JP3339519B2 - Lithium battery - Google Patents

Lithium battery

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JP3339519B2
JP3339519B2 JP28426393A JP28426393A JP3339519B2 JP 3339519 B2 JP3339519 B2 JP 3339519B2 JP 28426393 A JP28426393 A JP 28426393A JP 28426393 A JP28426393 A JP 28426393A JP 3339519 B2 JP3339519 B2 JP 3339519B2
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はリチウム電池、さらに詳
細には、充放電可能なリチウム二次電池に関し、特に充
放電エネルギーが大きく、かつ保存特性に優れた電池を
提供する正極活物質に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium battery, and more particularly to a chargeable / dischargeable lithium secondary battery, and more particularly to a positive electrode active material which provides a battery having a large charge / discharge energy and excellent storage characteristics. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術および問題点】リチウム等のアルカリ金属
およびその合金を負極活物質とする非水電解液電池は、
負極金属イオンの正極活物質へのインサーションもしく
はインターカレーション反応によって、その大放電容量
と充電可逆性を両立させている。従来から、リチウムを
負極活物質として用いる二次電池としては、二硫化チタ
ンや五酸化バナジウムなどの層状もしくはトンネル状酸
化物を正極活物質に用いた電池が提案されているが、こ
れらは電圧が低く、また充放電容量、ひいては充放電エ
ネルギーも充分とは言えなかった。
2. Description of the Related Art Non-aqueous electrolyte batteries using an alkali metal such as lithium or an alloy thereof as a negative electrode active material
The large discharge capacity and charge reversibility are both achieved by the insertion or intercalation reaction of the negative electrode metal ions into the positive electrode active material. Conventionally, as a secondary battery using lithium as a negative electrode active material, a battery using a layered or tunnel-shaped oxide such as titanium disulfide or vanadium pentoxide as a positive electrode active material has been proposed. The charge / discharge capacity was low, and the charge / discharge energy was not sufficient.

【0003】以上のような欠点を克服する方法として、
リチウムを含有する化合物を正極活物質として利用する
ことが提案されており、初期充電でリチウムを電気化学
的に脱離し同時に正極活物質の酸化反応を行なうことに
より電圧が4V付近と高く、しかもリチウムイオン導電
性に優れたリチウム電池を可能としている。この例とし
てはLiMn24(特許公報昭58−34414な
ど)、LiCoO2(Mizushima et al., Mat.Res.Bul
l., 15, 783 (1990)など)が挙げられる。
[0003] As a method of overcoming the above disadvantages,
It has been proposed to use a compound containing lithium as the positive electrode active material, and the voltage is as high as about 4 V by electrochemically desorbing lithium during the initial charge and simultaneously oxidizing the positive electrode active material. This enables a lithium battery with excellent ionic conductivity. Examples of this are LiMn 2 O 4 (Patent Publication No. 58-34414, etc.) and LiCoO 2 (Mizushima et al., Mat. Res.
l., 15 , 783 (1990)).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の4V系正極材料
は、いずれも高電圧部の充放電容量が不充分であるとい
う課題がある。LiMn24では、Li/Mn>0.5
以上の充電をするとヤーンテラー効果により電圧が3V
以下に降下すると考えられており、その4V領域は15
4mAh/gに限定されている(T. Ohzuku et al., J.
Electrochem. Soc., 137, 769 (1990)など)。LiC
oO2では、大容量化を狙って充電時に多くのリチウム
を脱離させると、酸素層の静電的な反発によって結晶構
造が保たれていないために、充分な充放電容量は得られ
ていない。またLiCoO2の場合、原材料であるコバ
ルト化合物が非常に高価であるという欠点もある。
The above-mentioned 4V-based positive electrode materials have a problem that the charge / discharge capacity of the high voltage portion is insufficient. In LiMn 2 O 4 , Li / Mn> 0.5
With the above charge, the voltage becomes 3 V due to the Jahn-Teller effect
It is thought to fall below, and its 4V range is 15
4 mAh / g (T. Ohzuku et al., J.
Electrochem. Soc., 137 , 769 (1990)). LiC
In oO 2 , if a large amount of lithium is desorbed during charging with the aim of increasing the capacity, a sufficient charge / discharge capacity cannot be obtained because the crystal structure is not maintained due to electrostatic repulsion of the oxygen layer. . In the case of LiCoO 2 , there is also a disadvantage that a cobalt compound as a raw material is very expensive.

【0005】LiNiO2は、LiMn24およびLi
CoO2に比べて良好な容量特性を有し、最も大きなエ
ネルギー密度を実現できる点で有望である。しかしLi
CoO2と同様、充電により多くのリチウム脱離をした
場合に結晶構造が保持されていないため、保存特性が悪
く、実用化が困難であるという欠点を有する。このため
置換系LiNi1-xCox2も検討されてきたが、保存
特性がやはり優れないという欠点があった。
[0005] LiNiO 2 is composed of LiMn 2 O 4 and LiMn 2 O 4.
Promising in that it has better capacity characteristics than CoO 2 and can achieve the largest energy density. But Li
Like CoO 2 , the crystal structure is not maintained when a large amount of lithium is desorbed by charging, and thus has a disadvantage that storage characteristics are poor and practical application is difficult. For this reason, substitutional LiNi 1-x Co x O 2 has been studied, but has the disadvantage that the storage characteristics are still not excellent.

【0006】[0006]

【発明の目的】本発明は、上記のように高電圧部の充放
電容量が不充分、保存特性が悪いといった現状の課題を
解決し、充放電エネルギーが大きく保存特性に優れたリ
チウム電池を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the current problems of insufficient charge / discharge capacity of the high voltage portion and poor storage characteristics as described above, and to provide a lithium battery having a large charge / discharge energy and excellent storage characteristics. The purpose is to do.

【0007】[0007]

【問題点を解決するための手段】かかる目的を達成する
ために本発明リチウム電池では、X線回折分析において
面間隔2.03±0.02Åのピーク強度に対する面間
隔4.72±0.03Åのピーク強度が1.2倍以上で
ある組成式LiNi1−x(MはLiNiO
のNiを部分的に置換するNi、Co以外の陽イオンと
なり得る元素、0<X≦0.5)で与えられる複酸化
を正極活物質として含み、リチウムまたはその化合物を
負極活物質とし、前記正極活物質および前記負極活物質
に対して化学的に安定であり、かつリチウムイオンが前
記正極活物質あるいは前記負極活物質と電気化学反応を
するための移動を行い得る物質を電解質物質とし、前
正極活物質が原子比でLi/(Ni+M)≧2となるよ
うにニッケル塩と前記Mの塩およびリチウム塩を混合し
て加熱焼成した後過剰のリチウムを洗浄除去して得られ
る組成式LiNi1−x(0<X≦0.5)で
与えられる複酸化物であること、特に前記Mが周期律表
のIIIA族あるいはIIIB族の元素である複酸化物
であることを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, in the lithium battery of the present invention, in the X-ray diffraction analysis, the interplanar spacing of 4.72 ± 0.03 ° relative to the peak intensity of 2.03 ± 0.02 °. Having a peak intensity of at least 1.2 times the composition formula LiNi 1-x M x O 2 (M is LiNiO 2
Ni partially substituted for Ni, elements which can be a C o other than cations, 0 <composite oxide given by X ≦ 0.5)
Hints as a positive electrode active material, lithium or a compound as a negative electrode active material, the positive active material and the negative active chemically stable against substances, and the lithium ion positive electrode active material or the negative electrode active material and a substance moving may perform for the electrochemical reaction and an electrolyte material, a pre-Symbol positive electrode active material in an atomic ratio Li / (Ni + M) ≧ 2 and so as salts and lithium salts of the nickel salt M After being mixed and heated and calcined, excess lithium is washed and removed. The mixed oxide is a composite oxide represented by a composition formula LiNi 1-x M x O 2 (0 <X ≦ 0.5). It is a complex oxide which is an element of Group IIIA or IIIB of the periodic table.

【0008】本発明をさらに詳しく説明する。The present invention will be described in more detail.

