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JPH09241026A - Lithium nickel multiple oxide, its production and it use - Google Patents

Lithium nickel multiple oxide, its production and it use

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Publication number
JPH09241026A
JPH09241026A JP8047329A JP4732996A JPH09241026A JP H09241026 A JPH09241026 A JP H09241026A JP 8047329 A JP8047329 A JP 8047329A JP 4732996 A JP4732996 A JP 4732996A JP H09241026 A JPH09241026 A JP H09241026A
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JP
Japan
Prior art keywords
nickel
lithium
composite oxide
nio
positive electrode
Prior art date
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Application number
JP8047329A
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Japanese (ja)
Other versions
JP3403568B2 (en
Inventor
Shumei Nishijima
主明 西島
Takehito Mitachi
武仁 見立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Priority to DE69722988T priority patent/DE69722988T2/en
Priority to EP97301427A priority patent/EP0794155B1/en
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a large capacity battery by mixing a Li source material and a Ni source material in a specified atomic ratio of Li/Ni and calcining the mixture in an inert gas flow to form a Li-Ni multiple oxide expressed by specified compsn. formula. SOLUTION: A Li compd. such as Li2 O and a Ni compd. such as NiO are mixed in a dry atmosphere by 2.0/1.0 to 2.5/1.0 molar ratio of Li/Ni. The mixture is formed into a specified shape and calcined in an inert gas flow such as a gaseous nitrogen at 400 to 750 deg.C for about 12 hours to obtain a Li-Ni multiple oxide expressed by Li2+x Ni1-x O2 , wherein x satisfies 0.0<x<1/7. In this multiple oxide, planer quadruple coordinate structures of NiO4 having common sides facing each other are connected to form a one-dimensional chain and NiO4 chains of the planer quadruple coordinate structure are arranged parallel to each other so that the planes face each other. A nonwater-base secondary cell can be obtd. by using a positive pole containing the obtd. multiple oxide as an active material for the positive pole, a negative pole containing a Li metal or a material which can occlude and release Li, and an ionic conductive material.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は新規なリチウムニッ
ケル複合酸化物とその製造法に関し、特に本発明のリチ
ウムニッケル複合酸化物は、大容量の充放電が可能でサ
イクル特性に優れた正極活物質および非水系二次電池に
有用に使用できる。また、本発明の新規なリチウムニッ
ケル酸化物は電池材料の他に触媒、吸着剤、誘電体、磁
性材料としての用途も期待される。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel lithium nickel composite oxide and a method for producing the same, and in particular, the lithium nickel composite oxide of the present invention is capable of charging and discharging a large capacity and having excellent cycle characteristics. And can be usefully used for non-aqueous secondary batteries. In addition to the battery material, the novel lithium nickel oxide of the present invention is expected to be used as a catalyst, an adsorbent, a dielectric, and a magnetic material.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポータブル機器用の電源として経済性等
の点から二次電池が多く使われる。二次電池には様々な
種類があり、現在最も一般的なのがニッケル−カドミウ
ム電池で、最近になってニッケル水素電池も普及しつつ
ある。しかしリチウムを用いたリチウム二次電池はこれ
らの二次電池よりも出力電圧が高く高エネルギー密度で
あるために、一部実用化され、更に高性能化するために
近年盛んに研究が行われている。このリチウム二次電池
の正極材料としては現在市販されているものはLiCo
2である。しかしLiCoO2の原料であるコバルトが
高価であるために、同じ結晶構造をとり、電気化学的な
挙動もほとんど同じでかつ、より安価な原料であるニッ
ケルを用いたLiNiO2が次世代のリチウム二次電池
用の正極材料であると考えられている。
2. Description of the Related Art Secondary batteries are often used as a power source for portable devices in terms of economy. There are various types of secondary batteries, and the nickel-cadmium battery is the most common at present, and the nickel-hydrogen battery is becoming popular recently. However, since lithium secondary batteries using lithium have higher output voltage and higher energy density than these secondary batteries, they have been partially put into practical use and have been actively researched in recent years to further improve performance. There is. The commercially available positive electrode material for this lithium secondary battery is LiCo.
O 2 . However, since cobalt, which is a raw material of LiCoO 2 , is expensive, LiNiO 2 using nickel, which is a cheaper raw material, has the same crystal structure and almost the same electrochemical behavior, and is a next-generation lithium It is considered to be a positive electrode material for secondary batteries.

【0003】リチウムニッケル複合酸化物としてはLi
NiO2が最も安定に存在し比較的簡単に合成できるこ
とが知られている。LiNiO2は結晶中にてNi3+
状態で存在しているために、LiNiO2を正極として
使用した場合、充電を行うことによってリチウムを構造
中から電気化学的に引き抜くことになるが、この時にニ
ッケルは3+から4+に酸化されることになる。ニッケ
ルは最高酸化数は4+でありこれ以上の酸化を行うこと
は出来ないので、かりにすべてのリチウムを充電を行う
ことによって電気化学的に引き抜くことが出来たとして
も、その電気容量は1電子当量以上には成り得ない、す
なわちその理論容量である274.6mAh/g以上に
はなり得ない。
Li as a lithium nickel composite oxide
It is known that NiO 2 exists most stably and can be synthesized relatively easily. Since LiNiO 2 exists in the state of Ni 3+ in the crystal, when LiNiO 2 is used as the positive electrode, lithium is electrochemically extracted from the structure by charging. Sometimes nickel will be oxidized from 3+ to 4+. Since the maximum oxidation number of nickel is 4+ and further oxidation cannot be performed, even if all the lithium can be electrochemically extracted by charging it, its electric capacity is 1 electron equivalent. The above cannot be achieved, that is, the theoretical capacity cannot be more than 274.6 mAh / g.

【0004】LiNiO2をリチウム二次電池の正極活
物質として用い、実際の電池として作動させた場合、正
極としての容量はこれらの理論容量の半分近くしかない
と言うのが現状である。電気化学的にはそれらの理論容
量の70から80%程度の容量を出すことは可能である
がその場合サイクル性が非常に悪くなり、実用的な二次
電池を構成することが出来なくなる。これはLiNiO
2はいわゆる層状構造でLi層とNiO層から成ってお
りリチウム層からリチウムを抜きすぎるとNiO層間の
反発が大きくなり構造が維持できなくなり結晶構造その
ものが崩壊してしまうためである。またリチウムを抜い
た場合にNiO層中のニッケルがリチウムのサイトに落
ち込みこれがリチウムの拡散を妨げ結果として容量の低
下につながる場合もある。
Under the present circumstances, when LiNiO 2 is used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery and is operated as an actual battery, the capacity as a positive electrode is only about half of these theoretical capacities. Electrochemically, it is possible to obtain a capacity of about 70 to 80% of their theoretical capacities, but in that case the cycle performance becomes extremely poor, and it becomes impossible to construct a practical secondary battery. This is LiNiO
2 is a so-called layered structure, which is composed of a Li layer and a NiO layer, and when lithium is extracted too much from the lithium layer, the repulsion between the NiO layers becomes large, the structure cannot be maintained, and the crystal structure itself collapses. Further, when lithium is removed, nickel in the NiO layer may fall into the lithium site, which may hinder the diffusion of lithium, resulting in a decrease in capacity.

【0005】これらの点を改良するにあたり種々の方法
が採られているが、上記の性質はLiNiO2の基本構
造からくるものであり、根本的な改良はなされていない
のが現状である。このように、公知のリチウムニッケル
複合酸化物には根本的な問題点があり、優れた特性、特
に大容量のリチウム二次電池を提供するには、新規な正
極活物質を用いることが望まれている。
Various methods have been adopted in order to improve these points, but the above-mentioned properties come from the basic structure of LiNiO 2 , and at present, no fundamental improvements have been made. As described above, the known lithium nickel composite oxide has a fundamental problem, and it is desired to use a novel positive electrode active material in order to provide a lithium secondary battery having excellent characteristics, particularly a large capacity. ing.

【0006】一方負極としては、金属リチウム、リチウ
ムアルミニウム等のリチウム合金や、炭素材料、あるい
はリチウムイオンを挿入・脱離できる物質、例えばポリ
アセチレン、ポリチオフェン、ポリパラフェニレン等の
導電性高分子、または遷移金属酸化物、遷移金属硫化
物、遷移金属窒化物、リチウム遷移金属酸化物、リチウ
ム遷移金属硫化物、リチウム遷移金属窒化物などを単独
又は複合体として用いることが出来る。これらの中でも
金属リチウムあるいはリチウムアルミニウム合金が単位
重量あたりの容量が大きいために、高エネルギー密度の
二次電池を構成しうる。しかし、これらのリチウムある
いはリチウムアルミニウムは、充放電を繰り返すことに
よってリチウム金属表面上に樹枝状結晶、いわゆるデン
ドライトが生成する。成長したデンドライトはやがて正
極と接触して電池内部にて短絡を引き起こし、最悪の場
合発火する危険性を伴う。このため、二次電池用の負極
としては、リチウムイオンの内部への挿入−脱離反応を
利用する、これらの金属リチウムあるいはリチウムアル
ミニウム合金以外の材料を用いることが好ましいが、エ
ネルギー密度とその価格から考えると中でも炭素材料が
最も有望であると考えられている。
On the other hand, as the negative electrode, a lithium alloy such as metallic lithium or lithium aluminum, a carbon material, or a substance capable of inserting / releasing lithium ions, for example, a conductive polymer such as polyacetylene, polythiophene, polyparaphenylene, or transition. Metal oxides, transition metal sulfides, transition metal nitrides, lithium transition metal oxides, lithium transition metal sulfides, lithium transition metal nitrides and the like can be used alone or as a composite. Among these, since lithium metal or lithium aluminum alloy has a large capacity per unit weight, a high energy density secondary battery can be constructed. However, when lithium or lithium aluminum is repeatedly charged and discharged, dendrites, so-called dendrites are formed on the lithium metal surface. The grown dendrite eventually comes into contact with the positive electrode, causing a short circuit inside the battery, and in the worst case, there is a risk of ignition. Therefore, as the negative electrode for the secondary battery, it is preferable to use a material other than these metallic lithium or lithium aluminum alloy, which utilizes the insertion-elimination reaction of lithium ions into the interior, but the energy density and the price thereof. Therefore, carbon materials are considered to be the most promising.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を鑑みてなされたものであり、従来にはない構造を持
つリチウムニッケル複合酸化物を用いて、従来よりも大
きな容量を持つ新規な正極活物質を提供し、更にこの新
規な正極活物質と炭素材料等とを組み合わせて大容量の
二次電池を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and uses a lithium-nickel composite oxide having a structure that has not existed in the past, and has a new capacity that is larger than the conventional capacity. Another object of the present invention is to provide a high-capacity secondary battery by combining the new positive-electrode active material with a carbon material or the like.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記の問題
点を克服するために、これまでのLiNiO2に代わる
新たな材料を探索した。電気化学的にリチウムあるいは
他のアルカリ金属を脱離させて、そこから化学的なエネ
ルギーを取りだそうとしたときに、より大きなエネルギ
ー密度を得るためには、より多くのリチウムあるいはア
ルカリ金属を脱離させる必要がある。しかし元々の結晶
を構成してる元素を脱離させすぎると、結晶そのものの
構造が維持できなくなり崩壊してしまい、かえって容量
の低下を招く。これを防ぐためにはあらかじめ結晶中に
多くのリチウムあるいはアルカリ金属を含むものを合成
し、そこからこれらの元素を脱離させてやれば結晶の崩
壊が起こらず、かつエネルギー密度の大きな電極材料が
得られるはずであり、かかる上記の課題を克服しうるの
ではないかと考えた。
[Means for Solving the Problems] In order to overcome the above-mentioned problems, the inventors have searched for a new material which replaces the conventional LiNiO 2 . When attempting to electrochemically desorb lithium or other alkali metal and extract chemical energy therefrom, in order to obtain a larger energy density, more lithium or alkali metal should be desorbed. Need to be separated. However, if the elements constituting the original crystal are excessively desorbed, the structure of the crystal itself cannot be maintained and the crystal collapses, resulting in a decrease in capacity. In order to prevent this, if a crystal containing a large amount of lithium or alkali metal is synthesized beforehand and these elements are desorbed from it, crystal collapse does not occur and an electrode material with a large energy density is obtained. I thought that it would be possible to overcome the above problems.

