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JP4604237B2 - Lithium-iron-manganese composite oxide having a layered rock salt structure, positive electrode material for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery - Google Patents
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JP4604237B2 - Lithium-iron-manganese composite oxide having a layered rock salt structure, positive electrode material for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery - Google Patents

Lithium-iron-manganese composite oxide having a layered rock salt structure, positive electrode material for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、リチウム-鉄-マンガン複合酸化物に関し、特にリチウムイオン二次電池用正極材料として有用なリチウム-鉄-マンガン複合酸化物に関する。   The present invention relates to a lithium-iron-manganese composite oxide, and more particularly to a lithium-iron-manganese composite oxide useful as a positive electrode material for a lithium ion secondary battery.

現在、我が国において、携帯電話、ノートパソコンなどのポータブル機器に搭載されている二次電池の殆どは、傑出したエネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池は、さらに、電気自動車、電力負荷平準化システムなどの種々の分野における大型電池としても、今後重要な役割を担うものと予測されており、その重要性はますます高まっている。   At present, most of the secondary batteries installed in portable devices such as mobile phones and notebook computers in Japan are lithium ion secondary batteries having outstanding energy density. Lithium ion secondary batteries are also expected to play an important role in the future as large batteries in various fields such as electric vehicles and power load leveling systems, and their importance is increasing. .

従来から、鉄を活用した4V級リチウム二次電池正極材料は、電池の低コスト化、素材コストの安定化などの観点から必要とされてきた。本発明者らは、LiFeO2-Li2MnO3固溶体(
本明細書においては、組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2により、或いはリチウム-鉄-マンガン複合酸化物として記述する)が、4V級鉄系正極材料となりうることをすでに見出している
。(特許文献1および2)。また、ニッケルイオンを固溶させることにより、充放電特性を改善しうることをも可能なことを明らかにしている(特許文献3)。
Conventionally, 4V class lithium secondary battery positive electrode materials utilizing iron have been required from the viewpoint of reducing the cost of the battery and stabilizing the material cost. We have developed a LiFeO 2 -Li 2 MnO 3 solid solution (
In this specification, the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 or described as a lithium-iron-manganese composite oxide) can be a 4V class iron-based positive electrode material. I have already found that. (Patent Documents 1 and 2). It has also been clarified that the charge / discharge characteristics can be improved by dissolving nickel ions (Patent Document 3).

しかしながら、非特許文献1が明らかにしている様に、上記組成式で示される材料の充放電特性は、材料中の鉄含有量或いは製造条件などに大きく影響されるので、大量生産時の品質管理は容易ではない。従って、リチウム-鉄-マンガン複合酸化物のどの様な組成、特性、製造方法などが、正極材料に対し安定で良好な充放電特性を付与しうるかを見出すことが極めて重要である。   However, as Non-Patent Document 1 reveals, the charge / discharge characteristics of the material represented by the above composition formula are greatly influenced by the iron content in the material or the manufacturing conditions, so quality control during mass production. Is not easy. Therefore, it is extremely important to find out what composition, characteristics, manufacturing method, etc. of the lithium-iron-manganese composite oxide can give stable and good charge / discharge characteristics to the positive electrode material.

更に、リチウム−鉄−マンガン複合酸化物をリチウム二次電池正極材料として実用化するためには、既存の実用化の進んでいる正極材料、例えば、リチウムマンガンスピネル(Li1+δMn2-δO4(0<δ<0.33))に対して優位な特性を有することも必要な要件となる。
特開2002-068748号公報 特開2002-121026号公報 特開2003-048718号公報 M.Tabuchi, A.Nakashima, H.Shigemura, K.Ado, H.Kobayashi, H.Sakaebe, H.Kageyama, T.Nakamura, M.Kohzaki, A.Hirano and R.Kanno, Journal of The Electrochemical Society, 149, A509-A524, 2002(以下においては、これを"田渕文献"として引用する。)
Furthermore, in order to put lithium-iron-manganese composite oxide into practical use as a positive electrode material for a lithium secondary battery, an existing positive electrode material, such as lithium manganese spinel (Li 1 + δ Mn 2-δ It is also a necessary requirement to have characteristics superior to O 4 (0 <δ <0.33).
JP 2002-068748 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-121026 JP 2003-048718 M. Tabuchi, A. Nakashima, H. Shigemura, K. Ado, H. Kobayashi, H. Sakaebe, H. Kageyama, T. Nakamura, M. Kohzaki, A. Hirono and R. Kanno, Journal of The Electrochemical Society, 149, A509-A524, 2002 (In the following, this is referred to as “Tanabe literature”)

本発明は、リチウムイオン二次電池の正極材料として、安定で良好な充放電特性を発揮することができ、しかも既存の正極材料と比較してより優れた充放電特性を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物を提供することを主な目的とする。   The present invention provides lithium-iron-manganese as a positive electrode material for a lithium ion secondary battery, which can exhibit stable and good charge / discharge characteristics, and has better charge / discharge characteristics than existing positive electrode materials. The main object is to provide a composite oxide.

本発明者は、正極材料としてのリチウム-鉄-マンガン複合酸化物において、充放電特性に影響を及ぼす種々の要因について研究を進めた結果、その解明に成功して、上記した目的を達成し得る新規な高品質リチウム-鉄-マンガン複合酸化物を得るに至った。   As a result of researches on various factors affecting the charge / discharge characteristics in the lithium-iron-manganese composite oxide as the positive electrode material, the present inventor has succeeded in elucidating and can achieve the above-described object. A new high quality lithium-iron-manganese composite oxide has been obtained.

すなわち、本発明は、下記のリチウム-鉄-マンガン複合酸化物、正極材料およびリチウ
ムイオン二次電池を提供する。
1.下記の構成要件を備えた層状岩塩型リチウム-鉄-マンガン複合酸化物:
(a)組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2(ただし、0.4≦y≦0.6、0.18≦x≦0.33)で表される、
(b)リチウム位置への遷移金属イオン占有率が12%以下である、
(c) 組成式中の全遷移金属量が67%以上であり、かつ4価鉄量が12%以上である
(d) 25℃での自発磁化が0.4Gcm3/g以下である。
2.上記項1に記載の層状岩塩型リチウム-鉄-マンガン複合酸化物を含むリチウムイオン二次電池用正極材料。
3.上記項2に記載の材料を正極とするリチウムイオン二次電池。
That is, the present invention provides the following lithium-iron-manganese composite oxide, positive electrode material, and lithium ion secondary battery.
1. Layered rock-salt lithium-iron-manganese composite oxide with the following components:
(a) represented by the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 (where 0.4 ≦ y ≦ 0.6, 0.18 ≦ x ≦ 0.33),
(b) the transition metal ion occupancy at the lithium position is 12% or less,
(c) The total amount of transition metals in the composition formula is 67% or more and the amount of tetravalent iron is 12% or more
(d) Spontaneous magnetization at 25 ° C. is 0.4 Gcm 3 / g or less.
2. A positive electrode material for a lithium ion secondary battery, comprising the layered rock salt type lithium-iron-manganese composite oxide according to item 1.
3. A lithium ion secondary battery using the material according to Item 2 as a positive electrode.

以下、上述の要件を充足する本発明リチウム-鉄-マンガン複合酸化物を製造するための方法の代表的な一例を示し、その方法を構成する工程(1)〜(4)のそれぞれについて詳細に説明する。その後で、実施例および比較例に基づいて、本発明リチウム-鉄-マンガン複合酸化物が備えるべき要件について、詳述する。   Hereinafter, a representative example of a method for producing the lithium-iron-manganese composite oxide of the present invention that satisfies the above-mentioned requirements will be shown, and each of the steps (1) to (4) constituting the method will be described in detail. explain. Thereafter, the requirements that the lithium-iron-manganese composite oxide of the present invention should have will be described in detail based on Examples and Comparative Examples.

I.工程(1)
工程(1)は、鉄塩とマンガン塩の混合溶液にアルカリ水溶液を添加して共沈物を得る工程
である。
I. Process (1)
Step (1) is a step of obtaining a coprecipitate by adding an alkaline aqueous solution to a mixed solution of an iron salt and a manganese salt.

鉄源材料およびマンガン源材料としては、それぞれの金属の水溶性塩(塩化物、硝酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩など)、水酸化物などが挙げられる。これらの塩は、無水物および水和物のいずれであってもよい。これらの塩類および水酸化物は、両金属について、それぞれ単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、金属源としては、いずれの金属についても、金属や金属酸化物を塩酸などの酸で溶解させた水溶液を用いてもよい。   Examples of the iron source material and the manganese source material include water-soluble salts (such as chlorides, nitrates, sulfates, oxalates, and acetates) and hydroxides of the respective metals. These salts may be either anhydrides or hydrates. These salts and hydroxides may be used alone or in combination of two or more for both metals. As the metal source, for any metal, an aqueous solution in which a metal or metal oxide is dissolved with an acid such as hydrochloric acid may be used.

混合水溶液中のFe/(Fe+Mn)モル比は、目的とする複合金属酸化物中のFe/(Fe+Mn)モル比に応じて、適宜選択することができるが、上記組成式に対応して、0.4≦y≦0.6程度とす
ることがより好ましい。
The Fe / (Fe + Mn) molar ratio in the mixed aqueous solution can be appropriately selected according to the Fe / (Fe + Mn) molar ratio in the target composite metal oxide, but corresponds to the above composition formula Thus, it is more preferable that 0.4 ≦ y ≦ 0.6.

本発明においては、鉄塩とマンガン塩の混合溶液に対しアルカリ水溶液を添加して、鉄-マンガン共沈物を沈殿させるに際し、反応温度を20℃以下、より好ましくは10℃以下、
さらに好ましくは5〜-15℃程度に保持する。この温度制御により、不純物としてのスピネルフェライト(MnFe2O4)の生成を抑制して、目的とする複合酸化物中の鉄イオン量の低下
を防止することが可能となる。特に、0℃以下の低温状態を維持するために、不凍液とし
ての機能を発揮するに必要な量のメタノール、エタノール、エチレングリコールなどのアルコールを混合溶液に添加する。不凍液の添加量は、設定反応温度を考慮して、水100重
量部に対し1〜50重量部程度とする。
In the present invention, an alkaline aqueous solution is added to the mixed solution of iron salt and manganese salt to precipitate the iron-manganese coprecipitate, the reaction temperature is 20 ° C. or less, more preferably 10 ° C. or less,
More preferably, it is kept at about 5 to -15 ° C. By this temperature control, it is possible to suppress the generation of spinel ferrite (MnFe 2 O 4 ) as an impurity and prevent a decrease in the amount of iron ions in the target composite oxide. In particular, in order to maintain a low temperature state of 0 ° C. or lower, an amount of alcohol such as methanol, ethanol, ethylene glycol or the like necessary to exhibit the function as an antifreeze is added to the mixed solution. The amount of antifreeze added is about 1 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of water in consideration of the set reaction temperature.

上記混合溶液から鉄-マンガン共沈物を形成させるためのアルカリ源としては、水酸化
リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニアなどを水溶液の形態(通常0.1〜20M程度、好ましくは0.5〜10M程度)で使用する。アルカリ源水溶液は、攪拌下に、混合溶液が完全にアルカリ性(pH11以上)となるまで滴下する。アルカリ源として水酸化リチウムを使用する場合には、アルカリ源由来のリチウムも、目的とする複合酸化物中のリチウム成分の一部を構成することになる。
As an alkali source for forming an iron-manganese coprecipitate from the above mixed solution, lithium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydroxide, ammonia and the like are in the form of an aqueous solution (usually about 0.1 to 20M, preferably 0.5 to 10M). Degree). The aqueous alkali source solution is added dropwise with stirring until the mixed solution becomes completely alkaline (pH 11 or more). When lithium hydroxide is used as the alkali source, lithium derived from the alkali source also constitutes a part of the lithium component in the target composite oxide.

II.工程(2)
次いで、0〜150℃程度(より好ましくは20〜100℃程度)で2〜7日間程度(より好ましくは3
〜5日間程度)の時間をかけて、共沈物を含む反応液に空気を吹き込みつつ、共沈物の酸化と熟成とを行う。次いで、得られた酸化物を蒸留水で洗浄して、過剰のアルカリ成分およ
び残留塩類を除去し、濾別した共沈物を得る。
II. Process (2)
Next, it is about 0 to 150 ° C. (more preferably about 20 to 100 ° C.) for about 2 to 7 days (more preferably 3
Over about 5 days), the coprecipitate is oxidized and aged while blowing air into the reaction solution containing the coprecipitate. The resulting oxide is then washed with distilled water to remove excess alkali components and residual salts, and a coprecipitate separated by filtration is obtained.

III.工程(3)
次いで、精製した共沈物を所定の容器(例えば、ポリテトラフルオロエチレン製ビーカー)中で蒸留水と混合し、これに水酸化リチウム(無水物および/または水和物)、塩化リチ
ウム、硝酸リチウムなどのリチウム塩を0.1〜10M程度(より好ましくは1〜8M程度)の濃度
となるように加えて攪拌し、さらに塩素酸カリウムなどの酸化剤を0.1〜10M程度(より好
ましくは0.5〜5M程度の濃度)となるように加えて攪拌した後、この容器を水熱反応装置(例えば、オートクレーブ)内に静置して、容器内の混合物を水熱反応に供する。この水熱反応処理用混合物は、リチウム塩と酸化剤とを含む液を予め調製した後、これに上記の生成共沈物を加え、攪拌することにより、調製しても良い。
III. Process (3)
The purified coprecipitate is then mixed with distilled water in a predetermined container (for example, a polytetrafluoroethylene beaker), and this is mixed with lithium hydroxide (anhydride and / or hydrate), lithium chloride, lithium nitrate. Lithium salt such as 0.1 to 10M (more preferably about 1 to 8M) is added and stirred, and further an oxidizing agent such as potassium chlorate is about 0.1 to 10M (more preferably about 0.5 to 5M). The container is allowed to stand in a hydrothermal reactor (for example, an autoclave), and the mixture in the container is subjected to a hydrothermal reaction. This hydrothermal reaction treatment mixture may be prepared by preparing a liquid containing a lithium salt and an oxidizing agent in advance, and then adding the product coprecipitate to this and stirring.

水熱反応条件は、特に限定されるものではないが、通常100〜400℃程度の温度で0.1〜150時間程度であり、より好ましくは150〜300℃程度の温度で1〜100時間程度である。   Hydrothermal reaction conditions are not particularly limited, but are usually about 100 to 400 ° C. for about 0.1 to 150 hours, more preferably about 150 to 300 ° C. for about 1 to 100 hours. .

水熱反応処理終了の反応液を放冷させた後、残存するリチウム塩などを除去するために、水熱反応処理生成物を水、水-アルコール、アセトンなどにより洗浄し、ろ過する。か
くして、精製した層状岩塩型リチウム-鉄-マンガン系複合酸化物(低結晶性試料)を得る。
After allowing the reaction solution after completion of the hydrothermal reaction treatment to cool, the hydrothermal reaction treatment product is washed with water, water-alcohol, acetone, etc. and filtered to remove the remaining lithium salt and the like. In this way, a purified layered rock salt type lithium-iron-manganese composite oxide (low crystalline sample) is obtained.

IV.工程(4)
次いで、層状岩塩型リチウムフェライト系複合酸化物の結晶性を一層向上させるため、上記で得られた複合酸化物を粉砕し、粉末形態或いは水溶液形態のLi塩(水酸化リチウム、
塩化リチウム、硝酸リチウムなどから選択される:添加量はアルカリ種により異なるが、水酸化リチウム、水酸化カリウムの場合、仕込モル量に対して0.3-1.2倍モル程度のリチ
ウム塩が、水酸化ナトリウムの場合は仕込量の0.3-1.7倍モル程度のリチウム塩が必要)と混合し、大気中において50〜200℃程度(より好ましくは70〜150℃程度の温度)で乾燥後粉砕した後、大気中、酸化性雰囲気中、不活性雰囲気中或いは還元雰囲気中575〜725℃程度(より好ましくは600〜700℃程度)で1〜200時間程度(より好ましくは10-100時間程度)焼成してもよい。リチウム塩は、反応の均一性を確保するために、水溶液の形態で使用することがより好ましい。さらに、この焼成終了後、過剰のリチウム塩を除去するために、焼成物を水洗処理或いは溶媒洗浄処理し、濾過した後、80℃以上の温度(より好ましくは100℃程度の温度)で加熱乾燥してもよい。
IV. Process (4)
Next, in order to further improve the crystallinity of the layered rock salt type lithium ferrite composite oxide, the composite oxide obtained above is pulverized and Li salt (lithium hydroxide, lithium hydroxide) in the form of powder or aqueous solution.
Lithium chloride, lithium nitrate, etc. are selected: The amount of addition varies depending on the alkali species, but in the case of lithium hydroxide and potassium hydroxide, about 0.3-1.2 times mole of lithium salt with respect to the charged molar amount is sodium hydroxide. In this case, lithium salt of about 0.3 to 1.7 times the molar amount of the charged amount is necessary), and after drying at about 50 to 200 ° C. (more preferably about 70 to 150 ° C.) in the air, Firing in an oxidizing atmosphere, an inert atmosphere or a reducing atmosphere at about 575 to 725 ° C. (more preferably about 600 to 700 ° C.) for about 1 to 200 hours (more preferably about 10 to 100 hours) Good. The lithium salt is more preferably used in the form of an aqueous solution in order to ensure the uniformity of the reaction. Further, after the firing, in order to remove excess lithium salt, the fired product is subjected to a water washing treatment or a solvent washing treatment, filtered, and then dried by heating at a temperature of 80 ° C. or higher (more preferably, a temperature of about 100 ° C.). May be.

さらに、この加熱乾燥物を粉砕し、焼成し、洗浄し、乾燥するという一連の操作を繰り返し行うことにより、リチウムフェライト系複合酸化物の優れた特性(リチウムイオン二
次電池用正極材料としての作動電圧領域における安定的な充放電特性、高容量など)をよ
り一層改善することができる。
Furthermore, by repeating a series of operations of pulverizing, baking, washing, and drying this heat-dried product, the excellent properties of lithium ferrite-based composite oxides (operation as a positive electrode material for lithium ion secondary batteries) Stable charge / discharge characteristics in the voltage region, high capacity, etc.) can be further improved.