【0009】発明者は充放電エネルギーが大きく保存特
性に優れた高エネルギー密度リチウム電池用材料を鋭意
探索した結果、上述のように、X線回折分析において面
間隔2.03±0.02Åのピーク強度に対する面間隔
4.72±0.03Åのピーク強度が1.2倍以上であ
る組成式LiNi1−x(MはLiNiO
Niを部分的に置換するNi、Co以外の陽イオンとな
り得る元素、0<X≦0.5)で与えられる複酸化物で
あって、原子比でLi/(Ni+M)≧2となるように
ニッケル塩と前記Mの塩およびリチウム塩を混合して加
熱焼成した後、過剰のリチウムを洗浄除去して得られる
組成式LiNi1−x(0<X≦0.5)で与
えられる複酸化物、特に前記Mが周期律表のIIIA族
あるいはIIIB族の元素である複酸化物を正極活物質
として用いることにより、従来のリチウム電池より充放
電エネルギーが大きく、保存特性の良好なリチウム電池
を構成できることを確かめ、その認識の下に本発明を完
成した。
As a result of the inventor's intensive search for a material for a high energy density lithium battery having a large charge / discharge energy and excellent storage characteristics, as described above, a peak at a plane spacing of 2.03 ± 0.02 ° was found in the X-ray diffraction analysis. Ni peak intensity of interplanar spacing 4.72 ± 0.03 Å for the 1.2 times or more is composition formula LiNi 1-x M x O 2 (M is the intensity of partially replacing Ni of LiNiO 2, Co except cation capable of becoming elements, 0 <<br /> there are a double oxide given by X ≦ 0.5), a salt of the nickel salt M so that Li / (Ni + M) ≧ 2 in atomic ratio And a lithium salt mixed, heated and calcined, and then washed and removed of excess lithium, thereby obtaining a composite oxide represented by the composition formula LiNi 1-x M x O 2 (0 <X ≦ 0.5), particularly M is group IIIA of the periodic table Has confirmed that a lithium battery having higher charge / discharge energy and better storage characteristics than conventional lithium batteries can be constructed by using a complex oxide which is an element of group IIIB as a positive electrode active material. Was completed.

【0010】本発明のリチウム電池が従来技術に比べ大
容量化が図られている理由は、次のように考えられる。
まずLiNi1−x(MはLiNiOのNi
を部分的に置換するNi、Co以外の陽イオンとなり得
る元素、0<X≦0.5)中で活物質として働く成分で
あるLiNiOの容量特性を充分に発現させるために
は、Mがニッケルと選択的に置換し、リチウムイオンが
存在する面へのニッケルおよび元素Mの混入が抑制さ
れ、リチウム電池の活物質として利用した際にリチウム
イオン導電性がよくなることが必要である。このために
は、LiNi1−xX線回折分析において面間
隔2.03±0.02Åのピーク強度に対する面間隔
4.72±0.03Åのピーク強度が1.2倍以上であ
ることが必要である。
The reason why the capacity of the lithium battery of the present invention is increased as compared with the prior art is considered as follows.
First, LiNi 1-x M x O 2 (M is Ni of LiNiO 2
The partially substituted for Ni, elemental which can be a Co other than cation, 0 <To X ≦ 0.5) sufficiently express the capacity characteristics of LiNiO 2 is a component which acts as the active material in the It is necessary that M be selectively substituted with nickel, nickel and the element M be suppressed from being mixed into the surface where lithium ions are present, and lithium ion conductivity be improved when used as an active material of a lithium battery. For this purpose, in the LiNi 1-x M x O 2 X-ray diffraction analysis, the peak intensity at the plane spacing 4.72 ± 0.03 ° with respect to the peak intensity at the plane spacing 2.03 ± 0.02 ° is 1.2 times or more. It is necessary to be.

【0011】また、保存特性の向上が図られている理由
は、充電により多量のリチウムを脱離した状態の構造安
定性が、元素Mの置換により向上したためと考えられ
る。但し、MがCoである場合には、保存特性の向上は
見られない。これは、LiCoO2を正極活物質とした
電池の保存特性が不良であり、従ってLiCoO2を部
分的に有しても安定性向上に寄与できないためと考えら
れる。また前記Mが周期律表のIIIA族あるいはIIIB族
の元素である場合は、結晶中に含まれるLiMO2成分
が充電によって酸化されることがなく、常に正極活物質
の安定性を保持する要素として働くため、特に優れた保
存特性を実現することができる。
It is considered that the reason why the storage characteristics are improved is that the structural stability in a state where a large amount of lithium is desorbed by charging is improved by the substitution of the element M. However, when M is Co, no improvement in storage characteristics is observed. This is considered to be because the storage characteristics of the battery using LiCoO 2 as the positive electrode active material are poor, and therefore, even if LiCoO 2 is partially contained, it cannot contribute to improvement in stability. When M is an element belonging to the group IIIA or IIIB of the periodic table, the LiMO 2 component contained in the crystal is not oxidized by charging and is always used as an element for maintaining the stability of the positive electrode active material. Since it works, particularly excellent storage characteristics can be realized.

【0012】以上のように、置換元素MはLiNiO
の結晶構造を保つように固溶させ、選択的にニッケルと
置換するような元素が好ましい。この観点から、Mは陽
イオンとなり得る元素であることが必要であり、またニ
ッケルとイオン半径およびイオン価数が近い元素を用い
ることが好適である。具体的には、アルミニウム、ガリ
ウム、インジウム、マンガン、クロム、バナジウム、
鉄、チタン、銅、亜鉛、スカンジウム、インジウム、イ
ットリウム、ランタノイド、ホウ素などの一種以上が挙
げられる。特に保存特性の観点から、IIIA族および
IIIB族元素として、スカンジウム、イットリウム、
ランタノイド、ホウ素、アルミニウム、インジウムなど
の一種以上が有望な置換元素として挙げられる。
As described above, the replacement element M is LiNiO 2
It is preferable to use an element that forms a solid solution so as to maintain the crystal structure of and selectively replaces nickel. From this viewpoint, M needs to be an element that can be a cation, and it is preferable to use an element having an ionic radius and an ionic valence close to those of nickel. Specifically, aluminum, gallium, indium, manganese, chromium, vanadium,
Examples include one or more of iron, titanium, copper, zinc, scandium, indium, yttrium, lanthanoids, and boron. In particular, from the viewpoint of storage characteristics, scandium, yttrium,
One or more of lanthanoids, boron, aluminum, indium and the like can be mentioned as promising replacement elements.

【0013】また、ニッケルの酸化還元対に基づく充分
な放電容量を保持するために、置換量Xは0.5以下で
あることが必要である。
Further, in order to maintain a sufficient discharge capacity based on a nickel redox couple, the substitution amount X needs to be 0.5 or less.

【0014】ここでLiNi1-xx2(0<X≦0.
5)を合成する際、原子比Li/(Ni+M)<2とし
て混合し、生成に必要な700℃以上の温度で焼成する
と、リチウム塩が昇華により失われるため、焼成物中の
原子比Li/(Ni+M)が1.0から著しく低下す
る。この場合、焼成物中のリチウムイオンが存在する面
にニッケルイオン、および置換元素Mのイオンが混入
し、リチウムイオンの伝導を阻害して低下する現象が見
られる。したがってリチウム塩の消失を防ぎ、LiNi
1-xx2(0<X≦0.5)における原子比Li/
(Ni+M)を1.0に近づけるために、合成時におい
て原子比でLi/(Ni+M)≧2となるようにニッケ
ル塩と置換元素Mの塩およびリチウム塩を混合して加熱
焼成することが好適である。
Here, LiNi 1-x M x O 2 (0 <X ≦ 0.
At the time of synthesizing 5), mixing at an atomic ratio of Li / (Ni + M) <2 and firing at a temperature of 700 ° C. or higher required for generation causes lithium salts to be lost by sublimation, and thus the atomic ratio Li / (Ni + M) is significantly reduced from 1.0. In this case, a phenomenon is observed in which nickel ions and ions of the substitution element M are mixed into the surface of the fired product on which lithium ions are present, which inhibits the conduction of lithium ions and lowers them. Therefore, the lithium salt is prevented from disappearing, and LiNi
Atomic ratio Li / 1-x M x O 2 (0 <X ≦ 0.5)
In order to make (Ni + M) close to 1.0, it is preferable to mix a nickel salt, a salt of a substitution element M, and a lithium salt so that the atomic ratio becomes Li / (Ni + M) ≧ 2 at the time of synthesis and heat and bake the mixture. It is.

