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JP7478587B2 - Positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries and method for producing same - Google Patents
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JP7478587B2 - Positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries and method for producing same - Google Patents

Positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries and method for producing same Download PDF

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Description

本発明は、良好なサイクル特性を示すリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries that exhibit good cycle characteristics and a method for producing the same.

リチウムイオン二次電池等の二次電池は、携帯電話、デジタルカメラ、ノートPC、ハイブリッド自動車、電気自動車等広い分野に利用されている。こうしたリチウムイオン二次電池の正極材料として、その安全性の高さや容量の大きさから、LiMnxFe1-xPO4のようなリチウム系ポリアニオン粒子が有望視されている。その一方で、リチウム系ポリアニオン粒子は導電性が低く、得られるリチウムイオン二次電池において充分に電池物性を高めるには、依然として改善を要することから、従来より種々の開発がなされている。 Secondary batteries such as lithium ion secondary batteries are used in a wide range of fields, including mobile phones, digital cameras, notebook PCs, hybrid cars, and electric cars. Lithium-based polyanion particles such as LiMn x Fe 1-x PO 4 are considered promising as a positive electrode material for such lithium ion secondary batteries due to their high safety and large capacity. On the other hand, lithium-based polyanion particles have low conductivity, and still require improvement in order to sufficiently improve the battery properties of the resulting lithium ion secondary batteries, so various developments have been made in the past.

例えば、特許文献1には、炭素源としてイオン性有機物を用いた、特定の炭素質被膜で被覆された電極活物質(LiaxyPO4等)の集合体である電極材料が開示されており、電池の放電容量や入出力特性等の向上を図っている。また特許文献2には、カーボンナノチューブ等の特定の炭素材料とリチウム含有リン酸塩(LiMnxFe1-xPO4等)を含み、特定の細孔を有する複合粒子が開示されており、電池のレート特性等を高める試みがなされている。 For example, Patent Document 1 discloses an electrode material that is an aggregate of electrode active materials ( such as LiaAxMyPO4 ) coated with a specific carbonaceous film using an ionic organic material as a carbon source, and aims to improve the discharge capacity, input/output characteristics, etc. of a battery. Patent Document 2 discloses composite particles that contain a specific carbon material such as carbon nanotubes and a lithium-containing phosphate (such as LiMnxFe1 - xPO4 ) and have specific pores, and attempts to improve the rate characteristics, etc. of a battery.

特許第6547891号公報Patent No. 6547891 特開2018-139213号公報JP 2018-139213 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の電極活物質であると、得られる二次電池において充放電を繰り返すにつれ、活物質の膨張収縮により電子伝導パスが消失してしまうおそれがあり、また上記特許文献2に記載の複合粒子であっても、粒子間の電子伝導パスは依然として不十分であり、サイクル特性の向上を充分に図る上では、更なる改善を要する状況にある。 However, when the electrode active material described in Patent Document 1 is used, there is a risk that the electronic conduction path will disappear due to the expansion and contraction of the active material as the resulting secondary battery is repeatedly charged and discharged. Furthermore, even in the composite particles described in Patent Document 2, the electronic conduction path between the particles is still insufficient, and further improvements are required to fully improve the cycle characteristics.

したがって、本発明の課題は、リチウム系ポリアニオン粒子を用いつつ、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を有効に向上させることのできるリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子及びその製造方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to provide positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries that can effectively improve the cycle characteristics of lithium ion secondary batteries while using lithium-based polyanion particles, and a method for producing the same.

そこで本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、リチウム系ポリアニオン粒子の表面に、セルロースナノファイバー由来の炭素が担持してなり、かつ特定の粒子強度及びタップ密度を有するリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子であれば、得られるリチウムイオン二次電池において優れたサイクル特性を発現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The inventors conducted extensive research to solve the above problems and discovered that positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries, which are made of lithium-based polyanion particles with cellulose nanofiber-derived carbon supported on the surface and have specific particle strength and tap density, can provide excellent cycle characteristics in the resulting lithium ion secondary battery, thus completing the present invention.

すなわち、本発明は、下記式(A):
LiaMnbFeczPO4・・・(A)
(式(A)中、MはCo、Ni、Ca、Sr、Y、Zr、Mo、Ba、Pb、Bi、La、Ce、Nd又はGdを示す。a、b、c、及びzは、0<a≦1.2、0≦b≦1.2、0≦c≦1.2、0≦z≦0.3、及びb+c≠0を満たし、かつa+(Mnの価数)×b+(Feの価数)×c+(Mの価数)×z=3を満たす数を示す。)
で表されるリチウム系ポリアニオン粒子の表面に、セルロースナノファイバー由来の炭素が担持してなり、
乾式ミキサーによって積算エネルギー1.1kJ/gの負荷をかけたときに測定される粒径1.0μm以下の粒子量が、体積基準で0%~5%であり、かつ
タップ密度が1.0g/cm3~1.6g/cm3であるリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子を提供するものである。
That is, the present invention relates to a compound represented by the following formula (A):
Li a Mn b Fe c M z PO 4 ... (A)
(In formula (A), M represents Co, Ni, Ca, Sr, Y, Zr, Mo, Ba, Pb, Bi, La, Ce, Nd, or Gd. a, b, c, and z represent numbers that satisfy 0<a≦1.2, 0≦b≦1.2, 0≦c≦1.2, 0≦z≦0.3, and b+c≠0, and a+(valence of Mn)×b+(valence of Fe)×c+(valence of M)×z=3.)
The lithium-based polyanion particles are supported on the surface thereof by carbon derived from cellulose nanofibers,
The present invention provides positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries, in which the amount of particles having a particle size of 1.0 μm or less, measured when a load of integrated energy of 1.1 kJ/g is applied using a dry mixer, is 0% to 5% by volume, and the tap density is 1.0 g/ cm3 to 1.6 g/ cm3 .

また、本発明は、次の工程(I)~(III):
(I)リチウム系ポリアニオン粒子及びセルロースナノファイバーを含む造粒体Sを焼成して、焼結体Xを得る工程
(II)得られた焼結体Xに、乾式ミキサーにより積算エネルギー0.15kJ/g~0.30kJ/gの負荷をかけて、圧密体Yを得る工程
(III)得られた圧密体Yを焼成する工程
を備え、かつ工程(I)における焼成と工程(III)における焼成との少なくとも一方の焼成が、600℃~750℃の温度である上記リチウムイオン二次電池用正極活物質粒子の製造方法を提供するものである。
The present invention also relates to a method for producing a method for producing a polymerizable compound comprising the steps of (I) to (III):
The present invention provides a method for producing positive electrode active material particles for a lithium ion secondary battery, comprising: (I) a step of calcining a granule S containing lithium-based polyanion particles and cellulose nanofibers to obtain a sintered body X; (II) a step of applying a load of an integrated energy of 0.15 kJ/g to 0.30 kJ/g to the obtained sintered body X using a dry mixer to obtain a compacted body Y; and (III) a step of calcining the obtained compacted body Y, wherein at least one of the calcinations in step (I) and step (III) is performed at a temperature of 600° C. to 750° C.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子であれば、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を有効に向上させることができ、極めて有用性の高い電極材料である。 The positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention can effectively improve the cycle characteristics of lithium ion secondary batteries, making them an extremely useful electrode material.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子は、上記式(A)で表されるリチウム系ポリアニオン粒子の表面に、セルロースナノファイバー由来の炭素が担持してなり、
乾式ミキサーによって積算エネルギー1.1kJ/gの負荷をかけたときに測定される粒径1.0μm以下の粒子量が、体積基準で0%~5%であり、かつ
タップ密度が1.0g/cm3~1.6g/cm3である。
すなわち、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子は、表面にセルロースナノファイバー由来の炭素が堅固に担持されてなるリチウム系ポリアニオン粒子が一次粒子として堅固に集結した、圧密体のような二次粒子であって、乾式ミキサーによる積算エネルギー1.1kJ/gなる特定の負荷をかけたときに粒径1.0μm以下の粒子量が抑制され、かつ特定のタップ密度を有することから、リチウムイオン二次電池の製造過程において過度な微粉化を有効に抑制することのできる適度な強度を有する粒子である。
The present invention will be described in detail below.
The positive electrode active material particles for a lithium ion secondary battery of the present invention are formed by supporting carbon derived from cellulose nanofibers on the surface of lithium-based polyanion particles represented by the above formula (A),
The amount of particles having a particle size of 1.0 μm or less, measured when a load of integrated energy of 1.1 kJ/g is applied using a dry mixer, is 0% to 5% by volume, and the tap density is 1.0 g/cm 3 to 1.6 g/cm 3 .
In other words, the positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention are secondary particles like a compact in which lithium-based polyanion particles having cellulose nanofiber-derived carbon firmly supported on the surface are firmly assembled as primary particles, and when a specific load of 1.1 kJ/g of integrated energy is applied by a dry mixer, the amount of particles having a particle size of 1.0 μm or less is suppressed, and the particles have a specific tap density, so that the particles have an appropriate strength that can effectively suppress excessive pulverization during the manufacturing process of lithium ion secondary batteries.