上記の工程(1)〜(4)を経て合成されたリチウムフェライト系複合酸化物は、(a)組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2(ただし、0.4≦y≦0.6、0.18≦x≦0.33)で表される、(b)リチウム位置への遷移金属イオン占有率が12%以下である、(c) 組成式中の全遷移金属量が67%以上であり、かつ4価鉄量が12%以上である、および(d) 25℃での自発磁化が0.4Gcm3/g以下で
あるという特性を有している。
The lithium ferrite-based composite oxide synthesized through the above steps (1) to (4) is composed of (a) composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 (provided that 0.4 ≦ y ≦ 0.6, 0.18 ≦ x ≦ 0.33), (b) the transition metal ion occupancy at the lithium position is 12% or less, (c) the total transition metal content in the composition formula is 67% or more And the amount of tetravalent iron is 12% or more, and (d) the spontaneous magnetization at 25 ° C. is 0.4 Gcm 3 / g or less.

尚、上記規定において、(b)項に示す「リチウム位置への遷移金属イオン占有率」とは
、後述する実施例1におけるX線リードベルト解析の項で詳述するように、層状岩塩型構造モデルを用いた際のLi単独層内の格子位置(3a位置)における遷移金属元素(Fe及びMn)の占有率を元素比(%)とした表したものである。また、(c)項に示す「組成式中の全遷移金属量」とは、同様に、層状岩塩型構造モデルを用いた際のLi単独層内の格子位置(3a位置)における遷移金属元素(Fe及びMn)の占有率(元素比(%))とLi-Mn-Fe混合層内の格
子位置(3b位置)における遷移金属元素(Fe及びMn)の占有率(元素比(%))の和を示す
ものである。
In the above definition, “transition metal ion occupancy at the lithium position” shown in the item (b) is a layered rock salt structure as described in detail in the section of X-ray lead belt analysis in Example 1 described later. This shows the occupancy of the transition metal elements (Fe and Mn) at the lattice position (3a position) in the Li single layer when using the model as the element ratio (%). Similarly, the “total amount of transition metal in the composition formula” shown in (c) is the same as the transition metal element at the lattice position (3a position) in the Li single layer when using the layered rock-salt structure model. (Fe and Mn) occupancy (element ratio (%)) and transition metal element (Fe and Mn) occupancy (element ratio (%)) at the lattice position (3b position) in the Li-Mn-Fe mixed layer Indicates the sum.

本発明によるリチウム-鉄-マンガン系複合酸化物を用いるリチウムイオン二次電池は、公知の手法により製造することができる。すなわち、正極材料として、本発明方法により得られた複合酸化物を使用し、負極材料として、公知の金属リチウム、炭素系材料(活性
炭、黒鉛)などを使用し、電解液として、公知のエチレンカーボネート、ジメチルカーボ
ネートなどの溶媒に過塩素酸リチウム、LiPF6などのリチウム塩を溶解させた溶液を使用
し、さらにその他の公知の電池構成要素を使用して、常法に従って、リチウムイオン二次電池を組立てることができる。
The lithium ion secondary battery using the lithium-iron-manganese composite oxide according to the present invention can be manufactured by a known method. That is, a composite oxide obtained by the method of the present invention is used as a positive electrode material, a known metal lithium, a carbon-based material (activated carbon, graphite) or the like is used as a negative electrode material, and a known ethylene carbonate is used as an electrolyte. Using a solution in which a lithium salt such as lithium perchlorate or LiPF 6 is dissolved in a solvent such as dimethyl carbonate, and using other known battery components, a lithium ion secondary battery is manufactured according to a conventional method. Can be assembled.

本発明によるリチウム-鉄-マンガン系複合酸化物は、既存のリチウムコバルト酸化物系正極材料と同等の作動電圧領域(約4V)において安定に充放電させることができる新規な材料である。   The lithium-iron-manganese composite oxide according to the present invention is a novel material that can be stably charged and discharged in an operating voltage range (about 4 V) equivalent to that of an existing lithium cobalt oxide-based positive electrode material.

本発明によるリチウム-鉄-マンガン系複合酸化物は、既存のリチウム-鉄-マンガン系複合酸化物に比して、不純物としてのスピネルフェライト(MnFe2O4)の生成が抑制されてい
るので、有効鉄イオン量が多い。
Since the lithium-iron-manganese composite oxide according to the present invention suppresses the generation of spinel ferrite (MnFe 2 O 4 ) as an impurity as compared with the existing lithium-iron-manganese composite oxide, High amount of effective iron ions.

また、本発明によるリチウム-鉄-マンガン系複合酸化物は、安価な原料を使用して合成することができる。   The lithium-iron-manganese composite oxide according to the present invention can be synthesized using inexpensive raw materials.

本発明によるリチウム-鉄-マンガン系複合酸化物は、高温環境下においても正極材料として優れた性能を発揮し得るものである。例えば、高温充放電条件(例えば、60℃程度)において、実用化されている代表的な低価格正極材料であるリチウムマンガンスピネルと比較した場合に、より高容量を有するものである。よって、本発明のリチウム-鉄-マンガン系複合酸化物は、例えば、車載用二次電池などの高温環境下で使用される可能性のあるリチウムイオン二次電池用の正極としても優れた性能を発揮することができる。   The lithium-iron-manganese composite oxide according to the present invention can exhibit excellent performance as a positive electrode material even under a high temperature environment. For example, it has a higher capacity when compared with lithium manganese spinel, which is a typical low-cost cathode material that has been put into practical use under high-temperature charge / discharge conditions (for example, about 60 ° C.). Therefore, the lithium-iron-manganese composite oxide of the present invention has excellent performance as a positive electrode for a lithium ion secondary battery that may be used in a high temperature environment such as an in-vehicle secondary battery. It can be demonstrated.

本発明方法によるリチウム-鉄-マンガン系複合酸化物は、特に、サイクル劣化の少ない、低コストのリチウムイオン二次電池用正極材料として、極めて有用である。   The lithium-iron-manganese composite oxide according to the method of the present invention is extremely useful as a positive electrode material for lithium ion secondary batteries with low cycle deterioration and low cost.

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

実施例1
ガラス製ビーカーに0.125molに相当する硝酸鉄(III)九水和物50.50gと0.125molに相当す
る塩化マンガン(II)四水和物24.72gを秤量し、蒸留水300mlを加えてよく攪拌し、完全に
溶解させた。得られた鉄-マンガン混合水溶液を入れたビーカーを氷冷槽内で室温以下(5
℃)に保っておいた。別のガラス製ビーカーに水酸化リチウム一水和物50gを秤量し、蒸留水300mlを加えて攪拌し、完全に溶解させた。得られた水酸化リチウム水溶液を、5℃に保たれた鉄-マンガン混合水溶液に徐々に滴下して、鉄-マンガン共沈物を作製した。
Example 1
In a glass beaker, weigh 50.50 g of iron (III) nitrate nonahydrate equivalent to 0.125 mol and 24.72 g of manganese (II) chloride tetrahydrate equivalent to 0.125 mol, add 300 ml of distilled water and stir well. And completely dissolved. The beaker containing the obtained iron-manganese mixed aqueous solution was kept at room temperature or lower (5
° C). In another glass beaker, 50 g of lithium hydroxide monohydrate was weighed, 300 ml of distilled water was added and stirred to completely dissolve. The obtained lithium hydroxide aqueous solution was gradually dropped into an iron-manganese mixed aqueous solution kept at 5 ° C. to prepare an iron-manganese coprecipitate.

共沈物を含む反応液を氷冷槽より取り出し、室温で空気を吹き込みながら共沈物を2日
間空気酸化した。空気酸化後の共沈物に蒸留水1000mlを加え、よく攪拌した後、濾過して過剰の水酸化リチウム、水溶性塩などを分離除去した。
The reaction solution containing the coprecipitate was taken out of the ice-cooled bath, and the coprecipitate was air oxidized for 2 days while blowing air at room temperature. To the coprecipitate after air oxidation, 1000 ml of distilled water was added and stirred well, followed by filtration to separate and remove excess lithium hydroxide, water-soluble salts and the like.

容量1000mlのポリテトラフルオロエチレン製ビーカーに水酸化リチウム1水和物60gおよび塩素酸カリウム(酸化剤)60gを秤量し、蒸留水500mlを加え、よく攪拌した後、上記で得
た濾過物を加え、攪拌して分散させた。このポリテトラフルオロエチレン製ビーカーをオートクレーブ中に静置し、220℃で8時間水熱処理を行った。水熱反応終了後の処理液を自然冷却した後、オートクレーブから生成物を取り出し、蒸留水にて5回デカンテーション
を行って生成物を洗浄し、濾過し、ポリテトラフルオロエチレン製シャーレに移した。このシャーレ内に水酸化リチウム1水和物0.25mol(10.49g)を蒸留水100mlに溶解させた水酸
化リチウム水溶液を加え、よく攪拌した後、100℃乾燥させた。
Weigh 60 g of lithium hydroxide monohydrate and 60 g of potassium chlorate (oxidizing agent) in a polytetrafluoroethylene beaker with a capacity of 1000 ml, add 500 ml of distilled water, stir well, and then add the filtrate obtained above. And dispersed by stirring. The polytetrafluoroethylene beaker was left in an autoclave and hydrothermally treated at 220 ° C. for 8 hours. After natural cooling of the treatment liquid after completion of the hydrothermal reaction, the product was taken out from the autoclave, washed with distilled water 5 times, washed, filtered, and transferred to a polytetrafluoroethylene petri dish. . A lithium hydroxide aqueous solution in which 0.25 mol (10.49 g) of lithium hydroxide monohydrate was dissolved in 100 ml of distilled water was added to the petri dish and stirred well, followed by drying at 100 ° C.

次いで、乾燥生成物をめのう乳鉢にてよく粉砕した後、得られた粉末をアルミナ製焼成容器に薄く広げて入れ、電気炉を用いて酸素気流中650℃で20時間焼成を行った。焼成後
、生成物を室温まで24時間かけて冷却し、粉砕した後、蒸留水により5回デカンテーショ
ンを行って、過剰の水酸化リチウム、炭酸リチウムなどを除去し、濾過し、100℃で12時
間乾燥することにより、目的物質であるリチウム-鉄-マンガン複合酸化物を得た。得られた粉末は、図1から明らかな様に、平均一次粒子径が約100nmの微粒子であることがわか
る。
Next, after the dried product was pulverized well in an agate mortar, the obtained powder was thinly spread in an alumina firing container and fired at 650 ° C. for 20 hours in an oxygen stream using an electric furnace. After calcination, the product was cooled to room temperature over 24 hours, pulverized, then decanted with distilled water 5 times to remove excess lithium hydroxide, lithium carbonate, etc., filtered, and filtered at 100 ° C. for 12 hours. By drying for a period of time, the target substance lithium-iron-manganese composite oxide was obtained. As is apparent from FIG. 1, the obtained powder is a fine particle having an average primary particle diameter of about 100 nm.

得られた試料のX線回折パターンを図2において、"+"(上方の曲線)として示す。すべてのピークは

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a=2.8769(3)Å、c=14.2725(12)
Å、ピーク位置は図2において、回折図形下の縦棒で表示)で指数づけ可能であり、層状
岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生成していることが確認できた。得られた格子定数値は、前出の"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 The X-ray diffraction pattern of the obtained sample is shown as “+” (upper curve) in FIG. Every peak is
Figure 0004604237
Unit cell derived from a layered rock-salt structure with a space group of (lattice constant a = 2.8769 (3) Å, c = 14.2725 (12)
The peak position can be indexed with a vertical bar below the diffraction pattern in FIG. 2, and it was confirmed that a lithium-iron-manganese composite oxide having a layered rock salt type was formed. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide (a = 2.882Å, c = 14.287Å) described in the above-mentioned “Tanabe Literature”.

充放電特性評価
得られた試料20mgに対し、アセチレンブラック5mgおよびポリテトラフルオロエチレン粉
末0.5mgを加えて、乳鉢にて混合し、金属アルミニウム集電体に圧着した。得られた正極
合材を120℃で真空乾燥した後、グローブボックス内に導入し、グローブボックス内にて
支持塩LiPF6とエチレンカーボネートおよびジエチルカーボネート混合溶媒からなる電解
液と金属リチウム負極を用いて、コイン型リチウム二次電池を作製した。
Evaluation of charge / discharge characteristics To 20 mg of the obtained sample, 5 mg of acetylene black and 0.5 mg of polytetrafluoroethylene powder were added, mixed in a mortar, and pressed onto a metal aluminum current collector. The obtained positive electrode mixture was vacuum-dried at 120 ° C., and then introduced into the glove box. In the glove box, the electrolyte composed of the supporting salt LiPF 6 and ethylene carbonate / diethyl carbonate mixed solvent and the metal lithium negative electrode were used. A coin-type lithium secondary battery was produced.

この電池を充放電装置に接続し、試験温度30℃、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。   This battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge at a test temperature of 30 ° C., a charge / discharge potential range of 3-4.3 V, and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

図3の充放電曲線は、各充放電条件での充放電容量を計測した結果を示している(右上
がりの曲線が充電曲線に対応し、右下がりの曲線が放電曲線に対応する)。また、表1は
、充放電容量を示す。なお、以下の各表には、下記実施例2〜10および比較例1〜7で得られた複合酸化物についての結果を併せて示してある。
The charge / discharge curve in FIG. 3 shows the results of measuring the charge / discharge capacity under each charge / discharge condition (the upward curve corresponds to the charge curve, and the downward curve corresponds to the discharge curve). Table 1 shows the charge / discharge capacity. The following tables also show the results of the composite oxides obtained in Examples 2 to 10 and Comparative Examples 1 to 7 below.

Figure 0004604237
Figure 0004604237

図3および表1から、充電容量は100mAh/g以上を有し、初期放電時に4V平坦領域が現れ、初期放電平均電圧も3.80V以上、10サイクル後も3.5V以上で、48mAh/g程度の放電容量を有していることが明らかである。このことから、本発明による物質が4V級リチウム二次電池材料として良好な特性を有していることが確認できた。   From Fig. 3 and Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or more, the 4V flat region appears at the time of initial discharge, the initial discharge average voltage is 3.80V or more, and after 10 cycles it is 3.5V or more, about 48mAh / g It is clear that it has a discharge capacity. From this, it was confirmed that the substance according to the present invention has good characteristics as a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、Fe、Mn含有量(重量%)から、以下の式1およ
び2を用いて計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のxおよびy値は、それぞれ0.20および0.503と見積もられ、x値は基準値の0.18よりも大きく、y値も0.4-0.6の範囲内なので、目的物質が得られていることがわかった(表2参照)。
式1:x=(Li量/6.94-鉄量/55.85-マンガン量/54.94)/(Li量/6.94+鉄量/55.85+マンガン量/54.94)
式2:y=鉄量/55.85/(鉄量/55.85+マンガン量/54.94)
ここで"6.94"、"55.85"および"54.94"という値は、それぞれリチウム、鉄およびマンガンの原子量である。
Chemical analysis The composition formula Li 1 + x (Fe, calculated from the following formulas 1 and 2 from the contents (% by weight) of Li, Fe and Mn obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method y Mn 1-y ) The x and y values in 1-x O 2 are estimated to be 0.20 and 0.503, respectively, since the x value is greater than the reference value of 0.18 and the y value is within the range of 0.4-0.6, It was found that the target substance was obtained (see Table 2).
Formula 1: x = (Li content / 6.94-iron content / 55.85-manganese content / 54.94) / (Li content / 6.94 + iron content / 55.85 + manganese content / 54.94)
Formula 2: y = iron content / 55.85 / (iron content / 55.85 + manganese content / 54.94)
Here, the values "6.94", "55.85" and "54.94" are the atomic weights of lithium, iron and manganese, respectively.

Figure 0004604237
Figure 0004604237

X線リートベルト解析
図2のX線回折パターン(2θ範囲30-125°、0.02°ステップで各ステップ3.5s積算で測定)を"RIETAN-2000"(F. Izumi and T. Ikeda, Mater. Sci. Forum, 321-324 (2000) 198-203)により、最小自乗法にてフィッティングを行い、以下の層状岩塩型構造モデル(図4参照)を用いた際のLi単独層内格子位置(3a位置)に混在する遷移金属(M)占有率(%)とLi-Mn-Fe混合層内格子位置(3b位置)中に存在する遷移金属(M')占有率(%)を可変パラメータとして算
出した。
構造モデル:(Li1-mMm)3a[Li1-nM 'n]3bO2:ここで、括弧の添え字の3aは3a位置のイオン
分布を表し、3bは3b位置でのイオン分布を表す。
X-ray Rietveld analysis The X-ray diffraction pattern shown in Fig. 2 (measured in 2θ range 30-125 °, 0.02 ° step by 3.5s each step) "RIETAN-2000" (F. Izumi and T. Ikeda , Mater. Sci. Forum, 321-324 (2000) 198-203), fitting with the least square method and using the following layered rock salt structure model (see Fig. 4) Transition metal (M) occupancy (%) mixed at position (3a position) and transition metal (M ') occupancy (%) present in the lattice position (3b position) in the Li-Mn-Fe mixed layer are variable. Calculated as a parameter.
Structural model: (Li 1-m M m ) 3a [Li 1-n M ' n ] 3b O 2 : Here, the subscript 3a represents the ion distribution at the 3a position, and 3b represents the ion at the 3b position. Represents the distribution.

両占有率の和を全遷移金属量(%)と定義した。X線回折結果に基づく各種のパラメータ
を表3に示す。
The sum of both occupancy rates was defined as the total transition metal content (%). Table 3 shows various parameters based on the X-ray diffraction results.

Figure 0004604237
Figure 0004604237

前出の"田渕文献"に記載の様に、中性子回折を用いた3a位置にはLiイオン以外に主に鉄イオンが混在することがわかっている。すなわち3a位置への遷移金属の混在は鉄イオンの乱れによって引き起こされている。充放電時に脱離・挿入されるリチウムイオンは3a位置のリチウムイオンであり、リチウムイオン脱離・挿入は3a位置のリチウムイオンが隣接する6c位置の空孔を介して隣の3a位置に移ることによって起こるため、3a位置への遷移金属イオンの存在は、リチウムイオン拡散の妨げとなり、充放電特性劣化の原因となりうる。従って、この3a位置の遷移金属イオン量はできる限り少なくすることが望ましい。本発明により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は約4%程度と低いものであり、そのため充
放電特性の良好な試料が作製できていることがわかる。
It is known that iron ions are mainly mixed in addition to Li ions at the 3a position using neutron diffraction, as described in the above-mentioned "Tanabe Literature". In other words, the transition metal mixture at the 3a position is caused by the disturbance of iron ions. Lithium ions that are desorbed / inserted during charge / discharge are lithium ions at the 3a position, and lithium ions desorbed / inserted move to the adjacent 3a position through the vacancy at the 6c position adjacent to the lithium ion at the 3a position. Therefore, the presence of transition metal ions at the 3a position hinders lithium ion diffusion and may cause deterioration of charge / discharge characteristics. Therefore, it is desirable to reduce the amount of transition metal ions at the 3a position as much as possible. The amount of transition metal ions at the 3a position of the substance obtained by the present invention is as low as about 4%, so that it can be seen that a sample having good charge / discharge characteristics can be produced.