【0015】また、LiNi1-xx2(0<X≦0.
5)の合成において昇華せずかつ過剰にある未反応リチ
ウムは、酸化リチウム、炭酸リチウム、水酸化リチウム
などのリチウム塩となるため、焼成後の粉末はLiNi
1-xx2(0<X≦0.5)とこれら未反応リチウム
塩の混合物となっているが、この焼成粉末をこれらのリ
チウム塩の溶解度が高くLiNi1-xx2(0<X≦
0.5)を分解しない溶媒で洗浄することにより、過剰
のリチウム塩のみを溶出除去することができる。未反応
リチウムが混在したままで電池を作製すると、容量低
下、電池短絡を引き起こすため、洗浄除去作業が必要で
ある。
Further, LiNi 1-x M x O 2 (0 <X ≦ 0.
In the synthesis of 5), the unreacted lithium which does not sublimate and is excessive becomes a lithium salt such as lithium oxide, lithium carbonate, lithium hydroxide, etc.
Although a mixture of 1-x M x O 2 (0 <X ≦ 0.5) and these unreacted lithium salts is used, this calcined powder has a high solubility of these lithium salts and a LiNi 1-x M x O 2 (0 <X ≦
By washing with a solvent which does not decompose 0.5), only the excess lithium salt can be eluted and removed. If a battery is manufactured with unreacted lithium mixed, the capacity is reduced and the battery is short-circuited.

【0016】ニッケル塩、置換元素Mの塩およびリチウ
ム塩には、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、ハロゲ
ン化合物などを用いることができる。焼成温度は700
℃〜1000℃、さらに好ましくは、リチウム塩の消失
を最小限に抑えるために700℃から800℃である。
As the nickel salt, the salt of the substituting element M and the lithium salt, hydroxides, carbonates, sulfates, nitrates, halogen compounds and the like can be used. Firing temperature is 700
C. to 1000 C., more preferably 700 C. to 800 C. to minimize the disappearance of the lithium salt.

【0017】本発明は、充放電エネルギーが大きい電池
を実現するのみならず、高価なコバルトに代わり安価な
ニッケルを多く利用する点でも、産業上の価値が高い。
The present invention has high industrial value not only in realizing a battery having a large charge / discharge energy but also in using a large amount of inexpensive nickel instead of expensive cobalt.

【0018】この正極活物質を用いて正極を形成するに
は、前記複酸化物粉末とポリテトラフルオロエチレンの
ごとき結着剤粉末との混合物をステンレス等の支持体上
に圧着成型する、あるいは、かかる混合物粉末に導電性
を付与するためアセチレンブラックのような導電性粉末
を混合し、これにさらにポリテトラフルオロエチレンの
ような結着剤粉末を所要に応じて加え、この混合物を金
属容器に入れる、あるいは前述の混合物をステンレス等
の支持体に圧着成型する、あるいは前述の混合物をスラ
リー状にして金属基板上に塗布する、等の手段によって
形成される。
In order to form a positive electrode using this positive electrode active material, a mixture of the above-mentioned double oxide powder and a binder powder such as polytetrafluoroethylene is compression-molded on a support such as stainless steel, or A conductive powder such as acetylene black is mixed to impart conductivity to the mixture powder, and a binder powder such as polytetrafluoroethylene is further added as necessary, and the mixture is placed in a metal container. Alternatively, it is formed by means such as press-molding the above-mentioned mixture on a support such as stainless steel, or applying the above-mentioned mixture in the form of a slurry to a metal substrate.

【0019】負極活物質であるリチウムは一般のリチウ
ム電池のそれと同様にシート状として、またはそのシー
トをニッケル、ステンレス等の導電体網に圧着して負極
として形成される。また負極活物質としては、リチウム
以外にリチウム−アルミニウム合金などのリチウム合金
を用いることができる。さらに炭素など、いわゆるロッ
キングチェア電池用の負極を用いることもでき、本発明
の場合、充電反応により正極から供給されるリチウムイ
オンをドープし、炭素−リチウム負極などとすることが
できる。
Lithium as the negative electrode active material is formed as a negative electrode by forming a sheet in the same manner as that of a general lithium battery, or by pressing the sheet against a conductive net such as nickel or stainless steel. As the negative electrode active material, a lithium alloy such as a lithium-aluminum alloy can be used in addition to lithium. Further, a negative electrode for a rocking chair battery such as carbon can be used. In the case of the present invention, a lithium ion supplied from a positive electrode by a charging reaction can be doped to obtain a carbon-lithium negative electrode or the like.

【0020】電解質としては、例えばジメトキシエタ
ン、2−メチルテトラヒドロフラン、エチレンカーボネ
ート、メチルホルメート、ジメチルスルホキシド、プロ
ピレンカーボネート、アセトニトリル、ブチロラクト
ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート等の有機溶媒に、LiAsF6、L
iBF4、LiPF6、LiAlCl4、LiClO4等の
ルイス酸を溶解した非水電解質溶媒、あるいは固体電解
質などが使用できる。
[0020] As the electrolyte, such as dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, ethylene carbonate, methyl formate, dimethyl sulfoxide, propylene carbonate, acetonitrile, butyrolactone, dimethyl formamide, dimethyl carbonate, in an organic solvent such as diethyl carbonate, LiAsF 6, L
A non-aqueous electrolyte solvent in which a Lewis acid such as iBF 4 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , and LiClO 4 is dissolved, or a solid electrolyte can be used.

【0021】さらに、セパレータ、構造材料(電池ケー
ス等)等の他の要素についても従来公知の各種材料が使
用でき、特に制限はない。
Further, as for other elements such as a separator and a structural material (such as a battery case), various conventionally known materials can be used, and there is no particular limitation.

【0022】[0022]

【実施例】以下実施例によって本発明の方法をさらに具
体的に説明するが、本発明はこれらによりなんら制限さ
れるものではない。なお、実施例において電池の作成お
よび測定はアルゴン雰囲気下のドライボックス中で行な
った。
EXAMPLES The method of the present invention will be described more specifically with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto. In the examples, preparation and measurement of the battery were performed in a dry box under an argon atmosphere.

【0023】[0023]

【実施例1】図1は本発明による電池の一具体例である
コイン電池の断面図であり、図中1は封口板、2はガス
ケット、3は正極ケース、4は負極、5はセパレータ、
6は正極合剤ペレットを示す。
Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view of a coin battery which is a specific example of a battery according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a sealing plate, 2 is a gasket, 3 is a positive electrode case, 4 is a negative electrode, 5 is a separator,
Reference numeral 6 denotes a positive electrode mixture pellet.

【0024】正極活物質には、LiOH・H2OとNi
(NO32・6H2OとAl(NO33・9H2Oを2
0:4:1のモル比で混合し、700℃で12時間焼成
して得た粉末を100℃で真空乾燥することにより得た
LiNi0.8Al0.22を用いた。この試料をA−1と
する。銅Kα線を用いて試料A−1のX線回折特性図を
測定したところ、図2に示すような特性図が得られ、ジ
ョイント コミティーオブ パワー ディフレクション
ズ スタンダード(Joint committee of powder diffra
ction standards)の9−63に登録されたLiNiO2
のX線回折特性図と類似しており、同じ構造をもってい
ることがわかった。このX線回折特性図から計算され
た、六方晶単位格子の大きさを表に示す。また面間隔
2.03±0.02Åのピーク強度に対する面間隔4.
72±0.03Åのピーク強度をR値として表に示す。
The positive electrode active materials include LiOH.H 2 O and Ni
(NO 3 ) 2 .6H 2 O and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O
LiNi 0.8 Al 0.2 O 2 obtained by mixing at a molar ratio of 0: 4: 1 and calcining at 700 ° C. for 12 hours and vacuum-drying the powder at 100 ° C. was used. This sample is designated as A-1. When the X-ray diffraction characteristic diagram of the sample A-1 was measured using copper Kα radiation, a characteristic diagram as shown in FIG. 2 was obtained, and the joint committee of powder diffraction standard (Joint committee of powder diffraction) was obtained.
ction standards) 9-63 registered LiNiO 2
It is similar to the X-ray diffraction characteristic diagram of FIG. The size of the hexagonal unit cell calculated from this X-ray diffraction characteristic diagram is shown in the table. In addition, the plane spacing for a peak intensity of 2.03 ± 0.02 ° 4.
The peak intensity of 72 ± 0.03 ° is shown in the table as an R value.

