なし) A−1 0.53 3.50 ──────────────────────────────────── 本発明電池(正極Li金属担持) 6 C−1 (活物質層上)A−1 0.50 3.65 7 C−2 (活物質層上)A−3 0.47 3.65 8 C−3 (活物質層上)A−2 0.49 3.65 9 C−1/4(活物質層上)A−1 0.55 3.55 10 C−1/5(活物質層上)A−1 0.56 3.50 11 C−1 (保護層上) A−1 0.51 3.66 12 C−2 (保護層上) A−3 0.48 3.66 13 C−3 (保護層上) A−2 0.50 3.66 14 C−1/4(保護層上) A−1 0.56 3.56 15 C−1/5(保護層上) A−1 0.56 3.51 16 C−1 (集電体上) A−1 0.49 3.65 17 C−1/5(集電体上) A−1 0.53 3.50 ──────────────────────────────────── 本発明電池(負極Li金属担持) 18 C−1 (活物質層上)A−1 0.50 3.65 19 C−2 (活物質層上)A−3 0.48 3.65 20 C−3 (活物質層上)A−2 0.49 3.65 21 C−1/4(活物質層上)A−1 0.54 3.55 22 C−1/5(活物質層上)A−1 0.55 3.52 23 C−1 (保護層上) A−1 0.51 3.65 24 C−2 (保護層上) A−3 0.47 3.66 25 C−3 (保護層上) A−2 0.50 3.66 26 C−1/4(保護層上) A−1 0.55 3.56 27 C−1/5(保護層上) A−1 0.55 3.50 28 C−1 (集電体上) A−1 0.48 3.65 29 C−1/5(集電体上) A−1 0.53 3.50 ────────────────────────────────────[Table 1] Table 1 Comparison of battery discharge capacity and average discharge voltage ─────────────────────────────────── ── Battery number Positive electrode active material (Li supported) Negative electrode active material Discharge capacity Discharge voltage Precursor (raw material) Precursor (Ah) (V) ─────────────────── ───────────────── Comparative battery 1 C-1 (none) A-1 0.42 3.652 C-2 (none) A-3 0.43 3. 65 3 C-3 (none) A-2 0.44 3.664 4 C-1 / 4 (none) A-1 0.50 3.55 5 C-1 / 5 (none) A-1 0.53 3.50 ──────────────────────────────────── The present invention battery (supporting positive electrode Li metal) 6 C -1 (on active material layer) A-1 0.50 3.65 C-2 (on active material layer) A-3 0.47 3.658 8 C-3 (on active material layer) A-2 0.49 3.65 9 C-1 / 4 (on active material layer) A -1 0.55 3.55 10 C-1 / 5 (on active material layer) A-1 0.56 3.50 11 C-1 (on protective layer) A-1 0.51 3.66 12 C- 2 (on protective layer) A-3 0.48 3.66 13 C-3 (on protective layer) A-2 0.50 3.66 14 C-1 / 4 (on protective layer) A-1 0.56 3.56 15 C-1 / 5 (on protective layer) A-1 0.56 3.51 16 C-1 (on current collector) A-1 0.49 3.65 17 C-1 / 5 (collection) A-1 0.53 3.50 ───────────────────────────────────── This book Invention battery (negative electrode Li metal supported) 18 C-1 (active material Top) A-1 0.50 3.65 19 C-2 (on active material layer) A-3 0.48 3.65 20 C-3 (on active material layer) A-2 0.49 3.65 21 C-1 / 4 (on active material layer) A-1 0.54 3.552 22 C-1 / 5 (on active material layer) A-1 0.55 3.52 23 C-1 (on protective layer) A-1 0.51 3.65 24 C-2 (on protective layer) A-3 0.47 3.66 25 C-3 (on protective layer) A-2 0.50 3.66 26 C-1 / 4 (on protective layer) A-1 0.55 3.56 27 C-1 / 5 (on protective layer) A-1 0.55 3.50 28 C-1 (on current collector) A-1 0. 48 3.65 29 C-1 / 5 (on current collector) A-1 0.53 3.50 ────────────────────────── ───────────

【0071】[0071]

【表2】 表2 ──────────────────────────────────── 正極の自己放電反応後(正極活性化前)のリチウムマンガン 酸化物の構造と充放電中のリチウムマンガン酸化物の組成 ──────────────────────────────────── 電池番号 自己放電後の組成式 充放電中の組成の範囲 ──────────────────────────────────── 6 Li1.7 Mn2 O4 Li0.1-0.85Mn2 O4 7 Li1.6 Mn2 O4 Li0.1-0.83Mn2 O4 8 Li1.8 Mn2 O4 Li0.1-0.84Mn2 O4 14 Li1.7 Mn2 O4 Li0.1-0.90Mn2 O4 15 Li1.7 Mn2 O4 Li0.1-0.85Mn2 O4 16 Li1.7 Mn2 O4 Li0.1-0.85Mn2 O4 23 Li1.7 Mn2 O4 Li0.1-0.86Mn2 O4 24 Li1.6 Mn2 O4 Li0.1-0.83Mn2 O4 25 Li1.8 Mn2 O4 Li0.1-0.85Mn2 O4 ────────────────────────────────────[Table 2] Table 2 ──────────────────────────────────── After the self-discharge reaction of the positive electrode (positive electrode Structure of lithium manganese oxide (before activation) and composition of lithium manganese oxide during charging and discharging ───────────────────────────── ──────── Battery number Composition formula after self-discharge Range of composition during charge and discharge ──────────────────────────── ───────── 6 Li 1.7 Mn 2 O 4 Li 0.1-0.85 Mn 2 O 4 7 Li 1.6 Mn 2 O 4 Li 0.1-0. 83 Mn 2 O 4 8 Li 1.8 Mn 2 O 4 Li 0.1 -0.84 Mn 2 O 4 14 Li 1.7 Mn 2 O 4 Li 0.1-0.90 Mn 2 O 4 15 Li 1.7 Mn 2 O 4 Li 0.1-0.85 Mn 2 O 4 16 Li 1.7 Mn 2 O 4 Li 0.1-0.85 Mn 2 O 4 23 Li 1.7 Mn 2 O 4 Li 0.1 -0.86 Mn 2 O 4 24 Li 1.6 Mn 2 O 4 Li 0.1-0.83 Mn 2 O 4 25 Li 1.8 Mn 2 O 4 Li 0.1-0.85 Mn 2 O 4 ─────────────── ──────────────────────