リチウムイオン二次電池を構成する正極は、リチウム系ポリアニオン粒子のような正極活物質粒子を導電助剤や結着剤とともにミキサー等によって混練して電極スラリーを作製し、これを塗工・乾燥することにより製造される。ところが、この混練の際に衝撃や摩耗等によって正極活物質粒子が過度に微粉化されると、電極スラリー中で正極活物質が凝集して導電助剤との分散性の低下を招き、また、結着剤を過剰に吸油して電極全体の結着力の低下を招き、電子導電パスの低下を引き起こしかねない。さらに、過度に微粉化された正極活物質粒子は、サイクル時、電解液の分解や固体電解質界面形成等の副反応の影響を受けやすいため、これが電子導電パスの低下を引き起こしかねず、これを解決すべく本発明を見いだしたものである。 The positive electrode of a lithium-ion secondary battery is manufactured by kneading positive electrode active material particles such as lithium-based polyanion particles with a conductive assistant and a binder in a mixer or the like to prepare an electrode slurry, which is then coated and dried. However, if the positive electrode active material particles are excessively pulverized during this kneading due to impact, abrasion, or the like, the positive electrode active material will aggregate in the electrode slurry, resulting in a decrease in dispersibility with the conductive assistant, and will also absorb excessive oil from the binder, resulting in a decrease in the binding strength of the entire electrode, which may cause a decrease in the electronic conductive path. Furthermore, excessively pulverized positive electrode active material particles are susceptible to side reactions such as decomposition of the electrolyte and formation of a solid electrolyte interface during cycling, which may cause a decrease in the electronic conductive path. The present invention was developed to solve this problem.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子を構成するリチウム系ポリアニオン粒子は、下記式(A):
LiaMnbFeczPO4・・・(A)
(式(A)中、MはCo、Ni、Ca、Sr、Y、Zr、Mo、Ba、Pb、Bi、La、Ce、Nd又はGdを示す。a、b、c、及びzは、0<a≦1.2、0≦b≦1.2、0≦c≦1.2、0≦z≦0.3、及びb+c≠0を満たし、かつa+(Mnの価数)×b+(Feの価数)×c+(Mの価数)×z=3を満たす数を示す。)
で表される。
The lithium-based polyanion particles constituting the positive electrode active material particles for a lithium ion secondary battery of the present invention are represented by the following formula (A):
Li a Mn b Fe c M z PO 4 ... (A)
(In formula (A), M represents Co, Ni, Ca, Sr, Y, Zr, Mo, Ba, Pb, Bi, La, Ce, Nd, or Gd. a, b, c, and z represent numbers that satisfy 0<a≦1.2, 0≦b≦1.2, 0≦c≦1.2, 0≦z≦0.3, and b+c≠0, and a+(valence of Mn)×b+(valence of Fe)×c+(valence of M)×z=3.)
It is expressed as:

上記式(A)で表されるリチウム系ポリアニオン粒子は、いわゆる少なくとも遷移金属としてマンガン(Mn)及び鉄(Fe)を含むオリビン型リン酸遷移金属リチウム化合物である。式(A)中、Mは、Co、Ni、Ca、Sr、Y、Zr、Mo、Ba、Pb、Bi、La、Ce、Nd又はGdを示す。
また、上記式(A)中のa、b、c、及びzは、0<a≦1.2、0≦b≦1.2、0≦c≦1.2、0≦z≦0.3、及びb+c≠0を満たし、かつa+(Mnの価数)×b+(Feの価数)×c+(Mの価数)×z=3を満たす数を示す。
上記式(A)で表されるリチウム系ポリアニオン粒子としては、リチウムイオン二次電池用正極活物質粒子の平均放電電圧の観点から、aについては、0.6≦a≦1.2が好ましく、0.65≦a≦1.15がより好ましく、0.7≦a≦1.1がさらに好ましい。bについては、0.4≦b≦0.8が好ましく、0.5≦b≦0.8がより好ましく、0.7≦b≦0.8がさらに好ましい。cについては、0.2≦c≦0.6が好ましく、0.2≦c≦0.5がより好ましく、0.2≦c≦0.3がさらに好ましい。zについては、0≦z≦0.2が好ましく、0≦z≦0.15がより好ましく、0≦z≦0.1がさらに好ましい。
The lithium-based polyanion particles represented by the above formula (A) are so-called olivine-type lithium transition metal phosphate compounds containing at least manganese (Mn) and iron (Fe) as transition metals, where M represents Co, Ni, Ca, Sr, Y, Zr, Mo, Ba, Pb, Bi, La, Ce, Nd, or Gd.
In addition, a, b, c, and z in the above formula (A) represent numbers that satisfy 0<a≦1.2, 0≦b≦1.2, 0≦c≦1.2, 0≦z≦0.3, and b+c≠0, and also satisfy a+(valence of Mn)×b+(valence of Fe)×c+(valence of M)×z=3.
As for the lithium-based polyanion particles represented by the above formula (A), from the viewpoint of the average discharge voltage of the positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries, a is preferably 0.6≦a≦1.2, more preferably 0.65≦a≦1.15, and even more preferably 0.7≦a≦1.1. b is preferably 0.4≦b≦0.8, more preferably 0.5≦b≦0.8, and even more preferably 0.7≦b≦0.8. c is preferably 0.2≦c≦0.6, more preferably 0.2≦c≦0.5, and even more preferably 0.2≦c≦0.3. z is preferably 0≦z≦0.2, more preferably 0≦z≦0.15, and even more preferably 0≦z≦0.1.

具体的には、例えばLiMnPO4、LiMn0.3Fe0.7PO4、LiMn0.7Fe0.3PO4、LiMn0.9Fe0.1PO4、LiMn0.8Fe0.2PO4、LiMn0.75Fe0.15Mg0.1PO4、LiMn0.75Fe0.19Zr0.03PO4、LiMn0.6Fe0.4PO4、LiMn0.5Fe0.5PO4、Li1.2Mn0.63Fe0.27PO4、Li0.6Mn0.84Fe0.36PO4等が挙げられる。なかでもLiMn0.3Fe0.7PO4、LiMn0.7Fe0.3PO4、LiMn0.8Fe0.2PO4、LiMn0.6Fe0.4PO4、Li1.2Mn0.63Fe0.27PO4、又はLi0.6Mn0.84Fe0.36PO4が好ましい。 Specifically , for example , LiMnPO4 , LiMn0.3Fe0.7PO4 , LiMn0.7Fe0.3PO4 , LiMn0.9Fe0.1PO4 , LiMn0.8Fe0.2PO4 , LiMn0.75Fe0.15Mg0.1PO4 , LiMn0.75Fe0.19Zr0.03PO4 , LiMn0.6Fe0.4PO4 , LiMn0.5Fe0.5PO4 , Li1.2Mn0.63Fe0.27PO4 , Li0.6Mn 0.84Fe0.36PO4 , etc. Among these , LiMn0.3Fe0.7PO4 , LiMn0.7Fe0.3PO4 , LiMn0.8Fe0.2PO4 , LiMn0.6Fe0.4PO4 , Li1.2Mn0.63Fe0.27PO4 , or Li0.6Mn0.84Fe0.36PO4 is preferred .

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子は、上記式(A)で表されるリチウム系ポリアニオン粒子の表面に、セルロースナノファイバー由来の炭素が担持してなる。かかるセルロースナノファイバーは炭化されて炭素となり、これが上記リチウム系ポリアニオン粒子の表面に堅固に担持してなる。セルロースナノファイバーとは、全ての植物細胞壁の約5割を占める骨格成分であって、かかる細胞壁を構成する植物繊維をナノサイズまで解繊等することにより得ることができる軽量高強度繊維である。かかるセルロースナノファイバーの繊維径は1nm~1000nmであり、水への良好な分散性も有している。また、セルロースナノファイバーを構成するセルロース分子鎖では、炭素による周期的構造が形成されていることから、これが炭化されて上記リチウム系ポリアニオン粒子の表面に堅固に担持されることによって、過度な微粉化を抑制する適度な強度を有し、電子導電パスの低下を有効に抑制して、得られる電池において優れたサイクル特性を発現させることができる。 The positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention are formed by supporting carbon derived from cellulose nanofibers on the surface of lithium-based polyanion particles represented by the above formula (A). The cellulose nanofibers are carbonized to carbon, which is firmly supported on the surface of the lithium-based polyanion particles. Cellulose nanofibers are a skeletal component that accounts for approximately 50% of all plant cell walls, and are lightweight, high-strength fibers that can be obtained by defibrating the plant fibers that make up such cell walls to nano-size. The fiber diameter of such cellulose nanofibers is 1 nm to 1000 nm, and they also have good dispersibility in water. In addition, since the cellulose molecular chains that make up the cellulose nanofibers form a periodic structure due to carbon, they are carbonized and firmly supported on the surface of the lithium-based polyanion particles, which provides a moderate strength that suppresses excessive pulverization, effectively suppresses the deterioration of the electronic conductive path, and allows the resulting battery to exhibit excellent cycle characteristics.

