(57)【要約】【課題】リチウムイオン二次電池の正極に用いられた場合、高出力化、高耐久性が可能となる正極活物質を提供する。【解決手段】リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物と、その表面の少なくとも一部を被覆するリチウムイオン伝導性酸化物と、を含有し、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物は、層状の結晶構造を有し、下記の一般式（１）で表され、かつ、リチウムサイトである３ａサイトにナトリウムを含み、リチウムイオン伝導性酸化物は、モリブデン及びリチウムを含む化合物からなる、リチウムイオン二次電池用正極活物質。  一般式（１）：ＬｉｘＮａｙＮｉ１−ａ−ｂＣｏａＭｂＯ２（一般式（１）中、０．０５≦ａ≦０．９５、０≦ｂ≦０．６０、ａ＋ｂ＜１、０．９６≦ｘ＋ｙ≦１．２０、０＜ｙ≦０．１、元素Ｍは、Ｍｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｌａ及びＴａから選択される少なくとも１種の元素）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物と、前記リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物の表面の少なくとも一部を被覆するリチウムイオン伝導性酸化物と、を含有するリチウムイオン二次電池用正極活物質であって、
前記リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物は、層状の結晶構造を有し、下記の一般式（１）で表され、かつ、リチウムサイトである３ａサイトにナトリウムを含み、
前記リチウムイオン伝導性酸化物は、モリブデン及びリチウムを含む化合物からなる、
リチウムイオン二次電池用正極活物質。
一般式（１）：ＬｉｘＮａｙＮｉ１−ａ−ｂＣｏａＭｂＯ２
（前記一般式（１）中、０．０５≦ａ≦０．９５、０≦ｂ≦０．６０、ａ＋ｂ＜１、０．９６≦ｘ＋ｙ≦１．２０、０＜ｙ≦０．１、元素Ｍは、Ｍｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｌａ及びＴａから選択される少なくとも１種の元素）
【請求項２】
Ｘ線回折によるリートベルト解析から得られる３ａサイトのナトリウムのサイト占有率が０％を超え１０％以下である、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。
【請求項３】
前記リチウムイオン伝導性酸化物は、Ｌｉ２ＭｏＯ４、Ｌｉ４ＭｏＯ５、及び、Ｌｉ４Ｍｏ５Ｏ１７からなる群から選択される少なくとも一つを含むモリブデン酸リチウムである、請求項１又は請求項２に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。
【請求項４】
前記リチウムイオン伝導性酸化物に含まれるモリブデンの量が、前記正極活物質に含まれるニッケル、コバルト、および、元素Ｍの原子数の合計に対して、０．１原子％以上１．０原子％以下である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。
【請求項５】
リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物を含有する正極活物質の製造方法であって、
ニッケルコバルト複合酸化物と、リチウム化合物と、ナトリウム化合物と、を混合してリチウム混合物を得る工程と、
前記リチウム混合物を焼成して、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物を得る工程と、
前記リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物と、モリブデンを含む化合物と、水又は水溶液と、を混合して、加熱処理する工程と、
を備え、
前記ニッケルコバルト複合酸化物は、ニッケルとコバルトと、任意に元素Ｍとを含み、それぞれの金属元素の原子数比が、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍ＝（１−ａ−ｂ）：ａ：ｂ（０．０５≦ａ≦０．９５、０≦ｂ≦０．６０、ａ＋ｂ＜１、元素Ｍは、Ｍｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｌａ及びＴａから選択される少なくとも１種の元素）で表され、
前記リチウム混合物中のリチウムとナトリウムの合計量が、ニッケル、コバルト及び元素Ｍの合計量に対して、９６原子％以上１２０原子％であり、かつ、ナトリウムの量が、ニッケル、コバルト及び元素Ｍの合計量に対して、０原子％を超え１０原子％以下であり、
前記リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物は、層状の結晶構造を有し、かつ、リチウムサイトである３ａサイトにナトリウムを含み、
前記リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物の表面を、モリブデン及びリチウムを含む化合物からなる導電性酸化物で被覆する、
リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項６】
前記焼成は、７００℃以上８５０℃以下、５時間以上１５時間以下で行う、請求項５に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項７】