【0009】発明者らは、この点に着目して種々の化合
物について検討を行ったところ、LiNiO2とは全く
異なる構造を持つLi2+xNi1-x2(0.0<x≦1
/7)で表される新規のリチウムニッケル複合酸化物を
固相反応にて合成が可能で、これが非常に有望な電極材
料であることを見いだした。
The present inventors have studied various compounds by paying attention to this point, and found that Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0.0 <x ≦) having a completely different structure from LiNiO 2. 1
It has been found that a novel lithium nickel composite oxide represented by / 7) can be synthesized by a solid phase reaction, and this is a very promising electrode material.

【0010】本発明のLi2+xNi1-x2(0.0<x
≦1/7)はあらかじめ構造中にニッケルに対して二倍
以上のリチウムが存在している。またニッケルは平均価
数で2+から4+の間にあり、ニッケル自身は2+〜4
+の価数を取りうるので、Li2+xNi1-x2(0.0
<x≦1/7)から電気化学的に1〜2個のリチウムを
脱離させうる可能性がある。仮に組成式をLi2.14Ni
0.862(x=1/7)とした場合、ここからリチウム
が1個脱離したとすると約275mAh/g、2個脱離
すると約550mAh/gと非常に大きな容量を持つこ
とがわかる。LiNiO2の場合リチウムが完全に脱離
したとすると約275mAh/gであるが、実用的に使
えるのはそのほぼ半分である。本発明のLi2+xNi1-x
2(0.0<x≦1/7)では、全体のリチウムの半
分を使用したとしても約275mAh/gと非常に大き
な容量を得ることができる。
Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0.0 <x
In the case of ≤ 1/7), lithium is present in the structure in an amount twice or more that of nickel. Further, nickel has an average valence of 2+ to 4+, and nickel itself has a valence of 2+ to 4+.
Since the valence of + can be taken, Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0.0
There is a possibility that 1 to 2 lithium can be electrochemically desorbed from <x ≦ 1/7). If the composition formula is Li 2.14 Ni
In the case of 0.86 O 2 (x = 1/7), it can be seen that if one lithium is desorbed from this, about 275 mAh / g, and if two are desorbed, it has a very large capacity of about 550 mAh / g. In the case of LiNiO 2 , assuming that lithium is completely desorbed, the amount is about 275 mAh / g, but about half of that is practically usable. Li 2 + x Ni 1-x of the present invention
With O 2 (0.0 <x ≦ 1/7), a very large capacity of about 275 mAh / g can be obtained even if half of the total lithium is used.

【0011】リチウムニッケル複合酸化物としてLiN
iO2の他にLi2NiO2も存在することが知られてい
る。しかしLi2NiO2は従来固相法での合成の報告は
なく、LiNiO2への電気化学的なリチウムの挿入に
よって得られると報告されている(H.Rieck et.al.,Z.
Anorg. Allg. Chem., 392(1972)193, J.R.Dahn et.al.,
Solid State Ionic 44(1990)87, I.Davidson et.al.,
Solid State Ionics 46(1991), I.J.Davidson et.al.,
Solid State Chem, 105(1993)410)。本発明におけるL
2+xNi1-x2(0.0<x≦1/7)はLi2NiO
2とよく似た構造を持つが、リチウムとニッケルの比が
異なり別の構造を持った新規の化合物である。
LiN as a lithium nickel composite oxide
It is known that Li 2 NiO 2 exists in addition to iO 2 . However, Li 2 NiO 2 has not been previously reported to be synthesized by the solid phase method, and is reported to be obtained by electrochemically inserting lithium into LiNiO 2 (H. Rieck et.al., Z.
Anorg. Allg. Chem., 392 (1972) 193, JRDahn et.al.,
Solid State Ionic 44 (1990) 87, I. Davidson et.al.,
Solid State Ionics 46 (1991), IJDavidson et.al.,
Solid State Chem, 105 (1993) 410). L in the present invention
i 2 + x Ni 1-x O 2 (0.0 <x ≦ 1/7) is Li 2 NiO
It is a new compound with a structure very similar to 2 , but a different structure with a different ratio of lithium and nickel.

【0012】図1に本発明と同じ方法で合成したLi2
NiO2と本発明のLi2+xNi1-x2(0.0<x≦1
/7)のCuをターゲットとした封入X線管球からのC
uKα線を用いた粉末X線回折パターンを示す。該物質
のX線回折パターンは2θ=19.6±0.5、25.
6±0.5、44.3±0.5、45.3±0.5、4
8.5±0.5、58.0±0.5の範囲にそれぞれピ
ークを有しており、そのピーク強度比は2θ=25.6
±0.5゜に存在するピークを最強強度としこれを10
0と規格化した場合に、それぞれ20〜35、100、
28〜35、18〜22、10〜14、17〜20であ
る。この回折パターンに指数付けを行ったところ、本発
明のLi2+xNi1-x2(0.0<x≦1/7)は、空
間群Immmに属することが確認された。さらにこの空
間群を元にRietveld法を用いた粉末X線構造解
析を行った結果、4jサイトにリチウム、2bサイトに
ニッケルおよびリチウム、4iサイトに酸素が位置して
いると考えた場合の結果が最も実測パターンとよい一致
を示した。
FIG. 1 shows the Li 2 synthesized by the same method as the present invention.
NiO 2 and Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0.0 <x ≦ 1 of the present invention
/ 7) C from the enclosed X-ray tube targeting Cu
3 shows a powder X-ray diffraction pattern using uK α rays. The X-ray diffraction pattern of the substance was 2θ = 19.6 ± 0.5, 25.
6 ± 0.5, 44.3 ± 0.5, 45.3 ± 0.5, 4
It has peaks in the ranges of 8.5 ± 0.5 and 58.0 ± 0.5, and the peak intensity ratio is 2θ = 25.6.
The peak existing at ± 0.5 ° is defined as the strongest intensity, which is 10
When standardized as 0, 20-35, 100,
28-35, 18-22, 10-14, 17-20. By indexing this diffraction pattern, it was confirmed that Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0.0 <x ≦ 1/7) of the present invention belongs to the space group Immm. Further, as a result of powder X-ray structural analysis using the Rietveld method based on this space group, the results obtained when it was considered that lithium was located at the 4j site, nickel at the 2b site, and lithium and oxygen at the 4i site were found. It showed the best agreement with the most measured pattern.

【0013】図2に本発明のLi2+xNi1-x2(0.
0<x≦1/7)の基本的な構造を示す。公知のLi2
NiO2は4jサイトにリチウム、2bサイトにはニッ
ケルのみ、4Iサイトに酸素原子を持っており、2bサ
イトにもLiを持つ本発明のLi2+xNi1-x2(0.
0<x≦1/7)とは全く異なるものといえる。
FIG. 2 shows the Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0.
The basic structure of 0 <x ≦ 1/7) is shown. Known Li 2
NiO 2 has lithium at 4j site, only nickel at 2b site has oxygen atom at 4I site, and has Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0.
It can be said that it is completely different from 0 <x ≦ 1/7).

【0014】本発明のLi2+xNi1-x2(0.0<x
≦1/7)は基本構造は、平面四配位NiO4あるいは
平面四配位LiO4(以下では平面四配位(Ni−L
i)O4とする)が向かい合う辺を共有して一次元直鎖
状につながり、またそれぞれの直鎖がそれぞれの面を向
かい合わせるように平行に位置し、これが一種の層(以
下では(Ni−Li)O4層とする)を形成しており、
更にこの(Ni−Li)O4層と(Ni−Li)O4層の
間にリチウムが存在するという構造をとる。
Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0.0 <x
≦ 1/7) has a basic structure of plane tetracoordinated NiO 4 or plane tetracoordinated LiO 4 (below, plane tetracoordinated (Ni-L)
i) O 4 ) are connected in a one-dimensional linear form sharing the opposite sides, and the respective straight lines are positioned in parallel so that their respective faces face each other, which is a kind of layer (hereinafter referred to as (Ni -Li) O 4 layer) is formed,
Further, it has a structure in which lithium exists between the (Ni-Li) O 4 layer and the (Ni-Li) O 4 layer.