また、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子は、上記式(A)で表されるリチウム系ポリアニオン粒子の表面に、セルロースナノファイバー由来の炭素とともに水溶性炭素材料由来の炭素を担持してもよい。かかる水溶性炭素材料は、セルロースナノファイバーと同様、炭化されて炭素となり、これが上記リチウム系ポリアニオン粒子の表面に担持してなる。かかる水溶性炭素材料としては、例えば、糖類、ポリオール、ポリエーテル、及び有機酸から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。より具体的には、例えば、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース等の単糖類;マルトース、スクロース、セロビオース等の二糖類;デンプン、デキストリン等の多糖類;エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ブタンジオール、プロパンジオール、ポリビニルアルコール、グリセリン等のポリオールやポリエーテル;クエン酸、酒石酸、アスコルビン酸等の有機酸が挙げられる。なかでも、溶媒への溶解性及び分散性を高めて炭素材料として効果的に機能させる観点から、グルコース、フルクトース、スクロース、デキストリンが好ましく、グルコースがより好ましい。 In addition, the positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention may support carbon derived from a water-soluble carbon material together with carbon derived from cellulose nanofibers on the surface of the lithium-based polyanion particles represented by the above formula (A). The water-soluble carbon material is carbonized to carbon, similar to cellulose nanofibers, and this is supported on the surface of the lithium-based polyanion particles. Examples of such water-soluble carbon materials include one or more selected from sugars, polyols, polyethers, and organic acids. More specifically, examples of the water-soluble carbon materials include monosaccharides such as glucose, fructose, galactose, and mannose; disaccharides such as maltose, sucrose, and cellobiose; polysaccharides such as starch and dextrin; polyols and polyethers such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, butanediol, propanediol, polyvinyl alcohol, and glycerin; and organic acids such as citric acid, tartaric acid, and ascorbic acid. Among these, from the viewpoint of increasing the solubility and dispersibility in the solvent and functioning effectively as a carbon material, glucose, fructose, sucrose, and dextrin are preferred, and glucose is more preferred.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子中に存在する、リチウム系ポリアニオン粒子の表面に担持してなるセルロースナノファイバー由来の炭素は、上記式(A)で表されるリチウム系ポリアニオン粒子間の間隙を充填するように存在する。すなわち、セルロースナノファイバー由来の炭素は、リチウム系ポリアニオン粒子の表面に存在しながら、リチウム系ポリアニオン粒子が形成するパッキング構造の粒子間空隙を充填している。一方、さらに炭素源として用い得る水溶性炭素材料は、リチウム系ポリアニオン粒子の表面に均一に堆積されることとなる。
本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子は、特徴的な複合構造を有する炭素が、正極活物質のパッキング密度が増大する状態でリチウム系ポリアニオン粒子間の導電パスを形成しているため、優れたサイクル特性が発現され、かかる炭素の量を有効に減じることも可能になると考えられる。
The cellulose nanofiber-derived carbon supported on the surface of the lithium-based polyanion particles present in the positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention is present so as to fill the gaps between the lithium-based polyanion particles represented by the above formula (A). That is, the cellulose nanofiber-derived carbon, while present on the surface of the lithium-based polyanion particles, fills the interparticle gaps of the packing structure formed by the lithium-based polyanion particles. Meanwhile, the water-soluble carbon material that can be further used as a carbon source is uniformly deposited on the surface of the lithium-based polyanion particles.
In the positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention, carbon having a characteristic composite structure forms conductive paths between the lithium-based polyanion particles in a state in which the packing density of the positive electrode active material is increased, and it is therefore believed that excellent cycle characteristics are exhibited and it is also possible to effectively reduce the amount of such carbon.

セルロースナノファイバー及び水溶性炭素材料は、その後炭化されて、上記リチウム系ポリアニオン粒子の表面に担持された炭素として、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子中に存在することとなる。リチウムイオン二次電池用正極活物質粒子の表面に担持してなる、炭化してなるセルロースナノファイバー由来の炭素の原子換算量は、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子中に、好ましくは1.0質量%~10.0質量%であり、より好ましくは1.5質量%~7.0質量%であり、さらに好ましくは2.0質量%~5.0質量%である。
また、水溶性炭素材料由来の炭素の原子換算量は、好ましくは0質量%~4.0質量%であり、より好ましくは0質量%~3.0質量%であり、さらに好ましくは0質量%~2.0質量%である。
セルロースナノファイバー由来の炭素の原子換算量及び水溶性炭素材料由来の炭素の原子換算量の合計は、好ましくは1.0質量%~10.0質量%、より好ましくは1.5質量%~7.0質量%、さらに好ましくは2.0質量%~5.0質量%である。
The cellulose nanofibers and the water-soluble carbon material are then carbonized and are present in the lithium-ion secondary battery positive electrode active material particles of the present invention as carbon supported on the surface of the lithium-based polyanion particles. The atomic amount of carbon derived from the carbonized cellulose nanofibers supported on the surface of the lithium-ion secondary battery positive electrode active material particles is preferably 1.0% by mass to 10.0% by mass, more preferably 1.5% by mass to 7.0% by mass, and even more preferably 2.0% by mass to 5.0% by mass in the lithium-ion secondary battery positive electrode active material particles of the present invention.
The amount of carbon derived from the water-soluble carbon material in terms of atoms is preferably 0% by mass to 4.0% by mass, more preferably 0% by mass to 3.0% by mass, and even more preferably 0% by mass to 2.0% by mass.
The total of the atomic equivalent amount of carbon derived from the cellulose nanofibers and the atomic equivalent amount of carbon derived from the water-soluble carbon material is preferably 1.0 mass% to 10.0 mass%, more preferably 1.5 mass% to 7.0 mass%, and even more preferably 2.0 mass% to 5.0 mass%.

なお、リチウムイオン二次電池用正極活物質粒子中に存在するセルロースナノファイバー由来の炭素の原子換算量、及び水溶性炭素材料由来の炭素の原子換算量は、炭素・硫黄分析装置を用いた測定により求められる。 The atomic equivalent amount of carbon derived from cellulose nanofibers and the atomic equivalent amount of carbon derived from water-soluble carbon materials present in the positive electrode active material particles for lithium-ion secondary batteries can be determined by measurement using a carbon/sulfur analyzer.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子は、表面にセルロースナノファイバー由来の炭素が担持してなるリチウム系ポリアニオン粒子である一次粒子が堅固に集結した圧密体のような二次粒子であることから、乾式ミキサーによって積算エネルギー1.1kJ/gの負荷をかけたときに測定される粒径1.0μm以下の粒子量が、体積基準で0%~5%である。かかる負荷は、従来のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子であれば、粉砕されて大部分が微粉化してしまい、粒径1.0μm以下の粒子量が過度に増大してしまう程の負荷である。これに対し、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子は、リチウム系ポリアニオン粒子の表面にセルロースナノファイバー由来の炭素が担持してなる一次粒子が堅固に集結してなり、適度な強度を有する圧密体様の二次粒子であることから、電極スラリーの調製中にリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子が不要に凝集することや、混練時の衝撃や摩耗等によって過度に微粉化されることを有効に回避することのできる粒子である。 The positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention are secondary particles like a compact in which primary particles, which are lithium-based polyanion particles with cellulose nanofiber-derived carbon on the surface, are firmly assembled, and therefore the amount of particles with a particle diameter of 1.0 μm or less measured when a load of integrated energy of 1.1 kJ/g is applied by a dry mixer is 0% to 5% by volume. Such a load is so great that conventional positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries are crushed and mostly pulverized, and the amount of particles with a particle diameter of 1.0 μm or less increases excessively. In contrast, the positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention are secondary particles like a compact in which primary particles, which are lithium-based polyanion particles with cellulose nanofiber-derived carbon on the surface, are firmly assembled and have appropriate strength, and therefore these particles can effectively avoid unnecessary aggregation of the positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries during preparation of the electrode slurry, and excessive pulverization due to impact, wear, etc. during kneading.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子は、乾式ミキサーによって積算エネルギー1.1kJ/gの負荷をかけたときに測定される粒径1.0μm以下の粒子量が、体積基準で0%~5%であって、好ましくは0%~3%であり、より好ましくは0%~1%である。 The amount of particles with a particle diameter of 1.0 μm or less measured in the positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention when a load of an integrated energy of 1.1 kJ/g is applied using a dry mixer is 0% to 5% by volume, preferably 0% to 3%, and more preferably 0% to 1%.

なお、乾式ミキサーによる積算エネルギーは、下記式(1)により求められる。
積算エネルギー(kJ/g)
=粉体にかける負荷量(kW)×処理時間(s)÷処理量(g)・・・式(1)
また、乾式ミキサーによって積算エネルギー1.1kJ/gの負荷をかけたときに測定される粒径1.0μm以下の粒子量とは、JIS Z 8841-1993(造粒物の強度試験方法)における、回転ドラム及び駆動装置を用いた回転強度試験方法に類似した方法により求められる値である。
具体的には、例えばNOB-130(ホソカワミクロン社製)のような乾式ミキサーを用い、正極活物質粒子に対して、積算エネルギー1.1kJ/gの負荷に相当する圧縮力及びせん断力を付加したのち、JIS R 1629「ファインセラミックス原料のレーザ回折・散乱法による粒子径分布測定方法」に準じる粒度分布測定装置、例えばレーザー回折散乱粒度分布測定装置マイクロトラックMT3300EX II(マイクロトラック・ベル社製)等により測定される、体積基準による粒径1.0μm以下の粒子量が占める割合(%)を意味する。
The integrated energy by the dry mixer can be calculated by the following formula (1).
Accumulative energy (kJ/g)
= Load applied to powder (kW) × Processing time (s) ÷ Processing amount (g) ... Equation (1)
The amount of particles having a particle size of 1.0 μm or less measured when a load of integrated energy of 1.1 kJ/g is applied by a dry mixer is a value determined by a method similar to the rotational strength test method using a rotating drum and a driving device in JIS Z 8841-1993 (test method for strength of granulated material).
Specifically, it means the proportion (%) of particles having a particle size of 1.0 μm or less based on volume, which is measured using a particle size distribution measuring device conforming to JIS R 1629 "Method for measuring particle size distribution of fine ceramic raw materials by laser diffraction/scattering method", such as a Microtrac MT3300EX II laser diffraction/scattering particle size distribution measuring device (Microtrac Bell), after applying a compressive force and a shear force equivalent to a load of integrated energy of 1.1 kJ/g to the positive electrode active material particles using a dry mixer such as NOB-130 (manufactured by Hosokawa Micron Corporation).