【0025】得られた試料A−1の粉末を導電剤(アセ
チレンブラック粉末)、結着剤(ポリテトラフルオロエ
チレン)と共に混合の上、ロール成型し、正極合剤ペレ
ット6(厚さ0.5mm、直径15mm)とした。ま
ず、ステンレス製の封口板1上に金属リチウムの負極4
を加圧配置したものをポリプロピレン製ガスケット2の
凹部に挿入し、負極4の上にポリプロピレン製で微孔性
のセパレータ5、正極合剤ペレット6をこの順序に配置
し、電解液としてプロピレンカーボネートとジメトキシ
エタンの等容積混合溶媒にLiClO4を溶解させた1
規定溶液を適量注入して含浸させた後に、ステンレス製
の正極ケース3を被せてかしめることにより、厚さ2m
m、直径23mmのコイン型電池を作製した。
The obtained powder of sample A-1 was mixed with a conductive agent (acetylene black powder) and a binder (polytetrafluoroethylene), and then roll-molded to form a positive electrode mixture pellet 6 (0.5 mm thick). , Diameter 15 mm). First, a metallic lithium negative electrode 4 was placed on a stainless sealing plate 1.
Is inserted into the concave portion of the polypropylene gasket 2, the polypropylene microporous separator 5 and the positive electrode mixture pellet 6 are arranged on the negative electrode 4 in this order, and propylene carbonate is used as an electrolytic solution. LiClO 4 dissolved in an equal volume mixed solvent of dimethoxyethane 1
After injecting and impregnating an appropriate amount of the prescribed solution, a stainless steel positive electrode case 3 is covered and swaged to a thickness of 2 m.
m, a coin-type battery having a diameter of 23 mm was produced.

【0026】このようにして合成した試料A−1を正極
活物質とする電池を、0.5mA/cm2の電流密度で
4.5Vまで充電し、その後3.0Vまで放電させた際
の充放電特性を表に示す。高電圧で大容量放電が可能で
あり、高エネルギー密度電池として利用できる利点を有
している。
A battery using the thus synthesized sample A-1 as a positive electrode active material was charged to 4.5 V at a current density of 0.5 mA / cm 2 and then charged to 3.0 V. The discharge characteristics are shown in the table. High-capacity discharge is possible at high voltage, and it has an advantage that it can be used as a high energy density battery.

【0027】またこの電池を、0.5mA/cm2の充
放電電流密度で各々3.0V−4.5Vの電圧規制充放
電させた際の10回目の容量維持率(=10回目の放電
容量/1回目の放電容量)を表に示す。これから明らか
なようにサイクルによる容量低下が少ないことがわか
る。
The tenth capacity retention rate (= the tenth discharge capacity) when the battery was charged and discharged under a voltage regulation of 3.0 V to 4.5 V at a charge / discharge current density of 0.5 mA / cm 2 , respectively. / 1st discharge capacity) is shown in the table. It is apparent from this that the capacity decrease due to the cycle is small.

【0028】[0028]

【実施例2〜16】実施例2〜16では、各々正極活物
質に以下のようにして合成した試料A2〜A16を用い
る他は、実施例1と同様にして作製したリチウム電池を
用いて、充放電特性の検討を行なった。
Examples 2 to 16 In Examples 2 to 16, lithium batteries manufactured in the same manner as in Example 1 except that samples A2 to A16 synthesized as follows were used as the positive electrode active materials, respectively. The charge and discharge characteristics were studied.

【0029】まず、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとAl(NO33・9H2Oを10:4:1の
モル比で混合し、700℃で12時間焼成た後、焼成物
1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過により
ろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥すること
により、LiNi0.8Al0.22を得た。この試料をA
−2とする。
First, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
· 6H 2 O and Al (NO 3) 3 · 9H 2 O and 10: 4: 1 molar ratio, after was 12 hours firing at 700 ° C., baked product 1 by weight to 4 hours with water 50 weight The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.8 Al 0.2 O 2 . This sample is called A
-2.

【0030】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとAl(NO33・9H2Oを50:4:1の
モル比で混合し、700℃で12時間焼成た後、焼成物
1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過により
ろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥すること
により、LiNi0.8Al0.22を得た。この試料をA
−3とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O are mixed at a molar ratio of 50: 4: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.8 Al 0.2 O 2 . This sample is called A
-3.

【0031】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとAl(NO33・9H2Oを40:7:3の
モル比で混合し、700℃で12時間焼成た後、焼成物
1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過により
ろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥すること
により、LiNi0.7Al0.32を得た。この試料をA
−4とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O were mixed at a molar ratio of 40: 7: 3, and calcined at 700 ° C. for 12 hours. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.7 Al 0.3 O 2 . This sample is called A
-4.

【0032】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとAl(NO33・9H2Oを8:1:1のモ
ル比で混合し、700℃で12時間焼成た後、焼成物1
重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過によりろ
液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥することに
より、LiNi0.5Al0.52を得た。この試料をA−
5とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O are mixed at a molar ratio of 8: 1: 1 and fired at 700 ° C. for 12 hours.
The powder was washed with 50 parts by weight of water for 4 hours, and the filtrate obtained by separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.5 Al 0.5 O 2 . A-
5 is assumed.

【0033】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとGa(NO33・9H2Oを20:4:1の
モル比で混合し、700℃で12時間焼成た後、焼成物
1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過により
ろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥すること
により、LiNi0.8Ga0.22を得た。この試料をA
−6とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Ga (NO 3 ) 3 .9H 2 O are mixed at a molar ratio of 20: 4: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.8 Ga 0.2 O 2 . This sample is called A
−6.

【0034】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとB23を40:8:1のモル比で混合し、
700℃で12時間焼成た後、焼成物1重量に対し、水
50重量で4時間洗浄し、ろ過によりろ液を分離して得
た粉末を100℃で真空乾燥することにより、LiNi
0.80.22を得た。この試料をA−7とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and B 2 O 3 are mixed in a molar ratio of 40: 8: 1,
After calcination at 700 ° C. for 12 hours, the powder obtained by washing with 1 part by weight of water and 50 parts by weight of water for 4 hours and separating the filtrate by filtration is vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi.
0.8 B 0.2 O 2 was obtained. This sample is designated as A-7.

【0035】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとSc23を40:8:1のモル比で混合
し、700℃で12時間焼成た後、焼成物1重量に対
し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過によりろ液を分離
して得た粉末を100℃で真空乾燥することにより、L
iNi0.8Al0.22を得た。この試料をA−8とす
る。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Sc 2 O 3 are mixed at a molar ratio of 40: 8: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours, washed with 50 weights of water per 1 weight of the calcined material for 4 hours, and filtered by filtration. The powder obtained by separating the liquid is vacuum-dried at 100 ° C.
iNi 0.8 Al 0.2 O 2 was obtained. This sample is designated as A-8.

【0036】次に、LiOH・H2OとNi(NO3)2
・6H2OとAl(NO33・9H2Oを40:9:1の
モル比で混合し、700℃で12時間焼成た後、焼成物
1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過により
ろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥すること
により、LiNi0.9Al0.12を得た。この試料をA
−9とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O were mixed at a molar ratio of 40: 9: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours, and then 4 hours with 50 wt. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.9 Al 0.1 O 2 . This sample is called A
−9.

【0037】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとGa(NO33・9H2Oを40:9:1の
モル比で混合し、700℃で12時間焼成た後、焼成物
1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過により
ろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥すること
により、LiNi0.9Ga0.12を得た。この試料をA
−10とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Ga (NO 3 ) 3 .9H 2 O were mixed at a molar ratio of 40: 9: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.9 Ga 0.1 O 2 . This sample is called A
-10.