【0015】さらに、リチウムは(Ni−Li)O4
間に位置するが、その酸素との位置関係は4つの酸素を
頂点とした四面体サイトの中心に相当し、LiO4四面
体層と言い換えることもできる。LiNiO2の場合、
リチウムはNiO6層間に位置し酸素との位置関係から
するとLiO6八面体といえる。スピネル構造中の四面
体サイトと八面体サイトの例をみても明らかなように、
リチウムの拡散に対しては四面体サイトの方が有利であ
り、この事からLiNiO2よりも本発明のLi2+xNi
1-x2(0.0<x≦1/7)の方がLiの拡散が速く
大電流での充放電特性が期待できる。
Further, although lithium is located between the (Ni-Li) O 4 layers, its positional relationship with oxygen corresponds to the center of the tetrahedral site having four oxygen as vertices, and is paraphrased as a LiO 4 tetrahedral layer. You can also In the case of LiNiO 2 ,
Lithium is located between the NiO 6 layers and can be said to be a LiO 6 octahedron from the positional relationship with oxygen. As is clear from the examples of tetrahedral and octahedral sites in the spinel structure,
The tetrahedral site is more advantageous for the diffusion of lithium, which means that the Li 2 + x Ni of the present invention is more advantageous than LiNiO 2.
1-x O 2 (0.0 <x ≦ 1/7) diffuses Li more quickly and can be expected to have charge / discharge characteristics at a large current.

【0016】図3にLi2.05Ni0.952とLi2.14
0.862のCuをターゲットとした封入X線管球を線
源とした粉末X線回折パターンを示す。両者を比較する
と大きな差はないが2θ=19.6±0.5、133.
8±0.5付近のピーク強度がわずかながら異なり、ニ
ッケルの一部がリチウムで置換されていることを示して
いる。
FIG. 3 shows Li 2.05 Ni 0.95 O 2 and Li 2.14 N.
The i 0.86 O 2 of Cu shows a powder X-ray diffraction pattern of the inclusion X-ray tube in which a target has a radiation source. Comparing the two, there is no big difference, but 2θ = 19.6 ± 0.5, 133.
The peak intensities near 8 ± 0.5 are slightly different, indicating that part of nickel is replaced with lithium.

【0017】本発明のLi2+xNi1-x2(0.0<x
≦1/7)を合成するに当たり、酢酸ニッケル、アミド
硫酸ニッケル、硫酸ニッケル(II)二アンモニウム
(6水和物)、安息香酸ニッケル、臭化ニッケル、塩基
性炭酸ニッケル、ニッケルカルボニル、塩化ニッケル、
クエン酸ニッケル、シアン化ニッケル、二リン酸ニッケ
ル、2−エチルヘキサン酸ニッケル、フッ化ニッケル蟻
酸ニッケル、水酸化ニッケル次亜リン酸ニッケル、沃化
ニッケル、乳酸ニッケル、ナフテン酸ニッケル、硝酸ニ
ッケル、オレイン酸ニッケル、シュウ酸ニッケル、一酸
化ニッケル、三酸化二ニッケル、過塩素酸ニッケル、リ
ン酸ニッケル、ホスフィン酸ニッケル、ピロリン酸ニッ
ケル、ステアリン酸ニッケル、硫酸ニッケル、硫化ニッ
ケル、酒石酸ニッケル、金属ニッケルから成る群より選
択される1種または2種類以上のニッケル原料と、金属
リチウム、酸化リチウム、過酸化リチウム、硫化リチウ
ム、窒化リチウム、フッ化リチウム、塩化リチウム、臭
化リチウム、ヨウ化リチウム、水酸化リチウム、硝酸リ
チウム、炭酸リチウム、蟻酸リチウム、酢酸リチウム、
安息香酸リチウム、クエン酸リチウム、乳酸リチウム、
しゅう酸リチウム、ピルビン酸リチウム、ステアリン酸
リチウム、および酒石酸リチウムから成る群より選択さ
れる1種または2種類以上のリチウム原料を用いた。
Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0.0 <x
≤ 1/7), nickel acetate, nickel amidosulfate, diammonium nickel (II) sulfate (hexahydrate), nickel benzoate, nickel bromide, basic nickel carbonate, nickel carbonyl, nickel chloride,
Nickel citrate, nickel cyanide, nickel diphosphate, nickel 2-ethylhexanoate, nickel fluoride nickel formate, nickel hydroxide nickel hypophosphite, nickel iodide, nickel lactate, nickel naphthenate, nickel nitrate, olein Nickel oxalate, nickel oxalate, nickel monoxide, dinickel trioxide, nickel perchlorate, nickel phosphate, nickel phosphinate, nickel pyrophosphate, nickel stearate, nickel sulfate, nickel sulfide, nickel tartrate, nickel metal One or more nickel raw materials selected from the group and metallic lithium, lithium oxide, lithium peroxide, lithium sulfide, lithium nitride, lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium hydroxide , Lithium nitrate, Lithium carbonate Beam, formic acid lithium, lithium acetate,
Lithium benzoate, lithium citrate, lithium lactate,
At least one lithium raw material selected from the group consisting of lithium oxalate, lithium pyruvate, lithium stearate, and lithium tartrate was used.

【0018】Li2+xNi1-x2(0.0<x≦1/
7)中ではニッケルはほとんどNi2+の状態で存在する
ので原料の段階でNi2+であるものを用いることが好ま
しく、より好ましくはNiOである。
Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0.0 <x ≦ 1 /
It is preferable to use those which are Ni 2+ in feed stage because in 7) in present in the form of a little nickel Ni 2+, more preferably NiO.

【0019】これらの原料をリチウムとニッケルの比が
2.01:0.99〜2.14:0.86になるように
混合して焼成を行い、Li2+xNi1-x2(0.0<x
≦1/7)を得ることが出来た。焼成温度は、あまり温
度が低いと反応性が悪いために単一相を得るために長時
間の焼成が必要となり、また逆に温度が高すぎるとリチ
ウムの昇華−飛散が激しいうえに、製造コストが高くな
ってしまう。また750℃以上の温度ではNiOが安定
化してしまいきわめて反応性が悪くなり、Li2+xNi
1-x2(0.0<x≦1/7)が合成できず原料のLi
2OとNiOの混合体しか得られない。よって好ましい
焼成温度は400℃〜750℃である。
These raw materials were mixed and fired so that the ratio of lithium to nickel was 2.01: 0.99 to 2.14: 0.86, and Li 2 + x Ni 1-x O 2 ( 0.0 <x
≦ 1/7) could be obtained. If the firing temperature is too low, the reactivity is poor, so long-term firing is required to obtain a single phase, and conversely, if the temperature is too high, lithium sublimation-scattering is severe and the production cost is high. Will be higher. Further, at a temperature of 750 ° C. or higher, NiO is stabilized and the reactivity becomes extremely poor, and Li 2 + x Ni
1-x O 2 (0.0 <x ≤ 1/7) could not be synthesized and the raw material Li
Only a mixture of 2 O and NiO can be obtained. Therefore, the preferable firing temperature is 400 ° C to 750 ° C.

【0020】焼成時の雰囲気は99.9%以上の不活性
ガスを用いた。不活性ガスとしては窒素、ヘリウム、ネ
オン、アルゴン、クリプトンからなる群より選択される
1種または2種類以上のガスを使用することができる。
またこの不活性ガスには0.1%程度ならば、H2O、
2、CO2等が不純物として含まれていても影響はな
い。前述のようにニッケルを2+の状態にて合成したい
ため、Li2+xNi1-x2(0.0<x≦1/7)の合
成に当たっては大気雰囲気よりも酸素分圧が低い方が好
ましく、より好ましくは酸素の体積分率にして0.1%
以下である。
The atmosphere during firing was 99.9% or more of an inert gas. As the inert gas, one or more kinds of gas selected from the group consisting of nitrogen, helium, neon, argon and krypton can be used.
If the inert gas is about 0.1%, H 2 O,
Even if O 2 , CO 2, etc. are contained as impurities, there is no effect. As mentioned above, since we want to synthesize nickel in the 2+ state, when synthesizing Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0.0 <x ≦ 1/7), the oxygen partial pressure is lower than that in the atmosphere. Is preferable, and more preferably 0.1% in terms of oxygen volume fraction.
It is as follows.

【0021】ニッケルの一部をリチウムで置換すると、
取り出せうるリチウムの量は大きくなり、また原子量の
大きなニッケルを原子量の小さなリチウムで置換するこ
とになるので、単位体積あたりの質量が小さくなり結果
として単位重量あたりの容量は増加するが、反面、電荷
を補償するべきニッケルの量が減るため、かえって容量
の低下につながる。またニッケルをリチウムで置換する
と電子伝導パスである平面四配位(Ni−Li)O4
次元鎖が途中で分断されることとなり、電子伝導性も悪
くなり結果としてリチウム二次電池用正極としての全体
としての性能が低下する。更にx>1/7以上の領域に
なると原料であるLiが残存し、実質上の置換限界はx
≦1/7である。またX<0の範囲では必ずニッケル原
料が何らかの形で残存していた。X<0及びx>1/7
の範囲でもLi2+xNi1-x2が合成可能であるが前述
のように何らかの形で原料が残存するため、電極材料と
して用いるためには好ましくない。
When a part of nickel is replaced with lithium,
The amount of lithium that can be taken out is large, and since nickel with a large atomic weight is replaced by lithium with a small atomic weight, the mass per unit volume becomes smaller and the capacity per unit weight increases, but on the other hand, the charge Since the amount of nickel to be compensated for decreases, it leads to a decrease in capacity. Also becomes possible when replacing nickel with lithium planar four-coordinate is an electron conduction path (Ni-Li) O 4 one-dimensional chains are separated in the middle, as a positive electrode for a lithium secondary battery as a result the electron conductivity becomes poor The overall performance of the is reduced. Further, in the region of x> 1/7 or more, the raw material Li remains, and the practical replacement limit is x
≦ 1/7. Further, in the range of X <0, the nickel raw material was always left in some form. X <0 and x> 1/7
Although Li 2 + x Ni 1-x O 2 can be synthesized even in the above range, the raw material remains in some form as described above, which is not preferable for use as an electrode material.