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子は、表面にセルロースナノファイバー由来の炭素が担持してなるリチウム系ポリアニオン粒子である一次粒子が堅固に集結した圧密体のような二次粒子であることから、そのタップ密度は、1.0g/cm3~1.6g/cm3であって、好ましくは1.2g/cm3~1.6g/cm3であり、より好ましくは1.4g/cm3~1.6g/cm3である。
なお、タップ密度とは、JIS R 1628「ファインセラミックス粉末のかさ密度測定方法」に規定される方法により測定される「タップかさ密度」を意味する。
The positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention are secondary particles like a compact in which primary particles, which are lithium-based polyanion particles having cellulose nanofiber-derived carbon supported on their surfaces, are tightly assembled, and therefore have a tap density of 1.0 g/ cm3 to 1.6 g/ cm3 , preferably 1.2 g/ cm3 to 1.6 g/ cm3 , and more preferably 1.4 g/ cm3 to 1.6 g/ cm3 .
The tap density means the "tap bulk density" measured by the method specified in JIS R 1628 "Method for measuring bulk density of fine ceramic powders".

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子は、リチウム系ポリアニオン粒子の表面にセルロースナノファイバー由来の炭素が担持してなる一次粒子が堅固に集結してなる二次粒子であり、その表面が滑らかな略球状を呈していることも相まって、適度な強度を発現することができる。具体的には、例えば、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子の安息角は、好ましくは30°~45°であり、より好ましくは30°~40°であり、さらに好ましくは30°~35°である。 The positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention are secondary particles formed by tightly assembling primary particles in which cellulose nanofiber-derived carbon is supported on the surface of lithium-based polyanion particles, and due to the smooth, roughly spherical surface, the particles can exhibit an appropriate level of strength. Specifically, for example, the angle of repose of the positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention is preferably 30° to 45°, more preferably 30° to 40°, and even more preferably 30° to 35°.

なお、安息角とは、粉体を落下・堆積させたときに形成される山の稜線の角度であり、JIS R 9301-2-2「アルミナ粉末-第2部:物性測定方法-2:安息角」に規定される方法により測定される値(°)を意味する。用い得る具体的な測定装置しては、粉体特性評価装置、例えばパウダテスタPT-X(ホソカワミクロン社製)が挙げられる。 The angle of repose is the angle of the ridgeline formed when the powder is dropped and piled up, and refers to the value (°) measured by the method specified in JIS R 9301-2-2 "Alumina powder - Part 2: Measurement method of physical properties - 2: Angle of repose". Specific measuring devices that can be used include a powder property evaluation device, such as the Powder Tester PT-X (manufactured by Hosokawa Micron Corporation).

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子の平均粒径は、過度な微粒子化が回避されてなる圧密体様の粒子である観点から、好ましくは5μm~30μmであり、より好ましくは9μm~26μmであり、さらに好ましくは13μm~22μmである。 The average particle size of the positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention is preferably 5 μm to 30 μm, more preferably 9 μm to 26 μm, and even more preferably 13 μm to 22 μm, from the viewpoint of obtaining compact-like particles that are free from excessive microparticulation.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子は、次の工程(I)~(III):
(I)リチウム系ポリアニオン粒子及びセルロースナノファイバーを含む造粒体Sを焼成して、焼結体Xを得る工程
(II)得られた焼結体Xに、乾式ミキサーにより積算エネルギー0.15kJ/g~0.30kJ/gの負荷をかけて、圧密体Yを得る工程
(III)得られた圧密体Yを焼成する工程
を備え、かつ工程(I)における焼成と工程(III)における焼成との少なくとも一方の焼成が、600℃~750℃の温度である製造方法により得ることができる。
The positive electrode active material particles for a lithium ion secondary battery of the present invention are prepared by the following steps (I) to (III):
(I) A step of calcining a granule S containing lithium-based polyanion particles and cellulose nanofibers to obtain a sintered body X; (II) A step of applying a load of an integrated energy of 0.15 kJ/g to 0.30 kJ/g to the obtained sintered body X using a dry mixer to obtain a compacted body Y; and (III) A step of calcining the obtained compacted body Y, wherein at least one of the calcinations in steps (I) and (III) is performed at a temperature of 600°C to 750°C.

工程(I)は、リチウム系ポリアニオン粒子及びセルロースナノファイバーを含む造粒体Sを焼成して、焼結体Xを得る工程である。
工程(I)で用いるリチウム系ポリアニオン粒子及びセルロースナノファイバーを含む造粒体は、具体的には、リチウム系ポリアニオン粒子を含むスラリー水qに、セルロースナノファイバー添加及び混合してスラリー水rを得た後、得られたスラリー水rをスプレードライに付して得ることができる。
Step (I) is a step of calcining a granule S containing lithium-based polyanion particles and cellulose nanofibers to obtain a sintered body X.
Specifically, the granules containing lithium-based polyanion particles and cellulose nanofibers used in step (I) can be obtained by adding and mixing cellulose nanofibers to slurry water q containing lithium-based polyanion particles to obtain slurry water r, and then spray-drying the obtained slurry water r.

ここで、上記リチウム系ポリアニオン粒子とは、合成反応に付して得られるものであり、かかる合成反応に付す方法としては、固相法(焼成法、溶融-アニール法)と湿式法(水熱法)に大別されるが、いずれの方法であってもよく、さらに合成反応に付した後に粉砕又は分級してもよい。なかでも、粒径が小さく、かつ粒度が揃ったリチウム系ポリアニオン粒子が得られる観点から、水熱反応に付すことにより得られるものであるのが好ましい。 Here, the lithium-based polyanion particles are obtained by subjecting them to a synthesis reaction. Methods for subjecting them to such synthesis reaction are broadly divided into solid-phase methods (calcination method, melt-annealing method) and wet methods (hydrothermal method), but either method may be used, and they may be pulverized or classified after subjecting them to the synthesis reaction. Among these, from the viewpoint of obtaining lithium-based polyanion particles with small particle size and uniform particle size, those obtained by subjecting them to a hydrothermal reaction are preferred.

具体的には、リチウム系ポリアニオン粒子を含むスラリー水qは、リチウム化合物を含むスラリーにリン酸化合物を混合して調製すればよい。
リチウム化合物としては、水酸化物(例えばLiOH・H2O、LiOH)、炭酸塩、硫酸塩、酢酸塩が挙げられる。なかでも、水酸化物が好ましい。
リン酸化合物としては、オルトリン酸(H3PO4、リン酸)、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム等が挙げられる。なかでもリン酸を用いるのが好ましく、70質量%~90質量%濃度の水溶液として用いるのが好ましい。
Specifically, the slurry water q containing the lithium-based polyanion particles may be prepared by mixing a phosphoric acid compound with a slurry containing a lithium compound.
Examples of lithium compounds include hydroxides (e.g., LiOH.H2O , LiOH), carbonates, sulfates, and acetates. Of these, hydroxides are preferred.
Examples of the phosphoric acid compound include orthophosphoric acid (H 3 PO 4 , phosphoric acid), metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, ammonium phosphate, ammonium hydrogen phosphate, etc. Among these, it is preferable to use phosphoric acid, and it is preferable to use it as an aqueous solution with a concentration of 70% by mass to 90% by mass.

そして、リチウム化合物を含むスラリー水を撹拌しながらリン酸を滴下し、窒素をパージして水熱反応等に付することにより、かかるスラリー中での反応を完了させて、上記(A)で表されるリチウム系ポリアニオン粒子を含むスラリー水qを得ればよい。
スラリー水qにおけるリチウム系ポリアニオン粒子の含有量は、水100質量部に対し、好ましくは10質量部~400質量部であり、より好ましくは30質量部~210質量部である。
Then, while stirring the slurry water containing the lithium compound, phosphoric acid is dropped, nitrogen is purged, and the slurry water is subjected to a hydrothermal reaction or the like to complete the reaction in the slurry, thereby obtaining the slurry water q containing the lithium-based polyanion particles represented by (A) above.
The content of the lithium-based polyanion particles in the slurry water q is preferably 10 parts by mass to 400 parts by mass, and more preferably 30 parts by mass to 210 parts by mass, based on 100 parts by mass of water.