また、得られた全遷移金属量は、本発明物質中の鉄イオン量および鉄イオン価数に依存する。全遷移金属量に対する鉄イオン量(Fe/(Fe+Mn)比、y値)が0.5である場合に、鉄イオンがすべて3価であって、かつマンガンイオンがすべて4価である場合には、組成式は
Li(4-z)/3FezMn(2-2z)/3O2のz=0.4の場合に相当し、Li1.2Fe0.4Mn0.4O2で表される。すなわち、この組成では全遷移金属量は0.8(80%)となる。ところが、後述の様に、57Feメスバウワ分光の結果から鉄イオンの一部が4価に酸化されているため、組成式は
Li(4-z)/3Fe3+ zM 4+ (2-2z)/3O2(M=Mn、Fe)へと変化し、zは0.4より小さくなる。目的物質中の全遷移金属量は3価鉄量と以下の式3の関係があるため
式3:全遷移金属量(%)=100×(z+2/3-2z/3)=100×(2+z)/3
において、z=0.4の時には、全遷移金属量は80%であるが、z<0.4では全遷移金属量は80%以下に下がりうる。しかしながら、すべての鉄が4価になった状態(z=0)においても、全遷移金属量は式3より2/3(67%)以上はあるはずである。しかるに、試料中に鉄イオンが存在す
る不純物相(立方晶岩塩型のα-LiFeO2やスピネルフェライトLiFe5O8あるいはMnFe2O4)の
ようなものが存在すると、目的物質である層状岩塩型の結晶相中の鉄イオン量が減少し、上記値(67%)以下になる場合がある。その場合には、構造中の充放電活性種である鉄イオ
ン量の減少により充放電容量が著しく低下するものと考えられる。本実施例1においては、この量が68.4%であることから、良好な充放電特性が得られたものと考えられる。
Further, the total amount of transition metal obtained depends on the iron ion amount and iron ion valence in the substance of the present invention. When the amount of iron ions (Fe / (Fe + Mn) ratio, y value) relative to the total amount of transition metals is 0.5, when all iron ions are trivalent and all manganese ions are tetravalent The composition formula is
Corresponds to the case of Li (4-z) / 3 Fe z Mn (2-2z) / 3 O 2 of z = 0.4, is represented by Li 1.2 Fe 0.4 Mn 0.4 O 2 . That is, in this composition, the total amount of transition metal is 0.8 (80%). However, as will be described later, from the result of 57 Fe Mossbauer spectroscopy, some iron ions are oxidized to tetravalent, so the composition formula is
Li (4-z) / 3 Fe 3+ z M 4+ (2-2z) / 3 O 2 (M = Mn, Fe), and z is smaller than 0.4. Since the total amount of transition metals in the target substance is related to the amount of trivalent iron and the following formula 3, formula 3: Total transition metal content (%) = 100 × (z + 2 / 3-2z / 3) = 100 × (2 + z) / 3
When z = 0.4, the total transition metal amount is 80%, but when z <0.4, the total transition metal amount can be reduced to 80% or less. However, even in the state where all iron is tetravalent (z = 0), the total amount of transition metal should be 2/3 (67%) or more from Equation 3. However, if there is an impurity phase (such as cubic rock salt type α-LiFeO 2 or spinel ferrite LiFe 5 O 8 or MnFe 2 O 4 ) that contains iron ions in the sample, the target layered rock salt type In some cases, the amount of iron ions in the crystal phase decreases and falls below the above value (67%). In that case, it is considered that the charge / discharge capacity is remarkably lowered due to the decrease in the amount of iron ions which are the charge / discharge active species in the structure. In Example 1, since this amount is 68.4%, it is considered that good charge / discharge characteristics were obtained.

57 Feメスバウワ分光
得られた物質中の鉄イオン価数を推定するために、室温(25℃)にて57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した(図5参照;±2.5mm/sの速度範囲、速度較正用標準物質α-Fe)。得られたスペクトル(●)は非対称ダブレット形状であり、試料が常磁性体であることを示している。
57 Fe Mossbauer spectroscopy In order to estimate the iron ion valence in the obtained material, a 57 Fe Mossbauer spectrum was measured at room temperature (25 ° C) (see Fig. 5; ± 2.5 mm / s). Speed range, standard material for speed calibration α-Fe). The obtained spectrum (●) has an asymmetric doublet shape, indicating that the sample is a paramagnetic substance.

非対称ダブレットをフィッティングするために異性体シフト値の異なる2つの対称的な
ダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は、+0.3327(6)mm/sであり
、文献(G.Prado, A.Rougier, L.Fournes and C.Delmas, Journal of The Electrochemical Society, 147, 2880-2884:以下"Prado文献"という)中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と
帰属された。一方、B成分の異性体シフト値は-0.038(4)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことから、B成分は4価鉄成分と解釈できる。これらAおよびB成分の面積比は、68.5:31.5であることから、この試料中で鉄イオンは3価と4価の混合原子価状態にあることがわかる。これらの結果を表4に示す。なお、表4には、後述の磁化測定データを併せて記載してある。
Two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit asymmetric doublets. The isomer shift value of the A component is +0.3327 (6) mm / s, and the literature (G. Prado, A. Rougier, L. Fournes and C. Delmas, Journal of The Electrochemical Society, 147, 2880-2884: A component is 3 because it is close to the value of trivalent iron (+0.33 mm / s) in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample (hereinafter referred to as “Prado literature”). It was attributed to a valence iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is -0.038 (4) mm / s, and the value of tetravalent iron (-0.11 mm / s) in the above-mentioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample Since it is close, the B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 68.5: 31.5, it can be seen that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this sample. These results are shown in Table 4. Table 4 also includes magnetization measurement data described later.

Figure 0004604237
Figure 0004604237

"田渕文献"に記載されている様に、本実施例物質は、3価鉄成分が充電時に4価に酸化され、放電時に3価に戻ることにより、4V領域で充放電する材料である。そのため、単純に
は目的物質中の3価鉄イオン量は100%に近いことが望ましい、しかしながら、高電流密度
下での充放電試験においては、正極材料は高電子伝導性を有する必要があり、本実施例物質では、電子伝導性は鉄イオンの3価/4価混合原子化状態により発現している。これらの
点を総合的に考慮して、本発明による物質の場合、4価鉄イオン量は12%以上存在することを必須とする。実施例1の物質の場合には、4価鉄量は31.5%あることから、充放電特性が
良好な試料が得られたものと解釈できる。
As described in “Tanabe Literature”, the substance of this example is a material that is charged and discharged in the 4 V region by oxidizing the trivalent iron component to tetravalent during charging and returning to trivalent during discharging. Therefore, simply, the amount of trivalent iron ions in the target substance is desirably close to 100%. However, in charge / discharge tests under a high current density, the positive electrode material needs to have high electron conductivity, In this example substance, the electronic conductivity is expressed by the trivalent / tetravalent mixed atomized state of iron ions. Considering these points comprehensively, in the case of the substance according to the present invention, it is essential that the amount of tetravalent iron ions is 12% or more. In the case of the substance of Example 1, since the amount of tetravalent iron is 31.5%, it can be interpreted that a sample having good charge / discharge characteristics was obtained.

磁化測定
実施例1で得られた物質は、メスバウワ分光スペクトルにより、室温では常磁性体であることが明らかとなったが、3価鉄イオンを含むため、試料中にスピネルフェライトに代表
されるフェリ磁性を有する磁性不純物(LiFe5O8あるいはMnFe2O4)が微量(1%以下)に混入してくる可能性がある。このような磁性不純物は、前述の粉末X線回折による検出はきわめ
て困難である。
Magnetization measurement The substance obtained in Example 1 was found to be a paramagnetic substance at room temperature by Mossbauer spectroscopy. However, since it contains trivalent iron ions, the sample contains spinel ferrite. There is a possibility that a magnetic impurity (LiFe 5 O 8 or MnFe 2 O 4 ) having a representative ferrimagnetism is mixed in a trace amount (1% or less). Such magnetic impurities are extremely difficult to detect by the aforementioned powder X-ray diffraction.

そこで振動型磁束計を用いて、上記不純物の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。磁化測定は±10kOeの磁場範囲において、25℃で
行った。磁化の較正用標準物質としてマンガンタットン塩((NH4)2Mn(SO4)2・6H2O)を用いた。
Therefore, the spontaneous magnetization of the impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities. Magnetization measurement was performed at 25 ° C. in a magnetic field range of ± 10 kOe. Manganese tutton salt ((NH 4 ) 2 Mn (SO 4 ) 2 · 6H 2 O) was used as a standard substance for calibration of magnetization.

得られた磁化曲線を図6に示す。試料が常磁性体である場合には、この曲線は傾き正の
直線となるが、得られた曲線はS字型となっており、微量の磁性不純物を含んでいること
がわかる。自発磁化を見積もるため、+7から+10kOeの磁化を磁場に対して一次回帰直線(図中点線)で近似し、その切片を求め、-7から-10kOeの磁化を磁場に対して一次回帰直線の切片に対応する値の絶対値との平均値をとった。本実施例試料では、自発磁化は0.155(5)Gcm3/gと見積もられた。仮にこの不純物がLiFe5O8のみと見積もられると、その室温で
の自発磁化は文献(近角聡信、太田恵造、安達健五、津屋 昇、石川義和 編、磁性体ハ
ンドブック、朝倉書店、1975年、 p611:以下"近角文献"という)から、65Gcm3/gなので、不純物量は0.24%と見積もられる。一方、また、MnFe2O4のみである場合には、約75Gcm3/gなので、上記"近角文献"から、不純物量は0.21%と見積もられる。このように磁化測定に
より、微量不純物検出が可能である。本実施例1による試料の自発磁化は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/gよりも小さいので、充放電特性に特に悪影響を与え
ないことがわかる。
The obtained magnetization curve is shown in FIG. When the sample is a paramagnetic substance, this curve is a straight line with a positive slope, but the obtained curve is S-shaped, indicating that it contains a trace amount of magnetic impurities. To estimate the spontaneous magnetization, the magnetization from +7 to +10 kOe is approximated by a linear regression line (dotted line in the figure) to the magnetic field, the intercept is obtained, and the magnetization from -7 to -10 kOe is linear regression line to the magnetic field. The average value with the absolute value of the value corresponding to the intercept of was taken. In the sample of this example, the spontaneous magnetization was estimated to be 0.155 (5) Gcm 3 / g. If this impurity is estimated to be LiFe 5 O 8 only, the spontaneous magnetization at room temperature can be found in literature (Nakaku Yasunori, Ota Keizo, Adachi Kengo, Tsuya Noboru, Ishikawa Yoshikazu, Magnetic Handbook, Asakura Shoten, 1975, p611: hereinafter referred to as “close-angle literature”), the amount of impurities is estimated to be 0.24% because it is 65 Gcm 3 / g. On the other hand, when only MnFe 2 O 4 is used, the impurity amount is estimated to be 0.21% from the above “close-angle literature” because it is about 75 Gcm 3 / g. In this way, trace impurities can be detected by the magnetization measurement. Since the spontaneous magnetization of the sample according to Example 1 is smaller than the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization value stipulated by the present invention, it can be seen that the charge / discharge characteristics are not particularly adversely affected.

高温充放電試験
負極を黒鉛に変更したこと以外は、上記充放電特性評価で用いたものと同様の構造のコイン型リチウム二次電池を作製した。この電池を60℃に保たれた恒温槽に入れ、充放電電位範囲2.5-4.3V(ただし最大充電容量を150mAh/gに制限)、電流密度42mA/gとして充電開始で10サイクルまで充放電特性評価を行った。
High-temperature charge / discharge test A coin-type lithium secondary battery having the same structure as that used in the charge / discharge characteristic evaluation was prepared except that the negative electrode was changed to graphite. Charge and discharge characteristics up to 10 cycles at the start of charging at a charge density of 2.5-4.3V (however, the maximum charge capacity is limited to 150mAh / g) and current density of 42mA / g. Evaluation was performed.

比較として、リチウムマンガンスピネル(Li1.1Mn1.9O4)を正極材料とすること以外は、上記方法と同様にして作製したコイン型リチウム二次電池を用いて、60℃において充放電試験を行った。尚、ここで用いたLi1.1Mn1.9O4は、Mn2O3とLiOHをモル比0.95:1.1の割合で乾式混合し、大気中900℃、20時間焼成することにより作製したものである。 For comparison, a charge / discharge test was performed at 60 ° C. using a coin-type lithium secondary battery manufactured in the same manner as described above except that lithium manganese spinel (Li 1.1 Mn 1.9 O 4 ) was used as the positive electrode material. . The Li 1.1 Mn 1.9 O 4 used here was prepared by dry-mixing Mn 2 O 3 and LiOH at a molar ratio of 0.95: 1.1 and firing in the atmosphere at 900 ° C. for 20 hours.

図7は60℃における充放電特性を示すグラフであり、右上がりの曲線が充電曲線であり、右下がりの曲線が放電曲線である。図7において、"1c"とあるのは、初期充電容量を示す曲線、"10c"とあるのは、10サイクル後充電容量を示す曲線、"1d"とあるのは、初期
放電容量を示す曲線、"10d"とあるのは、10サイクル後放電容量を示す曲線である。
FIG. 7 is a graph showing the charge / discharge characteristics at 60 ° C., the curve rising to the right is the charge curve and the curve falling to the right is the discharge curve. In FIG. 7, “1c” is a curve indicating the initial charge capacity, “10c” is a curve indicating the charge capacity after 10 cycles, and “1d” is a curve indicating the initial discharge capacity. "10d" is a curve showing the discharge capacity after 10 cycles.

得られた充放電特性(図7)より、実施例1材料を用いた電池は、初期放電容量こそ100mAh/gと低いものの10サイクル後の放電容量は148mAh/gであり、比較としたリチウムマンガンスピネルを用いた電池(1サイクル目放電容量74mAh/g、10サイクル目放電容量41mAh/g)に
比べて高容量であった。 また、実施例1材料を用いた電池は、10サイクル後の平均放電
電圧も3.21Vあり、高電位を維持していることがわかる。
From the obtained charge / discharge characteristics (Fig. 7), the battery using Example 1 material had a low initial discharge capacity of 100 mAh / g, but the discharge capacity after 10 cycles was 148 mAh / g. Compared to a battery using spinel (discharge capacity 74 mAh / g at the first cycle, discharge capacity 41 mAh / g at the 10th cycle), the capacity was higher. In addition, the battery using the material of Example 1 has an average discharge voltage after 10 cycles of 3.21 V, indicating that a high potential is maintained.

更に、60℃での充放電試験を行った後、実施例1の材料を用いた電池を室温(30℃)に戻
し、同一の充放電条件で10サイクル充放電試験を行い、長期サイクル特性を評価した。
Furthermore, after conducting a charge / discharge test at 60 ° C., the battery using the material of Example 1 was returned to room temperature (30 ° C.), a 10-cycle charge / discharge test was performed under the same charge / discharge conditions, and long-term cycle characteristics were evaluated.

図8は、60℃での10サイクルの充放電試験後に、室温(30℃)で充放電試験を行った場合の充放電特性を示すグラフであり、図7と同様に、"1c"とあるのは、初期充電容量を示す曲線、"10c"とあるのは、10サイクル後充電容量を示す曲線、"1d"とあるのは、初期放
電容量を示す曲線、"10d"とあるのは、10サイクル後放電容量を示す曲線である。また
、図9は、この充放電試験におけるサイクル数による充放電容量の変化を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the charge / discharge characteristics when a charge / discharge test is performed at room temperature (30 ° C.) after 10 cycles of charge / discharge tests at 60 ° C., which is “1c” as in FIG. Is the curve indicating the initial charge capacity, “10c” is the curve indicating the charge capacity after 10 cycles, “1d” is the curve indicating the initial discharge capacity, and “10d” is It is a curve which shows the discharge capacity after 10 cycles. FIG. 9 is a graph showing changes in charge / discharge capacity depending on the number of cycles in the charge / discharge test.

図8及び図9より、実施例1の材料を用いた電池は、平均放電電圧3.2V、放電容量120-123mAh/gでサイクル毎に容量低下を起こすことなく充放電可能であることが判る。   8 and 9, it can be seen that the battery using the material of Example 1 can be charged / discharged without causing a capacity decrease at each cycle with an average discharge voltage of 3.2 V and a discharge capacity of 120 to 123 mAh / g.

以上の試験は、実用化されている負極材料である黒鉛を用いて高温での充放電特性を評価し、更に、長期サイクル特性を評価するものである。この結果は、実施例1の材料は、
負極として黒鉛を用いた実用に近い電池構成においても安定に充放電可能なことを示すものである。
The above tests evaluate the charge / discharge characteristics at high temperature using graphite, which is a negative electrode material that has been put into practical use, and further evaluate the long-term cycle characteristics. As a result, the material of Example 1 is
This shows that charging and discharging can be stably performed even in a practical battery configuration using graphite as a negative electrode.

実施例1材料の総合評価
以上の化学分析、リートベルト解析、57Feメスバウワ分光スペクトルおよび磁化測定により得られる各パラメータは、いずれも目的物質の生成を示していることから、本実施例材料は、良好な充放電特性を備えているものと解釈できる。
Example 1 Comprehensive evaluation of materials Since the parameters obtained by the above chemical analysis, Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectrum and magnetization measurement all indicate the generation of the target substance, The example material can be interpreted as having good charge / discharge characteristics.

実施例2
水熱処理反応生成物に水酸化リチウムを混合し、乾燥し、粉砕して得た粉末を電気炉で焼成するに際し、その焼成温度を600℃とした以外は実施例1(焼成温度650℃)と同様の手法で、リチウム-鉄-マンガン複合酸化物を合成した。
Example 2
When the powder obtained by mixing lithium hydroxide with the hydrothermal treatment reaction product, drying, and pulverizing is fired in an electric furnace, the firing temperature is set to 600 ° C., and Example 1 (baking temperature 650 ° C.) is used. A lithium-iron-manganese composite oxide was synthesized by the same method.