【0072】表1の結果から、本発明に従ってLi金属
を担持したリチウムマンガン酸化物から合成した正極活
物質前駆体の合剤シートを用いて製品電池容器内で製造
したリチウムイオン二次電池、および本発明に従ってL
i金属を担持した金属酸化物から合成された負極活物質
前駆体の合剤シートを用いて製品電池容器内で製造した
リチウムイオン二次電池はいずれも、従来法で作製した
リチウムマンガン酸化物からなる正極活物質を用いるリ
チウムイオン二次電池に比較して、放電容量の増加にお
いて優れることがわかる。また本発明により、放電容量
と放電電圧のいずれか、あるいは両者で特に優れたリチ
ウムイオン二次電池が得られることがわかる。
From the results shown in Table 1, a lithium ion secondary battery manufactured in a product battery container using a mixture sheet of a positive electrode active material precursor synthesized from lithium manganese oxide supporting Li metal according to the present invention, and L according to the invention
The lithium ion secondary batteries manufactured in the product battery container using the mixture sheet of the negative electrode active material precursor synthesized from the metal oxide supporting the i metal are all prepared from the lithium manganese oxide prepared by the conventional method. It can be seen that the discharge capacity is superior to the lithium ion secondary battery using the positive electrode active material. Further, according to the present invention, it can be seen that a lithium-ion secondary battery having particularly excellent discharge capacity and / or discharge voltage can be obtained.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明により、放電容量あるいは放電電
圧のうちの少なくとも一方が大きいリチウムイオン二次
電池が、安全性高く、また安価な製造コストで容易に得
ることができる。
According to the present invention, a lithium ion secondary battery having a large discharge capacity or discharge voltage can be easily obtained with high safety and at a low manufacturing cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例で作製したシリンダー型リチウムイオン
二次電池の断面図を示したものである。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylinder type lithium ion secondary battery manufactured in an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 正極シート 9 負極シート 10 セパレータ 11 電池缶 12 電池蓋 13 電解質 14 安全弁 8 Positive Electrode Sheet 9 Negative Electrode Sheet 10 Separator 11 Battery Can 12 Battery Lid 13 Electrolyte 14 Safety Valve

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極、負極および非水電解質、そしてそ
れらを密封状態で収容している容器からなるリチウムイ
オン二次電池であって、 該正極が、該容器内において電気化学的にリチウムイオ
ンが挿入されて、リチウムイオン含量が高められたリチ
ウムマンガン酸化物を主成分とする正極活物質前駆体か
ら電気化学的にリチウムイオンを放出させた正極活物質
を含むものであり、 そして該負極が、金属酸化物を主成分とする負極活物質
前駆体に、該正極活物質前駆体から放出されたリチウム
イオンが挿入されて形成された負極活物質を含むもので
あることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
1. A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a container in which they are hermetically accommodated, wherein the positive electrode is electrochemically charged with lithium ions in the container. Is inserted, the positive electrode active material precursor containing a lithium manganese oxide having a high lithium ion content as a main component, the lithium ion is electrochemically released from the positive electrode active material precursor, and the negative electrode, A lithium-ion secondary battery comprising a negative electrode active material formed by inserting lithium ions released from the positive electrode active material precursor into a negative electrode active material precursor containing a metal oxide as a main component. .