次いで、得られたスラリー水qに、セルロースナノファイバーを添加及び混合して、リチウム系ポリアニオン粒子とセルロースナノファイバーが共に充分に分散してなるスラリー水rを得る。
スラリー水rにおけるセルロースナノファイバーの含有量は、スラリー水r中のリチウム系ポリアニオン粒子100質量部に対し、炭化処理の残渣量換算で、好ましくは1.0質量部~10.0質量部であり、より好ましくは1.5質量部~7.0質量部であり、さらに好ましくは2.0質量部~5.0質量部である。このような割合になるように、スラリー水qへのセルロースナノファイバーの添加量を定めればよい。
Next, cellulose nanofibers are added to and mixed with the obtained slurry water q to obtain a slurry water r in which both the lithium-based polyanion particles and the cellulose nanofibers are sufficiently dispersed.
The content of the cellulose nanofibers in the slurry water r is preferably 1.0 to 10.0 parts by mass, more preferably 1.5 to 7.0 parts by mass, and even more preferably 2.0 to 5.0 parts by mass, calculated as the amount of carbonization residue per 100 parts by mass of the lithium-based polyanion particles in the slurry water r. The amount of cellulose nanofibers added to the slurry water q can be determined so as to achieve such a ratio.

このようにして得られたスラリー水rをスプレードライに付して、上記造粒体Sを得ればよい。かかる造粒体Sの粒径は、レーザ回折・散乱法に基づく粒度分布におけるD50値で、好ましくは4μm~30μmであり、より好ましくは8μm~26μmである。ここで、粒度分布測定におけるD50値とは、レーザ回折・散乱法に基づく体積基準の粒度分布により得られる値であり、D50値は累積50%での粒径(メジアン径)を意味する。したがって、適宜スプレードライヤーの運転条件を最適化することにより、かかる造粒体Sの粒径を調整すればよい。 The slurry water r thus obtained may be subjected to spray drying to obtain the granules S. The particle size of the granules S is preferably 4 μm to 30 μm, more preferably 8 μm to 26 μm, as determined by the D 50 value in particle size distribution based on a laser diffraction/scattering method. Here, the D 50 value in particle size distribution measurement is a value obtained by a volume-based particle size distribution based on a laser diffraction/scattering method, and the D 50 value means the particle size at 50% cumulative (median diameter). Therefore, the particle size of the granules S may be adjusted by appropriately optimizing the operating conditions of the spray dryer.

本発明の製造方法が備える工程(I)では、このようにして得られた造粒体Sを焼成して、焼結体Xを得る。これにより、造粒体Sに存在するセルロースナノファイバーを炭化させ、かかる炭素を式(A)で表されるリチウム系ポリアニオン粒子の表面に堅固に担持させることができる。
工程(I)における焼成温度は、好ましくは400℃~750℃であり、より好ましくは450℃~750℃であり、さらに好ましくは550℃~750℃である。また焼成時間は、好ましくは15分~180分であり、より好ましくは30分~120分である。さらに焼成雰囲気は、還元雰囲気又は不活性雰囲気であるのがよい。
In step (I) of the production method of the present invention, the granules S thus obtained are sintered to obtain a sintered body X. This carbonizes the cellulose nanofibers present in the granules S, and the carbon can be firmly supported on the surface of the lithium-based polyanion particles represented by formula (A).
The firing temperature in step (I) is preferably 400° C. to 750° C., more preferably 450° C. to 750° C., and even more preferably 550° C. to 750° C. The firing time is preferably 15 minutes to 180 minutes, and more preferably 30 minutes to 120 minutes. Furthermore, the firing atmosphere is preferably a reducing atmosphere or an inert atmosphere.

得られる焼結体Xの平均粒径は、好ましくは5μm~31μmであり、より好ましくは9μm~27μmである。 The average particle size of the resulting sintered body X is preferably 5 μm to 31 μm, and more preferably 9 μm to 27 μm.

工程(II)は、工程(I)で得られた焼結体Xに、乾式ミキサーにより積算エネルギー0.15kJ/g~0.30kJ/gの負荷をかけて、圧密体Yを得る工程である。工程(I)を経た焼結体Xにこのような負荷をかけることにより、焼結体Xを一旦締め固めたのちに、後述する工程(III)へ移行することとなり、表面に炭素が担持されてなる一次粒子のリチウム系ポリアニオン粒子が堅固に集結し、適度な強度を有する圧密体様の二次粒子として、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子を得ることができる。 In step (II), a load of 0.15 kJ/g to 0.30 kJ/g of cumulative energy is applied to the sintered body X obtained in step (I) using a dry mixer to obtain a compacted body Y. By applying such a load to the sintered body X that has undergone step (I), the sintered body X is once compacted and then moved to step (III) described below. In this way, the lithium-based polyanion particles, which are primary particles with carbon supported on their surfaces, are firmly assembled, and the positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention can be obtained as compacted secondary particles with appropriate strength.

用い得る乾式ミキサーとしては、特に制限されないが、例えばMPミキサー(日本コークス社製)等を用いることができる。 There are no particular limitations on the dry mixer that can be used, but for example, an MP mixer (manufactured by Nippon Coke Corporation) can be used.

焼結体Xにかける積算エネルギーは、0.15kJ/g~0.30kJ/gであって、好ましくは0.17kJ/g~0.30kJ/gであり、より好ましくは0.20kJ/g~0.30kJ/gである。 The cumulative energy applied to the sintered body X is 0.15 kJ/g to 0.30 kJ/g, preferably 0.17 kJ/g to 0.30 kJ/g, and more preferably 0.20 kJ/g to 0.30 kJ/g.

得られる圧密体Yの平均粒径は、好ましくは4μm~30μmであり、より好ましくは8μm~26μmである。 The average particle size of the resulting compact Y is preferably 4 μm to 30 μm, and more preferably 8 μm to 26 μm.

工程(III)は、工程(II)で得られた圧密体Yを焼成する工程である。これにより、一旦締め固めた圧密体Yを一層堅固に圧密させることができ、適度な強度を発現させることができる。
工程(III)における焼成温度は、好ましくは200℃~750℃であり、より好ましくは200℃~600℃であり、さらに好ましくは200℃~400℃である。また焼成時間は、好ましくは15分~180分であり、より好ましくは30分~120分である。さらに焼成雰囲気は、還元雰囲気又は不活性雰囲気であるのがよい。
Step (III) is a step of firing the compact Y obtained in step (II). This allows the compact Y, which has been compacted once, to be compacted even more firmly, and allows the compact Y to develop an appropriate strength.
The firing temperature in step (III) is preferably 200° C. to 750° C., more preferably 200° C. to 600° C., and even more preferably 200° C. to 400° C. The firing time is preferably 15 minutes to 180 minutes, and more preferably 30 minutes to 120 minutes. The firing atmosphere is preferably a reducing atmosphere or an inert atmosphere.

ここで、本発明の製造方法において、工程(I)における焼成と工程(III)における焼成との少なくとも一方の焼成が、600℃~750℃の温度である。これにより、圧密体Yを一層堅固に圧密させつつ、工程を経るにしたがって、一部に生じ得るリチウム系ポリアニオン粒子やセルロースナノファイバー由来の炭素の結晶化度における欠陥を修復又は復活させて、適度な強度を有する圧密体としてのリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子を製造することができる。
かかる観点から、工程(I)における焼成での温度よりも工程(III)における焼成での温度が低いのが好ましく、より具体的には、例えば工程(I)における焼成温度が600℃~750℃であり、かつ工程(III)における焼成温度が200℃~400℃であるのがよい。
In the production method of the present invention, at least one of the firing in step (I) and the firing in step (III) is performed at a temperature of 600° C. to 750° C. This makes it possible to produce positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries as a compact having appropriate strength by repairing or restoring defects in the crystallinity of the lithium-based polyanion particles and the carbon derived from the cellulose nanofibers that may occur in part as the process proceeds while still compacting the compacted body Y more firmly.
From this viewpoint, it is preferable that the firing temperature in step (III) is lower than the firing temperature in step (I). More specifically, for example, the firing temperature in step (I) is 600°C to 750°C, and the firing temperature in step (III) is 200°C to 400°C.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子を含む正極を適用できる、リチウムイオン二次電池としては、正極と負極と電解液とセパレータ、若しくは正極と負極と固体電解質を必須構成とするものであれば特に限定されない。 The lithium ion secondary battery to which the positive electrode containing the positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries of the present invention can be applied is not particularly limited as long as it essentially comprises a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator, or a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte.

ここで、負極については、リチウムイオンを充電時には吸蔵し、かつ放電時には放出することができれば、その材料構成で特に限定されるものではなく、公知の材料構成のものを用いることができる。たとえば、リチウム金属、グラファイト、シリコン系(Si、SiOx)、チタン酸リチウム又は非晶質炭素等の炭素材料等を用いることができる。そしてリチウムイオンを電気化学的に吸蔵・放出し得るインターカレート材料で形成された電極、特に炭素材料を用いることが好ましい。さらに、二種以上の上記の負極材料を併用してもよく、たとえばグラファイトとシリコン系の組み合わせを用いることができる。 Here, the negative electrode is not particularly limited in terms of its material composition, and any known material composition can be used, as long as it can absorb lithium ions during charging and release them during discharging. For example, lithium metal, graphite, silicon-based materials (Si, SiOx), lithium titanate, or carbon materials such as amorphous carbon can be used. It is preferable to use an electrode formed of an intercalating material that can electrochemically absorb and release lithium ions, particularly a carbon material. Furthermore, two or more of the above negative electrode materials may be used in combination, for example, a combination of graphite and silicon-based materials can be used.