【0038】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとB23を80:18:1のモル比で混合
し、700℃で12時間焼成た後、焼成物1重量に対
し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過によりろ液を分離
して得た粉末を100℃で真空乾燥することにより、L
iNi0.90.12を得た。この試料をA−11とす
る。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and B 2 O 3 are mixed at a molar ratio of 80: 18: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours, washed with 50% water for 1 hour per 1 weight of the calcined material, and filtered by filtration. The powder obtained by separating the liquid is vacuum-dried at 100 ° C.
iNi 0.9 B 0.1 O 2 was obtained. This sample is designated as A-11.

【0039】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとSc23を80:18:1のモル比で混合
し、700℃で12時間焼成た後、焼成物1重量に対
し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過によりろ液を分離
して得た粉末を100℃で真空乾燥することにより、L
iNi0.9Al0.12を得た。この試料をA−12とす
る。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Sc 2 O 3 were mixed at a molar ratio of 80: 18: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours, washed with 50 weights of water per 1 weight of the calcined material for 4 hours, and filtered by filtration. The powder obtained by separating the liquid is vacuum-dried at 100 ° C.
iNi 0.9 Al 0.1 O 2 was obtained. This sample is designated as A-12.

【0040】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとFe(NO33・9H2Oを40:9:1の
モル比で混合し、700℃で12時間焼成た後、焼成物
1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過により
ろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥すること
により、LiNi0.9Fe0.12を得た。この試料をA
−13とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O were mixed at a molar ratio of 40: 9: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.9 Fe 0.1 O 2 . This sample is called A
-13.

【0041】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとMnOを40:9:1のモル比で混合し、
700℃で12時間焼成た後、焼成物1重量に対し、水
50重量で4時間洗浄し、ろ過によりろ液を分離して得
た粉末を100℃で真空乾燥することにより、LiNi
0.9Mn0.12を得た。この試料をA−14とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
Mixing 6H 2 O and MnO in a molar ratio of 40: 9: 1,
After calcination at 700 ° C. for 12 hours, the powder obtained by washing with 1 part by weight of water and 50 parts by weight of water for 4 hours and separating the filtrate by filtration is vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi.
0.9 Mn 0.1 O 2 was obtained. This sample is designated as A-14.

【0042】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとCr(NO33・9H2Oを40:9:1の
モル比で混合し、700℃で12時間焼成た後、焼成物
1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過により
ろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥すること
により、LiNi0.9Cr0.12を得た。この試料をA
−15とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Cr (NO 3 ) 3 .9H 2 O were mixed at a molar ratio of 40: 9: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.9 Cr 0.1 O 2 . This sample is called A
-15.

【0043】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとTiO2を40:9:1のモル比で混合し、
700℃で12時間焼成た後、焼成物1重量に対し、水
50重量で4時間洗浄し、ろ過によりろ液を分離して得
た粉末を100℃で真空乾燥することにより、LiNi
0.9Ti0.12を得た。この試料をA−16とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
Mixing 6H 2 O and TiO 2 in a molar ratio of 40: 9: 1,
After calcination at 700 ° C. for 12 hours, the powder obtained by washing with 1 part by weight of water and 50 parts by weight of water for 4 hours and separating the filtrate by filtration is vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi.
0.9 Ti 0.1 O 2 was obtained. This sample is designated as A-16.

【0044】銅Kα線を用いた試料A−2〜A−16の
X線回折特性図を測定したところ、いずれもジョイント
コミティー オブ パワー ディフレクションズ ス
タンダード(Joint committee of powder diffraction
standards)の9−63に登録されたLiNiO2のX線
回折特性図と類似しており、同じ構造をもっていること
がわかる。また、X線回折特性図から計算された、六方
晶単位格子の大きさを表に示す。また面間隔2.03±
0.02Åのピーク強度に対する面間隔4.72±0.
03Åのピーク強度をR値として表に示す。またA−9
のX線回折特性図を図3に示す。
When the X-ray diffraction characteristic diagrams of the samples A-2 to A-16 using the copper Kα ray were measured, they were all found to be joint committee of powder diffraction standards (Joint committee of powder diffraction).
It is similar to the X-ray diffraction characteristic diagram of LiNiO 2 registered in Standards 9-63, and it can be seen that it has the same structure. Further, the size of the hexagonal unit cell calculated from the X-ray diffraction characteristic diagram is shown in the table. 2.03 ±
Interplanar spacing 4.72 ± 0.2 for a peak intensity of 0.02 °.
The peak intensity of 03 ° is shown in the table as an R value. A-9
FIG. 3 shows the X-ray diffraction characteristics of the sample.

【0045】このようにして合成した試料A−2〜A−
16を正極活物質とする電池を、0.5mA/cm2
電流密度で4.5Vまで充電し、その後3.0Vまで放
電させた際の充放電特性を表に示す。いずれも高電圧で
大容量放電が可能であり、高エネルギー密度電池として
利用できる利点を有している。
Samples A-2 to A- thus synthesized
The table shows the charge / discharge characteristics when the battery using No. 16 as the positive electrode active material was charged to 4.5 V at a current density of 0.5 mA / cm 2 and then discharged to 3.0 V. All have the advantage of being capable of large capacity discharge at high voltage and of being usable as high energy density batteries.

【0046】またこれらの電池を、0.5mA/cm2
の充放電電流密度で各々3.0V−4.5Vの電圧規制
充放電させた際の10回目の容量維持率(=10回目の
放電容量/1回目の放電容量)を表に示す。これから明
らかなようにいずれもサイクルによる容量低下が少ない
ことがわかる。
These batteries were charged at 0.5 mA / cm 2
Table 10 shows the tenth capacity retention ratio (= the tenth discharge capacity / the first discharge capacity) when voltage-controlled charging and discharging were performed at 3.0 V to 4.5 V, respectively, at the charging and discharging current densities of FIG. As is clear from this, it can be seen that the capacity decrease due to the cycle is small.

【0047】実施例1〜16では置換元素Mの種類、お
よび置換の割合の異なるLiNi1−x(0<
X≦0.5)を正極活物質に用いて作製した電池の充放
電特性について示したが、これらの置換元素Mの種類、
置換の割合に限定されるものではなく、X線回折分析に
おいて面間隔2.03±0.02Åのピーク強度に対す
る面間隔4.72±0.03Åのピーク強度が1.2倍
以上である組成式LiNi1−x(MはLiN
iOのNiを部分的に置換するNi、Co以外の陽イ
オンとなり得る元素、0<X≦0.5)で与えられる複
酸化物であって、原子比でLi/(Ni+M)≧2とな
るようにニッケル塩と前記Mの塩およびリチウム塩を混
合して加熱焼成した後、過剰のリチウムを洗浄除去して
得られる組成式LiNi1−x(0<X≦0.
5)で与えられる複酸化物、特に前記Mが周期律表のI
IIA族あるいはIIIB族の元素である複酸化物を正
極活物質として用いる場合も同様な効果を生じることは
いうまでもない。
In Examples 1 to 16, LiNi 1-x M x O 2 (0 <
X ≦ 0.5) as the positive electrode active material, the charge / discharge characteristics of the battery were shown.
The composition is not limited to the substitution ratio, and the peak intensity at the interplanar spacing of 4.72 ± 0.03 ° is at least 1.2 times the peak intensity at the interplanar spacing of 2.03 ± 0.02 ° in X-ray diffraction analysis. Formula LiNi 1-x M x O 2 (M is LiN
iO Ni a second Ni is partially substituted, an element that can be a Co other than cation, 0 <a mixed oxide given by X ≦ 0.5), Li / atomic ratio (Ni + M) ≧ 2 The composition formula LiNi 1-x M x O 2 (0 <X ≦ 0.0) obtained by mixing the nickel salt, the salt of M and the lithium salt, heating and calcining the mixture so that excess lithium is removed by washing.
5) The double oxide given in 5), especially the above-mentioned M is I in the periodic table.
It is needless to say that the same effect is obtained when a double oxide which is a group IIA or IIIB element is used as the positive electrode active material.