前記水溶液は、前記リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物に対して、２質量％以上１０質量％以下で混合する、請求項５又は請求項６に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項８】
前記加熱処理は、５０℃以上２００℃以下の範囲で１時間以上加熱する、請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項９】
前記正極活物質に含まれるモリブデンの量が、前記正極活物質に含まれるニッケル、コバルトおよび元素Ｍの原子数の合計に対して、０．１原子％以上１．０原子％以下である、請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項１０】
前記モリブデン及びリチウムを含む化合物は、Ｌｉ２ＭｏＯ４、Ｌｉ４ＭｏＯ５、及び、Ｌｉ４Ｍｏ５Ｏ１７からなる群から選択される少なくとも一つを含むモリブデン酸リチウムである、請求項５〜請求項９のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項１１】
正極と負極と非水系電解質とを備え、を備え、
前記正極は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質を含む、リチウムイオン二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池用正極活物質とその製造方法、およびリチウムイオン二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォン、タブレット端末、デジタルカメラ、ノート型パソコンなどの携帯電子機器の普及に伴い、高いエネルギー密度を有する小型で軽量な非水系電解質二次電池の開発が強く望まれ、また、ハイブリッド自動車をはじめとする電気自動車用の電池として高出力の二次電池の開発も強く望まれている。
【０００３】
このような要求を満たす二次電池として、リチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、負極、正極、非水系電解質などで構成され、負極および正極の活物質に、リチウムが脱離および挿入できる材料が用いられている。
【０００４】
リチウムイオン二次電池については、現在研究、開発が盛んに行われているところであるが、中でも、層状またはスピネル型の結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物を正極活物質に用いたリチウムイオン二次電池は、４Ｖ級の高い電圧が得られるため、高いエネルギー密度を有する電池として実用化が進んでいる。
【０００５】
これまでに提案されている正極活物質としては、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物（ＬｉＣｏＯ２）や、コバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物（ＬｉＮｉＯ２）、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２）などが挙げられる。
【０００６】
例えば、自動車用途における開発では、現状よりも高い耐久性を有し、かつ、高出力が得られる二次電池が要求されており、正極活物質においても、サイクル試験においてより高い放電容量維持率を有し、かつ、低い正極界面抵抗を有するリチウム金属複合酸化物が求められている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、正極活物質としてリチウムイオン導電性部材により被覆されたリチウム遷移金属酸化物を含む、リチウムイオン二次電池が提案されている。また、特許文献１の実施例には、ナノ粒子複合化装置を用いて、ニッケルマンガン酸リチウム（ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４）にリチウムイオン伝導体であるＬｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ１．７（ＰＯ４）３又はＬｉ３ＰＯ４を被覆した正極活物質が開示されている。特許文献１によれば、このリチウムイオン二次電池において、寿命特性（サイクル特性、耐久性）が向上するとされている。
【０００８】
また、特許文献２には、一次粒子で構成された二次粒子からなり、一次粒子の表面の一部がリチウム金属酸化物の層で被覆され、残りの一次粒子の表面が立方晶の金属酸化物の層で被覆されたリチウムニッケル複合酸化物であって、リチウム金属酸化物は、タングステン酸リチウム、モリブデン酸リチウムなどを含み、立方晶の金属酸化物は酸化ニッケルである、正極活物質が提案されている。また、特許文献２では、リチウム金属酸化物を含む溶液にリチウムニッケル複合酸化物を分散させて、加熱することにより、リチウムニッケル複合酸化物の表面にリチウム金属複合酸化物を被覆する方法が記載されている。特許文献２によれば、高充電電圧で充放電させたリチウムイオン二次電池において、電池の容量とサイクル特性とレート特性が向上するとされている。
【０００９】
また、特許文献３には、リチウム金属複合酸化物の一次粒子の表面にリチウムとタングステンを含む化合物が形成された正極活物が提案されている。また、特許文献３には、Ｌｉ１．０３Ｎｉ０．８２Ｃｏ１．５Ａｌ０．０３Ｏ２で表されるリチウム金属複合酸化物粉末を水洗する際にタングステン化合物を添加して混合する正極活物質粉末が提案されている。特許文献３によれば、二次電池において、正極抵抗が低減し、高出力が得られるとされている。