電解液は、有機溶媒に支持塩を溶解させたものである。有機溶媒は、通常リチウムイオン二次電池の電解液に用いられる有機溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、カーボネート類、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ケトン類、ニトリル類、ラクトン類、オキソラン化合物等を用いることができる。 The electrolyte solution is a solution of a supporting salt dissolved in an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it is an organic solvent that is normally used in electrolytes for lithium ion secondary batteries. For example, carbonates, halogenated hydrocarbons, ethers, ketones, nitriles, lactones, oxolane compounds, etc. can be used.

支持塩は、その種類が特に限定されるものではないが、LiPF6、LiBF4、LiClO4及びLiAsF6から選ばれる無機塩、該無機塩の誘導体、LiSO3CF3、LiC(SO3CF32及びLiN(SO3CF32、LiN(SO2252及びLiN(SO2CF3)(SO249)から選ばれる有機塩、並びに該有機塩の誘導体の少なくとも1種であることが好ましい。 The supporting salt is not particularly limited in type, but is preferably at least one of inorganic salts selected from LiPF6 , LiBF4 , LiClO4 , and LiAsF6 , derivatives of such inorganic salts, organic salts selected from LiSO3CF3, LiC(SO3CF3)2, LiN(SO3CF3)2, LiN(SO2C2F5)2 , and LiN ( SO2CF3 ) ( SO2C4F9 ) , and derivatives of such organic salts .

セパレータは、正極及び負極を電気的に絶縁し、電解液を保持する役割を果たすものである。たとえば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン、ポリプロピレン)の多孔膜を用いればよい。 The separator serves to electrically insulate the positive and negative electrodes and retain the electrolyte. For example, a porous synthetic resin membrane, particularly a porous membrane made of a polyolefin polymer (polyethylene, polypropylene), may be used.

固体電解質は、正極及び負極を電気的に絶縁し、高いリチウムイオン電導性を示すものである。たとえば、La0.51Li0.34TiO2.94、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO43、Li7La3Zr212、50Li4SiO4・50Li3BO3、Li2.9PO3.30.46、Li3.6Si0.60.44、Li1.07Al0.69Ti1.46(PO43、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO43、Li10GeP212、Li3.25Ge0.250.754、30Li2S・26B23・44LiI、63Li2S・36SiS2・1Li3PO4、57Li2S・38SiS2・5Li4SiO4、70Li2S・30P25、50Li2S・50GeS2、Li7311、Li3.250.954を用いればよい。 The solid electrolyte electrically insulates the positive electrode and the negative electrode and exhibits high lithium ion conductivity. For example , La0.51Li0.34TiO2.94 , Li1.3Al0.3Ti1.7 ( PO4 ) 3 , Li7La3Zr2O12 , 50Li4SiO4.50Li3BO3 , Li2.9PO3.3N0.46 , Li3.6Si0.6P0.4O4 , Li1.07Al0.69Ti1.46 ( PO4 ) 3 , Li1.5Al0.5Ge1.5 ( PO4 ) 3 , Li10GeP2S12 , Li3.25Ge0.25P 0.75S4 , 30Li2S.26B2S3.44LiI , 63Li2S.36SiS2.1Li3PO4 , 57Li2S.38SiS2.5Li4SiO4 , 70Li2S.30P2S5 , 50Li2S.50GeS2 , Li7P3S11 , and Li3.25P0.95S4 may be used .

上記の構成を有するリチウムイオン二次電池の形状としては、特に制限を受けるものではなく、コイン型、円筒型,角型等種々の形状や、ラミネート外装体に封入した不定形状であってもよい。 The shape of the lithium ion secondary battery having the above configuration is not particularly limited, and it may be of various shapes such as coin type, cylindrical type, square type, or an irregular shape enclosed in a laminated exterior body.

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
LiOH・H2O 1272g、及び水4Lを混合してスラリーaを得た。次いで、得られたスラリーaを、25℃の温度に保持しながら3分間撹拌しつつ85%のリン酸水溶液1153gを35mL/分で滴下し、続いてセルロースナノファイバー(Wma-10002、スギノマシン社製、繊維径4nm~20nm)11.78kgを添加して、速度400rpmで12時間撹拌して、Li3PO4を含むスラリーbを得た。得られたスラリーbに窒素パージして、スラリーbの溶存酸素濃度を0.5mg/Lとした後、スラリーb全量に対し、MnSO4・5H2O 1688g、FeSO4・7H2O 834gを添加してスラリーcを得た。添加したMnSO4とFeSO4のモル比(マンガン化合物:鉄化合物)は、70:30であった。
[Example 1]
LiOH.H 2 O 1272g and water 4L were mixed to obtain slurry a. Next, the obtained slurry a was stirred for 3 minutes while maintaining the temperature at 25 ° C., while 1153g of 85% phosphoric acid aqueous solution was dropped at 35mL / min, followed by adding 11.78kg of cellulose nanofiber (Wma-10002, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., fiber diameter 4nm to 20nm) and stirring at a speed of 400 rpm for 12 hours to obtain slurry b containing Li 3 PO 4. The obtained slurry b was purged with nitrogen to make the dissolved oxygen concentration of slurry b 0.5mg / L, and then 1688g of MnSO 4.5H 2 O and 834g of FeSO 4.7H 2 O were added to the total amount of slurry b to obtain slurry c. The molar ratio of added MnSO4 to FeSO4 (manganese compound:iron compound) was 70:30.

次いで、得られたスラリーcをオートクレーブに投入し、170℃で1時間水熱反応を行った。オートクレーブ内の圧力は0.8MPaであった。水熱反応後、生成した結晶をろ過し、次いで結晶1質量部に対し12質量部の水により洗浄した。洗浄した結晶を-50℃で12時間凍結乾燥して複合体dを得た。得られた複合体dを1000g分取し、これに水1Lを添加して、スラリーeを得た。得られたスラリーeを超音波攪拌機(T25、IKA社製)で1分間分散処理して、全体を均一に呈色させた後、スプレードライ装置(MDL-050M、藤崎電機株式会社製)を用いてスプレードライ(ノズルエアー流量35L/min、給気温度180℃)に付して造粒体S1を得た。 Then, the obtained slurry c was put into an autoclave and subjected to a hydrothermal reaction at 170°C for 1 hour. The pressure inside the autoclave was 0.8 MPa. After the hydrothermal reaction, the generated crystals were filtered and then washed with 12 parts by mass of water per 1 part by mass of the crystals. The washed crystals were freeze-dried at -50°C for 12 hours to obtain complex d. 1000 g of the obtained complex d was taken and 1 L of water was added thereto to obtain slurry e. The obtained slurry e was dispersed for 1 minute using an ultrasonic agitator (T25, manufactured by IKA Co., Ltd.) to uniformly color the entire mixture, and then spray-dried (nozzle air flow rate 35 L/min, supply air temperature 180°C) using a spray dryer (MDL-050M, manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd.) to obtain granules S1.

得られた造粒体S1を、アルゴン水素雰囲気下(水素濃度3%)にて650℃で30分焼成して、焼結体X1を得た。得られた焼結体X1を300g分取し、MPミキサー(日本コークス社製)を用いて、粉体にかかる負荷量0.4kWで3分間の圧縮力及びせん断力を付加し(負荷した積算エネルギー:0.24kJ/g)、圧密体Y1を得た。次いで、得られた圧密体Y1をアルゴン水素雰囲気下(水素濃度3%)にて200℃で30分焼成して、二次電池用正極活物質粒子A(LiMn0.7Fe0.3PO4、炭素の量=2.0質量%、平均粒径:15.8μm)を得た。 The obtained granules S1 were sintered at 650°C for 30 minutes in an argon hydrogen atmosphere (hydrogen concentration 3%) to obtain a sintered body X1. 300 g of the obtained sintered body X1 was taken out, and a compressive force and a shear force were applied to the powder for 3 minutes at a load of 0.4 kW using an MP mixer (manufactured by Nippon Coke Co., Ltd.) (accumulated energy applied: 0.24 kJ/g) to obtain a compacted body Y1. The obtained compacted body Y1 was then sintered at 200°C for 30 minutes in an argon hydrogen atmosphere (hydrogen concentration 3 %) to obtain secondary battery positive electrode active material particles A ( LiMn0.7Fe0.3PO4 , carbon amount = 2.0 mass%, average particle size: 15.8 μm).

[実施例2]
焼結体X1に負荷した積算エネルギーを0.16kJ/g(圧縮力及びせん断力の付加時間:2分間)とした以外、実施例1と同様にして、二次電池用正極活物質粒子B(LiMn0.7Fe0.3PO4、炭素の量=2.0質量%、平均粒径:16.0μm)を得た。
[Example 2]
Positive electrode active material particles B for a secondary battery (LiMn0.7Fe0.3PO4, carbon amount = 2.0 mass%, average particle size: 16.0 μm) were obtained in the same manner as in Example 1, except that the cumulative energy loaded on the sintered body X1 was 0.16 kJ / g (application time of the compressive force and the shear force: 2 minutes).