得られた試料のX線回折パターンより、実施例1と同様にすべてのピークは、

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a=2.8783(3) Å、c=14.2656(12)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生成
していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all the peaks are the same as in Example 1.
Figure 0004604237
Lithium-iron-manganese composite with layered rock salt type that can be indexed by unit cell (lattice constant a = 2.8783 (3) Å, c = 14.2656 (12) Å) derived from layered rock salt structure with space group It was confirmed that an oxide was generated. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本実施例で得られた試料を用いてコイン型リチウム二次電池を作製した。得られた電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced by using the sample obtained in this example by the same method as in Example 1. The obtained battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge with a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g以上であり、初期放電時に4V平坦領域が現れ、初期放電平均電圧も3.80V以上、10サイクル後も3.5V以上で52mAh/g程度の放電容量を有していることから、本実施例材料が、4V級リチウム二次電池材料として良好な特性を有していることが確認できた。   As is clear from Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or more, a 4V flat region appears at the time of initial discharge, the initial discharge average voltage is 3.80V or more, and the discharge is about 52mAh / g at 3.5V or more after 10 cycles. Since it has a capacity, it was confirmed that the material of this example had good characteristics as a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(
重量%)を用いて計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.21および0.505と見積もられた(表2参照)。x値は基準値の0.18より大きく、かつy値も0.4〜0.6の範囲内にあるので、所望の物質が得られていることがわかった。
Chemical analysis Li, Fe and Mn contents obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1 (
The x and y values in the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 calculated using (weight%) were estimated to be 0.21 and 0.505, respectively (see Table 2). ). Since the x value was larger than the reference value of 0.18 and the y value was in the range of 0.4 to 0.6, it was found that the desired substance was obtained.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

表3に示す様に、本実施例により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は、約5.5%程度と12%以下であり、かつ全遷移金属量は、基準値である67%より大きい69.4%であり、所
望の物質が得られていることが確認できた。
As shown in Table 3, the amount of transition metal ions at the 3a position of the substance obtained in this example is about 5.5%, which is 12% or less, and the total amount of transition metals is greater than the reference value of 67%. It was 69.4%, and it was confirmed that the desired substance was obtained.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様に室温(25℃)にて57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。
57 Fe Mossbauer spectroscopy The 57 Fe Mossbauer spectrum was measured at room temperature (25 ° C) in the same manner as in Example 1.

得られたスペクトルは、非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は、+0.3358(6)mm/sであり、"Prado文献"中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と
帰属された。一方、B成分の異性体シフト値は、-0.029(4)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる。これらAおよびB成分の面積比は、66.3:33.7であることから、この試料中で鉄イオンは3価と4価の混合原子価状態にあることがわかる(表4参照)。本発明物質の場合には、4価鉄イオン量は12%以上存在することを必須としており、本実施例2の物質において、4
価鉄量は33.7%あることから、目的物質が得られたものと解釈できる。
The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of the component A is +0.3358 (6) mm / s, and the trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in “Prado literature” Since it was close to the value (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is -0.029 (4) mm / s, and the value of tetravalent iron in the aforementioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample (-0.11 mm / s) The B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 66.3: 33.7, it can be seen that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this sample (see Table 4). In the case of the substance of the present invention, the amount of tetravalent iron ions must be 12% or more.
Since the iron content is 33.7%, it can be interpreted that the target substance was obtained.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities.

自発磁化は0.078(3)Gcm3/gと見積もられた。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/gより小さいので、目的物質が得られていることがわかる。 The spontaneous magnetization was estimated to be 0.078 (3) Gcm 3 / g. Since this value is smaller than the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization defined by the present invention, it can be seen that the target substance is obtained.

実施例2材料の総合評価
以上の化学分析、リートベルト解析、57Feメスバウワ分光スペクトルおよび磁化測定により得られる各パラメータは、いずれも目的物質の生成を示していることから、本実施例材料は、良好な充放電特性を備えているものと解釈できる。
Example 2 Comprehensive evaluation of materials Since each parameter obtained by the above chemical analysis, Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectrum and magnetization measurement indicates the generation of the target substance, The example material can be interpreted as having good charge / discharge characteristics.

実施例3
鉄-マンガン共沈物を調製するに際し、鉄-マンガン混合水溶液のビーカーをガラス製からチタン製に変更し、その溶液に対し、水酸化リチウム一水和物50gを含む水溶液に代えて
同量の水酸化ナトリウム50gを含む水酸化ナトリウム水溶液を滴下する以外は実施例1と
同様にして、目的物質であるリチウム-鉄-マンガン複合酸化物を得た。
Example 3
When preparing the iron-manganese coprecipitate, the beaker of the iron-manganese mixed aqueous solution was changed from glass to titanium, and the same amount was replaced with an aqueous solution containing 50 g of lithium hydroxide monohydrate. A target lithium-iron-manganese composite oxide was obtained in the same manner as in Example 1 except that a sodium hydroxide aqueous solution containing 50 g of sodium hydroxide was dropped.

得られた試料のX線回折パターンより、実施例1と同様にすべてのピークは

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a= 2.8821(2)Å、c= 14.2808(10)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生成していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all the peaks are the same as in Example 1.
Figure 0004604237
Lithium-iron-manganese composite with layered rock salt type, which can be indexed by unit cells (lattice constant a = 2.8821 (2) Å, c = 14.2808 (10) Å) derived from layered rock salt structure with space group It was confirmed that an oxide was generated. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本実施例で得られた試料を正極材料として用いてコイン型
リチウム二次電池を作製した。得られた電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, using the sample obtained in this example as a positive electrode material. The obtained battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge with a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g以上であり、初期放電時に4V平坦領域が現れ、初期放電平均電圧も3.80V以上、10サイクル後も3.5V以上で51mAh/g程度の放電容量を有している。このことから、本実施例材料が、4V級リチウム二次電池材料として有用な特性を有していることが確認できた。   As is clear from Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or more, a 4V flat region appears at the time of initial discharge, the initial discharge average voltage is 3.80V or more, and the discharge is about 51mAh / g at 3.5V or more after 10 cycles. Has capacity. From this, it was confirmed that the material of this example had characteristics useful as a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(重量%)を用いて計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.23および0.502と見積もられた(表2参照)。x値は基準値の0.18より大きく、かつy値も0.4-0.6の範囲内にあるので、目的とする物質が得られていることがわかった。
Chemical analysis In the same manner as in Example 1, the composition formula Li1 + x (Fe) calculated using the Li, Fe and Mn contents (% by weight) obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method was used. The x and y values in y Mn 1-y ) 1-x O 2 were estimated to be 0.23 and 0.502, respectively (see Table 2). Since the x value was larger than the standard value of 0.18 and the y value was in the range of 0.4-0.6, it was found that the target substance was obtained.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

表3に示す様に、本実施例により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は、約7.1%と12%以下であり、かつ全遷移金属量は、基準値である67%より大きい72.4%であることから
、目的とする物質が得られていることが確認できた。
As shown in Table 3, the amount of 3a-position transition metal ions of the substance obtained in this example is about 7.1% and 12% or less, and the total amount of transition metals is 72.4 which is larger than the reference value of 67%. %, It was confirmed that the target substance was obtained.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様に室温(25℃)にて57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。
57 Fe Mossbauer spectroscopy The 57 Fe Mossbauer spectrum was measured at room temperature (25 ° C) in the same manner as in Example 1.

得られたスペクトルは、非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は、+0.3406(8)mm/sであり、"Prado"文献中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と
帰属された。一方、B成分の異性体シフト値は-0.005(9)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる。これらAおよびB成分の面積比は、70.4:29.6であることから、この試料中で鉄イオンは3価と4価の混合原子価状態にあることがわかる(表4参照)。本発明物質の場合には、4
価鉄イオン量は12%以上存在することを必須としており、本実施例3の物質において、4価鉄量は29.6%であることから、目的物質が得られたものと解釈できる。
The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of the A component is +0.3406 (8) mm / s, and the trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in the “Prado” document. Since it was close to the value (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is -0.005 (9) mm / s, and the value of tetravalent iron (-0.11 mm / s) in the aforementioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample From the closeness, the B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 70.4: 29.6, it can be seen that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this sample (see Table 4). In the case of the substance of the present invention, 4
It is essential that the amount of valent iron ions is 12% or more. In the substance of Example 3, the amount of tetravalent iron is 29.6%, which can be interpreted as that the target substance was obtained.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。自発磁化は、0.0221(13)Gcm3/gと見積もられた(表4参照)。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/g
より小さいので、目的とする物質が得られていることがわかる。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities. Spontaneous magnetization was estimated to be 0.0221 (13) Gcm 3 / g (see Table 4). This value is the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization defined by the present invention.
Since it is smaller, it turns out that the target substance is obtained.

実施例3材料の総合評価
以上の化学分析、リートベルト解析、57Feメスバウワ分光スペクトルおよび磁化測定により得られる各パラメータは、いずれも目的物質の生成を示していることから、本実施例材料は、良好な充放電特性を備えているものと解釈できる。
Example 3 Comprehensive evaluation of materials Since each parameter obtained by the above chemical analysis, Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectrum and magnetization measurement indicates the generation of the target substance, The example material can be interpreted as having good charge / discharge characteristics.

実施例4
ポリテトラフルオロエチレン製シャーレに収容された精製水熱反応生成物に対し、濃度の異なる水酸化リチウム一水和物水溶液を添加すること、および焼成温度を変更すること以外は、実施例3と同様にして、目的物質であるリチウム-鉄-マンガン複合酸化物を調製し
た。すなわち、蒸留水100ml中の水酸化リチウム一水和物量を0.375mol(15.74g)とし(実
施例3では、0.25mol(10.49g)である)、焼成温度を600℃とした(実施例3では650℃である)。
Example 4
The same as in Example 3 except that the aqueous solution of lithium hydroxide monohydrate having a different concentration is added to the purified hydrothermal reaction product contained in the petri dish made of polytetrafluoroethylene and the calcination temperature is changed. Thus, the target substance, lithium-iron-manganese composite oxide, was prepared. That is, the amount of lithium hydroxide monohydrate in 100 ml of distilled water was 0.375 mol (15.74 g) (in Example 3, it was 0.25 mol (10.49 g)), and the firing temperature was 600 ° C. (in Example 3). 650 ° C).

得られたリチウム-鉄-マンガン複合酸化物試料のX線回折パターンより、実施例1と同様にすべてのピークは、

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a =2.8821(3)Å、c= 14.2675(11)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生成していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained lithium-iron-manganese composite oxide sample, all the peaks are the same as in Example 1.
Figure 0004604237
Lithium-iron-manganese composite with layered rock salt type that can be indexed by unit cells (lattice constant a = 2.8821 (3) Å, c = 14.2675 (11) Å) derived from a layered rock salt structure with a space group of It was confirmed that an oxide was generated. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本実施例で得られた試料を正極材料として、コイン型リチウム二次電池を作製した。得られた電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, using the sample obtained in this example as a positive electrode material. The obtained battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge with a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g以上であり、初期放電時に4V平坦領域が現れ、初期放電平均電圧も3.80V以上、10サイクル後も3.5V以上で50mAh/g程度の放電容量を有している。これらのことから、本実施例物質が、4V級リチウム二次電池材料として有用な特性を有していることが確認できた。   As is clear from Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or more, a 4V flat region appears at the time of initial discharge, the initial discharge average voltage is 3.80V or more, and after 10 cycles, discharge is about 50mAh / g at 3.5V or more. Has capacity. From these facts, it was confirmed that the substance of this example had characteristics useful as a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(
重量%)を用いて計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.22および0.505と見積もられた(表2参照)。x値は基準値の0.18より大きく、かつy値も0.4-0.6の範囲内にあるので、所望の物質が得られていることがわかった。
Chemical analysis Li, Fe and Mn contents obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1 (
The x and y values in the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 calculated using (weight%) were estimated to be 0.22 and 0.505, respectively (see Table 2). ). Since the x value was larger than the reference value of 0.18 and the y value was in the range of 0.4-0.6, it was found that the desired substance was obtained.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

表3に示す様に、本実施例により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は、約8.8%と12%以下であり、全遷移金属量は、基準値である67%より大きい72.5%であることから、目
的とする物質が得られていることが確認できた。
As shown in Table 3, the amount of 3a-position transition metal ions of the substance obtained in this example is about 8.8% and 12% or less, and the total transition metal amount is 72.5%, which is larger than the reference value of 67%. Therefore, it was confirmed that the target substance was obtained.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様に室温(25℃)にて57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。
57 Fe Mossbauer spectroscopy The 57 Fe Mossbauer spectrum was measured at room temperature (25 ° C) in the same manner as in Example 1.

得られたスペクトルは、非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は、+0.3406(4)mm/sであり、"Prado"文献中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と
帰属された。一方、B成分の異性体シフト値は、-0.039(4)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる。これらA成分およびB成分の面積比は、75.5:24.5であることから、この試料中で鉄イオンは3価と4価の混合原子価状態にあることがわかる(表4参照)。本発明物質の場合には、4価鉄イオン量は12%以上存在することを必須としており、本実施例4の物質の場合には、4価鉄量は24.5%であることから、目的とする物質が得られたものと解釈できる。
The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of the A component is +0.3406 (4) mm / s, and the trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in the “Prado” document. Since it was close to the value (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is -0.039 (4) mm / s, and the value of tetravalent iron in the aforementioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample (-0.11 mm / s) The B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 75.5: 24.5, it can be seen that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this sample (see Table 4). In the case of the substance of the present invention, the amount of tetravalent iron ions must be 12% or more. In the case of the substance of Example 4, the amount of tetravalent iron is 24.5%. It can be interpreted that the substance to be obtained was obtained.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。自発磁化は0.0761(10)Gcm3/gと見積もられた(表4参照)。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/gよ
り小さいので、目的とする物質が得られていることがわかる。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities. The spontaneous magnetization was estimated to be 0.0761 (10) Gcm 3 / g (see Table 4). Since this value is smaller than the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization value defined by the present invention, it can be seen that the target substance is obtained.

実施例4材料の総合評価
以上の化学分析、リートベルト解析、57Feメスバウワ分光および磁化測定により得られる各パラメータは、いずれも目的物質の生成を示していることから、本実施例による材料は、良好な充放電特性を備えているものと解釈できる。
Example 4 Comprehensive evaluation of materials Since each parameter obtained by the above chemical analysis, Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectroscopy and magnetization measurement indicates the generation of the target substance, this example Can be interpreted as having good charge / discharge characteristics.

実施例5
水熱処理反応生成物に水酸化リチウムを混合し、乾燥し、粉砕して得た粉末を電気炉で焼成するに際し、その焼成温度を650℃とした以外は実施例4(焼成温度600℃)と同様の手法で、リチウム-鉄-マンガン複合酸化物を合成した。
Example 5
When the powder obtained by mixing lithium hydroxide with the hydrothermal treatment reaction product, drying, and pulverizing was fired in an electric furnace, the firing temperature was set to 650 ° C, and Example 4 (baking temperature 600 ° C) was used. A lithium-iron-manganese composite oxide was synthesized by the same method.

得られた試料のX線回折パターンより、実施例1と同様にすべてのピークは

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a = 2.8792(2)Å、c= 14.2794(10)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生
成していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all the peaks are the same as in Example 1.
Figure 0004604237
Lithium-iron-manganese composite with layered rock salt type that can be indexed by unit cells (lattice constant a = 2.8792 (2) Å, c = 14.2794 (10) Å) derived from a layered rock salt structure with a space group of It was confirmed that an oxide was generated. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本実施例で得られた試料を正極材料として、コイン型リチウム二次電池を作製した。得られた電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, using the sample obtained in this example as a positive electrode material. The obtained battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge with a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g以上であり、初期放電時に4V平坦領域が現れ、初期放電平均電圧も3.80V以上、10サイクル後も3.5V以上で50mAh/g程度の放電容量を有していることから、本実施例材料が、4V級リチウム二次電池材料として有用な特性を有していることが確認できた。   As is clear from Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or more, a 4V flat region appears at the time of initial discharge, the initial discharge average voltage is 3.80V or more, and after 10 cycles, discharge is about 50mAh / g at 3.5V or more. Since it has capacity, it was confirmed that the material of this example had characteristics useful as a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(
重量%)を用いて計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.21および0.505と見積もられた(表2参照)。x値は基準値の0.18より大きく、かつy値も0.4-0.6の範囲内にあるので、目的とする物質が得られていることがわかった。
Chemical analysis Li, Fe and Mn contents obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1 (
The x and y values in the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 calculated using the weight% were estimated to be 0.21 and 0.505, respectively (see Table 2). ). Since the x value was larger than the standard value of 0.18 and the y value was in the range of 0.4-0.6, it was found that the target substance was obtained.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

本実施例により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は約5.6%と12%以下であり、か
つ全遷移金属量は、基準値である67%より大きい70.5%であることから、目的とする物質が得られていることが確認できた。
The amount of transition metal ions at the 3a position of the substance obtained in this example is about 5.6% and 12% or less, and the total transition metal amount is 70.5%, which is larger than the reference value of 67%. It was confirmed that the substance to be obtained was obtained.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様にして、室温(25℃)にて57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。
57 Fe Mossbauer spectroscopy In the same manner as in Example 1, a 57 Fe Mossbauer spectrum was measured at room temperature (25C).

得られたスペクトルは、非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は、+0.3355(7)mm/sであり、"Prado"文献中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と
帰属された。一方、B成分の異性体シフト値は-0.028(7)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる。これらAおよびB成分の面積比は、70.7:29.3であることから、この試料中で鉄イオンは3価と4価の混合原子価状態にあることがわかる(表4参照)。本発明物質の場合には、4価鉄イオン量は12%以上存在することを必須としており、本実施例5の物質において、4
価鉄量は29.3%であることから、目的とする物質が得られたものと解釈できる。
The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of component A is +0.3355 (7) mm / s, and the trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in the “Prado” document. Since it was close to the value (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is -0.028 (7) mm / s, and the value of tetravalent iron (-0.11 mm / s) in the aforementioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample From the closeness, the B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 70.7: 29.3, it can be seen that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this sample (see Table 4). In the case of the substance of the present invention, the amount of tetravalent iron ions must be 12% or more.
Since the iron content is 29.3%, it can be interpreted that the target substance was obtained.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。自発磁化は、0.0953(10)Gcm3/gと見積もられた。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/gより小さい
ので、目的とする物質が得られていることがわかる。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities. The spontaneous magnetization was estimated to be 0.0953 (10) Gcm 3 / g. Since this value is smaller than the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization value defined by the present invention, it can be seen that the target substance is obtained.