【0022】本発明のLi2.14Ni0.862を用いてリ
チウム二次電池の電極を構成するためには、正極活物質
としてLi2.14Ni0.862粉末と、これに導電剤、結
着剤及び場合によっては、固体電解質を混合して形成さ
れる。導電剤にはアセチレンブラック、グラファイト粉
末等の炭素材料や、金属粉末、導電性セラミックスを用
いることが出来るが、これに限定されない。結着剤には
ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等
のフッ素系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン等
のポリオレフィン系ポリマー等を用いることが出来る
が、これに限定されない。これらの混合比はリチウムニ
ッケル酸化物100重量部に対して、導電剤を1〜50
重量部、結着剤を1〜50重量部とすることができる。
導電剤が1重量部より少ないと電極の抵抗あるいは分極
が大きくなり、電極としての容量が小さくなるために実
用的なリチウム二次電池が構成できない。また導電剤が
50重量部より大きいと電極内のリチウムニッケル酸化
物の量が減少するために容量が小さくなり好ましくな
い。結着剤が1重量部より少ないと、結着能力がなくな
ってしまい、電極が構成できなくなる。また結着剤が3
0重量部より大きいと、電極の抵抗あるいは分極が大き
くなり、かつ電極内のリチウムニッケル酸化物の量が減
少するために容量が小さくなり実用的ではない。これら
の混合物を集電体に圧着又は、N−メチル−2−ピロリ
ドン等の溶剤に溶かしスラリー状にし、これを集電体に
塗布し乾燥する等の方法で正極を構成できる。集電体に
は金属箔、金属メッシュ、金属不繊布等の導電性体が使
用できる。なお、集電体の材質および形状はこれらに限
定されない。
[0022] In order to form an electrode of a lithium secondary battery using Li 2.14 Ni 0.86 O 2 of the present invention, the Li 2.14 Ni 0.86 O 2 powder as the positive electrode active material, this conductive agent, a binder and In some cases, it is formed by mixing solid electrolytes. A carbon material such as acetylene black and graphite powder, metal powder, and conductive ceramics can be used as the conductive agent, but the conductive material is not limited thereto. As the binder, a fluorine-based polymer such as polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride, or a polyolefin-based polymer such as polyethylene or polypropylene can be used, but the binder is not limited thereto. The mixing ratio of these is 1 to 50 parts by weight of the conductive agent with respect to 100 parts by weight of lithium nickel oxide.
The amount of the binder and the binder may be 1 to 50 parts by weight.
If the amount of the conductive agent is less than 1 part by weight, the resistance or polarization of the electrode increases and the capacity of the electrode decreases, so that a practical lithium secondary battery cannot be constructed. On the other hand, if the amount of the conductive agent is more than 50 parts by weight, the amount of lithium nickel oxide in the electrode is reduced and the capacity is reduced, which is not preferable. If the amount of the binder is less than 1 part by weight, the binding ability will be lost and the electrode cannot be formed. Also, the binder is 3
If the amount is more than 0 parts by weight, the resistance or polarization of the electrode increases, and the amount of lithium nickel oxide in the electrode decreases, so that the capacity decreases, which is not practical. The positive electrode can be constituted by a method in which these mixtures are pressed onto a current collector or dissolved in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to form a slurry, which is applied to the current collector and dried. A conductive material such as a metal foil, a metal mesh, or a metal non-woven cloth can be used as the current collector. The material and shape of the current collector are not limited to these.

【0023】また、本発明の非水系二次電池における負
極は、金属リチウム、リチウムアルミニウム等のリチウ
ム合金や、リチウムイオンを挿入・脱離できる物質、例
えばポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリパラフェニ
レン等の導電性高分子、熱分解炭素、触媒の存在下で気
相分解された熱分解炭素、ピッチ、コークス、タール等
から焼成された炭素、セルロース、フェノール樹脂等の
高分子を焼成して得られる炭素、天然黒鉛、人造黒鉛、
膨張黒鉛等の黒鉛材料、リチウムイオンを挿入・脱離反
応しうるWO2、MoO2等の物質単独又はこれらの複合
体を用いることが出来るが、中でも分解炭素、触媒の存
在下で気相分解された熱分解炭素、ピッチ、コークス、
タール等から焼成された炭素、セルロース、フェノール
樹脂等の高分子を焼成して得られる炭素、天然黒鉛、人
造黒鉛、膨張黒鉛等の炭素材料が好ましい。これらの混
合物を集電体に圧着又は、N−メチル−2−ピロリドン
等の溶剤に溶かしスラリー状にし、これを集電体に塗布
し乾燥する等の方法で負極を構成できる。
Further, the negative electrode in the non-aqueous secondary battery of the present invention is a lithium alloy such as metallic lithium or lithium aluminum, or a substance capable of inserting and releasing lithium ions, such as polyacetylene, polythiophene, polyparaphenylene, etc. Polymer, pyrolytic carbon, pyrolytic carbon vapor-decomposed in the presence of a catalyst, carbon calcined from pitch, coke, tar, etc., carbon obtained by calcining macromolecules such as cellulose and phenol resin, natural Graphite, artificial graphite,
A graphite material such as expanded graphite, a substance capable of intercalating / deintercalating lithium ions such as WO 2 and MoO 2 or a complex thereof can be used, but among them, gas phase decomposition in the presence of decomposed carbon and a catalyst. Pyrolysis carbon, pitch, coke,
Carbon materials such as carbon calcined from tar and the like, carbon obtained by calcining polymers such as cellulose and phenol resin, natural graphite, artificial graphite and expanded graphite are preferable. The negative electrode can be formed by a method in which these mixtures are pressed onto a current collector or dissolved in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to form a slurry, which is applied to the current collector and dried.

【0024】集電体には金属箔、金属メッシュ、金属不
繊布等の導電性体が使用できる。なお、集電体の材質お
よび形状はこれらに限定されない。
As the current collector, a conductive material such as a metal foil, a metal mesh or a metal non-woven cloth can be used. The material and shape of the current collector are not limited to these.

【0025】さらに、本発明の非水二次電池におけるイ
オン伝導体には、例えば有機電解液、高分子固体電解
質、無機固体電解質、溶融塩等を用いることが出来る
が、中でも有機電解液が好ましい。有機電解質は、有機
溶媒と電解質から構成される。
Further, as the ionic conductor in the non-aqueous secondary battery of the present invention, for example, an organic electrolytic solution, a polymer solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, a molten salt or the like can be used, and among them, the organic electrolytic solution is preferable. . The organic electrolyte is composed of an organic solvent and an electrolyte.

【0026】有機電解液には、プロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジ
エチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエ
チルカーボネート、γ−ブチロラクトン等のエステル類
やテトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン
等の置換ヒドロフラン、ジオキソラン、ジエチルエーテ
ル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、メトキシエ
トキシエタン等のエーテル類、ジメチルスルホキシド、
スルホオラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、蟻
酸メチル、酢酸メチル等があげられる。これら有機溶媒
は1種または2種類以上を組み合わせて使用してもよ
い。
Examples of the organic electrolyte include esters such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and γ-butyrolactone, and substituted hydrofurans such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran, dioxolane and diethyl. Ethers such as ether, dimethoxyethane, diethoxyethane, methoxyethoxyethane, dimethyl sulfoxide,
Examples thereof include sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, methyl formate, methyl acetate and the like. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

【0027】電解質としては、過塩素酸リチウム、ホウ
フッ化リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチウム、6フ
ッ化砒素リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチ
ウム、ハロゲン化リチウム、塩化アルミン酸リチウム等
のリチウム塩があげられ、これらのうち少なくとも1種
類以上のものを用いることが出来る。
Examples of the electrolyte include lithium salts such as lithium perchlorate, lithium borofluoride, lithium hexafluorophosphate, lithium arsenate hexafluoride, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium halides and lithium chloroaluminate. At least one of these can be used.

【0028】なお、溶媒、電解液は上記のものに限定さ
れない。電解液は、活性アルミニウム、金属リチウム等
により脱水して用いることが好ましく、その含有する水
分としては、1000ppm以下が好ましく、より好ま
しくは100ppmである。また、脱水行程の代わりに
脱水した電解質又は溶媒を使用してもよく、脱水された
溶質と電解質を用いても良い。
The solvent and the electrolytic solution are not limited to the above. The electrolytic solution is preferably dehydrated with active aluminum, metallic lithium or the like, and the water content thereof is preferably 1000 ppm or less, more preferably 100 ppm. Further, a dehydrated electrolyte or solvent may be used instead of the dehydration step, or a dehydrated solute and an electrolyte may be used.

【0029】本発明における非水系二次電池は、上記正
極と集電体、及び負極と集電体をそれぞれ外部電極に接
合し、さらにこれらの間に上記のイオン伝導体を介在さ
せて構成される。なおイオン導電体と同時に必要に応じ
て多孔質ポリエチレン、多孔質ポリプロピレンなどのセ
パレーターを介在させても良い。なお、セパレーターの
材質および形状はこれらに限定されない。さらに正極と
負極が接合された外部電極がお互いに接触しないよう
に、ポリプロピレンやポリエチレンなどのパッキングま
たはハーメチックシールなどを行うことが好ましい。こ
れらの、電池の製造工程は、水分の浸入を防止するため
に、アルゴン等の不活性雰囲気中か又は極度に乾燥した
空気中で行うことが好ましい。
The non-aqueous secondary battery in the present invention is constructed by bonding the positive electrode and the current collector, and the negative electrode and the current collector to the external electrodes, respectively, and further interposing the ion conductor therebetween. It If necessary, a separator such as porous polyethylene or porous polypropylene may be interposed together with the ionic conductor. The material and shape of the separator are not limited to these. Furthermore, it is preferable to perform packing or hermetic sealing of polypropylene or polyethylene so that the external electrodes to which the positive electrode and the negative electrode are joined do not come into contact with each other. These battery manufacturing steps are preferably carried out in an inert atmosphere such as argon or in extremely dry air in order to prevent the entry of water.

【0030】本発明の非水二次電池の形状は、特に限定
されず、円筒型、ボタン型、角形、シート状等があげら
れる。
The shape of the non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical type, a button type, a prismatic type and a sheet type.

【0031】以下に、本願の作用を記載する。The operation of the present application will be described below.

【0032】本発明によれば、組成式がLi2+xNi1-x
2(0.0<x≦1/7)からなる事を特徴とする新
規なリチウムニッケル複合酸化物が提供される。
According to the present invention, the composition formula is Li 2 + x Ni 1-x
There is provided a novel lithium nickel composite oxide characterized by comprising O 2 (0.0 <x ≦ 1/7).