【００１０】
また、特許文献４には、リチウム金属複合酸化物からなる正極活物質の表面に、リチウムイオンが多方向に拡散可能な化合物の被覆層が形成された正極を有し、被覆層はリチウムイオンが多方向に拡散可能な化合物の非晶質を含む、非水系電解質二次電池用正極電極が提案され、被覆層は、タングステン酸リチウムから形成されることが記載される。特許文献４によれば、例えば、パルスレーザー堆積法（ＰＬＤ法）を用いて、ＬｉＣｏＯ２上に、Ｌｉ２ＷＯ４を成膜することで、正極／電解液界面でのリチウム拡散を向上させ、界面抵抗が低下し、アモルファス状態にすることでリチウムの拡散パスが有効的に働き、抵抗低減効果が促進し出力特性が向上するとされている。
【００１１】
また、特許文献５には、一般式：Ｌｉｘ（Ｎｉ１−ｙＣｏｙ）１−ｚＭｚＯ２（０．９８≦ｘ≦１．１０、０．０５≦ｙ≦０．４、０．０１≦ｚ≦０．２、Ｍ＝Ａｌ、Ｚｎ、ＴｉおよびＭｇの１種以上）で表され、リートベルト解析による結晶中ＬｉサイトのＬｉ席占有率が９８．５％以上を有し、かつ、メタルサイトのメタル席占有率が９５％以上、９８％以下である、非水系電解質二次電池用正極活物質が提案されている。特許文献５によれば、この正極活物質は、高容量化と高出力化を同時に達成できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１６−５１５６６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１３７９４７号公報
【特許文献３】特開２０１６−１６７４３９号公報
【特許文献４】特開２０１７−６３０１５号公報
【特許文献５】特開２００８−２１８１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１、２では、正極活物質における、出力特性改善については検討されていない。また、リチウムイオン二次電池において、耐久性や出力特性のさらなる向上が要求され、正極活物質においても、より高い放電容量維持率や、正極界面抵抗のさらなる低減が求められている。
【００１４】
本発明は係る問題点に鑑み、二次電池に用いられた場合に高い放電容量維持率を有する正極活物質、又は、高い放電容量維持率を有し、かつ、低い正極界面抵抗を有する正極活物質を提供することを目的とする。また、本発明は、このような正極活物質を、工業規模の生産において容易に製造することができる方法を提供することを目的とする。
【００１５】
なお、上記特許文献のいずれも、リチウム金属複合酸化物において、リチウムサイトに他の金属元素が含まれる場合の放電容量維持率の向上や、正極界面抵抗の低減については、一切、記載も示唆もされていない。また、特許文献５には、Ｌｉ席内に金属原子が欠陥として残留すると、残留した金属原子がＬｉ層内でのＬｉの拡散を妨害し、抵抗となるため、電池とした際に出力低下を招くことが記載されている。
【００１６】
さらに、上記特許文献いずれも、リチウムサイトに他の金属元素が含まれるリチウム金属複合酸化物に、イオン伝導性酸化物を被覆した場合の効果についても、何ら言及されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の態様では、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物と、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物の表面の少なくとも一部を被覆するリチウムイオン伝導性酸化物と、を含有するリチウムイオン二次電池用正極活物質であって、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物は、層状の結晶構造を有し、下記の一般式（１）で表され、かつ、リチウムサイトである３ａサイトにナトリウムを含み、リチウムイオン伝導性酸化物は、モリブデン及びリチウムを含む化合物からなる、
請求項１又は請求項２に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質が提供される。
一般式（１）：ＬｉｘＮａｙＮｉ１−ａ−ｂＣｏａＭｂＯ２
（一般式（１）中、０．０５≦ａ≦０．９５、０≦ｂ≦０．６０、ａ＋ｂ＜１、０．９６≦ｘ＋ｙ≦１．２０、０＜ｙ≦０．１、元素Ｍは、Ｍｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｌａ及びＴａから選択される少なくとも１種の元素）
【００１８】
また、Ｘ線回折によるリートベルト解析から得られる３ａサイトのナトリウムのサイト占有率が０％を超え１０％以下であることが好ましい。また、リチウムイオン伝導性酸化物は、Ｌｉ２ＭｏＯ４、Ｌｉ４ＭｏＯ５、及び、Ｌｉ４Ｍｏ５Ｏ１７からなる群から選択される少なくとも一つを含むモリブデン酸リチウムであることが好ましい。また、リチウムイオン伝導性酸化物に含まれるモリブデンの量が、正極活物質に含まれるニッケル、コバルト、および、元素Ｍの原子数の合計に対して、０．１原子％以上１．０原子％以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明の第２の態様では、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物を含有する正極活物質の製造方法であって、ニッケルコバルト複合酸化物と、リチウム化合物と、ナトリウム化合物と、を混合してリチウム混合物を得る工程と、リチウム混合物を焼成して、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物を得る工程と、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物と、モリブデンを含む化合物と、水又は水溶液と、を混合して、加熱処理する工程と、を備え、ニッケルコバルト複合酸化物は、ニッケルとコバルトと、任意に元素Ｍとを含み、それぞれの金属元素の原子数比が、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍ＝（１−ａ−ｂ）：ａ：ｂ（０．