【請求項2】 正極活物質前駆体がLi1+x Mn2 O4
(0.3<x<1)の組成式で表わされる正方晶系結晶
構造を有する物質であって、正極活物質が、Liy Mn
2 O4 (但し、0<y<0.3)の組成式で表わされる
立方晶系結晶構造を有する物質である請求項1に記載の
リチウムイオン二次電池。
2. The positive electrode active material precursor is Li 1 + x Mn 2 O 4
A material having a tetragonal crystal structure represented by the composition formula (0.3 <x <1), wherein the positive electrode active material is Li y Mn.
The lithium ion secondary battery according to claim 1, which is a substance having a cubic crystal structure represented by a composition formula of 2 O 4 (where 0 <y <0.3).
【請求項3】 正極が、副活物質としてLix CoO2
(0.5<x≦1)もしくはLix Coy Niz O2
(0.5<x≦1、0≦y≦1、0<z≦1)の少なく
とも一方を含む請求項1に記載のリチウムイオン二次電
池。
3. The positive electrode comprises Li x CoO 2 as a secondary active material.
(0.5 <x ≦ 1) or Li x Co y Ni z O 2
The lithium ion secondary battery according to claim 1, comprising at least one of (0.5 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 1).
【請求項4】 正極活物質前駆体が、リチウムマンガン
酸化物と金属リチウムもしくはリチウム含有合金との間
の該容器内での電気化学的自己放電により形成されたも
のである請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。
4. The positive electrode active material precursor according to claim 1, which is formed by an electrochemical self-discharge in the container between a lithium manganese oxide and metallic lithium or a lithium-containing alloy. Lithium-ion secondary battery.
【請求項5】 正極活物質前駆体が、リチウムマンガン
酸化物と、負極活物質前駆体に近接して担持した金属リ
チウムもしくはリチウム含有合金との間の該容器内での
外部電気回路を利用しての電気化学的放電により形成さ
れたものである請求項1に記載のリチウムイオン二次電
池。
5. A positive electrode active material precursor utilizes an external electrical circuit within the vessel between lithium manganese oxide and metallic lithium or a lithium-containing alloy carried in close proximity to the negative electrode active material precursor. The lithium ion secondary battery according to claim 1, which is formed by an electrochemical discharge.
【請求項6】 負極活物質が、リチウムイオンが挿入さ
れた錫を主成分とする非晶質の複合金属酸化物である請
求項1に記載のリチウムイオン二次電池。
6. The lithium-ion secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material is an amorphous mixed metal oxide containing tin as a main component, in which lithium ions are inserted.