[実施例3]
添加するMnSO4・5H2Oを723g、FeSO4・7H2Oを1946gとし、MnSO4とFeSO4のモル比(マンガン化合物:鉄化合物)を30:70とした以外、実施例1と同様にして、二次電池用正極活物質粒子C(LiMn0.3Fe0.7PO4、炭素の量=2.0質量%、平均粒径:15.5μm)を得た。
[Example 3]
Positive electrode active material particles C for secondary batteries ( LiMn0.3Fe0.7PO4 , carbon amount = 2.0 mass%, average particle size: 15.5 μm) were obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of MnSO4.5H2O added was 723 g, the amount of FeSO4.7H2O added was 1946 g, and the molar ratio of MnSO4 to FeSO4 ( manganese compound:iron compound) was 30:70.

[実施例4]
分取する複合体dを600gとした以外、実施例1と同様にしてスラリーeを得た。次いで、得られたスラリーeを用い、スプレードライの条件をノズルエアー流量75L/min、給気温度120℃として造粒体S1を得た以外、実施例1と同様にして、二次電池用正極活物質粒子D(LiMn0.7Fe0.3PO4、炭素の量=2.0質量%、平均粒径:5.2μm)を得た。
[Example 4]
Except that 600 g of composite d was separated, slurry e was obtained in the same manner as in Example 1. Next, using the obtained slurry e, secondary battery positive electrode active material particles D (LiMn0.7Fe0.3PO4, carbon amount = 2.0 mass%, average particle size: 5.2 μm) was obtained in the same manner as in Example 1, except that granules S1 were obtained by changing the spray drying conditions to a nozzle air flow rate of 75 L / min and an inlet air temperature of 120°C.

[実施例5]
分取する複合体dを1200gとした以外、実施例1と同様にしてスラリーeを得た。次いで、得られたスラリーeを用い、スプレードライの条件をノズルエアー流量20L/min、給気温度190℃として造粒体S1を得た以外、実施例1と同様にして、二次電池用正極活物質粒子E(LiMn0.7Fe0.3PO4、炭素の量=2.0質量%、平均粒径:29.7μm)を得た。
[Example 5]
Except that the amount of composite d to be separated was 1,200 g, a slurry e was obtained in the same manner as in Example 1. Next, using the obtained slurry e, a secondary battery positive electrode active material particle E (LiMn0.7Fe0.3PO4, carbon amount = 2.0 mass%, average particle size: 29.7 μm ) was obtained in the same manner as in Example 1, except that a granule S1 was obtained by changing the spray drying conditions to a nozzle air flow rate of 20 L/min and an inlet air temperature of 190°C.

[実施例6]
焼結体X1に負荷した積算エネルギーを0.20kJ/g(圧縮力及びせん断力の付加時間:2分30秒間)とした以外、実施例4と同様にして、二次電池用正極活物質粒子F(LiMn0.7Fe0.3PO4、炭素の量=2.0質量%、平均粒径:5.3μm)を得た。
[Example 6]
Positive electrode active material particles F for secondary batteries (LiMn0.7Fe0.3PO4, carbon content = 2.0 mass%, average particle size: 5.3 μm) were obtained in the same manner as in Example 4, except that the cumulative energy loaded on the sintered body X1 was 0.20 kJ / g (application time of compressive force and shear force: 2 minutes 30 seconds).

[実施例7]
焼結体X1に負荷した積算エネルギーを0.29kJ/g(圧縮力及びせん断力の付加時間:3分40秒間)とした以外、実施例5と同様にして、二次電池用正極活物質粒子G(LiMn0.7Fe0.3PO4、炭素の量=2.0質量%、平均粒径:29.6μm)を得た。
[Example 7]
Positive electrode active material particles G for a secondary battery (LiMn0.7Fe0.3PO4, carbon content = 2.0 mass%, average particle size: 29.6 μm) were obtained in the same manner as in Example 5, except that the cumulative energy loaded on the sintered body X1 was 0.29 kJ / g (application time of the compressive force and the shear force: 3 minutes 40 seconds).

[実施例8]
セルロースナノファイバーの添加量を6481gとした以外、実施例1と同様にして二次電池用正極活物質粒子H(LiMn0.7Fe0.3PO4、炭素の量=1.1質量%、平均粒径:15.6μm)を得た。
[Example 8]
Secondary battery positive electrode active material particles H (LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 , carbon amount=1.1 mass %, average particle size: 15.6 μm) were obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of cellulose nanofibers added was 6481 g.

[実施例9]
セルロースナノファイバーの添加量を28.28kgとした以外、実施例1と同様にして二次電池用正極活物質粒子I(LiMn0.7Fe0.3PO4、炭素の量=4.8質量%、平均粒径:16.1μm)を得た。
[Example 9]
Positive electrode active material particles I for secondary batteries (LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 , carbon amount=4.8 mass %, average particle size: 16.1 μm) were obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of cellulose nanofibers added was 28.28 kg.

[比較例1]
焼結体X1に負荷した積算エネルギーを0.10kJ/g(圧縮力及びせん断力の付加時間:1分15秒間)とした以外、実施例1と同様にして二次電池用正極活物質粒子J(LiMn0.7Fe0.3PO4、炭素の量=2.0質量%、平均粒径:16.5μm)を得た。
[Comparative Example 1]
Positive electrode active material particles J for a secondary battery (LiMn0.7Fe0.3PO4, carbon content = 2.0 mass%, average particle size: 16.5 μm) were obtained in the same manner as in Example 1, except that the cumulative energy loaded on the sintered body X1 was 0.10 kJ / g (application time of the compressive force and shear force: 1 minute 15 seconds).

[比較例2]
焼結体X1に負荷した積算エネルギーを0.40kJ/g(圧縮力及びせん断力の付加時間:5分間)とした以外、実施例1と同様にして二次電池用正極活物質粒子K(LiMn0.7Fe0.3PO4、炭素の量=2.0質量%、平均粒径:13.3μm)を得た。
[Comparative Example 2]
Positive electrode active material particles K for a secondary battery ( LiMn0.7Fe0.3PO4 , carbon content = 2.0 mass%, average particle size: 13.3 μm) were obtained in the same manner as in Example 1, except that the cumulative energy loaded on the sintered body X1 was 0.40 kJ /g (application time of compressive force and shear force: 5 minutes).

得られた活物質粒子A~Kを用い、下記方法にしたがって、各測定及び評価を行った。
結果を表1に示す。
The obtained active material particles A to K were used to carry out the measurements and evaluations according to the following methods.
The results are shown in Table 1.

《平均粒径》
レーザー回折散乱粒度分布測定装置マイクロトラックMT3300EX II(マイクロトラック・ベル社製)を用いて体積基準の粒度分布を測定し、累積50%での粒径を平均粒径とした。
Average particle size
The volumetric particle size distribution was measured using a laser diffraction scattering particle size distribution measuring device Microtrac MT3300EX II (manufactured by Microtrac Bell), and the particle size at 50% of the cumulative particle size was taken as the average particle size.

《粒径1μm以下の粒子量(%)》
NOB-130(ホソカワミクロン社製)を用い、正極活物質粒子300gに対し、粉体にかかる負荷量2.7kWで2分間の圧縮力及びせん断力(積算エネルギー1.1kJ/gの負荷)を付加した後、レーザー回折散乱粒度分布測定装置マイクロトラックMT3300EX II(マイクロトラック・ベル社製)により測定される、粒径1.0μm以下の体積基準の割合を粒径1μm以下の粒子量(%)とした。
<<Amount of particles with a particle size of 1 μm or less (%)>>
Using NOB-130 (manufactured by Hosokawa Micron Corporation), compressive force and shear force (load of cumulative energy 1.1 kJ/g) were applied to 300 g of positive electrode active material particles for 2 minutes at a powder load of 2.7 kW, and then the volumetric proportion of particles with a particle size of 1.0 μm or less measured using a laser diffraction scattering particle size distribution measuring device Microtrac MT3300EX II (manufactured by Microtrac-Bell) was taken as the particle amount (%) of 1 μm or less.

《タップ密度(g/cm3)》
JIS R 1628「ファインセラミックス粉末のかさ密度測定方法」に規定される方法にしたがってタップかさ密度を測定し、これをタップ密度(g/cm3)とした。
Tap density (g/ cm3 )
The tapped bulk density was measured according to the method specified in JIS R 1628 "Method for measuring bulk density of fine ceramic powders", and this was taken as the tapped density (g/cm 3 ).

《安息角(°)》
粉体特性評価装置パウダテスタPT-X(ホソカワミクロン社製)を用い、JIS R 9301-2-2「アルミナ粉末-第2部:物性測定方法-2:安息角」に規定される方法にしたがって、安息角(°)を測定した。
《Angle of repose (°)》
The angle of repose (°) was measured using a powder property evaluation device, Powder Tester PT-X (manufactured by Hosokawa Micron Corporation), in accordance with the method specified in JIS R 9301-2-2 "Alumina powder - Part 2: Measurement of physical properties - 2: Angle of repose".