実施例5材料の総合評価
以上の化学分析、リートベルト解析、57Feメスバウワ分光および磁化測定により得られる各パラメータは、いずれも目的物質の生成を示していることから、本実施例材料は、良好な充放電特性を備えているものと解釈できる。
Example 5 Overall evaluation of materials Since each parameter obtained by the above chemical analysis, Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectroscopy and magnetization measurement indicates the generation of the target substance, this example The material can be interpreted as having good charge / discharge characteristics.

実施例6
鉄-マンガン共沈物を調製するに際し、鉄-マンガン混合水溶液に対し、水酸化ナトリウム50gを含む水溶液に代えて同量の水酸化カリウム50gを含む水酸化カリウム水溶液を滴下する以外は実施例3と同様にして、目的物質であるリチウム-鉄-マンガン複合酸化物を得た。
Example 6
Example 3 except that in preparing the iron-manganese coprecipitate, a potassium hydroxide aqueous solution containing 50 g of the same amount of potassium hydroxide was added dropwise to the iron-manganese mixed aqueous solution instead of the aqueous solution containing 50 g of sodium hydroxide. In the same manner as described above, the target substance lithium-iron-manganese composite oxide was obtained.

得られた試料のX線回折パターンより、実施例1と同様にすべてのピークは

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a = 2.8821(3)Å、c= 14.2742(12)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生
成していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all the peaks are the same as in Example 1.
Figure 0004604237
Lithium-iron-manganese composite with layered rock salt type that can be indexed by unit cell derived from layered rock salt type structure with a space group of (lattice constant a = 2.8821 (3) Å, c = 14.2742 (12) Å) It was confirmed that an oxide was generated. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本実施例で得られた試料正極材料として、コイン型リチウム二次電池を作製した。得られた電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced as a sample positive electrode material obtained in this example by the same method as in Example 1. The obtained battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge with a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g以上であり、初期放電時に4V平坦領域が現れ、初期放電平均電圧も3.80V以上、10サイクル後も3.5V以上で52mAh/g程度の放電容量を有している。これらのことから、本実施例の物質が、4V級リチウム二次電池材料として有用な特性を有していることが確認できた。   As is clear from Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or more, a 4V flat region appears at the time of initial discharge, the initial discharge average voltage is 3.80V or more, and the discharge is about 52mAh / g at 3.5V or more after 10 cycles. Has capacity. From these facts, it was confirmed that the substance of this example had useful properties as a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(
重量%)を用いて計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.21および0.504と見積もられた(表2参照)。x値は基準値の0.18より大きく、かつy値も0.4
〜0.6の範囲内にあるので、所望の物質が得られていることがわかった。
Chemical analysis Li, Fe and Mn contents obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1 (
The x and y values in the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 calculated using the weight% were estimated to be 0.21 and 0.504, respectively (see Table 2). ). x value is larger than the standard value of 0.18, and y value is also 0.4
Since it was in the range of -0.6, it was found that the desired substance was obtained.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

本実施例により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は、約7.2%と12%以下であり、
かつ全遷移金属量は、基準値である67%よりも大きい72.5%であることから、目的とする物質が得られていることが確認できた。
The amount of 3a-position transition metal ions of the substance obtained by this example is about 7.2% and 12% or less,
And since the total amount of transition metals was 72.5%, which was larger than the standard value of 67%, it was confirmed that the target substance was obtained.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様にして、室温(25℃)にて57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。
57 Fe Mossbauer spectroscopy In the same manner as in Example 1, a 57 Fe Mossbauer spectrum was measured at room temperature (25C).

得られたスペクトルは、非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために、異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は +0.3383(6)mm/sであり、"Prado"文献中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と帰属された。一方、B成分の異性体シフト値は-0.043(6)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる。これらAおよびB成分の面積比は76.2:23.8であることから、この試料中で鉄イオンは3価と4価の混合原子価状態にあることがわかる(表4参照)。本発明物質においては、4価
鉄イオン量は12%以上存在することを必須としており、本実施例6の物質において、4価鉄量は23.8%であることから、目的物質が得られたものと解釈できる。
The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of component A is +0.3383 (6) mm / s, and the value of trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in the “Prado” document Since it was close to (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is -0.043 (6) mm / s, and the value of tetravalent iron (-0.11 mm / s) in the aforementioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample is From the closeness, the B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 76.2: 23.8, it can be seen that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this sample (see Table 4). In the substance of the present invention, it is essential that the amount of tetravalent iron ions is 12% or more. In the substance of Example 6, the amount of tetravalent iron is 23.8%, so that the target substance was obtained. Can be interpreted.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。自発磁化は、0.0208(11)Gcm3/gと見積もられた(表4参照)。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/gより小さいので、目的とする物質が得られていることがわかる。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities. The spontaneous magnetization was estimated to be 0.0208 (11) Gcm 3 / g (see Table 4). Since this value is smaller than the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization value defined by the present invention, it can be seen that the target substance is obtained.

実施例6材料の総合評価
以上の化学分析、リートベルト解析、57Feメスバウワ分光および磁化測定により得られる各パラメータは、いずれも目的物質の生成を示していることから、本実施例による材料は、良好な充放電特性を備えているものと解釈できる。
Example 6 Overall evaluation of materials The parameters obtained by the above chemical analysis, Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectroscopy, and magnetization measurement all indicate the generation of the target substance. Can be interpreted as having good charge / discharge characteristics.

実施例7
チタン製ビーカーに0.125molに相当する硝酸鉄(III)九水和物50.50gと0.125molに相当す
る塩化マンガン(II)四水和物24.72gとを秤量し、蒸留水300mlおよびメタノール100mlを加えてよく攪拌し、完全に溶解させた。得られた鉄-マンガン混合水溶液を入れたビーカー
を低温恒温水漕内で冷却し、-10℃に保っておいた。別のガラス製ビーカーに水酸化リチ
ウム一水和物50gを秤量し、蒸留水300mlを加えて攪拌し完全に溶解させた。得られた水酸化リチウム水溶液を、-10℃に保たれた前記鉄-マンガン混合水溶液に徐々に滴下して、鉄-マンガン共沈物を作製した。
Example 7
In a titanium beaker, weigh 50.50 g of iron (III) nitrate nonahydrate equivalent to 0.125 mol and 24.72 g of manganese (II) chloride tetrahydrate equivalent to 0.125 mol, add 300 ml of distilled water and 100 ml of methanol. Stir well and dissolve completely. The beaker containing the obtained iron-manganese mixed aqueous solution was cooled in a low temperature constant temperature water bath and kept at -10 ° C. In another glass beaker, 50 g of lithium hydroxide monohydrate was weighed, and 300 ml of distilled water was added and stirred to dissolve completely. The obtained lithium hydroxide aqueous solution was gradually added dropwise to the iron-manganese mixed aqueous solution kept at −10 ° C. to prepare an iron-manganese coprecipitate.

得られた共沈物を低温恒温水漕より取り出し、室温で空気を吹き込みながら共沈物を2
日間空気酸化した。空気酸化後の共沈物に蒸留水1000mlを加え、よく攪拌した後、濾過して過剰の水酸化リチウム、アルコール、水溶性塩などを分離除去した。
Remove the resulting coprecipitate from a low temperature constant temperature water bath and remove the coprecipitate while blowing air at room temperature.
Air oxidized for days. To the coprecipitate after air oxidation, 1000 ml of distilled water was added and stirred well, followed by filtration to separate and remove excess lithium hydroxide, alcohol, water-soluble salt, and the like.

容量1000mlのポリテトラフルオロエチレン製ビーカーに水酸化リチウム1水和物60gおよび塩素酸カリウム(酸化剤)60gを秤量し、蒸留水500mlを加え、よく攪拌した後、上記で得た濾過物を加え、攪拌して分散させた。このポリテトラフルオロエチレン製ビーカーをオ
ートクレーブ中に静置し、220℃で8時間水熱処理を行った。水熱処理完了後の反応液を自然冷却した後、オートクレーブより生成物を取り出し、蒸留水にて5回デカンテーション
を行って生成物を洗浄し、濾過し、ポリテトラフルオロエチレン製シャーレに移した。このシャーレ内に水酸化リチウム1水和物0.25mol(10.49g)を蒸留水100mlに溶解させた水酸
化リチウム水溶液を加えよく攪拌した後、100℃で乾燥させた。
Weigh 60 g of lithium hydroxide monohydrate and 60 g of potassium chlorate (oxidant) in a polytetrafluoroethylene beaker with a capacity of 1000 ml, add 500 ml of distilled water, stir well, and then add the filtrate obtained above. And dispersed by stirring. The polytetrafluoroethylene beaker was left in an autoclave and hydrothermally treated at 220 ° C. for 8 hours. The reaction liquid after completion of the hydrothermal treatment was naturally cooled, and then the product was taken out from the autoclave, decanted with distilled water 5 times to wash the product, filtered, and transferred to a polytetrafluoroethylene petri dish. A lithium hydroxide aqueous solution in which 0.25 mol (10.49 g) of lithium hydroxide monohydrate was dissolved in 100 ml of distilled water was added to the petri dish and stirred well, followed by drying at 100 ° C.

次いで、乾燥生成物をめのう乳鉢にてよく粉砕した後、得られた粉末をアルミナ製焼成容器に薄く広げて入れ、電気炉を用いて酸素気流中600℃で20時間焼成を行った。焼成生
成物を室温まで24時間かけて冷却し、生成物を粉砕した後、蒸留水により5回デカンテー
ションを行って、過剰の水酸化リチウム、塩素酸カリウムなどを除去し、100℃で12時間
乾燥することにより、目的物質であるリチウム-鉄-マンガン複合酸化物を得た。
Next, after the dried product was pulverized well in an agate mortar, the obtained powder was thinly spread in an alumina firing container and fired at 600 ° C. for 20 hours in an oxygen stream using an electric furnace. Cool the calcined product to room temperature over 24 hours, grind the product, and then decant 5 times with distilled water to remove excess lithium hydroxide, potassium chlorate, etc. at 100 ° C for 12 hours By drying, the target substance lithium-iron-manganese composite oxide was obtained.

得られた試料のX線回折パターンから、実施例1試料と同様に、すべてのピークは

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a=2.8821(3)Å、c=14.2792(10)
Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生成
していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all the peaks are the same as in the sample of Example 1.
Figure 0004604237
Unit cell derived from a layered rock-salt structure with a space group of (lattice constant a = 2.8821 (3) Å, c = 14.2792 (10)
It can be indexed in (ii) and it was confirmed that a lithium-iron-manganese composite oxide having a layered rock salt type was formed. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本実施例で得られた試料を正極材料として、コイン型リチウム二次電池を作製した。得られた電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, using the sample obtained in this example as a positive electrode material. The obtained battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge with a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g以上であり、初期放電時に4V平坦領域が現れ、初期放電平均電圧も3.80V以上、10サイクル後も3.5V以上で52mAh/g程度の放電容量を有している。これらのことから、本実施例による物質が、4V級リチウム二次電池材料として有用な特性を有していることが確認できた。   As is clear from Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or more, a 4V flat region appears at the time of initial discharge, the initial discharge average voltage is 3.80V or more, and the discharge is about 52mAh / g at 3.5V or more after 10 cycles. Has capacity. From these facts, it was confirmed that the substance according to this example had characteristics useful as a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(
重量%)を用いて計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.20および0.504と見積もられた(表2参照)。x値は基準値の0.18より大きく、y値も0.4〜0.6の範囲内にあるので、目的とする物質が得られていることがわかった。
Chemical analysis Li, Fe and Mn contents obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1 (
The x and y values in the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 calculated using (weight%) were estimated to be 0.20 and 0.504, respectively (see Table 2). ). Since the x value was larger than the reference value of 0.18 and the y value was in the range of 0.4 to 0.6, it was found that the target substance was obtained.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

表3に示すとおり、本実施例により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は、約6.7%程度と12%以下であり、かつ全遷移金属量は、基準値である67%より大きい71.1%であるこ
とから、目的とする物質が得られていることが確認できた。
As shown in Table 3, the amount of transition metal ions at the 3a position of the substance obtained in this example is about 6.7%, which is 12% or less, and the total transition metal amount is 71.1 which is larger than the reference value of 67%. %, It was confirmed that the target substance was obtained.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様にして、室温(25℃)にて57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。
57 Fe Mossbauer spectroscopy In the same manner as in Example 1, a 57 Fe Mossbauer spectrum was measured at room temperature (25C).

得られたスペクトルは、非対称ダブレット形状であり、それををフィッティングするために異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は、+0.3398(4)mm/sであり、"Prado文献"中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分
と帰属された。一方、B成分の異性体シフト値は-0.043(4)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる。これらAおよびB成分の面積比は、76.5:23.5であることから、この試料中で鉄イオンは3価と4価の混合原子価状態にあることがわかる(表4参照)。本発明物質は、4価鉄イ
オン量は12%以上であることを必須としており、実施例7の物質の場合には、4価鉄量は23.5%であることから、目的とする物質が得られたものと解釈できる。
The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of the A component is +0.3398 (4) mm / s, and the trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in “Prado literature” Since it was close to the value (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is -0.043 (4) mm / s, and the value of tetravalent iron (-0.11 mm / s) in the above-mentioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample From the closeness, the B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 76.5: 23.5, it can be seen that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this sample (see Table 4). The substance of the present invention requires that the amount of tetravalent iron ions is 12% or more. In the case of the substance of Example 7, the amount of tetravalent iron is 23.5%. Can be interpreted.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。自発磁化は、0.0150(11)Gcm3/gと見積もられた(表4参照)。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/g
より小さいので、目的とする物質が得られていることがわかる。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities. The spontaneous magnetization was estimated to be 0.0150 (11) Gcm 3 / g (see Table 4). This value is the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization defined by the present invention.
Since it is smaller, it turns out that the target substance is obtained.

実施例7材料の総合評価
以上の化学分析、リートベルト解析、57Feメスバウワ分光および磁化測定により得られる各パラメータは、いずれも目的物質の生成を示していることから、本実施例物質は、良好な充放電特性を備えているものと解釈できる。
Example 7 Overall evaluation of materials The parameters obtained by the above chemical analysis, Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectroscopy and magnetization measurement all indicate the generation of the target substance. The substance can be interpreted as having good charge / discharge characteristics.

実施例8
水熱処理反応生成物に水酸化リチウム水溶液を混合し、乾燥し、粉砕して得た粉末を電気炉で焼成するに際し、その焼成温度を650℃とした以外は実施例7(焼成温度600℃)と同様の手法により、リチウム-鉄-マンガン複合酸化物を合成した。
Example 8
Example 7 (calcination temperature 600 ° C.) except that the hydrothermal treatment reaction product was mixed with an aqueous lithium hydroxide solution, dried and pulverized, and the powder obtained by calcination was 650 ° C. in the electric furnace. Lithium-iron-manganese composite oxide was synthesized by the same method.

得られた試料のX線回折パターンより、実施例1と同様にすべてのピークは

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a= 2.8803(2)Å、c= 14.2741(10)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生成していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all the peaks are the same as in Example 1.
Figure 0004604237
Lithium-iron-manganese composite with layered rock salt type that can be indexed by unit cells (lattice constant a = 2.8803 (2) Å, c = 14.2741 (10) Å) derived from layered rock salt structure with space group of It was confirmed that an oxide was generated. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本実施例で得られた試料を正極材料として、コイン型リチウム二次電池を作製した。得られた電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, using the sample obtained in this example as a positive electrode material. The obtained battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge with a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1に示す通り、充電容量は100mAh/g以上であり、初期放電時に4V平坦領域が現れ、初期放電平均電圧も3.80V以上、10サイクル後も3.5V以上で54mAh/g程度の放電容量を有していることが明らかである。これらのことから、本実施例物質が、4V級リチウム二次電池材料として有用な特性を有していることが確認できた。   As shown in Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or more, a 4V flat region appears during initial discharge, the initial discharge average voltage is 3.80V or more, and after 10 cycles, the discharge capacity is about 54mAh / g at 3.5V or more. It is clear that it has. From these facts, it was confirmed that the substance of this example had characteristics useful as a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(
重量%)を用いて計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値はそれぞれ0.22および0.503と見積もられた(表2参照)。x値は基準値の0.18より大きく、かつy値も0.4〜0.6の範囲内にあるので、目的とする物質が得られていることがわかった。
Chemical analysis Li, Fe and Mn contents obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1 (
The x and y values in the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 calculated using (weight%) were estimated to be 0.22 and 0.503, respectively (see Table 2). . Since the x value was larger than the standard value of 0.18 and the y value was in the range of 0.4 to 0.6, it was found that the target substance was obtained.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
表3から明らかな様に、本実施例により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は、約6.
1%程度と12%以下であり、かつ全遷移金属量は、基準値である67%より大きい71.2%である
ことから、目的とする物質が得られていることが確認できた。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.
As is apparent from Table 3, the amount of the transition metal ion at the 3a position of the substance obtained in this example is about 6.
Since the total transition metal content is about 1% and 12% or less, and 71.2% larger than the standard value of 67%, it was confirmed that the target substance was obtained.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様に室温(25℃)にて57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。
57 Fe Mossbauer spectroscopy The 57 Fe Mossbauer spectrum was measured at room temperature (25 ° C) in the same manner as in Example 1.

得られたスペクトルは、非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は、+0.3378(4)mm/sであり、"Prado文献"中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と
帰属された。一方、B成分の異性体シフト値は、-0.020(4)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる。これらAおよびB成分の面積比は73.1:26.9であることから、この試料中で鉄イオンは3価と4価の混合原子価状態にあることがわかる(表4参照)。本発明物質においては、4
価鉄イオン量は12%以上存在することを必須としており、本実施例8の物質の4価鉄量は26.9%であることから、目的物質が得られたものと解釈できる。
The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of the component A is +0.3378 (4) mm / s, and the trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in the “Prado literature” Since it was close to the value (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is -0.020 (4) mm / s, and the value of tetravalent iron in the aforementioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample (-0.11 mm / s) The B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 73.1: 26.9, it can be seen that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this sample (see Table 4). In the substance of the present invention, 4
It is essential that the amount of valent iron ions is 12% or more. Since the amount of tetravalent iron of the substance of Example 8 is 26.9%, it can be interpreted that the target substance was obtained.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。自発磁化は、0.0227(11)Gcm3/gと見積もられた(表4参照)。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/g
より小さいので、目的とする物質が得られていることがわかる。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities. The spontaneous magnetization was estimated to be 0.0227 (11) Gcm 3 / g (see Table 4). This value is the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization defined by the present invention.
Since it is smaller, it turns out that the target substance is obtained.