【0048】[0048]

【実施例17】試料A−1〜A−16を正極活物質とす
るコイン電池を実施例1〜16と同様にして新たに作製
し、次のように保存特性試験を行なった。まずこれらの
電池を25℃において0.5mA/cm2の電流密度で
3.0V−4.5Vの電圧規制範囲で10回サイクル充
放電させ、10回目の放電容量を測定し、その後充電し
4.5Vに到達後、4.5Vのまま1時間定電圧充電
し、過充電状態とした。次にこれらの電池を60℃で1
ケ月保存し、再度25℃で11回目の放電を行ない、放
電容量を測定し、保存後の容量維持率=(11回目の放
電容量)/(10回目の容量)を調べた。結果を表に示
す。これから明らかなように、試料A−1〜A−16の
電池は、良好な保存特性を有することがわかる。またM
が周期律表のIIIA族あるいはIIIB族の元素である場合
には、特に良好な保存を有することがわかる。
Example 17 A coin battery using Samples A-1 to A-16 as positive electrode active materials was newly prepared in the same manner as in Examples 1 to 16, and a storage characteristic test was performed as follows. First, these batteries were charged and discharged 10 times at 25 ° C. at a current density of 0.5 mA / cm 2 within a voltage regulation range of 3.0 V to 4.5 V, and the 10th discharge capacity was measured. After the voltage reached 0.5 V, the battery was charged at a constant voltage for 1 hour with the voltage kept at 4.5 V, and the battery was overcharged. Next, these batteries were heated at 60 ° C. for 1 hour.
It was stored for 15 months, the eleventh discharge was performed again at 25 ° C., the discharge capacity was measured, and the capacity retention rate after storage = (the eleventh discharge capacity) / (the tenth capacity) was examined. The results are shown in the table. As is clear from this, it can be seen that the batteries of Samples A-1 to A-16 have good storage characteristics. Also M
Is an element of Group IIIA or IIIB of the Periodic Table, it can be seen that it has particularly good storage.

【0049】実施例17では置換元素Mの種類、および
置換の割合の異なるLiNi1−x(0<X≦
0.5)を正極活物質に用いて作製した電池の保存特性
について示したが、これらの置換元素Mの種類、置換の
割合に限定されるものではなく、X線回折分析において
面間隔2.03±0.02Åのピーク強度に対する面間
隔4.72±0.03Åのピーク強度が1.2倍以上で
ある組成式LiNi1−x(MはLiNiO
のNiを部分的に置換するNi、Co以外の陽イオンと
なり得る元素、0<X≦0.5)で与えられる複酸化
あって、原子比でLi/(Ni+M)≧2となるよう
にニッケル塩と前記Mの塩およびリチウム塩を混合して
加熱焼成した後、過剰のリチウムを洗浄除去して得られ
る組成式LiNi1−x(0<X≦0.5)で
与えられる複酸化物、特に前記Mが周期律表のIIIA
族あるいはIIIB族の元素である複酸化物を正極活物
質として用いる場合も同様な効果を生じることはいうま
でもない。
In Example 17, LiNi 1-x M x O 2 (0 <X ≦
0.5) was used as the positive electrode active material, and the storage characteristics of the battery were shown. However, the present invention is not limited to the types of these substitution elements M and the percentage of substitution. A composition formula LiNi 1-x M x O 2 (M is LiNiO 2) in which the peak intensity at a spacing of 4.72 ± 0.03 ° with respect to the peak intensity at 03 ± 0.02 ° is 1.2 times or more.
Ni partially substituted for Ni, elements which can be a Co other than cations, 0 <composite oxide given by X ≦ 0.5)
A nickel salt, a salt of M and a lithium salt are mixed and heated and baked so that the atomic ratio of Li / (Ni + M) ≧ 2, and then the excess lithium is removed by washing to obtain a composition formula LiNi. 1-x M x O 2 composite oxide given by (0 <X ≦ 0.5), IIIA especially the M is the periodic table
It is needless to say that the same effect is obtained when a double oxide which is a Group III or Group IIIB element is used as the positive electrode active material.

【0050】[0050]

【比較例1〜12】比較例1〜12では、各々正極活物
質に以下のようにして合成した試料B1〜B12を用い
る他は、実施例1と同様にして作製したリチウム電池を
用いて、充放電特性、および保存特性の検討を行なっ
た。
Comparative Examples 1 to 12 In Comparative Examples 1 to 12, lithium batteries prepared in the same manner as in Example 1 except that samples B1 to B12 synthesized as follows were used as the positive electrode active materials, respectively. The charge-discharge characteristics and storage characteristics were studied.

【0051】まず、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2Oを1:1のモル比で混合し、800℃で12
時間焼成した後、焼成物1重量に対し、水50重量で4
時間洗浄し、ろ過によりろ液を分離して得た粉末を10
0℃で真空乾燥することにより、LiNiO2を得た。
この試料をB−1とする。銅Kα線を用いて試料B−1
のX線回折特性図を測定したところ、ジョイント コミ
ティー オブ パワーディフレクションズ スタンダー
ド(Joint committee of powder diffractionstandard
s)の9−63に登録されたパターンと一致し、B−1
はLiNiO2であると同定された。X線回折特性図か
ら計算された、六方晶単位格子の大きさを表に示す。ま
た、面間隔2.03±0.02Åのピーク強度に対する
面間隔4.72±0.03Åのピーク強度をR値として
表に示す。
First, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O is mixed at a molar ratio of 1: 1.
After firing for 4 hours, 50 weight of water is added to 4 weight of fired product.
After washing for an hour and separating the filtrate by filtration,
By vacuum drying at 0 ° C., LiNiO 2 was obtained.
This sample is designated as B-1. Sample B-1 using copper Kα ray
When the X-ray diffraction characteristic diagram was measured, the Joint committee of powder diffraction standard was used.
s) matches the pattern registered in 9-63, B-1
Was identified as LiNiO 2 . The size of the hexagonal unit cell calculated from the X-ray diffraction characteristic diagram is shown in the table. In addition, the peak intensity at an interplanar distance of 4.72 ± 0.03 ° with respect to the peak intensity at an interplanar distance of 2.03 ± 0.02 ° is shown in the table as an R value.

【0052】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2Oを4:1のモル比で混合し、700℃で12
時間焼成た後、焼成物1重量に対し、水50重量で4時
間洗浄し、ろ過によりろ液を分離して得た粉末を100
℃で真空乾燥することにより、LiNiO2を得た。こ
の試料をB−2とする。銅Kα線を用いて試料B−2の
X線回折特性図を測定したところ、ジョイント コミテ
ィー オブ パワー ディフレクションズ スタンダー
ド(Joint committee of powder diffraction standard
s)の9−63に登録されたパターンと一致し、B−2
はLiNiO2であると同定された。X線回折特性図か
ら計算された、六方晶単位格子の大きさを表に示す。ま
た面間隔2.03±0.02Åのピーク強度に対する面
間隔4.72±0.03Åのピーク強度をR値として表
に示す。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O is mixed at a molar ratio of 4: 1.
After calcination for 1 hour, the powder obtained by washing with 50 weight of water for 1 hour with respect to 1 weight of the baked product for 4 hours and separating the filtrate by filtration was used as 100 powder.
Vacuum drying was performed at ℃ to obtain LiNiO 2 . This sample is designated as B-2. When the X-ray diffraction characteristic diagram of the sample B-2 was measured using copper Kα ray, the joint committee of powder diffraction standard (Joint committee of powder diffraction standard) was obtained.
s) matches the pattern registered in 9-63, B-2
Was identified as LiNiO 2 . The size of the hexagonal unit cell calculated from the X-ray diffraction characteristic diagram is shown in the table. In addition, the peak intensity at a spacing of 4.72 ± 0.03 ° relative to the peak intensity at a spacing of 2.03 ± 0.02 ° is shown in the table as an R value.