【請求項7】 負極活物質前駆体が、錫を主成分とする
非晶質の複合金属酸化物であり、その組成式が、SnL
k Oz (Lは、Al、B、P、Si、周期律表第1〜3
族に属する元素の原子、ハロゲン原子からなる群より選
ばれる少なくとも一つの原子を表し;そしてk及びz
は、それぞれ0.2≦k≦2、及び1≦z≦6を満足す
る数値を表す)、もしくは、Snd Q1-d Lk Oz (Q
は、遷移金属原子を表し;Lは、Al、B、P、Si、
周期律表第1〜3族に属する元素の原子、ハロゲン原子
からなる群より選ばれる少なくとも一つの原子を表し;
そしてd、k及びzは、それぞれ0.1≦d≦0.9、
0.2≦k≦2、及び1≦z≦6を満足する数値を表
す。)で示されるものである請求項1に記載のリチウム
イオン二次電池。
7. The negative electrode active material precursor is an amorphous composite metal oxide containing tin as a main component, and its composition formula is SnL.
k O z (L is Al, B, P, Si, Periodic Table Nos. 1 to 3
Represents at least one atom selected from the group consisting of atoms of elements belonging to Group 3 and halogen atoms; and k and z
Represent numerical values satisfying 0.2 ≦ k ≦ 2 and 1 ≦ z ≦ 6) or Sn d Q 1-d L k O z (Q
Represents a transition metal atom; L represents Al, B, P, Si,
Represents at least one atom selected from the group consisting of atoms of elements belonging to Groups 1 to 3 of the Periodic Table and halogen atoms;
Then, d, k and z are respectively 0.1 ≦ d ≦ 0.9,
It represents a numerical value that satisfies 0.2 ≦ k ≦ 2 and 1 ≦ z ≦ 6. ) The lithium-ion secondary battery according to claim 1, which is represented by
【請求項8】 負極活物質前駆体へのリチウム挿入量に
対する電池放電時のリチウム放出量の比が、電池電圧3
Vまでの放電において、正極活物質前駆体の組成式のx
を用いて1/(1+x)以下で示される請求項2に記載
のリチウムイオン二次電池。
8. The ratio of the amount of lithium released during battery discharge to the amount of lithium inserted into the negative electrode active material precursor is determined by battery voltage 3
In the discharge up to V, x in the composition formula of the positive electrode active material precursor
The lithium ion secondary battery according to claim 2, which is represented by 1 / (1 + x) or less by using.
【請求項9】 正極前駆体、負極前駆体及び非水電解
質、そしてそれらを密封状態で収容している容器からな
るリチウムイオン二次電池前駆体であって、 該正極前駆体が、該容器内において電気化学的にリチウ
ムイオンが挿入されて、リチウムイオン含量が高められ
たリチウムマンガン酸化物を主成分とする正極活物質前
駆体を含むものであり、 そして該負極前駆体が、金属酸化物を主成分とする負極
活物質前駆体を含むものであることを特徴とするリチウ
ムイオン二次電池前駆体。
9. A lithium ion secondary battery precursor comprising a positive electrode precursor, a negative electrode precursor, a non-aqueous electrolyte, and a container that contains them in a sealed state, wherein the positive electrode precursor is in the container. In electrochemically, lithium ions are electrochemically inserted, and the positive electrode active material precursor mainly contains lithium manganese oxide having an increased lithium ion content, and the negative electrode precursor contains a metal oxide. A lithium ion secondary battery precursor comprising a negative electrode active material precursor as a main component.
【請求項10】 正極活物質前駆体が、Li1+x Mn2
O4 (0.3<x<1)の組成式で表わされる正方晶系
結晶構造を有する物質である請求項9に記載のリチウム
イオン二次電池前駆体。
10. The positive electrode active material precursor is Li 1 + x Mn 2
The lithium ion secondary battery precursor according to claim 9, which is a substance having a tetragonal crystal structure represented by a composition formula of O 4 (0.3 <x <1).
【請求項11】 正極前駆体が、副活物質として、Li
x CoO2 (0.5<x≦1)またはLix Coy Ni
z O2 (0.5<x≦1、0≦y≦1、0<z≦1)の
少なくとも一方を含む請求項9に記載のリチウムイオン
二次電池前駆体。
11. The positive electrode precursor comprises Li as a side active material.
x CoO 2 (0.5 <x ≦ 1) or Li x Co y Ni
The lithium ion secondary battery precursor according to claim 9, comprising at least one of z O 2 (0.5 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 1).
【請求項12】 正極活物質前駆体が、リチウムマンガ
ン酸化物と金属リチウムもしくはリチウム含有合金との
間の該容器内での電気化学的自己放電により形成された
ものである請求項9に記載のリチウムイオン二次電池前
駆体。
12. The positive electrode active material precursor according to claim 9, which is formed by an electrochemical self-discharge in the container between a lithium manganese oxide and metallic lithium or a lithium-containing alloy. Lithium-ion secondary battery precursor.