実施例8材料の総合評価
以上の化学分析、リートベルト解析、57Feメスバウワ分光および磁化測定により得られる各パラメータは、いずれも目的とする物質の生成を示していることから、本実施例材料は、良好な充放電特性を備えているものと解釈できる。
Example 8 Overall evaluation of materials Since each of the parameters obtained by the above chemical analysis, Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectroscopy and magnetization measurement indicates the production of the target substance, The example materials can be interpreted as having good charge / discharge characteristics.

実施例9
水熱処理反応生成物に水酸化リチウム水溶液を混合し、乾燥し、粉砕して得た粉末を電気炉で焼成するに際し、その焼成温度を700℃とした以外は実施例8(焼成温度650℃)と同様の手法により、リチウム-鉄-マンガン複合酸化物を合成した。
Example 9
Example 8 (calcination temperature 650 ° C.) except that the hydrothermal treatment reaction product was mixed with an aqueous lithium hydroxide solution, dried and pulverized, and the powder obtained by baking in an electric furnace was set to 700 ° C. Lithium-iron-manganese composite oxide was synthesized by the same method.

得られた試料のX線回折パターンより、実施例1と同様にすべてのピークは

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a= 2.8835(3)Å、c= 14.2985(11)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生成していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all the peaks are the same as in Example 1.
Figure 0004604237
Lithium-iron-manganese composite with layered rock salt type, which can be indexed by unit cells (lattice constant a = 2.8835 (3) Å, c = 14.2985 (11) Å) derived from layered rock salt structure with space group It was confirmed that an oxide was generated. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本実施例で得られた試料を正極材料として、コイン型リチウム二次電池を作製した。得られた電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, using the sample obtained in this example as a positive electrode material. The obtained battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge with a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g以上であり、初期放電時に4V平坦領域が現れ、初期放電平均電圧も3.80V以上、10サイクル後も3.5V以上で51mAh/g程度の放電容量を有している。これらのことから、本実施例で得られた物質が、4V級リチウム二次電池材料として有用な特性を有していることが確認できた。   As is clear from Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or more, a 4V flat region appears at the time of initial discharge, the initial discharge average voltage is 3.80V or more, and the discharge is about 51mAh / g at 3.5V or more after 10 cycles. Has capacity. From these facts, it was confirmed that the substance obtained in this example had characteristics useful as a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(
重量%)を用いて計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.24および0.502と見積もられた(表2参照)。x値は基準値の0.18より大きく、かつy値も0.4〜0.6の範囲内にあるので、目的とする物質が得られていることがわかった。
Chemical analysis Li, Fe and Mn contents obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1 (
The x and y values in the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 calculated using (weight%) were estimated to be 0.24 and 0.502, respectively (see Table 2). ). Since the x value was larger than the standard value of 0.18 and the y value was in the range of 0.4 to 0.6, it was found that the target substance was obtained.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

本実施例により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は、約4.5%程度と12%以下であ
り、かつ全遷移金属量は、基準値である67%より大きい70.5%であることから、目的とする物質が得られていることが確認できた。
The amount of transition metal ions at the 3a position of the substance obtained in this example is about 4.5% and 12% or less, and the total amount of transition metal is 70.5%, which is larger than the reference value of 67%. It was confirmed that the target substance was obtained.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様に室温(25℃)にて57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。
57 Fe Mossbauer spectroscopy The 57 Fe Mossbauer spectrum was measured at room temperature (25 ° C) in the same manner as in Example 1.

得られたスペクトルは、非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために、異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は+0.3390(6)mm/sであり、"Prado文献"中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と
帰属された。一方、B成分の異性体シフト値は-0.018(5)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる。これらAおよびB成分の面積比は68.7:31.3であることから、この試料中で鉄イオンは3価と4価の混合原子価状態にあることがわかる(表4参照)。本発明物質においては、4価
鉄イオン量は12%以上存在することを必須としており、実施例9物質において、4価鉄量は31.3%であることから、所望の物質が得られているものと解釈できる。
The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of the A component is +0.3390 (6) mm / s, and the value of trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in “Prado literature” Since it was close to (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is -0.018 (5) mm / s, and the value of tetravalent iron (-0.11 mm / s) in the aforementioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample From the closeness, the B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 68.7: 31.3, it can be seen that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this sample (see Table 4). In the substance of the present invention, it is essential that the amount of tetravalent iron ions is 12% or more. In the substance of Example 9, the amount of tetravalent iron is 31.3%, so that the desired substance is obtained. Can be interpreted.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities.

自発磁化は、0.0432(10)Gcm3/gと見積もられた(表4参照)。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/gよりも小さいので、目的とする物質が得られているこ
とがわかる。
Spontaneous magnetization was estimated to be 0.0432 (10) Gcm 3 / g (see Table 4). Since this value is smaller than the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization value defined by the present invention, it can be seen that the target substance is obtained.

実施例9材料の総合評価
以上の化学分析、リートベルト解析、57Feメスバウワ分光および磁化測定により得られる各パラメータは、いずれも本発明の目的物質の生成を示していることから、本実施例材料は、良好な充放電特性を備えているものと解釈できる。
Example 9 Overall evaluation of materials Since each of the parameters obtained by the above chemical analysis, Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectroscopy and magnetization measurement indicates the production of the target substance of the present invention, This example material can be interpreted as having good charge / discharge characteristics.

実施例10
鉄-マンガン共沈物を調製するに際し、鉄-マンガン混合水溶液に対し、水酸化リチウム一水和物50gを含む水溶液に代えて同量の水酸化カリウム50gを含む水溶液を滴下する以外は実施例8と同様にして、目的物質であるリチウム-鉄-マンガン複合酸化物を得た。
Example 10
In preparing an iron-manganese coprecipitate, an example was carried out except that an aqueous solution containing 50 g of potassium hydroxide was added dropwise to an aqueous solution of iron-manganese mixed instead of an aqueous solution containing 50 g of lithium hydroxide monohydrate. In the same manner as in Example 8, a lithium-iron-manganese composite oxide as a target substance was obtained.

得られた試料のX線回折パターンより、実施例1と同様にすべてのピークは

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a= 2.8805(3)Å、c= 14.2888(11
)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生成していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all the peaks are the same as in Example 1.
Figure 0004604237
Unit cell derived from a layered rock-salt structure with a space group of (lattice constant a = 2.8805 (3) Å, c = 14.2888 (11
It was possible to index with (ii)), and it was confirmed that a lithium-iron-manganese composite oxide having a layered rock salt type was formed. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本実施例で得られた試料を正極材料として用いて、コイン型リチウム二次電池を作製した。得られた電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, using the sample obtained in this example as a positive electrode material. The obtained battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge with a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g以上であり、初期放電時に4V平坦領域が現れ、初期放電平均電圧も3.80V以上、10サイクル後も3.5V以上で50mAh/g程度の放電容量を有している。これらのことから、本実施例物質が、4V級リチウム二次電池材料として有用な特性を有していることが確認できた。   As is clear from Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or more, a 4V flat region appears at the time of initial discharge, the initial discharge average voltage is 3.80V or more, and after 10 cycles, discharge is about 50mAh / g at 3.5V or more. Has capacity. From these facts, it was confirmed that the substance of this example had characteristics useful as a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(
重量%)を用いて計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.21および0.503と見積もられた(表2参照)。x値は基準値の0.18より大きく、かつy値も0.4〜0.6の範囲内にあるので、所望の物質が得られていることがわかった。
Chemical analysis Li, Fe and Mn contents obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1 (
The x and y values in the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 calculated using (weight%) were estimated to be 0.21 and 0.503, respectively (see Table 2). ). Since the x value was larger than the reference value of 0.18 and the y value was in the range of 0.4 to 0.6, it was found that the desired substance was obtained.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

本実施例により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は、約4.7%程度と12%以下であ
り、かつ全遷移金属量は、基準値である67%より大きい69.7%であることから、目的とする物質が得られていることが確認できた。
The amount of transition metal ions at the 3a position of the substance obtained in this example is about 4.7% and 12% or less, and the total transition metal amount is 69.7%, which is larger than 67%, which is the reference value. It was confirmed that the target substance was obtained.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様にして、室温(25℃)にて57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。
57 Fe Mossbauer spectroscopy In the same manner as in Example 1, a 57 Fe Mossbauer spectrum was measured at room temperature (25C).

得られたスペクトルは、非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために、異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は+0.3337(5)mm/sであり、"Prado文献"中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と
帰属された。一方、B成分の異性体シフト値は-0.018(3)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる。これらAおよびB成分の面積比は、70.4:29.6であることから、この試料中で鉄イオンは3価と4価の混合原子価状態にあることがわかる(表4参照)。本発明の目的物質においては、4価鉄イオン量は12%以上存在することを必須としており、本実施例10の物質において、4価鉄量は29.6%であることから、目的物質が得られたものと解釈できる。
The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of the A component is +0.3337 (5) mm / s, and the value of trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in the “Prado literature” Since it was close to (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is -0.018 (3) mm / s, and the value of tetravalent iron (-0.11 mm / s) in the aforementioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample From the closeness, the B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 70.4: 29.6, it can be seen that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this sample (see Table 4). In the target substance of the present invention, it is essential that the amount of tetravalent iron ions is 12% or more. In the substance of Example 10, the amount of tetravalent iron is 29.6%, so that the target substance is obtained. Can be interpreted.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities.

自発磁化は、0.1543(15)Gcm3/gと見積もられた(表4参照)。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/gよりも小さいので、目的とする物質が得られているこ
とがわかる。
The spontaneous magnetization was estimated to be 0.1543 (15) Gcm 3 / g (see Table 4). Since this value is smaller than the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization value defined by the present invention, it can be seen that the target substance is obtained.

実施例10材料の総合評価
以上の化学分析、リートベルト解析、57Feメスバウワ分光および磁化測定により得られる各パラメータは、いずれも目的物質の生成を示していることから、本実施例材料は、良好な充放電特性を備えているものと解釈できる。
Example 10 Comprehensive evaluation of materials Since each parameter obtained by the above chemical analysis, Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectroscopy and magnetization measurement indicates the generation of the target substance, this example The material can be interpreted as having good charge / discharge characteristics.

比較例1
鉄-マンガン共沈物生成時の温度を室温(25℃)とした以外は実施例1と同様にして、鉄-マ
ンガン-リチウム複合酸化物を合成した。
Comparative Example 1
An iron-manganese-lithium composite oxide was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the temperature at which the iron-manganese coprecipitate was formed was room temperature (25 ° C.).

得られた試料のX線回折パターンより、実施例1と同様にすべてのピークは

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a= 2.8920(5)Å、c= 14.2677 (19)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生
成していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all the peaks are the same as in Example 1.
Figure 0004604237
Lithium-iron-manganese composite with layered rock salt type that can be indexed by unit cells (lattice constant a = 2.8920 (5) Å, c = 14.2677 (19) Å) derived from layered rock salt structure with space group of It was confirmed that an oxide was generated. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本実施例で得られた試料を正極材料としてコイン型リチウム二次電池を作製した。得られたこの電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics In the same manner as in Example 1, a coin-type lithium secondary battery was manufactured using the sample obtained in this example as a positive electrode material. The obtained battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge in a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g以下であり、初期放電時には4V平坦領域が現れるものの、初期放電平均電圧は3.80V未満(3.68V)、10サイクル後は3.5V以上で24mAh/g程度の放電容量しか有していなかった。   As can be seen from Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or less, and a 4V flat region appears at the time of initial discharge, but the initial discharge average voltage is less than 3.80V (3.68V), and after 10 cycles, 24mAh at 3.5V or more. It had only a discharge capacity of about / g.

本比較例物質は、4V級リチウム二次電池材料として不適当であることが明らかである。   It is clear that this comparative example material is unsuitable as a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(
重量%)を用いて計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.20および0.508と見積もられた(表2参照)。x値は基準値の0.18より大きく、かつy値も0.4〜0.6の範囲内にあるので、本比較例物質は、組成においては、目的物質との差異は認め
られなかった。
Chemical analysis Li, Fe and Mn contents obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1 (
The x and y values in the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 calculated using (weight%) were estimated to be 0.20 and 0.508, respectively (see Table 2). ). Since the x value was larger than the reference value of 0.18 and the y value was also within the range of 0.4 to 0.6, no difference from the target substance was observed in the composition of this Comparative Example substance.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

表3から明らかな様に、本比較例により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は、約13.7%程度と12%以上であり、目的物質と異なっていた。全遷移金属量は、基準値である67%より大きい73.4%であり、目的とする物質と差はなかった。   As is apparent from Table 3, the amount of the transition metal ion at the 3a position of the substance obtained in this comparative example was about 13.7%, which was 12% or more, which was different from the target substance. The total amount of transition metals was 73.4%, which was larger than the standard value of 67%, and was not different from the target substance.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様にして、室温(25℃)にて57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。
57 Fe Mossbauer spectroscopy In the same manner as in Example 1, a 57 Fe Mossbauer spectrum was measured at room temperature (25C).

得られたスペクトルは、非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は+0.3413(6)mm/sであり、"Prado文献"中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と帰
属された。一方、B成分の異性体シフト値は-0.039(5)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる
。これらAおよびB成分の面積比は75.9:24.1であることから、この試料中で鉄イオンは3
価と4価の混合原子価状態にあることがわかる。本発明の目的物質においては、4価鉄イオン量は12%以上存在することを必須としており、本比較例1の物質における4価鉄量は24.1%あることから、4価鉄イオン量においては、目的物質との差異は認められなかった。
The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of the A component is +0.3413 (6) mm / s, and the value of trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in the “Prado literature” Since it was close to (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of B component is -0.039 (5) mm / s, and the value of tetravalent iron (-0.11 mm / s) in the above-mentioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample From the closeness, the B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 75.9: 24.1, there are 3 iron ions in this sample.
It can be seen that it is in a mixed valence state of valence and tetravalence. In the target substance of the present invention, it is essential that the amount of tetravalent iron ions is 12% or more. Since the amount of tetravalent iron in the material of Comparative Example 1 is 24.1%, the amount of tetravalent iron ions is No difference from the target substance was observed.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities.

自発磁化は0.0521(10)Gcm3/gと見積もられた(表4参照)。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/gより小さいので、自発磁化においては、目的物質との差
異は認められなかった。
Spontaneous magnetization was estimated to be 0.0521 (10) Gcm 3 / g (see Table 4). Since this value is smaller than the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization value defined by the present invention, no difference from the target substance was observed in the spontaneous magnetization.

比較例1材料の総合評価
以上の化学分析、リートベルト解析、57Feメスバウワ分光および磁化測定により得られる各パラメータのうち、3a位置での遷移金属イオンの乱れが基準値を上回っており、本発明の目的物質が生成されなかったことがわかる。従って、そのために、本実施例材料を正極材料とするリチウム二次電池が良好な充放電特性を発揮しないものと解釈できる。
Comparative Example 1 Overall evaluation of materials Among the parameters obtained by the above chemical analysis, Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectroscopy and magnetization measurement, the disturbance of transition metal ions at the 3a position exceeds the reference value. This shows that the target substance of the present invention was not produced. Therefore, it can be interpreted that a lithium secondary battery using the material of this example as a positive electrode material does not exhibit good charge / discharge characteristics.

比較例2
ポリテトラフルオロエチレン製シャーレに収容された精製水熱反応生成物に対し、濃度の異なる水酸化リチウム一水和物水溶液を添加する以外は、実施例1と同様にして、リチウム-鉄-マンガン複合酸化物を調製した。すなわち、蒸留水100ml中の水酸化リチウム一水
和物量を0.375mol(15.74g)とした(実施例1では、0.25mol(10.49g)である)。
Comparative Example 2
A lithium-iron-manganese composite was prepared in the same manner as in Example 1 except that aqueous solutions of lithium hydroxide monohydrate having different concentrations were added to the purified hydrothermal reaction product contained in the petri dish made of polytetrafluoroethylene. An oxide was prepared. That is, the amount of lithium hydroxide monohydrate in 100 ml of distilled water was 0.375 mol (15.74 g) (in Example 1, it was 0.25 mol (10.49 g)).