【0033】本発明の製造法によれば、酢酸ニッケル、
アミド硫酸ニッケル、硫酸ニッケル(II)二アンモニ
ウム(6水和物)、安息香酸ニッケル、臭化ニッケル、
塩基性炭酸ニッケル、ニッケルカルボニル、塩化ニッケ
ル、クエン酸ニッケル、シアン化ニッケル、二リン酸ニ
ッケル、2−エチルヘキサン酸ニッケル、フッ化ニッケ
ル蟻酸ニッケル、水酸化ニッケル次亜リン酸ニッケル、
沃化ニッケル、乳酸ニッケル、ナフテン酸ニッケル、硝
酸ニッケル、オレイン酸ニッケル、シュウ酸ニッケル、
一酸化ニッケル、三酸化二ニッケル、過塩素酸ニッケ
ル、リン酸ニッケル、ホスフィン酸ニッケル、ピロリン
酸ニッケル、ステアリン酸ニッケル、硫酸ニッケル、硫
化ニッケル、酒石酸ニッケル、金属ニッケルから成る群
より選択される1種または2種類以上のニッケル原料
と、金属リチウム、酸化リチウム、過酸化リチウム、硫
化リチウム、窒化リチウム、フッ化リチウム、塩化リチ
ウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、水酸化リチウ
ム、硝酸リチウム、炭酸リチウム、蟻酸リチウム、酢酸
リチウム、安息香酸リチウム、クエン酸リチウム、乳酸
リチウム、しゅう酸リチウム、ピルビン酸リチウム、ス
テアリン酸リチウム、および酒石酸リチウムから成る群
より選択される1種または2種類以上のニッケル原料と
を、リチウムとニッケルのモル比が2.0:1.0〜
2.5:1.0になるように混合し不活性ガスあるいは
酸素−不活性ガス混合気流中下で焼成することにより、
Li2+xNi1-x2(0.0<x≦1/7)で表される
リチウムニッケル複合酸化物を形成することを特徴とす
るリチウムニッケル複合酸化物が簡単に製造される。
According to the production method of the present invention, nickel acetate,
Nickel amidosulfate, diammonium nickel (II) sulfate (hexahydrate), nickel benzoate, nickel bromide,
Basic nickel carbonate, nickel carbonyl, nickel chloride, nickel citrate, nickel cyanide, nickel diphosphate, nickel 2-ethylhexanoate, nickel fluoride nickel formate, nickel hydroxide nickel hypophosphite,
Nickel iodide, nickel lactate, nickel naphthenate, nickel nitrate, nickel oleate, nickel oxalate,
One selected from the group consisting of nickel monoxide, dinickel trioxide, nickel perchlorate, nickel phosphate, nickel phosphinate, nickel pyrophosphate, nickel stearate, nickel sulfate, nickel sulfide, nickel tartrate, and nickel metal. Alternatively, two or more kinds of nickel raw materials and metallic lithium, lithium oxide, lithium peroxide, lithium sulfide, lithium nitride, lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium hydroxide, lithium nitrate, lithium carbonate, One or more nickel raw materials selected from the group consisting of lithium formate, lithium acetate, lithium benzoate, lithium citrate, lithium lactate, lithium oxalate, lithium pyruvate, lithium stearate, and lithium tartrate. , Lithium and nickel The molar ratio of 2.0: 1.0
By mixing so as to be 2.5: 1.0 and firing under an inert gas or oxygen-inert gas mixed gas flow,
A lithium nickel composite oxide characterized by forming a lithium nickel composite oxide represented by Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0.0 <x ≦ 1/7) is easily manufactured.

【0034】本発明のリチウムニッケル複合酸化物は、
1個のNiに対して2個のLiを持っているために、か
りに1個以上のLiが脱離したとしても、まだ1個のL
iが残っており、十分に結晶構造を維持することが出
来、この時の状態(Li2.14Ni0.862→Li1.14
0.862)においても存在するLiの50%が抜けた
に過ぎずその格子体積そのものの変化はLiCoO2
に比較して極めて小さく、サイクル特性に優れた正極活
物質が提供できる。
The lithium nickel composite oxide of the present invention is
Since one Ni has two Lis, even if one or more Lis are desorbed, one Li still remains.
i remains, the crystal structure can be sufficiently maintained, and the state at this time (Li 2.14 Ni 0.86 O 2 → Li 1.14 N
In i 0.86 O 2 ), only 50% of the existing Li was released, and the change in the lattice volume itself was extremely small as compared with LiCoO 2 or the like, and a positive electrode active material excellent in cycle characteristics can be provided.

【0035】また本発明のリチウムニッケル複合酸化物
はリチウムが1個抜けたとすると約275mAh/g、
さらに2個抜けたとすると約550mAh/gと非常に
大きな容量の正極活物質を提供することができる。
In the lithium-nickel composite oxide of the present invention, if one lithium is lost, about 275 mAh / g,
It is possible to provide a positive electrode active material having a very large capacity of about 550 mAh / g if two more are omitted.

【0036】さらに発明のリチウムニッケル複合酸化物
は、比較的安価なNiを原料に用いているために、Co
に比べて原料価格がきわめて安価であり、産業上の価値
も高い正極活物質及び非水二次電池が得られる。
Further, since the lithium nickel composite oxide of the present invention uses Ni, which is relatively inexpensive, as a raw material, Co
It is possible to obtain a positive electrode active material and a non-aqueous secondary battery, which have extremely low raw material prices and high industrial value as compared with.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下に具体的な実施例を示すが、
本発明はこれによりなんら制限されることはない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Specific examples will be shown below.
The present invention is in no way limited thereby.

【0038】(実施例1)正極活物質は以下の方法によ
って合成した。
Example 1 A positive electrode active material was synthesized by the following method.

【0039】まずNiOとLi2OをLiとNiの原子
比が2.05:0.95(x=1/20)、2.14:
0.86(x=1/7)になるように秤量して乳鉢にて
混合を行った。これを油圧プレスにて150k/cm2
の圧力で直径8mm厚さ3mmの円盤状に加圧形成し
た。ここまでの秤量−混合−加圧形成の作業は湿度1%
以下の乾燥空気中にて行われた。このようにして得られ
たペレットを磁製のボート上に置き、電気炉内に窒素ガ
スを導入した。電気炉内の雰囲気が窒素ガスに十分置き
換わった後、電気炉の温度を室温から750℃まで昇温
させて、750℃で12時間保持した。昇温時及び保持
時間の間も窒素ガスを2l/minの流量で流した。所
定の保持時間経過した後に電気炉の温度を下げ、電気炉
内の温度が室温付近の温度になってから試料を取り出し
た。このようにして得られた粉末はいずれも濃緑色を呈
していた。出発組成がリチウムとニッケルの原子比で
2.05:0.95(x=1/20)、2.14:0.
86(x=1/7)のものをそれぞれA1a、A1bと
する。A1aの粉末のX線回折パターンを図4に示す。
X線源としてはターゲットCuの封入管からのCuKα
線を使用し出力2kWにて測定を行った。A1a、A1
bそれぞれのX線回折パターンはいずれも2θ=19.
6±0.5、25.6±0.5、44.3±0.5、4
5.3±0.5、48.5±0.5、58.0±0.5
の範囲にそれぞれピークを有しており、そのピーク強度
比は2θ=25.6±0.5゜に存在するピークを最強
強度としこれを100と規格化した場合に、それぞれ2
0〜35、100、28〜35、18〜22、10〜1
4、17〜20であった。この回折パターンに指数付け
を行ったところ、A1a、A1bは、空間群Immmに
属することが確認された。またヨードメトリー法による
ニッケルの価数分析及びICPによる元素分析の結果か
ら、A1a、A1bはそれぞれ、Li2.05Ni
0.952、Li2.14Ni0.862であることが確認され
た。
First, NiO and Li 2 O have an atomic ratio of Li and Ni of 2.05: 0.95 (x = 1/20), 2.14:
Weighed to be 0.86 (x = 1/7) and mixed in a mortar. This is hydraulically pressed at 150 k / cm 2
The pressure was applied to form a disk having a diameter of 8 mm and a thickness of 3 mm. Up to this point, the work of weighing-mixing-press forming is 1% humidity.
The following was performed in dry air. The pellets thus obtained were placed on a porcelain boat, and nitrogen gas was introduced into the electric furnace. After the atmosphere in the electric furnace was sufficiently replaced with nitrogen gas, the temperature of the electric furnace was raised from room temperature to 750 ° C. and kept at 750 ° C. for 12 hours. Nitrogen gas was flowed at a flow rate of 2 l / min during the temperature rise and the holding time. After the lapse of a predetermined holding time, the temperature of the electric furnace was lowered, and the sample was taken out after the temperature inside the electric furnace reached a temperature near room temperature. All of the powders thus obtained were dark green. The starting composition is an atomic ratio of lithium to nickel of 2.05: 0.95 (x = 1/20), 2.14: 0.
Those of 86 (x = 1/7) are referred to as A1a and A1b, respectively. The X-ray diffraction pattern of the A1a powder is shown in FIG.
As an X-ray source, CuK α from a target Cu enclosure tube
The measurement was performed using a wire at an output of 2 kW. A1a, A1
b, each X-ray diffraction pattern has 2θ = 19.
6 ± 0.5, 25.6 ± 0.5, 44.3 ± 0.5, 4
5.3 ± 0.5, 48.5 ± 0.5, 58.0 ± 0.5
, And the peak intensity ratio of the peaks at 2θ = 25.6 ± 0.5 ° is the strongest intensity, and when normalized to 100, the peak intensity ratio is 2
0-35, 100, 28-35, 18-22, 10-1
It was 4, 17-20. When this diffraction pattern was indexed, it was confirmed that A1a and A1b belong to the space group Immm. Further, from the results of valence analysis of nickel by the iodometry method and elemental analysis by ICP, A1a and A1b are Li 2.05 Ni, respectively.
It was confirmed to be 0.95 O 2 and Li 2.14 Ni 0.86 O 2 .

【0040】(実施例2)実施例1と焼成温度を400
℃にした以外は全く同じ手順を用いて、試料の調製を行
った。出発組成がリチウムとニッケルの原子比で2.0
5:0.95(x=1/20)、2.14:0.86
(x=1/7)のものをそれぞれA2a、A2bとす
る。このようにして得られた粉末はいずれも濃緑色を呈
していた。A2bの粉末のX線回折パターンを図5に示
す。X線回折測定は実施例1と同様の条件で行った。こ
の回折パターンに指数付けを行ったところ、A2a、A
2bは、空間群Immmに属することが確認された。ま
たヨードメトリー法によるニッケルの価数分析及びIC
Pによる元素分析の結果から、A2a、A2bはそれぞ
れLi2.05Ni0.952、Li2.14Ni0.862であるこ
とが確認された。
(Embodiment 2) The firing temperature is set to 400 in Embodiment 1.
Samples were prepared using exactly the same procedure except at 0 ° C. Starting composition is 2.0 atomic ratio of lithium and nickel
5: 0.95 (x = 1/20), 2.14: 0.86
Those (x = 1/7) are referred to as A2a and A2b, respectively. All of the powders thus obtained were dark green. The X-ray diffraction pattern of the A2b powder is shown in FIG. The X-ray diffraction measurement was performed under the same conditions as in Example 1. When this diffraction pattern was indexed, A2a, A2
It was confirmed that 2b belongs to the space group Immm. Also, nickel valence analysis and IC by iodometry method
From the result of elemental analysis by P, it was confirmed that A2a and A2b were Li 2.05 Ni 0.95 O 2 and Li 2.14 Ni 0.86 O 2 , respectively.