【0053】次に、Li2CO3とCoCO3を1:2の
モル比で混合し、次に900℃で1日間焼成することに
より、黒色の粉末を得た。この試料をB−3とする。銅
Kα線を用いて試料B−1のX線回折特性図を測定した
ところ、ジョイント コミッティー オブ パワー デ
ィフレクションズ スタンダード(Joint committeeof
powder diffraction standards)の16−427に登録
されたパターンと一致し、B−3はLiCoO2である
と同定された。X線回折特性図から計算された、六方晶
単位格子の大きさを表に示す。また面間隔2.03±
0.04Åのピーク強度に対する面間隔4.72±0.
05Åのピーク強度をR値として表に示す。
Next, Li 2 CO 3 and CoCO 3 were mixed at a molar ratio of 1: 2, and then fired at 900 ° C. for 1 day to obtain a black powder. This sample is designated as B-3. When the X-ray diffraction characteristic diagram of the sample B-1 was measured using copper Kα radiation, the joint committee of power deflections standard (Joint committeeof
According to the pattern registered in powder diffraction standards) 16-427, B-3 was identified as LiCoO 2 . The size of the hexagonal unit cell calculated from the X-ray diffraction characteristic diagram is shown in the table. 2.03 ±
Interplanar spacing 4.72 ± 0.2 for a peak intensity of 0.04 °.
The peak intensity at 05 ° is shown in the table as an R value.

【0054】次に、Li2CO3とCoCO3を2:1の
モル比で混合し、次に900℃で1日間焼成することに
より、黒色の粉末を得た。この試料をB−4とする。銅
Kα線を用いて試料B−1のX線回折特性図を測定した
ところ、ジョイント コミティー オブ パワー ディ
フレクションズ スタンダード(Joint committee ofpo
wder diffraction standards)の16−427に登録さ
れたパターンと一致し、B−4はLiCoO2であると
同定された。X線回折特性図から計算された、六方晶単
位格子の大きさを表に示す。また面間隔2.03±0.
04Åのピーク強度に対する面間隔4.72±0.05
Åのピーク強度をR値として表に示す。
Then, Li 2 CO 3 and CoCO 3 were mixed at a molar ratio of 2: 1 and then fired at 900 ° C. for 1 day to obtain a black powder. This sample is designated as B-4. When the X-ray diffraction characteristic diagram of the sample B-1 was measured using copper Kα ray, the joint committee of power deflections standard (Joint committee ofpo
B-4 was identified as LiCoO 2 , in agreement with the pattern registered in 16-427 of the Wder diffraction standards). The size of the hexagonal unit cell calculated from the X-ray diffraction characteristic diagram is shown in the table. The surface spacing is 2.03 ± 0.
Surface spacing 4.72 ± 0.05 for peak intensity of 04 °
The peak intensity of Å is shown in the table as an R value.

【0055】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとCo(NO33・6H2Oを10:9:1の
モル比で混合し、700℃で12時間焼成した後、焼成
物1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過によ
りろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥するこ
とにより、LiNi0.9Co0.12を得た。この試料を
B−5とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Co (NO 3 ) 3 .6H 2 O are mixed at a molar ratio of 10: 9: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.9 Co 0.1 O 2 . This sample is designated as B-5.

【0056】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとCo(NO33・6H2Oを40:9:1の
モル比で混合し、700℃で12時間焼成した後、焼成
物1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過によ
りろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥するこ
とにより、LiNi0.9Co0.12を得た。この試料を
B−6とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Co (NO 3 ) 3 .6H 2 O are mixed at a molar ratio of 40: 9: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.9 Co 0.1 O 2 . This sample is designated as B-6.

【0057】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとCo(NO33・6H2Oを5:4:1のモ
ル比で混合し、700℃で12時間焼成した後、焼成物
1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過により
ろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥すること
により、LiNi0.8Co0.22を得た。この試料をB
−7とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Co (NO 3 ) 3 .6H 2 O are mixed at a molar ratio of 5: 4: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 . This sample is
−7.

【0058】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとCo(NO33・6H2Oを20:4:1の
モル比で混合し、700℃で12時間焼成した後、焼成
物1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過によ
りろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥するこ
とにより、LiNi0.8Co0.22を得た。この試料を
B−8とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Co (NO 3 ) 3 .6H 2 O are mixed at a molar ratio of 20: 4: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 . This sample is designated as B-8.

【0059】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとAl(NO33・9H2Oを10:9:1の
モル比で混合し、700℃で12時間焼成した後、焼成
物1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過によ
りろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥するこ
とにより、LiNi0.9Al0.12を得た。この試料を
B−9とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O were mixed at a molar ratio of 10: 9: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.9 Al 0.1 O 2 . This sample is designated as B-9.

【0060】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとAl(NO33・9H2Oを15:9:1の
モル比で混合し、700℃で12時間焼成した後、焼成
物1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過によ
りろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥するこ
とにより、LiNi0.9Al0.12を得た。この試料を
B−10とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O were mixed at a molar ratio of 15: 9: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.9 Al 0.1 O 2 . This sample is designated as B-10.

【0061】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとAl(NO33・9H2Oを5:4:1のモ
ル比で混合し、700℃で12時間焼成した後、焼成物
1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過により
ろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥すること
により、LiNi0.8Al0.22を得た。この試料をB
−11とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O were mixed at a molar ratio of 5: 4: 1, and calcined at 700 ° C. for 12 hours. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.8 Al 0.2 O 2 . This sample is
It is assumed to be -11.

【0062】次に、LiOH・H2OとNi(NO32
・6H2OとAl(NO33・9H2Oを7:4:1のモ
ル比で混合し、700℃で12時間焼成した後、焼成物
1重量に対し、水50重量で4時間洗浄し、ろ過により
ろ液を分離して得た粉末を100℃で真空乾燥すること
により、LiNi0.8Al0.22を得た。この試料をB
−12とする。
Next, LiOH.H 2 O and Ni (NO 3 ) 2
6H 2 O and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O are mixed at a molar ratio of 7: 4: 1 and calcined at 700 ° C. for 12 hours. The powder obtained by washing and separating the filtrate by filtration was vacuum-dried at 100 ° C. to obtain LiNi 0.8 Al 0.2 O 2 . This sample is
−12.

【0063】銅Kα線を用いた試料B−5〜B−12の
X線回折特性図を測定したところ、いずれもジョイント
コミティー オブ パワー ディフレクションズ ス
タンダード(Joint committee of powder diffraction
standards)の9−63に登録されたLiNiO2のX線
回折特性図と類似しており、同じ構造をもっていること
がわかる。またX線回折特性図から計算された、六方晶
単位格子の大きさを表に示す。また面間隔2.03±
0.02Åのピーク強度に対する面間隔4.72±0.
03Åのピーク強度をR値として表に示す。
When the X-ray diffraction characteristic diagrams of the samples B-5 to B-12 using copper Kα radiation were measured, all were measured by the Joint Committee of Powder Diffraction Standard (Joint committee of powder diffraction standard).
It is similar to the X-ray diffraction characteristic diagram of LiNiO 2 registered in Standards 9-63, and it can be seen that it has the same structure. In addition, the size of the hexagonal unit cell calculated from the X-ray diffraction characteristic diagram is shown in the table. 2.03 ±
Interplanar spacing 4.72 ± 0.2 for a peak intensity of 0.02 °.
The peak intensity of 03 ° is shown in the table as an R value.

【0064】このようにして合成した試料B−1〜B−
12を正極活物質とする電池を、0.5mA/cm2
電流密度で4.5Vまで充電し、その後3.0Vまで放
電させた際の充放電特性を表に示す。
The samples B-1 to B-
The table below shows the charge / discharge characteristics when a battery using No. 12 as a positive electrode active material was charged to 4.5 V at a current density of 0.5 mA / cm 2 and then discharged to 3.0 V.

【0065】これらのうち、B−1〜B−4、B−9〜
B12を正極活物質とする電池は、どれも放電容量が少
なく、これらの電池と比較すると、本発明の実施例で作
製した電池は、優れた特性を有することがわかる。
Of these, B-1 to B-4 and B-9 to
All the batteries using B12 as the positive electrode active material have a small discharge capacity, and it can be seen that the batteries manufactured in Examples of the present invention have excellent characteristics as compared with these batteries.