得られた試料のX線回折パターンより、実施例1と同様にすべてのピークは

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a= 2.8633(3)Å、c= 14.2519(12)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生成していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all the peaks are the same as in Example 1.
Figure 0004604237
Lithium-iron-manganese composite with layered rock salt type that can be indexed by unit cell (lattice constant a = 2.8633 (3) Å, c = 14.22519 (12) Å) derived from layered rock salt structure with space group It was confirmed that an oxide was generated. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本比較例で得られた試料を正極材料として、コイン型リチウム二次電池を作製した。得られた電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, using the sample obtained in this comparative example as a positive electrode material. The obtained battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge with a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g以下であり、初期放電時に4V平坦領域が現れるものの、初期放電平均電圧は3.80V未満(3.78V)、10サイクル後は3.5V以上で35mAh/g
程度の放電容量しか有していなかった。すなわち、本比較例2の物質は、4V級リチウム二次電池材料として、不適当であることが確認できた。
As is clear from Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or less, and although a 4V flat region appears at the time of initial discharge, the average initial discharge voltage is less than 3.80V (3.78V), and after 10 cycles, 35mAh at 3.5V or more / g
It had only about a discharge capacity. That is, it was confirmed that the substance of Comparative Example 2 was inappropriate as a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(
重量%)を用いて計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.15および0.501と見積もられ、x値は基準値の0.18より小さく、目的物質と異なっていた。一方、y値は0.4〜0.6の範囲内にあるので、目的物質との差異は認められなかった。
Chemical analysis Li, Fe and Mn contents obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1 (
The x and y values in the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 calculated using the weight%) are estimated to be 0.15 and 0.501, respectively. The value was smaller than 0.18 and different from the target substance. On the other hand, since the y value is in the range of 0.4 to 0.6, no difference from the target substance was observed.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

本比較例により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は、約0.60%程度と12%以下であり、目的物質との差はなかった。これに対し、全遷移金属量は、基準値である67%より小
さい62.9%であり、目的物質と異なることがわかった。
The amount of transition metal ions at the 3a position of the substance obtained by this comparative example was about 0.60%, which was 12% or less, and there was no difference from the target substance. On the other hand, the total amount of transition metals was 62.9%, which is smaller than the standard value of 67%, indicating that it was different from the target substance.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様にして、室温(25℃)にて57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。
得られたスペクトルは、非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は+0.3410(17)mm/sであり、"Prado文献"中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と帰属された。一方、B成分の異性体シフト値は-0.044(6)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる。これらAおよびB成分の面積比は70.3:29.7であることから、この試料中で鉄イオンは3価
と4価の混合原子価状態にあることがわかる。本発明の目的物質の場合には、4価鉄イオン量は12%以上存在することを必須としており、本比較例2の物質の場合には、4価鉄量は29.7%あることから、目的物質と差異は認められなかった。
57 Fe Mossbauer spectroscopy In the same manner as in Example 1, a 57 Fe Mossbauer spectrum was measured at room temperature (25C).
The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of the A component is +0.3410 (17) mm / s, and the value of trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in the “Prado literature” Since it was close to (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is -0.044 (6) mm / s, and the value of tetravalent iron (-0.11 mm / s) in the aforementioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample From the closeness, the B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 70.3: 29.7, it is understood that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this sample. In the case of the target substance of the present invention, it is essential that the amount of tetravalent iron ions is 12% or more. In the case of the substance of Comparative Example 2, the amount of tetravalent iron is 29.7%. There was no difference with the substance.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities.

自発磁化は、0.112(1)Gcm3/gと見積もられた(表4参照)。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/gより小さく、自発磁化に関しては、本比較例の物質と目
的物質との間に、差異は認められなかった。
The spontaneous magnetization was estimated to be 0.112 (1) Gcm 3 / g (see Table 4). This value is smaller than the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization value defined by the present invention, and no difference was observed between the substance of this comparative example and the target substance with respect to spontaneous magnetization.

比較例2材料の総合評価
比較例2材料について、化学分析、X線リートベルト解析、57Feメスバウワ分光および磁
化測定により得られる各パラメータのうち、組成式のx値および全遷移金属量が基準値未
満であり、本比較例では、目的とする物質が生成されていないことがわかる。その結果、本比較例物質を正極材料とするリチウム二次電池においては、良好な充放電特性が得られないものと解釈できる。
Comparative Example 2 Comprehensive evaluation of materials Comparative Example 2 Regarding the materials, among the parameters obtained by chemical analysis, X-ray Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectroscopy and magnetization measurement, x value of composition formula and all transition metals The amount is less than the reference value, and it can be seen that the target substance is not produced in this comparative example. As a result, it can be interpreted that good charge / discharge characteristics cannot be obtained in the lithium secondary battery using the comparative example substance as the positive electrode material.

比較例3
水熱処理反応生成物に水酸化リチウム水溶液を混合し、乾燥し、粉砕して得た粉末を電気炉で焼成するに際し、その焼成温度を550℃とした以外は実施例3(焼成温度650℃)と同様の手法により、リチウム-鉄-マンガン複合酸化物を合成した。
Comparative Example 3
Example 3 (calcination temperature 650 ° C.) except that the hydrothermal treatment reaction product was mixed with an aqueous lithium hydroxide solution, dried and pulverized, and the powder obtained by calcination in an electric furnace was 550 ° C. Lithium-iron-manganese composite oxide was synthesized by the same method.

得られた試料のX線回折パターンより、実施例1と同様にすべてのピークは

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a= 2.8955(3)Å、c= 14.3041(13)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生成していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all the peaks are the same as in Example 1.
Figure 0004604237
Lithium-iron-manganese composite with layered rock salt type that can be indexed by unit cell (lattice constant a = 2.8955 (3) Å, c = 14.3041 (13) Å) derived from layered rock salt structure with space group It was confirmed that an oxide was generated. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本比較例で得られた試料を正極材料としてを用いて、コイン型リチウム二次電池を作製した。この電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.
3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, using the sample obtained in this comparative example as a positive electrode material. Connect this battery to the charge / discharge device and charge / discharge potential range 3-4.
Charging / discharging characteristics were evaluated at the start of charging at 3 V and a charging / discharging current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g以上であり、初期放電時に4V平坦領域が現れるものの、初期放電平均電圧は3.80V未満(3.78V)、10サイクル後は3.5V以上で39mAh/g
程度の放電容量しか有していなかった。
As is clear from Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or more, and a 4V flat region appears at the initial discharge, but the initial discharge average voltage is less than 3.80V (3.78V), and after 10 cycles, it is 39mAh at 3.5V or more. / g
It had only about a discharge capacity.

本比較例による物質が、4V級リチウム二次電池材料として不適当であることが確認できた。   It was confirmed that the substance according to this comparative example was inappropriate as a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(
重量%)から計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.19および0.502と見積もられた(表2参照)。x値は基準値の0.18より大きく、かつy値も0.4〜0.6の範囲内にあるので、本発明目的物質との差異は認められなかった。
Chemical analysis Li, Fe and Mn contents obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1 (
X and y values of the calculated composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y) in 1-x O 2 from the weight%) was estimated to be respectively 0.19 and 0.502 (see Table 2). Since the x value was larger than the reference value of 0.18 and the y value was in the range of 0.4 to 0.6, no difference from the target substance of the present invention was observed.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

本発明により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は約11.6%程度と12%以下であり、本発明目的物質と差はなかった。また、全遷移金属量も、基準値である67%より大きい75.5%であり、本発明目的物質と差はなかった。   The amount of transition metal ions at the 3a position of the substance obtained by the present invention was about 11.6%, which was 12% or less, which was not different from the target substance of the present invention. Further, the total amount of transition metals was also 75.5%, which is larger than the reference value of 67%, and was not different from the target substance of the present invention.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様に室温(25℃)にて57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。
57 Fe Mossbauer spectroscopy The 57 Fe Mossbauer spectrum was measured at room temperature (25 ° C) in the same manner as in Example 1.

得られたスペクトルは非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は、+0.3475(13)mm/sであり、"Prado"中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と帰属された。一方、B成分の異性体シフト値は、+0.004(6)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことから、B成分は4価鉄成分と解釈できる。これらAおよびB成分の面積比は89.6:10.4であることから、本比較例試料中で、鉄イオンは3価と4価の混合原子価状態にあることがわかる。本発明物質においては、4価鉄イオ
ン量は12%以上存在することを必須としており、本比較例3物質において、4価鉄量は10.4%と少なく、得られた物質は、本発明目的物質と異なることがわかった。
The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of component A is +0.3475 (13) mm / s, and the value of trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in “Prado” Since it was close to (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is +0.004 (6) mm / s, and the value of tetravalent iron (−0.11 mm / s) in the aforementioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample. Therefore, the B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 89.6: 10.4, it can be seen that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this comparative example sample. In the substance of the present invention, it is essential that the amount of tetravalent iron ions is 12% or more. In this Comparative Example 3 substance, the amount of tetravalent iron is as low as 10.4%. It turned out to be different.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。自発磁化は、0.0161(19)Gcm3/gと見積もられた(表4参照)。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/g
より小さいので、目的物質との差異は認められなかった。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities. Spontaneous magnetization was estimated to be 0.0161 (19) Gcm 3 / g (see Table 4). This value is the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization defined by the present invention.
Since it was smaller, no difference from the target substance was observed.

比較例3材料についての総合評価
以上の化学分析、X線リートベルト解析、57Feメスバウワ分光および磁化測定により得ら
れる各パラメータのうち、4価鉄量のみが基準値未満であり、本比較例では、目的とする
物質が生成されていないことがわかる。その結果、本比較例物質を正極材料とするリチウム二次電池においては、良好な充放電特性が得られないものと解釈できる。
Overall rating <br/> more chemical analysis for Comparative Example 3 material, X-rays Rietveld analysis, among the parameters obtained by the 57 Fe Mesubauwa spectroscopy and magnetization measurements, less than only four Ataitetsuryou the reference value, In this comparative example, it turns out that the target substance is not produced | generated. As a result, it can be interpreted that good charge / discharge characteristics cannot be obtained in the lithium secondary battery using the comparative example substance as the positive electrode material.

比較例4
水熱処理反応生成物に水酸化リチウム水溶液を混合し、乾燥し、粉砕して得た粉末を電気
炉で焼成するに際し、その焼成温度を550℃とした以外は実施例6(焼成温度650℃)と同様の手法により、リチウム-鉄-マンガン複合酸化物を合成した。
Comparative Example 4
Example 6 (calcination temperature 650 ° C.) except that the hydrothermal treatment reaction product was mixed with an aqueous lithium hydroxide solution, dried and pulverized, and the powder obtained by calcination in an electric furnace was 550 ° C. Lithium-iron-manganese composite oxide was synthesized by the same method.

得られた試料のX線回折パターンより、すべてのピークは、

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a= 2.8901(3)Å、c= 14.2935(13)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生成していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all peaks are
Figure 0004604237
Lithium-iron-manganese composite with layered rock-salt type that can be indexed by unit cells (lattice constant a = 2.8901 (3) Å, c = 14.2935 (13) Å) derived from layered rock-salt structure with space group It was confirmed that an oxide was generated. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本実施例試料を正極材料として、コイン型リチウム二次電池を作製した。得られた電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, using the sample of this example as a positive electrode material. The obtained battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge with a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g以上であり、初期放電時に4V平坦領域が現れるものの、初期放電平均電圧は3.80V未満(3.78V)、10サイクル後は3.5V以上で40mAh/g
程度の放電容量しか有していなかった。
As is clear from Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or more, and a 4V flat region appears during initial discharge, but the initial discharge average voltage is less than 3.80V (3.78V), and after 10 cycles, it is 40mAh at 3.5V or more. / g
It had only about a discharge capacity.

本比較例の物質が4V級リチウム二次電池材料として必要な特性を備えていないことが明らかである。   It is clear that the material of this comparative example does not have the characteristics necessary for a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(
重量%)から計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.17および0.503と見積もられ、x値は基準値の0.18より小さく、本発明の目的物質と異なっていた。一方y値は0.4〜0.6の範囲内にあるので、目的物質との差異は認められなかった。
Chemical analysis Li, Fe and Mn contents obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1 (
X and y values of the calculated composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y) in 1-x O 2 from the weight%) is estimated to be respectively 0.17 and 0.503, x values of the reference value It was smaller than 0.18 and different from the target substance of the present invention. On the other hand, since the y value is in the range of 0.4 to 0.6, no difference from the target substance was observed.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

本発明により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は約9.4%程度と12%以下であり、
かつ全遷移金属量は、基準値である67%より大きい74.1%であり、本発明の目的物質と差はなかった。
The amount of 3a-position transition metal ions of the substance obtained by the present invention is about 9.4% and 12% or less,
The total amount of transition metals was 74.1%, which is larger than the standard value of 67%, and was not different from the target substance of the present invention.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様に室温(25℃)にて、57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。
57 Fe Mossbauer spectroscopy The 57 Fe Mossbauer spectroscopy was measured at room temperature (25 ° C) in the same manner as in Example 1.

得られたスペクトルは非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は、+0.3419(4)mm/sであり、"Prado文献"中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と帰
属された。一方、B成分の異性体シフト値は、+0.013(4)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる。これらAおよびB成分の面積比は90.6:9.4であることから、この試料中で鉄イオンは3価と4価の混合原子価状態にあることがわかる(表4参照)。本発明目的物質において、4価鉄イオン量は12%以上存在することを必須としているのに対し、本比較例4物質において
は、4価鉄量は9.4%と少なく、比較例4物質と本発明目的物質とは異なることがわかった
The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of the A component is +0.3419 (4) mm / s, and the trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in the “Prado literature” Since it was close to the value (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is +0.013 (4) mm / s, and the value of tetravalent iron in the aforementioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample (−0.11 mm / s) The B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 90.6: 9.4, it can be seen that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this sample (see Table 4). In the target substance of the present invention, it is essential that the amount of tetravalent iron ions is 12% or more, whereas in this Comparative Example 4 substance, the amount of tetravalent iron is as low as 9.4%. It was found that it was different from the target substance of the invention.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities.

自発磁化は、0.0169(17)Gcm3/gと見積もられた(表4参照)。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/gより小さいので、目的物質との差異は認められなかっ
た。
The spontaneous magnetization was estimated to be 0.0169 (17) Gcm 3 / g (see Table 4). Since this value is smaller than the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization defined by the present invention, no difference from the target substance was observed.

比較例4材料の総合評価
以上の化学分析、X線リートベルト解析、57Feメスバウワ分光および磁化測定により得られる各パラメータのうち、組成式上のx値および4価鉄量が基準値未満であることから、本比較例4物質は、本発明の目的物質とは異なる物性を有していることが明らかである。そのため、本比較例物質は、良好な充放電特性を発揮できないものと解釈できる。
Comparative example 4 Overall evaluation of materials Among the parameters obtained by the above chemical analysis, X-ray Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectroscopy and magnetization measurement, the x value and the amount of tetravalent iron in the composition formula are the standards. Since it is less than the value, it is clear that the substance of Comparative Example 4 has physical properties different from those of the target substance of the present invention. Therefore, it can be interpreted that this Comparative Example substance cannot exhibit good charge / discharge characteristics.

比較例5
ポリテトラフルオロエチレン製シャーレに収容された精製水熱反応生成物に対し、濃度の異なる水酸化リチウム一水和物水溶液を添加する以外は、実施例6と同様にして、リチウム-鉄-マンガン複合酸化物を調製した。すなわち、蒸留水100ml中の水酸化リチウム一水
和物量を0.375mol(15.74g)とした(実施例6では、0.25mol(10.49g)である)。
Comparative Example 5
A lithium-iron-manganese composite was prepared in the same manner as in Example 6 except that aqueous solutions of lithium hydroxide monohydrate having different concentrations were added to the purified hydrothermal reaction product contained in the petri dish made of polytetrafluoroethylene. An oxide was prepared. That is, the amount of lithium hydroxide monohydrate in 100 ml of distilled water was 0.375 mol (15.74 g) (in Example 6, it was 0.25 mol (10.49 g)).

得られた試料のX線回折パターンより、すべてのピークは、

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a= 2.8865(3)Å、c= 14.2604(13)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生成していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all peaks are
Figure 0004604237
Lithium-iron-manganese composite with a layered rock salt type that can be indexed by unit cells (lattice constant a = 2.8865 (3) Å, c = 14.2604 (13) Å) derived from a layered rock salt structure with a space group of It was confirmed that an oxide was generated. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本比較例で得られた試料を正極材料として用いて、コイン型リチウム二次電池を作製した。得られた電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, using the sample obtained in this comparative example as a positive electrode material. The obtained battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge with a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g以下であり、初期放電時に4V平坦領域が現れるものの、初期放電平均電圧は3.80V未満(3.79V)、10サイクル後は3.5V以上で39mAh/g
程度の放電容量しか有していなかった。
As is clear from Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or less, and although a 4V flat region appears during initial discharge, the average initial discharge voltage is less than 3.80V (3.79V), and after 10 cycles, it is 39mAh at 3.5V or more. / g
It had only about a discharge capacity.

本比較例の物質が4V級リチウム二次電池材料として必要な特性を備えていないことが明らかである。   It is clear that the material of this comparative example does not have the characteristics necessary for a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(
重量%)から計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.16および0.506と見積もられ、x値が基準値0.18未満であり、本発明目的物質と異なっていた。一方、y値は0.4〜0.6の範囲内にあるので、目的物質との差異は認められなかった。
Chemical analysis Li, Fe and Mn contents obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1 (
The x value and the y value in the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 calculated from (weight%) are estimated to be 0.16 and 0.506, respectively, and the x value is the reference value 0.18 It was less than the target substance of the present invention. On the other hand, since the y value is in the range of 0.4 to 0.6, no difference from the target substance was observed.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

表3に示す通り、本比較例により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は約1.0%程度と12%以下であり、本発明目的物質と差はなかった。これに対し、全遷移金属量は、65.5%と基準値である67%未満であり、目的物質と異なることがわかった。   As shown in Table 3, the amount of transition metal ions at the 3a position of the substance obtained by this Comparative Example was about 1.0%, which was 12% or less, which was not different from the target substance of the present invention. On the other hand, the total amount of transition metals was 65.5%, which is less than the reference value of 67%, which was found to be different from the target substance.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様に室温(25℃)にて、57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。得られた
スペクトルは非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は+0.3325(5)mm/sであり、"Prado文献"中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と帰属された。一
方、B成分の異性体シフト値は-0.0187(4)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2
試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる。これらA
およびB成分の面積比は72.5:27.5であることから、この試料中で鉄イオンは3価と4価の
混合原子価状態にあることがわかる(表4参照)。本発明目的物質において、4価鉄イオン
量は12%以上存在することを必須としており、本比較例5物質においても、4価鉄量は27.5%であることから、この点に関しては、目的物質との差異はないことがわかった。
57 Fe Mossbauer spectroscopy The 57 Fe Mossbauer spectroscopy was measured at room temperature (25 ° C) in the same manner as in Example 1. The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of component A is +0.3325 (5) mm / s, and the value of trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in “Prado literature” Since it was close to (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is -0.0187 (4) mm / s, and the aforementioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2
The B component can be interpreted as a tetravalent iron component because it is close to the value of tetravalent iron (-0.11 mm / s) in the sample. These A
Since the area ratio of B and B components is 72.5: 27.5, it can be seen that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this sample (see Table 4). In the target substance of the present invention, it is essential that the amount of tetravalent iron ions is 12% or more. In this comparative example 5 substance, the amount of tetravalent iron is 27.5%. It was found that there was no difference.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities.

自発磁化は、0.660(6)Gcm3/gと見積もられた(表4参照)。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/gより大きいので、本比較例5物質は、本発明目的物質と
異なることがわかった。
Spontaneous magnetization was estimated to be 0.660 (6) Gcm 3 / g (see Table 4). Since this value is larger than the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization value defined by the present invention, it was found that the material of Comparative Example 5 is different from the target material of the present invention.