【0041】(実施例3)実施例1と焼成雰囲気をアル
ゴンガスにした以外は全く同じ手順を用いて、試料の調
製を行った。出発組成がリチウムとニッケルの原子比で
2.05:0.95(x=1/20)、2.14:0.
86(x=1/7)のものをそれぞれA3a、A3bと
する。このようにして得られた粉末はいずれも濃緑色を
呈していた。X線回折測定は実施例1と同様の条件で行
った。この回折パターンに指数付けを行ったところ、A
3a、A3bは、空間群Immmに属することが確認さ
れた。またヨードメトリー法によるニッケルの価数分析
及びICPによる元素分析の結果から、A3a、A3b
はそれぞれLi2.05Ni0.952、Li2.14Ni0.862
であることが確認された。
Example 3 A sample was prepared using exactly the same procedure as in Example 1 except that the firing atmosphere was argon gas. The starting composition is an atomic ratio of lithium to nickel of 2.05: 0.95 (x = 1/20), 2.14: 0.
Those of 86 (x = 1/7) are referred to as A3a and A3b, respectively. All of the powders thus obtained were dark green. The X-ray diffraction measurement was performed under the same conditions as in Example 1. When this diffraction pattern was indexed, A
It was confirmed that 3a and A3b belong to the space group Immm. Moreover, from the results of valence analysis of nickel by the iodometry method and elemental analysis by ICP, A3a, A3b
Are Li 2.05 Ni 0.95 O 2 and Li 2.14 Ni 0.86 O 2 respectively.
Was confirmed.

【0042】(実施例4)Ni(OH)2とLi2Oを原
料に用いた以外は実施例1と全く同じ手順を用いて、試
料の調製を行った。出発組成がリチウムとニッケルの原
子比で2.05:0.95(x=1/20)、2.1
4:0.86(x=1/7)のものをそれぞれA4a、
A4bとする。このようにして得られた粉末はいずれも
濃緑色を呈していた。この回折パターンに指数付けを行
ったところ、A4a、A4bは、空間群Immmに属す
ることが確認された。またヨードメトリー法によるニッ
ケルの価数分析及びICPによる元素分析の結果から、
A4a、A4bはそれぞれLi2.05Ni0.952、Li
2.14Ni0.862であることが確認された。
Example 4 A sample was prepared by using the same procedure as in Example 1 except that Ni (OH) 2 and Li 2 O were used as raw materials. The starting composition is an atomic ratio of lithium to nickel of 2.05: 0.95 (x = 1/20), 2.1.
4: 0.86 (x = 1/7) is A4a,
A4b. All of the powders thus obtained were dark green. Indexing this diffraction pattern confirmed that A4a and A4b belonged to the space group Immm. Also, from the results of valence analysis of nickel by the iodometry method and elemental analysis by ICP,
A4a and A4b are Li 2.05 Ni 0.95 O 2 and Li, respectively.
It was confirmed to be 2.14 Ni 0.86 O 2 .

【0043】(比較例1)実施例1と焼成温度を350
℃にした以外は全く同じ手順を用いて、試料の調製を行
った。出発組成がリチウムとニッケルの原子比で2.0
5:0.95(x=1/20)、2.14:0.86
(x=1/7)のものをそれぞれB1a、B1bとす
る。B1aのX線回折パターンを図6に示す。X線回折
測定は実施例1と同様の条件で行った。この回折パター
ンから、B1aとB1bはいずれも原料であるLi2
とNiOの混合体であることが確認された。
(Comparative Example 1) The firing temperature was set to 350 in Example 1.
Samples were prepared using exactly the same procedure except at 0 ° C. Starting composition is 2.0 atomic ratio of lithium and nickel
5: 0.95 (x = 1/20), 2.14: 0.86
Those (x = 1/7) are designated as B1a and B1b, respectively. The X-ray diffraction pattern of B1a is shown in FIG. The X-ray diffraction measurement was performed under the same conditions as in Example 1. From this diffraction pattern, B1a and B1b are both the raw material Li 2 O.
Was confirmed to be a mixture of NiO and NiO.

【0044】(比較例2)実施例1と焼成温度を800
℃にした以外は全く同じ手順を用いて、試料の調製を行
った。出発組成がリチウムとニッケルの原子比で2.0
5:0.95(x=1/20)、2.14:0.86
(x=1/7)のものをそれぞれB2a、B2bとす
る。X線回折測定は実施例1と同様の条件で行った。こ
の回折パターンから、B2aとB2bはいずれもNiO
とLi2Oの混合体であることが確認された。
(Comparative Example 2) The firing temperature was set to 800 with respect to Example 1.
Samples were prepared using exactly the same procedure except at 0 ° C. Starting composition is 2.0 atomic ratio of lithium and nickel
5: 0.95 (x = 1/20), 2.14: 0.86
Those (x = 1/7) are referred to as B2a and B2b, respectively. The X-ray diffraction measurement was performed under the same conditions as in Example 1. From this diffraction pattern, B2a and B2b are both NiO
It was confirmed to be a mixture of Li 2 O and Li 2 O.

【0045】(比較例3)実施例1と焼成雰囲気を酸素
ガスにした以外は全く同じ手順を用いて、試料の調製を
行った。出発組成がリチウムとニッケルの原子比で2.
05:0.95(x=1/20)、2.14:0.86
(x=1/7)のものをそれぞれB3a、B3bとす
る。B3aのX線回折パターンを図7に示す。X線回折
測定は実施例1と同様の条件で行った。この回折パター
ンから、B3aとB3bはいずれも岩塩型のLiNiO
2であることが確認された。
Comparative Example 3 A sample was prepared by using exactly the same procedure as in Example 1 except that the firing atmosphere was oxygen gas. The starting composition is the atomic ratio of lithium to nickel 2.
05: 0.95 (x = 1/20), 2.14: 0.86
Those (x = 1/7) are designated as B3a and B3b, respectively. The X-ray diffraction pattern of B3a is shown in FIG. The X-ray diffraction measurement was performed under the same conditions as in Example 1. From this diffraction pattern, both B3a and B3b are rock salt type LiNiO.
It was confirmed to be 2 .

【0046】(比較例4)実施例1と出発組成がリチウ
ムとニッケルの原子比で1.95:1.05(x=−1
/20)、2.2:0.8(x=1/5)にした以外は
全く同じ手順を用いて、試料の調製を行った。リチウム
とニッケルの原子比で1.95:1.05(x=−1/
20)、2.2:0.8(x=1/5)のものをそれぞ
れB4a、B4bとする。B4a、B4bのX線回折パ
ターンを図8と図9に示す。X線回折測定は実施例1と
同様の条件で行った。この回折パターンに指数付けを行
ったところ、A4a、A4bは、空間群Immmに属す
る物質と、それ以外の不純物からなることが確認され
た。この回折パターンから、B4aはLi2NiO2とN
iO、B4bはLi2NiO2とLi2Oの混合体である
ことが確認された。
COMPARATIVE EXAMPLE 4 The starting composition of Example 1 was 1.95: 1.05 (x = -1) in terms of atomic ratio of lithium and nickel.
/ 20), 2.2: 0.8 (x = 1/5), and the sample was prepared using exactly the same procedure. The atomic ratio of lithium to nickel is 1.95: 1.05 (x = -1 /
20) 2.2: 0.8 (x = 1/5) are referred to as B4a and B4b, respectively. The X-ray diffraction patterns of B4a and B4b are shown in FIGS. 8 and 9. The X-ray diffraction measurement was performed under the same conditions as in Example 1. When indexing was performed on this diffraction pattern, it was confirmed that A4a and A4b consisted of substances belonging to the space group Immm and impurities other than them. From this diffraction pattern, B4a is Li 2 NiO 2 and N
It was confirmed that iO and B4b were a mixture of Li 2 NiO 2 and Li 2 O.

【0047】(実施例5)図10は本発明の実施例であ
る3極式電池の概略図である。図10中、1はガラス製
セル、2は蓋、3a、3b、3cはいずれもリード、4
は対極を示している。A1aを乳鉢にて粉砕した粉末に
約10wt%のアセチレンブラックを導電剤として混合
し、次に約10wt%のテフロン樹脂粉末を結着剤とし
て混合して、これを錠剤成型器にてペレット状に成型し
たものを金属メッシュに圧着し正極とした。負極及び対
極にはには金属リチウムシートをNiメッシュに圧着し
たものを用いた。電解質としては50体積%エチレンカ
ーボネート−50体積%ジエチルカーボネートに1mo
l/lのLiClO4を溶解させたものを用いた。これ
らの正極、負極、電解質をガラス製セルの中に組み込
み、充放電試験を行った。なお、以上の作業はArドラ
イボックス内にて行った。
(Embodiment 5) FIG. 10 is a schematic view of a three-electrode battery which is an embodiment of the present invention. In FIG. 10, 1 is a glass cell, 2 is a lid, 3a, 3b, 3c are all leads, 4
Indicates the opposite pole. Approximately 10 wt% of acetylene black as a conductive agent is mixed with powder obtained by crushing A1a in a mortar, and then approximately 10 wt% of Teflon resin powder is mixed as a binder, and the mixture is pelletized by a tablet molding machine. The molded product was pressed onto a metal mesh to give a positive electrode. For the negative electrode and the counter electrode, a metallic lithium sheet pressure-bonded to a Ni mesh was used. As an electrolyte, 50% by volume of ethylene carbonate-50% by volume of diethyl carbonate and 1 mo
It was used as the LiClO 4 was dissolved in l / l. These positive electrode, negative electrode and electrolyte were incorporated into a glass cell and a charge / discharge test was conducted. The above work was performed in an Ar dry box.