【請求項13】 正極活物質前駆体が、リチウムマンガ
ン酸化物と、負極活物質前駆体に近接して担持された金
属リチウムもしくはリチウム含有合金との間の該容器内
での外部電気回路を利用しての電気化学的放電により形
成されたものである請求項9に記載のリチウムイオン二
次電池前駆体。
13. A positive electrode active material precursor utilizes an external electrical circuit in the container between lithium manganese oxide and metallic lithium or a lithium-containing alloy carried in proximity to the negative electrode active material precursor. 10. The lithium ion secondary battery precursor according to claim 9, which is formed by the electrochemical discharge.
【請求項14】 負極活物質前駆体が、錫を主成分とす
る非晶質の複合金属酸化物である請求項9に記載のリチ
ウムイオン二次電池前駆体。
14. The lithium ion secondary battery precursor according to claim 9, wherein the negative electrode active material precursor is an amorphous mixed metal oxide containing tin as a main component.
【請求項15】 負極活物質前駆体が、錫を主成分とす
る非晶質の複合金属酸化物であり、その組成式が、Sn
Lk Oz (Lは、Al、B、P、Si、周期律表第1〜
3族に属する元素の原子、ハロゲン原子からなる群より
選ばれる少なくとも一つの原子を表し;そしてk及びz
は、それぞれ0.2≦k≦2、及び1≦z≦6を満足す
る数値を表す)、もしくは、Snd Q1-d Lk Oz (Q
は、遷移金属原子を表し;Lは、Al、B、P、Si、
周期律表第1〜3族に属する元素の原子、ハロゲン原子
からなる群より選ばれる少なくとも一つの原子を表し;
そしてd、k及びzは、それぞれ0.1≦d≦0.9、
0.2≦k≦2、及び1≦z≦6を満足する数値を表
す。)で示されるものである請求項9に記載のリチウム
イオン二次電池前駆体。
15. The negative electrode active material precursor is an amorphous mixed metal oxide containing tin as a main component, and the composition formula thereof is Sn.
L k O z (L is Al, B, P, Si, 1 to 1 of the periodic table
Represents at least one atom selected from the group consisting of atoms of elements belonging to Group 3 and halogen atoms; and k and z
Represent numerical values satisfying 0.2 ≦ k ≦ 2 and 1 ≦ z ≦ 6) or Sn d Q 1-d L k O z (Q
Represents a transition metal atom; L represents Al, B, P, Si,
Represents at least one atom selected from the group consisting of atoms of elements belonging to Groups 1 to 3 of the Periodic Table and halogen atoms;
Then, d, k and z are respectively 0.1 ≦ d ≦ 0.9,
It represents a numerical value that satisfies 0.2 ≦ k ≦ 2 and 1 ≦ z ≦ 6. ] The lithium ion secondary battery precursor according to claim 9, which is represented by
【請求項16】 正極前駆体原料、負極前駆体及び非水
電解質、そしてそれらを密封状態で収容している容器か
らなるリチウムイオン二次電池前駆体であって、 該正
極前駆体原料がリチウムマンガン酸化物を主成分として
含み、その正極活物質前駆体原料に近接して金属リチウ
ムもしくはリチウム合金が電気的に短絡する状態で接合
されており、 そして該負極前駆体が、金属酸化物を主成分とする負極
活物質前駆体を含むものであることを特徴とするリチウ
ムイオン二次電池前駆体。
16. A lithium ion secondary battery precursor comprising a positive electrode precursor raw material, a negative electrode precursor and a non-aqueous electrolyte, and a container accommodating them in a sealed state, wherein the positive electrode precursor raw material is lithium manganese. An oxide is contained as a main component, and the positive electrode active material precursor raw material is brought into contact with the lithium metal or lithium alloy in a state of being electrically short-circuited, and the negative electrode precursor contains a metal oxide as a main component. A lithium-ion secondary battery precursor, comprising: a negative electrode active material precursor.
【請求項17】 正極活物質前駆体原料が、Li1+x M
n2 O4 (0.3<x<1)の組成式で表わされる正方
晶系結晶構造を有する物質である請求項16に記載のリ
チウムイオン二次電池前駆体。
17. The positive electrode active material precursor raw material is Li 1 + x M
The lithium ion secondary battery precursor according to claim 16, which is a substance having a tetragonal crystal structure represented by a composition formula of n 2 O 4 (0.3 <x <1).