比較例5材料の総合評価
以上の化学分析、X線リートベルト解析、57Feメスバウワ分光および磁化測定により得ら
れる各パラメータのうち、本比較例5物質は、組成式中のx値および全遷移金属量が基準
値未満であって、かつ自発磁化値が基準値を超えており、本発明目的物質とは明確に相違していることが明らかである。そのため、比較例5物質は、良好な充放電特性を備えていないものと解釈できる。
Comparative Example 5 Overall evaluation of materials Among the parameters obtained by the above chemical analysis, X-ray Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectroscopy and magnetization measurement, the material of Comparative Example 5 has an x value in the composition formula. In addition, the total amount of transition metals is less than the reference value, and the spontaneous magnetization value exceeds the reference value, which is clearly different from the target substance of the present invention. Therefore, it can be interpreted that the material of Comparative Example 5 does not have good charge / discharge characteristics.

比較例6
水熱処理反応生成物に水酸化リチウム水溶液を混合し、乾燥し、粉砕して得た粉末を電気炉で焼成するに際し、その焼成温度を500℃とした以外は実施例7(焼成温度600℃)と同様の手法により、リチウム-鉄-マンガン複合酸化物を合成した。
Comparative Example 6
Example 7 (calcination temperature 600 ° C.) except that the hydrothermal treatment reaction product was mixed with an aqueous lithium hydroxide solution, dried and pulverized, and the powder obtained by calcination in an electric furnace was set at 500 ° C. Lithium-iron-manganese composite oxide was synthesized by the same method.

得られた試料のX線回折パターンより、すべてのピークは

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a=2.8936(3)Å、c= 14.3135(13)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生成
していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all peaks are
Figure 0004604237
Lithium-iron-manganese composite with layered rock-salt type that can be indexed by unit cells (lattice constant a = 2.8936 (3) Å, c = 14.3135 (13) Å) derived from layered rock-salt structure with space group It was confirmed that an oxide was generated. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本比較例で得られた試料を正極材料として、コイン型リチウム二次電池を作製した。この電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, using the sample obtained in this comparative example as a positive electrode material. This battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge with a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g以上であり、初期放電時に4V平坦領域が現れるものの、初期放電平均電圧は3.80V未満(3.70V)、10サイクル後は3.5V以上で36mAh/g
程度の放電容量しか有していなかった。
As is clear from Table 1, the charge capacity is 100mAh / g or more, and a 4V flat region appears during initial discharge, but the initial discharge average voltage is less than 3.80V (3.70V), and after 10 cycles, it is 36mAh at 3.5V or more. / g
It had only about a discharge capacity.

本比較例の物質が、4V級リチウム二次電池材料として必要な特性を備えていないことが明らかである。   It is clear that the substance of this comparative example does not have the characteristics necessary for a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様にして、誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、FeおよびMn含有量(
重量%)を用いて計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.15および0.505と見積もられ、x値が基準値0.18未満であり、本発明の目的物質とは異なっていた。一方、y値は0.4〜0.6の範囲内にあり、本発明の目的物質と一致していた。
Chemical analysis Li, Fe and Mn contents obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1 (
The x and y values in the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 are estimated to be 0.15 and 0.505, respectively. The value was less than 0.18, which was different from the target substance of the present invention. On the other hand, the y value was in the range of 0.4 to 0.6, which was consistent with the target substance of the present invention.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

本比較例により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は、約8.7%程度と12%以下であ
り、かつ全遷移金属量も、72.4%で基準値である67%以上であり、本発明目的物質との差異は認められなかった。
The amount of transition metal ions at the 3a position of the substance obtained by this comparative example is about 8.7%, which is 12% or less, and the total transition metal content is also 72.4%, which is a reference value of 67% or more. There was no difference from the target substance.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様に室温にて57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。得られたスペクト
ルは非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は+0.3449(3)mm/sであり、非特許文献3中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料
中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と帰属された。一方、B成
分の異性体シフト値は-0.072(4)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる。これらAおよびB成
分の面積比は91.3:8.7であることから、この試料中で鉄イオンは3価と4価の混合原子価
状態にあることがわかる。本発明目的物質において、4価鉄イオン量は12%以上存在することを必須としており、本比較例物質においては、4価鉄量は8.7%と少なく、本発明目的物
質と異なることがわかった。
57 Fe Mossbauer spectroscopy The 57 Fe Mossbauer spectroscopy was measured at room temperature in the same manner as in Example 1. The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of component A is +0.3449 (3) mm / s, and the value of trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in Non-Patent Document 3 Since it was close to (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of B component is -0.072 (4) mm / s, and the value of tetravalent iron in the aforementioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample (-0.11 mm / s) From the closeness, the B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 91.3: 8.7, it is understood that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this sample. In the target substance of the present invention, it is essential that the amount of tetravalent iron ions be 12% or more, and in this comparative example substance, the amount of tetravalent iron was as low as 8.7%, which was found to be different from the target substance of the present invention. .

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, spontaneous magnetization derived from impurities was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities.

自発磁化は、0.0405(12)Gcm3/gと見積もられた(表4参照)。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/gよりも小さく、比較例6物質と本発明目的物質との差
異は認められなかった。
Spontaneous magnetization was estimated to be 0.0405 (12) Gcm 3 / g (see Table 4). This value is smaller than the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization defined by the present invention, and no difference was found between the substance of Comparative Example 6 and the object substance of the present invention.

比較例6材料の総合評価
以上の化学分析、X線リートベルト解析、57Feメスバウワ分光および磁化測定により得ら
れる各パラメータのうち、組成式中のx値および4価鉄量が基準値未満であることから、比較例6においては、本発明目的物質が生成していないことがわかる。そのため、比較例6物質は、良好な充放電特性を発揮しないものと解釈できる。
Comparative Example 6 Overall evaluation of materials Among the parameters obtained by the above chemical analysis, X-ray Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectroscopy and magnetization measurement, the x value and the amount of tetravalent iron in the composition formula are the standards. Since it is less than a value, in Comparative Example 6, it turns out that the target substance of the present invention is not generated. Therefore, the substance of Comparative Example 6 can be interpreted as not exhibiting good charge / discharge characteristics.

比較例7
水熱処理反応生成物に水酸化リチウム水溶液を混合し、乾燥し、粉砕して得た粉末を電気炉で焼成するに際し、その焼成温度を750℃とした以外は実施例10(焼成温度650℃)と同
様の手法により、リチウム-鉄-マンガン複合酸化物を合成した。
Comparative Example 7
Example 10 (calcination temperature 650 ° C.) except that the hydrothermal treatment reaction product was mixed with an aqueous lithium hydroxide solution, dried and pulverized, and the powder obtained by calcination was baked in an electric furnace. Lithium-iron-manganese composite oxide was synthesized by the same method.

得られた試料のX線回折パターンより、すべてのピークは

Figure 0004604237
の空間群を有する層状岩塩型構造由来の単位胞(格子定数a=2.8747(3)Å、c= 14.2908(12)Å)で指数づけ可能であり、層状岩塩型を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物が生成
していることが確認できた。得られた格子定数値は、"田渕文献"に記載されているリチウム-鉄-マンガン複合酸化物の値(a=2.882Å、c=14.287Å)に近かった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, all peaks are
Figure 0004604237
Lithium-iron-manganese composite with layered rock-salt type that can be indexed by unit cells (lattice constant a = 2.8747 (3) Å, c = 14.2908 (12) Å) derived from a layered rock-salt structure with a space group of It was confirmed that an oxide was generated. The obtained lattice constant values were close to the values of the lithium-iron-manganese composite oxide described in "Takata literature" (a = 2.882mm, c = 14.287mm).

充放電特性評価
実施例1と同様の手法により、本比較例で得られた試料を正極材料として用いて、コイン型リチウム二次電池を作製した。得られた電池を充放電装置に接続し、充放電電位範囲3-4.3V、充放電電流密度42mA/gで、充電開始で充放電特性評価を行った。
Evaluation of charge / discharge characteristics A coin-type lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, using the sample obtained in this comparative example as a positive electrode material. The obtained battery was connected to a charge / discharge device, and charge / discharge characteristics were evaluated at the start of charge with a charge / discharge potential range of 3-4.3 V and a charge / discharge current density of 42 mA / g.

表1から明らかな様に、充電容量は100mAh/g未満であり、初期放電時に4V平坦領域が現れるものの、初期放電平均電圧は3.80V未満(3.55V)、10サイクル後は3.5V以上で3mAh/g程度の放電容量しか有していなかった。   As can be seen from Table 1, the charge capacity is less than 100mAh / g and a 4V flat region appears during initial discharge, but the initial discharge average voltage is less than 3.80V (3.55V), and after 10 cycles, 3mAh at 3.5V or more. It had only a discharge capacity of about / g.

本比較例の物質は、4V級リチウム二次電池材料として必要な特性を備えていないことが明らかである。   It is clear that the substance of this comparative example does not have the characteristics necessary for a 4V class lithium secondary battery material.

化学分析
実施例1と同様に誘導結合プラズマ(ICP)法により得られたLi、Fe、Mn含有量(重量%)を用
いて計算された組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2中のx値およびy値は、それぞれ0.20および0.505と見積もられ、両値ともに本発明目的物質の組成範囲内であった。
Chemical analysis The composition formula Li 1 + x (Fe y Mn) calculated using the Li, Fe, and Mn contents (% by weight) obtained by the inductively coupled plasma (ICP) method in the same manner as in Example 1. 1-y ) The x and y values in 1-x O 2 were estimated to be 0.20 and 0.505, respectively, and both values were within the composition range of the target substance of the present invention.

X線リートベルト解析
実施例1と同様の手法により、前述の結晶構造パラメータを算出した。
X-ray Rietveld analysis The above-described crystal structure parameters were calculated in the same manner as in Example 1.

本比較例により得られた物質の3a位置遷移金属イオン量は約3.5%程度と12%以下であり
、かつ全遷移金属量も69.0%で基準値である67%以上であり、本発明目的物質との差異は認められなかった。
The amount of transition metal ions at the 3a position of the substance obtained by this comparative example is about 3.5% and 12% or less, and the total transition metal amount is 69.0%, which is the reference value of 67% or more. No difference was observed.

57 Feメスバウワ分光
実施例1と同様に室温(25℃)にて、57Feメスバウワ分光スペクトルを測定した。得られた
スペクトルは非対称ダブレット形状であり、それをフィッティングするために異性体シフト値の異なる2つの対称的なダブレット(AおよびB成分)を用いた。A成分の異性体シフト値は+0.3379(9)mm/sであり、"Prado文献"中の電気化学的に酸化したLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の3価鉄の値(+0.33mm/s)に近いことから、A成分は3価鉄成分と帰属された。一
方、B成分の異性体シフト値は-0.018(7)mm/sであり、前述のLi0.53(Ni0.9Fe0.1)1.06O2試料中の4価鉄の値(-0.11mm/s)に近いことからB成分は4価鉄成分と解釈できる。これらAお
よびB成分の面積比は75.7:24.3であることから、本比較例試料中で鉄イオンは3価と4価
の混合原子価状態にあることがわかる。本発明目的物質においては、4価鉄イオン量は12%以上存在することを必須としており、本比較例物質においても、4価鉄量は24.3%と大きく、本発明目的物質との差異は認められなかった。
57 Fe Mossbauer spectroscopy The 57 Fe Mossbauer spectroscopy was measured at room temperature (25 ° C) in the same manner as in Example 1. The obtained spectrum was asymmetric doublet shape, and two symmetrical doublets (A and B components) with different isomer shift values were used to fit it. The isomer shift value of component A is +0.3379 (9) mm / s, and the value of trivalent iron in the electrochemically oxidized Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample in "Prado literature" Since it was close to (+0.33 mm / s), the A component was assigned as a trivalent iron component. On the other hand, the isomer shift value of the B component is -0.018 (7) mm / s, and the value of tetravalent iron (-0.11 mm / s) in the aforementioned Li 0.53 (Ni 0.9 Fe 0.1 ) 1.06 O 2 sample From the closeness, the B component can be interpreted as a tetravalent iron component. Since the area ratio of these A and B components is 75.7: 24.3, it can be seen that iron ions are in a trivalent and tetravalent mixed valence state in this comparative example sample. In the target substance of the present invention, the amount of tetravalent iron ions must be at least 12%, and even in this comparative example substance, the amount of tetravalent iron is as large as 24.3%, and there is a difference from the target substance of the present invention. I couldn't.

磁化測定
実施例1と同様にして、振動型磁束計を用いて、本比較例物質中の不純物由来の自発磁化を測定し、その値を不純物量に比例するパラメータとして評価を行った。
Magnetization measurement In the same manner as in Example 1, the spontaneous magnetization derived from impurities in this comparative example substance was measured using a vibration type magnetometer, and the value was evaluated as a parameter proportional to the amount of impurities. It was.

表4に示す様に、自発磁化は、0.489(3)Gcm3/gと見積もられた。この値は、本発明が規定する許容自発磁化値の上限0.4Gcm3/gより大きいので、本比較例物質が、本発明目的物
質と異なることがわかった。
As shown in Table 4, the spontaneous magnetization was estimated to be 0.489 (3) Gcm 3 / g. Since this value is larger than the upper limit of 0.4 Gcm 3 / g of the allowable spontaneous magnetization value stipulated by the present invention, it was found that the comparative example substance is different from the target substance of the present invention.

比較例7材料の総合評価
以上の化学分析、X線リートベルト解析、57Feメスバウワ分光および磁化測定により得ら
れる各パラメータのうち、自発磁化値が基準値を超えており、本発明目的物質が得られていないことがわかる。このことから、本比較例の物質は、4V級リチウム二次電池材料として必要な特性を備えていないことが明らかである。
Comparative Example 7 Overall evaluation of materials Among the parameters obtained by the above chemical analysis, X-ray Rietveld analysis, 57 Fe Mossbauer spectroscopy and magnetization measurement, the spontaneous magnetization value exceeds the reference value, and the present invention It turns out that the target substance is not obtained. From this, it is clear that the substance of this comparative example does not have the characteristics required as a 4V class lithium secondary battery material.

本発明物質の諸条件設定の説明
表1〜4に示す実施例および比較例の結果から、請求項1の条件(a)〜(d)を満足するリチウム-鉄-マンガン酸化物のみが、リチウム二次電池における正極材料として、良好な充放電特性を発揮することが明らかである。
Description of various conditions for the substance of the present invention From the results of Examples and Comparative Examples shown in Tables 1 to 4, lithium-iron-manganese oxide satisfying the conditions (a) to (d) of Claim 1 It is clear that only exhibits positive charge / discharge characteristics as a positive electrode material in a lithium secondary battery.

実施例1で得られた平均一次粒子径約100nmのリチウム-鉄-マンガン複合酸化物粉末を示す透過型電子顕微鏡写真である。2 is a transmission electron micrograph showing a lithium-iron-manganese composite oxide powder having an average primary particle diameter of about 100 nm obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得られたリチウム-鉄-マンガン複合酸化物粉末のX線回折パターンである。2 is an X-ray diffraction pattern of the lithium-iron-manganese composite oxide powder obtained in Example 1. FIG. 実施例1で作製したコイン型リチウム二次電池の30℃における充放電曲線である。2 is a charge / discharge curve of a coin-type lithium secondary battery produced in Example 1 at 30 ° C. FIG. 層状岩塩型リチウム-鉄-マンガン複合酸化物の構造モデルである。This is a structural model of layered rock salt type lithium-iron-manganese composite oxide. 実施例1で得られた材料の室温における57Feメスバウワ分光スペクトルである。3 is a 57 Fe Mossbauer spectrum at room temperature of the material obtained in Example 1. 実施例1で得られた材料の室温における磁化曲線である。3 is a magnetization curve at room temperature of the material obtained in Example 1. 実施例1で作製したコイン型リチウム二次電池(黒鉛負極)とリチウムマンガンスピネルを正極材料として用いたコイン型リチウム二次電池(黒鉛負極)についての60℃における充放電特性を示すグラフである。It is a graph which shows the charging / discharging characteristic in 60 degreeC about the coin-type lithium secondary battery (graphite negative electrode) using the coin-type lithium secondary battery (graphite negative electrode) produced in Example 1 and lithium manganese spinel as a positive electrode material. 実施例1で作製した黒鉛を負極として用いたコイン型リチウム二次電池の60℃における10サイクルの充放電試験後の30℃における充放電特性を示すグラフである。It is a graph which shows the charging / discharging characteristic in 30 degreeC after the charging / discharging test of 10 cycles in 60 degreeC of the coin-type lithium secondary battery using the graphite produced in Example 1 as a negative electrode. 実施例1で作製した黒鉛を負極として用いたコイン型リチウム二次電池の60℃における10サイクルの充放電試験後の30℃における充放電試験における充電サイクル数と充放電容量との関係を示すグラフである。The graph which shows the relationship between the number of charge cycles in the charge / discharge test in 30 degreeC after the charge / discharge test of 10 cycles in 60 degreeC of the coin-type lithium secondary battery using the graphite produced in Example 1 as a negative electrode, and charge / discharge capacity It is.

Claims (3)

下記の構成要件を備えた層状岩塩型構造を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物:
(a)組成式Li1+x(FeyMn1-y)1-xO2(ただし、0.4≦y≦0.6、0.18≦x≦0.33)で表される、
(b)リチウム位置への遷移金属イオン占有率が12%以下である、
(c)組成式中の全遷移金属量が67%以上であり、かつ4価鉄量が12%以上である、
(d)25℃での自発磁化が0.4Gcm3/g以下である。
Lithium-iron-manganese composite oxide having a layered rock-salt structure with the following components:
(a) represented by the composition formula Li 1 + x (Fe y Mn 1-y ) 1-x O 2 (where 0.4 ≦ y ≦ 0.6, 0.18 ≦ x ≦ 0.33),
(b) the transition metal ion occupancy at the lithium position is 12% or less,
(c) the total transition metal amount in the composition formula is 67% or more, and the amount of tetravalent iron is 12% or more,
(d) Spontaneous magnetization at 25 ° C. is 0.4 Gcm 3 / g or less.
請求項1に記載の層状岩塩型構造を有するリチウム-鉄-マンガン複合酸化物を含むリチウムイオン二次電池用正極材料。 A positive electrode material for a lithium ion secondary battery comprising the lithium-iron-manganese composite oxide having the layered rock salt structure according to claim 1. 請求項2に記載の材料を正極とするリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery which uses the material of Claim 2 as a positive electrode.
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