【0048】このようにして組み立てた電池を定電流に
て1.5Vから4.2Vの範囲で充放電を行った場合の
電位の変化を図11に充放電サイクルに伴う容量の変化
を図12と表1に示す。初回の充電では約450mAh
/gの充電が行われ、また放電では約390mAh/g
というきわめて大きな容量が得られた。初回充電の容量
は、Li2NiO2から約1.8個のリチウムが抜け、放
電においては約1.6個のリチウムが戻ったことをに相
当する。また、充放電効率も非常に高いことがわかる。
FIG. 11 shows changes in the potential when the battery thus assembled was charged and discharged at a constant current in the range of 1.5 V to 4.2 V. FIG. 12 shows changes in the capacity with charge / discharge cycles. Is shown in Table 1. 450 mAh on first charge
/ G is charged and discharged about 390mAh / g
That is an extremely large capacity. The capacity of the first charge corresponds to the release of about 1.8 lithium from Li 2 NiO 2 and the return of about 1.6 lithium during discharge. Also, it can be seen that the charging / discharging efficiency is very high.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】また充放電の電位範囲を2.5Vから4.
2Vにした場合の、電位の変化を図13に、充放電サイ
クルに伴う容量の変化を図14と表2に示す。一回目の
充電時には約320mAh/gと非常に大きな容量が得
られ、またその電位も非常に平坦である。この容量はL
2.14Ni0.862からリチウムが約1.4個のリチウ
ムが抜けたことを示している。放電は電位が緩やかに下
降し約140mAh/gの放電容量が得られた。その後
充電及び放電を繰り返しても容量に大きな変化は見られ
なかった。
The charge / discharge potential range is from 2.5 V to 4.
FIG. 13 shows the change in potential when the voltage was 2 V, and FIG. 14 and Table 2 show the change in capacity with charge / discharge cycles. A very large capacity of about 320 mAh / g is obtained during the first charge, and the potential is also very flat. This capacity is L
It is shown that about 1.4 lithium atoms were removed from i 2.14 Ni 0.86 O 2 . The potential of the discharge gradually dropped, and a discharge capacity of about 140 mAh / g was obtained. No significant change was observed in the capacity even after repeated charging and discharging.

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】(実施例6)A1aを乳鉢にて粉砕した粉
末に約1wt%のアセチレンブラックを導電剤として混
合し、次に約50wt%のテフロン樹脂粉末を結着剤と
して混合して、これを錠剤成型器にてペレット状に成型
したものを金属メッシュに圧着し正極とした。負極及び
対極にはには金属リチウムシートNiメッシュに圧着し
たものを用いた。電解質としては50体積%プロピレン
カーボネート−50体積%テトラヒドロフランに1mo
l/lのLiPF6を溶解させたものを用いた。これら
の正極、負極、電解質を実施例5と同様のガラス製セル
の中に組み込み、充放電試験を行った。充放電の電位範
囲は2.5Vから4.2Vとした。
(Example 6) About 1 wt% of acetylene black was mixed as a conductive agent into powder obtained by crushing A1a in a mortar, and then about 50 wt% of Teflon resin powder was mixed as a binder, and this was mixed. A pellet formed by a tablet forming machine was pressed onto a metal mesh to obtain a positive electrode. For the negative electrode and the counter electrode, a metal lithium sheet Ni mesh press-bonded was used. As an electrolyte, 50 vol% propylene carbonate-50 vol% tetrahydrofuran in 1 mo
It was used by dissolving LiPF 6 in l / l. The positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte were incorporated into a glass cell similar to that in Example 5, and a charge / discharge test was conducted. The charge / discharge potential range was 2.5 V to 4.2 V.

【0053】定電流で充放電を行った場合の充放電時の
容量の変化を表3に示す。実施例6の電池も実施例5の
電池とほぼ同様な傾向を示し、大きな容量を有すると共
に、充放電効率も高いことが判った。
Table 3 shows the change in capacity during charging / discharging when charging / discharging was performed at a constant current. It was found that the battery of Example 6 showed almost the same tendency as the battery of Example 5, had a large capacity, and had high charge / discharge efficiency.

【0054】[0054]

【表3】 [Table 3]

【0055】(実施例7)図15は本発明の実施例であ
るコイン型電池の概略図である。図15中、8は正極
缶、9は正極集電体、10は負極缶、11は負極集電
体、12はパッキン、13はセパレーターを示してい
る。A2aを乳鉢にて粉砕した粉末に約50wt%のア
セチレンブラックを導電剤として混合し、次に約1wt
%のテフロン樹脂粉末を結着剤として混合して、これを
錠剤成型器にてペレット状に成型したものを金属メッシ
ュに圧着し正極とし、負極には次に約1wt%のテフロ
ン樹脂粉末を結着剤として黒鉛粉末と混合して、錠剤成
型器にてペレット状に成形したものを金属メッシュに圧
着したものを用いた。電解質としては10体積%プロピ
レンカーボネート−90体積%テトラヒドロフランに
0.5mol/lのLiPF6を溶解させたものを用い
た。これらの正極、負極、電解質をコイン型セルの中に
組み込み、充放電試験を行った。充放電の電位範囲は
2.5Vから4.2Vとした。なお、以上の作業はAr
ドライボックス内にて行った。充放電時の容量の変化を
表4に示す。実施例7の電池も実施例5の電池とほぼ同
様な傾向を示し、大きな容量を有すると共に、充放電効
率も高いことが判った。
(Embodiment 7) FIG. 15 is a schematic view of a coin battery which is an embodiment of the present invention. In FIG. 15, 8 is a positive electrode can, 9 is a positive electrode current collector, 10 is a negative electrode can, 11 is a negative electrode current collector, 12 is packing, and 13 is a separator. Approximately 50 wt% of acetylene black was mixed as a conductive agent with powder obtained by crushing A2a in a mortar, and then approximately 1 wt.
% Teflon resin powder is mixed as a binder, and the mixture is molded into pellets by a tablet molding machine and pressed into a metal mesh to form a positive electrode. Next, the negative electrode is combined with about 1 wt% Teflon resin powder. As a binder, a mixture of graphite powder, pelletized by a tablet molding machine, and pressure bonded to a metal mesh was used. As the electrolyte, a solution prepared by dissolving 0.5 mol / l of LiPF 6 in 10 vol% propylene carbonate-90 vol% tetrahydrofuran was used. The positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte were incorporated into a coin cell, and a charge / discharge test was conducted. The charge / discharge potential range was 2.5 V to 4.2 V. The above work is Ar
It was carried out in a dry box. Table 4 shows the change in capacity during charge and discharge. It was found that the battery of Example 7 also showed a tendency similar to that of the battery of Example 5 and had a large capacity and high charge / discharge efficiency.

【0056】[0056]

【表4】 [Table 4]

【0057】(比較例5)正極にLiNiO2を用いた
以外は実施例5と全く同じ手順を用いて、セルを構成し
定電流にて充放電を行った。LiNiO2はLiOHと
NiOをよく混合して、酸素気流中下750℃で12時
間焼成する事により得た。このセルの充放電の電位範囲
を2.5Vから4.2Vとした場合の充電容量、放電容
量及び充放電効率の変化を表5に示す。表2と表5を比
較してわかるように本発明におけるLi2.14Ni0.86
2を用いたセルの方が従来のLiNiO2を用いたセルよ
りも大きな容量を持ち、またサイクル特性もよいことが
わかる。
Comparative Example 5 A cell was constructed and charged / discharged at a constant current using exactly the same procedure as in Example 5 except that LiNiO 2 was used for the positive electrode. LiNiO 2 was obtained by thoroughly mixing LiOH and NiO and firing in an oxygen stream at 750 ° C. for 12 hours. Table 5 shows changes in the charge capacity, discharge capacity and charge / discharge efficiency when the charge / discharge potential range of this cell was changed from 2.5V to 4.2V. As can be seen by comparing Table 2 and Table 5, Li 2.14 Ni 0.86 O in the present invention
It can be seen that the cell using 2 has a larger capacity than the cell using the conventional LiNiO 2 and has good cycle characteristics.

【0058】[0058]

【表5】 [Table 5]

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明によれば安価な材料であるニッケ
ルを使用したLi2+xNi1-x2(0<x≦1/7)を
正極に用いることにより、従来のLiNiO2と比較し
てより大容量の電池を提供することが可能となった。
According to the present invention, by using Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0 <x ≦ 1/7) using nickel, which is an inexpensive material, as the positive electrode, the conventional LiNiO 2 Compared to this, it has become possible to provide a battery with a larger capacity.

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

【図1】本発明におけるLi2.14Ni0.862とLi2
iO2のX線回折パターンを示す図である。
FIG. 1 shows Li 2.14 Ni 0.86 O 2 and Li 2 N in the present invention.
is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of iO 2.

【図2】本発明におけるLi2.14Ni0.862の基本構
造を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a basic structure of Li 2.14 Ni 0.86 O 2 in the present invention.

【図3】本発明におけるLi2.05Ni0.952とLi
2.14Ni0.862のX線回折パターンを示す図である。
FIG. 3 shows Li 2.05 Ni 0.95 O 2 and Li according to the present invention.
2.14 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of Ni 0.86 O 2.

【図4】本発明における実施例1のLi2.05Ni0.95
2(A1a)のX線回折パターンを示す図である。
FIG. 4 Li 2.05 Ni 0.95 O of Example 1 of the present invention
It is a figure which shows the X-ray-diffraction pattern of 2 (A1a).

【図5】本発明における実施例2のLi2.14Ni0.86
2(A2b)のX線回折パターンを示す図である。
FIG. 5: Li 2.14 Ni 0.86 O of Example 2 of the present invention
It is a figure which shows the X-ray-diffraction pattern of 2 (A2b).

【図6】本発明における比較例1のB1aのX線回折パ
ターンを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of B1a of Comparative Example 1 in the present invention.

【図7】本発明における比較例3のB3aのX線回折パ
ターンを示す図である。
FIG. 7 is a view showing an X-ray diffraction pattern of B3a of Comparative Example 3 in the present invention.

【図8】本発明における比較例4のB4aのX線回折パ
ターンを示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of B4a of Comparative Example 4 in the present invention.

【図9】本発明における比較例4のB4bのX線回折パ
ターンを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of B4b of Comparative Example 4 in the present invention.

【図10】本発明における実施例5の3極式電池の概略
図である。
FIG. 10 is a schematic diagram of a triode battery of Example 5 of the present invention.

【図11】本発明における実施例5のA1aの充放電時
の電位の変化を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing changes in potential during charge / discharge of A1a according to Example 5 of the present invention.