０５≦ａ≦０．９５、０≦ｂ≦０．６０、ａ＋ｂ＜１、元素Ｍは、Ｍｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｌａ及びＴａから選択される少なくとも１種の元素）で表され、リチウム混合物中のリチウムとナトリウムの合計量が、ニッケル、コバルト及び元素Ｍの合計量に対して、９６原子％以上１２０原子％であり、かつ、ナトリウムの量が、ニッケル、コバルト及び元素Ｍの合計量に対して、０原子％を超え１０原子％以下であり、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物は、層状の結晶構造を有し、かつ、リチウムサイトである３ａサイトにナトリウムを含み、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物の表面を、モリブデン及びリチウムを含む化合物からなる導電性酸化物で被覆する、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法が提供される。
【００２０】
また、焼成は、７００℃以上８５０℃以下、５時間以上１５時間以下で行うことが好ましい。また、水溶液は、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物に対して、２質量％以上１０質量％以下で混合することが好ましい。また、加熱処理は、５０℃以上２００℃以下の範囲で１時間以上加熱することが好ましい。また、正極活物質に含まれるモリブデンの量が、正極活物質に含まれるニッケル、コバルトおよび元素Ｍの原子数の合計に対して、０．１原子％以上１．０原子％以下であることが好ましい。また、モリブデン及びリチウムを含む化合物は、Ｌｉ２ＭｏＯ４、Ｌｉ４ＭｏＯ５、及び、Ｌｉ４Ｍｏ５Ｏ１７からなる群から選択される少なくとも一つを含むモリブデン酸リチウムであることが好ましい。
【００２１】
本発明の第３の態様では、正極と負極と非水系電解質とを備え、を備え、正極は、上記リチウムイオン二次電池用正極活物質を含む、リチウムイオン二次電池が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の正極活物質は、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物を含む。これにより、二次電池に用いられた場合、高い放電容量維持率を有することができる。また、本発明の正極活物質では、上記リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物の表面の少なくとも一部をリチウムイオン伝導性酸化物で被覆することより、二次電池に用いられた場合、高い放電容量維持率し、かつ、低い正極界面抵抗を有することができる。また、本発明の正極活物質の製造方法は、これらの正極活物質を工業規模の生産において容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本実施形態に係る正極活物質の他の例を示した図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る正極活物質の製造方法の一例を示した図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るモリブデン被覆工程の一例を示した図である。
【図４】図４は、電池特性の評価に使用したコイン型電池の概略断面図である。
【図５】図５は、インピーダンス評価に用いたナイキストプロット（上段）と等価回路（下段）の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本実施形態について、まず、リチウムイオン二次電池用正極活物質について説明した後、その製造方法、および、該正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池について説明する。
【００２５】
１．正極活物質
図１は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極活物質（以下、「正極活物質」ともいう。）の一例を示した図である。図１に示すように、正極活物質１は、層状の結晶構造を有するリチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０を含有する。
【００２６】
正極活物質１は、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０を含むことにより、二次電池に用いた場合、高い放電容量維持率を有し、耐久性を向上させることができる。また、正極活物質１は、リチウムサイトのナトリウム含有量を調整することにより、二次電池における正極界面抵抗を低減し、高い出力特性を得ることができる。
【００２７】
また、正極活物質１は、リチウムイオン伝導性酸化物２０を含む。リチウムイオン伝導性酸化物２０は、モリブデンを含む化合物からなり、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面の少なくとも一部を被覆する。