【0066】また試料B−1〜B−12を正極活物質と
するコイン電池を同様にして新たに作製し、次のように
保存特性試験を行なった。まずこれらの電池を25℃に
おいて0.5mA/cm2の電流密度で3.0V−4.
5Vの電圧規制範囲で10回サイクル充放電させ、10
回目の放電容量を測定し、その後充電し4.5Vに到達
後、4.5Vのまま1時間定電圧充電し、過充電状態と
した。次にこれらの電池を60℃で1ケ月保存し、再度
25℃で11回目の放電を行ない、放電容量を測定し、
保存後の容量維持率=(11回目の放電容量)/(10
回目の容量)を調べた。結果を表に示す。
A coin battery using the samples B-1 to B-12 as positive electrode active materials was newly prepared in the same manner, and the storage characteristics were tested as follows. First, these batteries were subjected to a current density of 0.5 mA / cm 2 at 25 ° C. and a voltage of 3.0 V-4.
10 cycles of charge / discharge in a voltage regulation range of 5 V
The discharge capacity was measured the first time, and the battery was charged. After the battery reached 4.5 V, the battery was charged at a constant voltage of 4.5 V for one hour, and the battery was overcharged. Next, these batteries were stored at 60 ° C. for one month, discharged again at 25 ° C. for the eleventh time, and the discharge capacity was measured.
Capacity retention rate after storage = (eleventh discharge capacity) / (10
Volume) was examined. The results are shown in the table.

【0067】これらの電池と比較すると、本発明の実施
例で作製した電池は、保存特性に優れていることがわか
る。置換を行なっていない試料B−1、B−2、および
Coを置換元素とした試料B−5〜B−10を正極活物
質とする電池は、表に見られるとおり、特に保存特性が
悪い。したがって、本実施例のように、置換元素として
Co以外の陽イオンとなり得る元素を添加することによ
り、保存特性が向上することがわかる。
As compared with these batteries, it is understood that the batteries manufactured in the examples of the present invention have excellent storage characteristics. As can be seen from the table, the batteries having unsubstituted samples B-1 and B-2 and samples B-5 to B-10 using Co as a substitution element have particularly poor storage characteristics. Therefore, it can be seen that the storage characteristics are improved by adding an element that can be a cation other than Co as a substitution element as in this example.

【0068】また、比較例B−9〜B−12は、M=A
lにおいて、X線回折分析において面間隔2.03±
0.02Åのピーク強度に対する面間隔4.72±0.
03Åのピーク強度が1.2倍未満の試料であるが、こ
れらはいずれも放電容量が少ない。これに対して、本実
施例のように、X線回折分析において面間隔2.03±
0.02Åのピーク強度に対する面間隔4.72±0.
03Åのピーク強度が1.2倍以上である組成式LiN
1−x(MはLiNiOのNiを部分的に
置換するNi、Co以外の陽イオンとなり得る元素、0
<X≦0.5)で与えられ、原子比でLi/(Ni+
M)≧2となるようにニッケル塩と前記Mの塩およびリ
チウム塩を混合して加熱焼成した後、過剰のリチウムを
洗浄除去して得られる復酸化物を用いる場合は、放電容
量が大きく、優れた特性を有することがわかる。
In Comparative Examples B-9 to B-12, M = A
1, 2.03 ± 2 in X-ray diffraction analysis
Interplanar spacing 4.72 ± 0.2 for a peak intensity of 0.02 °.
The samples having a peak intensity of 03 ° less than 1.2 times, all of which have a small discharge capacity. On the other hand, as in this example, in the X-ray diffraction analysis, the plane spacing was 2.03 ±
Interplanar spacing 4.72 ± 0.2 for a peak intensity of 0.02 °.
Composition formula LiN whose peak intensity at 03 ° is 1.2 times or more
i 1-x M x O 2 (M is Ni partially replace Ni of LiNiO 2, elemental that can be a C o other than cation, 0
<X ≦ 0.5) , and the atomic ratio is Li / (Ni +
M) the nickel salt and the salt and
After mixing and heating and baking the lithium salt, excess lithium is removed.
When the peroxide obtained by washing and removing is used, it is understood that the discharge capacity is large and has excellent characteristics.

【0069】 [0069]

【0070】 [0070]

【0071】 [0071]

【0072】 [0072]

【0073】 [0073]

【0074】 [0074]

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小形で充放電エネルギーが大きく保存特性が良好なリチ
ウム電池を構成することができ、携帯用の種々の電子機
器の電源を始め、様々な分野に利用できるという利点を
有する。
As described above, according to the present invention,
A lithium battery having a small size, large charge / discharge energy, and good storage characteristics can be formed, and has an advantage that it can be used in various fields including a power source of various portable electronic devices.

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

【図1】本発明の実施例におけるコイン電池の構成例を
示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration example of a coin battery according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例2におけるLiNi0.8Al0.2
2のX線回折特性図。
FIG. 2 shows LiNi 0.8 Al 0.2 in Example 2 of the present invention.
X-ray diffraction characteristic diagram of O 2.

【図3】本発明の実施例9におけるLiNi0.9Al0.1
2のX線回折特性図。
FIG. 3 shows LiNi 0.9 Al 0.1 in Example 9 of the present invention.
X-ray diffraction characteristic diagram of O 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 封口板 2 ガスケット 3 正極ケース 4 負極 5 セパレータ 6 正極合剤ペレット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sealing plate 2 Gasket 3 Positive electrode case 4 Negative electrode 5 Separator 6 Positive electrode material pellet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山木 準一 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 市村 雅弘 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−290845(JP,A) 特開 平6−96768(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/58 H01M 4/02 H01M 10/40 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Junichi Yamaki 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Masahiro Ichimura 1-16-1 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo No. Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) References JP-A-5-290845 (JP, A) JP-A-6-96768 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 4/58 H01M 4/02 H01M 10/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】X線回折分析において面間隔2.03±
0.02Åのピーク強度に対する面間隔4.72±0.
03Åのピーク強度が1.2倍以上である組成式LiN
1−x(MはLiNiOのNiを部分的に
置換するNi、Co以外の陽イオンとなり得る元素、0
<X≦0.5)で与えられる複酸化物を正極活物質とし
て含み、リチウムまたはその化合物を負極活物質とし、
前記正極活物質および前記負極活物質に対して化学的に
安定であり、かつリチウムイオンが前記正極活物質ある
いは前記負極活物質と電気化学反応をするための移動を
行い得る物質を電解質物質とし、前記正極活物質が原子
比でLi/(Ni+M)≧2となるようにニッケル塩と
前記Mの塩およびリチウム塩を混合して加熱焼成した後
過剰のリチウムを洗浄除去して得られる組成式LiNi
1−x(0<X≦0.5)で与えられる複酸化
物であることを特徴とするリチウム電池。
1. An X-ray diffraction analysis in which the plane spacing is 2.03 ±
Interplanar spacing 4.72 ± 0.2 for a peak intensity of 0.02 °.
Composition formula LiN whose peak intensity at 03 ° is 1.2 times or more
i 1-x M x O 2 (M is an element that can be a cation other than Ni and Co that partially replace Ni of LiNiO 2 ,
<X ≦ 0.5) as a positive electrode active material, and lithium or a compound thereof as a negative electrode active material;
A material which is chemically stable to the positive electrode active material and the negative electrode active material, and is capable of performing lithium ion electrochemical transfer with the positive electrode active material or the negative electrode active material as an electrolyte material, A composition formula of LiNi obtained by mixing and heating and calcining a nickel salt, the salt of M, and a lithium salt so that the positive electrode active material has an atomic ratio of Li / (Ni + M) ≧ 2, and then washing and removing excess lithium.
1-x M x O 2 lithium battery which is a double oxide given by (0 <X ≦ 0.5).
【請求項2】前記Mが周期律表のIIIA族あるいはI
IIB族の元素であることを特徴とする請求項1記載の
リチウム電池。
2. The method according to claim 1, wherein M is group IIIA or I in the periodic table.
The lithium battery according to claim 1, wherein the lithium battery is a Group IIB element.
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JPH06215800A (en) 1994-08-05

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