《サイクル特性の評価方法》
実施例、比較例で得られた活物質粒子を正極材料として用い、リチウムイオン二次電池の正極を作製した。具体的には、得られた活物質粒子、アセチレンブラック、ポリフッ化ビニリデンを質量比90:5:5の配合割合で混合し、これにN-メチル-2-ピロリドンを加えて充分混練し、正極スラリーを調製した。正極スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔からなる集電体に塗工機を用いて塗布し、80℃で12時間の真空乾燥を行った。その後、φ14mmの円盤状に打ち抜いてハンドプレスを用いて16MPaで2分間プレスし、正極とした。
次いで、上記の正極を用いてコイン型二次電池を構築した。負極には、φ15mmに打ち抜いたリチウム箔を用いた。電解液には、エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを体積比3:7の割合で混合した混合溶媒に、LiPF6を1mol/Lの濃度で溶解したものを用いた。セパレータには、ポリプロピレンなどの高分子多孔フィルムなど、公知のものを用いた。これらの電池部品を露点が-50℃以下の雰囲気で常法により組み込み収容し、コイン型二次電池(CR-2032)を製造した。
<Method of evaluating cycle characteristics>
The active material particles obtained in the examples and comparative examples were used as the positive electrode material to prepare a positive electrode for a lithium ion secondary battery. Specifically, the obtained active material particles, acetylene black, and polyvinylidene fluoride were mixed in a mass ratio of 90:5:5, and N-methyl-2-pyrrolidone was added thereto and thoroughly kneaded to prepare a positive electrode slurry. The positive electrode slurry was applied to a current collector made of aluminum foil having a thickness of 20 μm using a coater, and vacuum dried at 80° C. for 12 hours. Thereafter, the positive electrode was punched into a disk shape of φ14 mm and pressed for 2 minutes at 16 MPa using a hand press to obtain a positive electrode.
Next, a coin-type secondary battery was constructed using the above positive electrode. A lithium foil punched to φ15 mm was used for the negative electrode. The electrolyte was a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate mixed at a volume ratio of 3:7, in which LiPF6 was dissolved at a concentration of 1 mol/L. The separator was a known one, such as a polymer porous film of polypropylene. These battery components were assembled and housed in an atmosphere with a dew point of −50° C. or less by a conventional method, to produce a coin-type secondary battery (CR-2032).

得られた二次電池を用いて、サイクル特性を評価した。具体的には、電流密度170mA/g、電圧4.5Vの定電流充電と、電流密度170mA/g、終止電圧2.0Vの定電流放電とし、電流密度170mA/g(1CA)における放電容量を求めた。さらに、同じ充放電条件の100サイクル繰り返し試験を行い、下記式(2)により容量保持率(%)を求めた。なお、充放電試験は全て30℃で行った。
容量保持率(%)
=(100サイクル後の放電容量)/(1サイクル後の放電容量)×100 ・・・(2)
The obtained secondary battery was used to evaluate cycle characteristics. Specifically, constant current charging at a current density of 170 mA/g and a voltage of 4.5 V and constant current discharging at a current density of 170 mA/g and a cut-off voltage of 2.0 V were performed, and the discharge capacity at a current density of 170 mA/g (1 CA) was calculated. Furthermore, a 100-cycle repeated test was performed under the same charge/discharge conditions, and the capacity retention rate (%) was calculated by the following formula (2). All charge/discharge tests were performed at 30°C.
Capacity retention rate (%)
= (discharge capacity after 100 cycles) / (discharge capacity after 1 cycle) × 100 (2)

Figure 0007478587000001
Figure 0007478587000001

Claims (8)

下記式(A):
LiaMnbFeczPO4・・・(A)
(式(A)中、MはCo、Ni、Ca、Sr、Y、Zr、Mo、Ba、Pb、Bi、La、Ce、Nd又はGdを示す。a、b、c、及びzは、0<a≦1.2、0≦b≦1.2、0≦c≦1.2、0≦z≦0.3、及びb+c≠0を満たし、かつa+(Mnの価数)×b+(Feの価数)×c+(Mの価数)×z=3を満たす数を示す。)
で表されるリチウム系ポリアニオン粒子の表面に、セルロースナノファイバー由来の炭素が担持してなり、
乾式ミキサーによって積算エネルギー1.1kJ/gの負荷をかけたときに測定される粒径1.0μm以下の粒子量が、体積基準で0%~5%であり、かつ
タップ密度が1.0g/cm3~1.6g/cm3であるリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子。
The following formula (A):
Li a Mn b Fe c M z PO 4 ... (A)
(In formula (A), M represents Co, Ni, Ca, Sr, Y, Zr, Mo, Ba, Pb, Bi, La, Ce, Nd, or Gd. a, b, c, and z represent numbers that satisfy 0<a≦1.2, 0≦b≦1.2, 0≦c≦1.2, 0≦z≦0.3, and b+c≠0, and a+(valence of Mn)×b+(valence of Fe)×c+(valence of M)×z=3.)
The lithium-based polyanion particles are supported on the surface thereof by carbon derived from cellulose nanofibers,
The amount of particles having a particle size of 1.0 μm or less, measured when a load of an integrated energy of 1.1 kJ/g is applied using a dry mixer, is 0% to 5% by volume, and the tap density is 1.0 g/cm 3 to 1.6 g/cm 3 .
安息角が、30°~45°である請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子。 The positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries according to claim 1, wherein the angle of repose is 30° to 45°. リチウムイオン二次電池用正極活物質粒子の表面に担持してなるセルロースナノファイバー由来の炭素の原子換算量が、リチウムイオン二次電池用正極活物質粒子中に1.0質量%~10.0質量%である請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子。 The positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries according to claim 1 or 2, wherein the atomic amount of carbon derived from cellulose nanofibers supported on the surface of the positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries is 1.0% by mass to 10.0% by mass in the positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries. 平均粒径が、5μm~30μmである請求項1~3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子。 The positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries according to any one of claims 1 to 3, having an average particle size of 5 μm to 30 μm. 次の工程(I)~(III):
(I)リチウム系ポリアニオン粒子及びセルロースナノファイバーを含む造粒体Sを焼成して、焼結体Xを得る工程
(II)得られた焼結体Xに、乾式ミキサーにより積算エネルギー0.15kJ/g~0.30kJ/gの負荷をかけて、圧密体Yを得る工程
(III)得られた圧密体Yを焼成する工程
を備え、かつ工程(I)における焼成と工程(III)における焼成との少なくとも一方の焼成が、600℃~750℃の温度である請求項1~4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子の製造方法。
The following steps (I) to (III):
The method for producing positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries according to any one of claims 1 to 4, comprising: (I) a step of calcining a granule S containing lithium-based polyanion particles and cellulose nanofibers to obtain a sintered body X; (II) a step of applying a load of an integrated energy of 0.15 kJ/g to 0.30 kJ/g to the obtained sintered body X using a dry mixer to obtain a compacted body Y; and (III) a step of calcining the obtained compacted body Y, wherein at least one of the calcination in step (I) and the calcination in step (III) is performed at a temperature of 600°C to 750°C.
工程(I)における焼成が、400℃~750℃の温度である請求項5に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子の製造方法。 The method for producing positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries according to claim 5, wherein the firing in step (I) is performed at a temperature of 400°C to 750°C. 工程(III)における焼成が、200℃~750℃の温度である請求項5又は6に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子の製造方法。 The method for producing positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries according to claim 5 or 6, wherein the firing in step (III) is performed at a temperature of 200°C to 750°C. 工程(I)における焼成での温度よりも工程(III)における焼成での温度が低い請求項5~7のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子の製造方法。 The method for producing positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries according to any one of claims 5 to 7, wherein the temperature in the firing step (III) is lower than the temperature in the firing step (I).
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010505732A (en) 2006-10-13 2010-02-25 トダ・コウギョウ・ヨーロッパ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Compound powder, its production method and its use in lithium secondary battery
JP2010530124A (en) 2007-09-25 2010-09-02 ビーワイディー カンパニー リミテッド Method for preparing positive electrode material for lithium secondary battery
WO2016047491A1 (en) 2014-09-26 2016-03-31 太平洋セメント株式会社 Positive-electrode active material for secondary cell, and method for manufacturing same
JP2016171057A (en) 2015-03-09 2016-09-23 太平洋セメント株式会社 Positive electrode active material for secondary battery, and manufacturing method thereof
JP2016186932A (en) 2015-03-27 2016-10-27 太平洋セメント株式会社 Positive electrode active material for secondary battery and method for producing the same
JP2020031028A (en) 2018-08-24 2020-02-27 太平洋セメント株式会社 Mixed positive electrode active material for lithium ion secondary battery and production method of the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010505732A (en) 2006-10-13 2010-02-25 トダ・コウギョウ・ヨーロッパ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Compound powder, its production method and its use in lithium secondary battery
JP2010530124A (en) 2007-09-25 2010-09-02 ビーワイディー カンパニー リミテッド Method for preparing positive electrode material for lithium secondary battery
WO2016047491A1 (en) 2014-09-26 2016-03-31 太平洋セメント株式会社 Positive-electrode active material for secondary cell, and method for manufacturing same
JP2016171057A (en) 2015-03-09 2016-09-23 太平洋セメント株式会社 Positive electrode active material for secondary battery, and manufacturing method thereof
JP2016186932A (en) 2015-03-27 2016-10-27 太平洋セメント株式会社 Positive electrode active material for secondary battery and method for producing the same
JP2020031028A (en) 2018-08-24 2020-02-27 太平洋セメント株式会社 Mixed positive electrode active material for lithium ion secondary battery and production method of the same

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