【図12】本発明における実施例5のA1aの充放電サ
イクルに伴う容量の変化を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a change in capacity with charge / discharge cycles of A1a of Example 5 of the present invention.

【図13】本発明における実施例5のA1aの充放電時
の電位の変化を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing changes in potential during charge / discharge of A1a according to Example 5 of the present invention.

【図14】本発明における実施例5のA1aの充放電サ
イクルに伴う容量の変化を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a change in capacity with charge / discharge cycles of A1a of Example 5 of the present invention.

【図15】本発明における実施例7のコイン型電池の概
略図である。
FIG. 15 is a schematic view of a coin battery of Example 7 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス製セル 2 蓋 3a リード 3b リード 3c リード 4 対極 5 正極 6 負極 7 電解質 8 正極缶 9 正極集電体 10 負極缶 11 負極集電体 12 パッキン 13 セパレーター 14 正極 15 負極 16 電解質 1 glass cell 2 lid 3a lead 3b lead 3c lead 4 counter electrode 5 positive electrode 6 negative electrode 7 electrolyte 8 positive electrode can 9 positive electrode current collector 10 negative electrode can 11 negative electrode current collector 12 packing 13 separator 14 positive electrode 15 negative electrode 16 electrolyte

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01M 10/40 C04B 35/00 J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01M 10/40 C04B 35/00 J

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 組成式Li2+xNi1-x2(0.0<x
≦1/7)で表されることを特徴とするリチウムニッケ
ル複合酸化物。
1. A composition formula Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0.0 <x
A lithium nickel composite oxide represented by ≦ 1/7).
【請求項2】 Li2+xNi1-x2(0.0<x≦1/
7)が、向かい合う辺を共有した平面四配位NiO4
一次元鎖状につながり、その平面四配位NiO4一次元
鎖が平面四配位NiO4の平面を向かい合わせるように
平行に位置している請求項1記載のリチウムニッケル複
合酸化物。
2. Li 2 + x Ni 1-x O 2 (0.0 <x ≦ 1 /
7) shows that planar four-coordinated NiO 4 sharing the facing sides are connected in a one-dimensional chain, and the planar four-coordinated NiO 4 one-dimensional chains are positioned in parallel so that the planes of the planar four-coordinated NiO 4 face each other. The lithium nickel composite oxide according to claim 1, wherein
【請求項3】 空間群Immmに属する構造を有する請
求項1、又は2のいずれかに記載のリチウムニッケル複
合酸化物。
3. The lithium nickel composite oxide according to claim 1, having a structure belonging to the space group Immm.
【請求項4】 CuKα線を用いたX線回折パターンに
おいて、少なくとも2θ=19.6±0.5、25.6
±0.5、44.3±0.5、45.3±0.5、4
8.5±0.5、58.0±0.5の範囲にそれぞれピ
ークを有している請求項1、2、又は3のいずれかに記
載のリチウムニッケル複合酸化物。
4. An X-ray diffraction pattern using CuK α rays, at least 2θ = 19.6 ± 0.5, 25.6.
± 0.5, 44.3 ± 0.5, 45.3 ± 0.5, 4
The lithium nickel composite oxide according to claim 1, which has peaks in the ranges of 8.5 ± 0.5 and 58.0 ± 0.5, respectively.
【請求項5】 CuKα線を用いたX線回折パターンに
おいて、少なくとも2θ=19.6±0.5、25.6
±0.5、44.3±0.5、45.3±0.5、4
8.5±0.5、58.0±0.5の範囲にそれぞれピ
ークを有し、そのピーク強度比が2θ=25.6±0.
5゜に存在するピークを最強強度としこれを100と規
格化した場合に、それぞれ15〜20、100、27〜
32、17〜20、10〜13、17〜20で定義され
る請求項1、2、3、又は4のいずれかに記載のリチウ
ムニッケル複合酸化物。
5. An X-ray diffraction pattern using CuK α rays, at least 2θ = 19.6 ± 0.5, 25.6.
± 0.5, 44.3 ± 0.5, 45.3 ± 0.5, 4
It has peaks in the ranges of 8.5 ± 0.5 and 58.0 ± 0.5, and the peak intensity ratio is 2θ = 25.6 ± 0.
When the peak existing at 5 ° is regarded as the strongest intensity and this is standardized as 100, 15-20, 100, 27-
32, 17 to 20, 10 to 13, and 17 to 20. The lithium nickel composite oxide according to claim 1, 2, 3, or 4.
【請求項6】 金属Li、酸化リチウム、過酸化リチウ
ム、硫化リチウム、窒化リチウム、フッ化リチウム、塩
化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、水酸化リ
チウム、硝酸リチウム、炭酸リチウム、蟻酸リチウム、
酢酸リチウム、安息香酸リチウム、クエン酸リチウム、
乳酸リチウム、しゅう酸リチウム、ピルビン酸リチウ
ム、ステアリン酸リチウム、および酒石酸リチウムから
成る群より選択される1種または2種類以上のリチウム
原料と、酢酸ニッケル、アミド硫酸ニッケル、硫酸ニッ
ケル(II)二アンモニウム(6水和物)、安息香酸ニ
ッケル、臭化ニッケル、塩基性炭酸ニッケル、ニッケル
カルボニル、塩化ニッケル、クエン酸ニッケル、シアン
化ニッケル、二リン酸ニッケル、2−エチルヘキサン酸
ニッケル、フッ化ニッケル蟻酸ニッケル、水酸化ニッケ
ル次亜リン酸ニッケル、沃化ニッケル、乳酸ニッケル、
ナフテン酸ニッケル、硝酸ニッケル、オレイン酸ニッケ
ル、シュウ酸ニッケル、一酸化ニッケル、三酸化二ニッ
ケル、過塩素酸ニッケル、リン酸ニッケル、ホスフィン
酸ニッケル、ピロリン酸ニッケル、ステアリン酸ニッケ
ル、硫酸ニッケル、硫化ニッケル、酒石酸ニッケル、金
属ニッケルから成る群より選択される1種または2種類
以上のニッケル原料をリチウムとニッケルのモル比が
2.0:1.0〜2.5:1.0になるように混合し不
活性ガス気流中下で焼成することにより、Li2+xNi
1-x2(0.0<x≦1/7)で表されるリチウムニッ
ケル複合酸化物を形成することを特徴とするリチウムニ
ッケル複合酸化物の製造法。
6. Li metal, lithium oxide, lithium peroxide, lithium sulfide, lithium nitride, lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium hydroxide, lithium nitrate, lithium carbonate, lithium formate,
Lithium acetate, lithium benzoate, lithium citrate,
At least one lithium raw material selected from the group consisting of lithium lactate, lithium oxalate, lithium pyruvate, lithium stearate, and lithium tartrate, and nickel acetate, nickel amidosulfate, and diammonium nickel (II) sulfate. (Hexahydrate), nickel benzoate, nickel bromide, basic nickel carbonate, nickel carbonyl, nickel chloride, nickel citrate, nickel cyanide, nickel diphosphate, nickel 2-ethylhexanoate, nickel fluoride formic acid. Nickel, nickel hydroxide nickel hypophosphite, nickel iodide, nickel lactate,
Nickel naphthenate, nickel nitrate, nickel oleate, nickel oxalate, nickel monoxide, dinickel trioxide, nickel perchlorate, nickel phosphate, nickel phosphinate, nickel pyrophosphate, nickel stearate, nickel sulfate, nickel sulfide , One or more nickel raw materials selected from the group consisting of nickel tartrate and metallic nickel are mixed so that the molar ratio of lithium to nickel is 2.0: 1.0 to 2.5: 1.0. Li 2 + x Ni by firing in an inert gas stream
A method for producing a lithium-nickel composite oxide, which comprises forming a lithium-nickel composite oxide represented by 1-xO 2 (0.0 <x ≦ 1/7).
【請求項7】 原料が酸化リチウム(Li2O)と酸化
ニッケル(NiO)である請求項6に記載のリチウムニ
ッケル複合酸化物の製造法。
7. The method for producing a lithium-nickel composite oxide according to claim 6, wherein the raw materials are lithium oxide (Li 2 O) and nickel oxide (NiO).
【請求項8】 不活性ガスが窒素、ヘリウム、ネオン、
アルゴン、クリプトンからなる群より選択される1種ま
たは2種類以上のガスである請求項6、又は7のいずれ
かに記載のリチウムニッケル複合酸化物の製造法。
8. The inert gas is nitrogen, helium, neon,
The method for producing a lithium nickel composite oxide according to claim 6 or 7, wherein the gas is one or more gases selected from the group consisting of argon and krypton.
【請求項9】 焼成温度が400〜750℃である請求
項6、7、又は8のいずれかに記載のリチウムニッケル
複合酸化物の製造法。
9. The method for producing a lithium nickel composite oxide according to claim 6, 7, or 8, wherein the firing temperature is 400 to 750 ° C.
【請求項10】 請求項1、2、3、4、又は5のいず
れかに記載のリチウムニッケル複合酸化物を使用するこ
とを特徴とする正極活物質。
10. A positive electrode active material comprising the lithium nickel composite oxide according to any one of claims 1, 2, 3, 4, and 5.
【請求項11】 請求項1、2、3、4、又は5のいず
れかに記載のリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質
として含む正極と、リチウム金属またはリチウムを吸蔵
放出可能な物質からなる負極と、イオン伝導体からなる
ことを特徴とする非水系二次電池。
11. A negative electrode comprising a positive electrode containing the lithium nickel composite oxide according to claim 1, as a positive electrode active material, and a lithium metal or a material capable of inserting and extracting lithium. And a non-aqueous secondary battery comprising an ionic conductor.
【請求項12】 負極が、黒鉛材料である請求項11に
記載の非水系二次電池。
12. The non-aqueous secondary battery according to claim 11, wherein the negative electrode is a graphite material.
【請求項13】 負極が、炭素材料である請求項11に
記載の非水系二次電池。
13. The non-aqueous secondary battery according to claim 11, wherein the negative electrode is a carbon material.
【請求項14】 イオン伝導体が、非水電解質である請
求項11に記載の非水系二次電池。
14. The non-aqueous secondary battery according to claim 11, wherein the ionic conductor is a non-aqueous electrolyte.
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US8835055B2 (en) 2002-03-22 2014-09-16 Lg Chem, Ltd. Cathode active material for lithium secondary battery
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US9077036B2 (en) 2010-12-28 2015-07-07 Sony Corporation Lithium ion secondary battery, positive electrode active material, positive electrode, electric tool, electric vehicle, and power storage system
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