【請求項18】 正極前駆体原料が、副活物質としてL
ix CoO2 (0.5<x≦1)またはLix Coy N
iz O2 (0.5<x≦1、0≦x≦1、0≦z≦1)
の少なくとも一方を含む請求項16に記載のリチウムイ
オン二次電池前駆体。
18. The positive electrode precursor raw material is L as a side active material.
i x CoO 2 (0.5 <x ≦ 1) or Li x Co y N
i z O 2 (0.5 <x ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1)
The lithium ion secondary battery precursor according to claim 16, comprising at least one of the above.
【請求項19】 正極活物質前駆体原料が、スピネル型
結晶構造のリチウムマンガン酸化物である請求項16に
記載のリチウムイオン二次電池前駆体。
19. The lithium ion secondary battery precursor according to claim 16, wherein the positive electrode active material precursor raw material is a lithium manganese oxide having a spinel type crystal structure.
【請求項20】 正極前駆体原料、負極前駆体及び非水
電解質、そしてそれらを密封状態で収容している容器か
らなるリチウムイオン二次電池前駆体であって、 該正
極前駆体原料がリチウムマンガン酸化物を主成分として
含み、そして該負極前駆体が、金属酸化物を主成分とす
る負極活物質前駆体を含むものであり、その前駆体に近
接して金属リチウムもしくはリチウム合金が電気的に接
続し得る状態で接合されていることを特徴とするリチウ
ムイオン二次電池前駆体。
20. A lithium ion secondary battery precursor comprising a positive electrode precursor raw material, a negative electrode precursor and a non-aqueous electrolyte, and a container accommodating them in a sealed state, wherein the positive electrode precursor raw material is lithium manganese. An oxide as a main component, and the negative electrode precursor is one containing a negative electrode active material precursor having a metal oxide as a main component, and metallic lithium or a lithium alloy is electrically adjacent to the precursor. A lithium-ion secondary battery precursor, which is joined in a connectable state.
【請求項21】 負極活物質前駆体が、錫を主成分とす
る非晶質の複合金属酸化物である請求項20に記載のリ
チウムイオン二次電池前駆体。
21. The lithium ion secondary battery precursor according to claim 20, wherein the negative electrode active material precursor is an amorphous mixed metal oxide containing tin as a main component.
【請求項22】 負極活物質前駆体が、錫を主成分とす
る非晶質の複合金属酸化物であり、その組成式が、Sn
Lk Oz (Lは、Al、B、P、Si、周期律表第1〜
3族に属する元素の原子、ハロゲン原子からなる群より
選ばれる少なくとも一つの原子を表し;そしてk及びz
は、それぞれ0.2≦k≦2、及び1≦z≦6を満足す
る数値を表す)、もしくは、Snd Q1-d Lk Oz (Q
は、遷移金属原子を表し;Lは、Al、B、P、Si、
周期律表第1〜3族に属する元素の原子、ハロゲン原子
からなる群より選ばれる少なくとも一つの原子を表し;
そしてd、k及びzは、それぞれ0.1≦d≦0.9、
0.2≦k≦2、及び1≦z≦6を満足する数値を表
す。)で示されるものである請求項20に記載のリチウ
ムイオン二次電池前駆体。
22. The negative electrode active material precursor is an amorphous composite metal oxide containing tin as a main component, and the composition formula thereof is Sn.
L k O z (L is Al, B, P, Si, 1 to 1 of the periodic table
Represents at least one atom selected from the group consisting of atoms of elements belonging to Group 3 and halogen atoms; and k and z
Represent numerical values satisfying 0.2 ≦ k ≦ 2 and 1 ≦ z ≦ 6) or Sn d Q 1-d L k O z (Q
Represents a transition metal atom; L represents Al, B, P, Si,
Represents at least one atom selected from the group consisting of atoms of elements belonging to Groups 1 to 3 of the Periodic Table and halogen atoms;
Then, d, k and z are respectively 0.1 ≦ d ≦ 0.9,
It represents a numerical value that satisfies 0.2 ≦ k ≦ 2 and 1 ≦ z ≦ 6. 21. The lithium ion secondary battery precursor according to claim 20, which is represented by
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