【００２８】
正極活物質１は、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面の少なくとも一部をリチウムイオン伝導性酸化物２０が被覆することにより、正極界面抵抗を低減し、出力特性を向上させるだけでなく、充放電サイクルに伴う容量維持率の低下を抑えることができる。以下、正極活物質１を構成する各成分について説明する。
【００２９】
（１）リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物
正極活物質１は、層状（層状岩塩型）の結晶構造を有するリチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０を含有する。リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０は、一般式（１）：ＬｉｘＮａｙＮｉ１−ａ−ｂＣｏａＭｂＯ２（一般式（１）中、０．０５≦ａ≦０．９５、０≦ｂ≦０．６０、ａ＋ｂ＜１、０．９６≦ｘ＋ｙ≦１．２０、０＜ｙ≦０．１、元素Ｍは、Ｍｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｌａ及びＴａから選択される少なくとも１種の元素である。）で表される。また、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０は、リチウムサイトにナトリウムを含有する。
【００３０】
通常、正極活物質中にリチウムや遷移金属元素とイオン半径が近い異種元素を固溶させることは、カチオンミキシングが生じ、電池特性の劣化を招きやすい。一方、本実施形態に係る正極活物質１では、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０を含むことにより、二次電池に用いられた場合、放電容量維持率を向上させ、高い耐久性を有することができる。このメカニズムの詳細は不明であるが、リチウムやニッケルよりもイオン半径の大きいナトリウムが、層状型酸化物のリチウム（３ａ）サイトに含有されることにより、リチウム拡散経路が広がるだけでなく、遷移金属の混入に伴うカチオンミキシングが抑制されるためと考えられる。
【００３１】
また、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０では、後述するように、リチウムサイトのナトリウムのサイト占有率を調整することにより、二次電池における正極界面抵抗をより低減して、高い出力特性を有することができる。
【００３２】
以下、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の組成について説明する。リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０は、一般式（１）：ＬｉｘＮａｙＮｉ１−ａ−ｂＣｏａＭｂＯ２（一般式（１）中、０．０５≦ａ≦０．９５、０≦ｂ≦０．６０、ａ＋ｂ＜１、０．９６≦ｘ＋ｙ≦１．２０、０＜ｙ≦０．１、元素Ｍは、Ｍｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｌａ及びＴａから選択される少なくとも１種の元素である。）で表される。
【００３３】
［（Ｌｉ＋Ｎａ）／ＴＭ）］
上記一般式（１）中、リチウムの量を示すｘと、ナトリウムの量を示すｙとの合計（ｘ＋ｙ）は、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０中のニッケル、コバルトおよび元素Ｍの原子数の和（ＴＭ）に対する、リチウムおよびナトリウム（Ｌｉ＋Ｎａ）の原子数比［（Ｌｉ＋Ｎａ）／ＴＭ）］を示す。また、［（Ｌｉ＋Ｎａ）／ＴＭ）］は、０．９６以上１．２０以下である。
【００３４】
（Ｌｉ＋Ｎａ）／ＴＭが０．９６未満である場合、正極活物質１を用いたリチウムイオン二次電池における正極の反応抵抗（界面抵抗）が大きくなることにより、二次電池の出力が低くなる。また、（Ｌｉ＋Ｎａ）／ＴＭが１．２０を超える場合、正極活物質の放電容量が低下するとともに、正極の反応抵抗も増加してしまう。また、より大きな放電容量を得るという観点から、（Ｌｉ＋Ｎａ）／ＴＭは、１．１０以下とすることが好ましい。また、上記一般式（１）中、リチウムの量を示すｘは、１を超えてもよい。
【００３５】
［ナトリウム］
上記一般式（１）中、ナトリウム（Ｎａ）の量を示すｙは、０＜ｙ≦０．１であり、好ましくは０．００１≦ｙ≦０．１であり、より好ましくは０．００２≦ｙ≦０．０５である。
【００３６】
また、ナトリウムは、リチウムサイト（３ａサイト）に含まれる。リチウムサイトにおけるナトリウムのサイト占有率は、好ましくは０％を超え１０％以下であり、より好ましくは０．１％以上１０％以下であり、さらに好ましくは０．１％以上５％以下であってもよい。ナトリウムの量が上記範囲である場合、放電容量維持率を向上させ、かつ、正極界面抵抗を低減することができる。
【００３７】
［ニッケル］
上記一般式（１）中、ニッケル（Ｎｉ）の量を示す（１−ａ−ｂ）は、０＜（１−ａ−ｂ）≦０．９５である。ニッケルの量は、要求される電池特性に応じて、適宜、調整することができる。（１−ａ−ｂ）は、例えば、高い電池容量の観点から、０．５以上であってもよく、０．６以上であってもよい。
【００３８】
［コバルト］
上記一般式（１）中、コバルト（Ｃｏ）の量を示すａは、０．０５≦ａ≦０．９５である。ａが０．０５以上である場合、サイクル特性や熱安定性に優れる。また、電池容量を向上させる観点から、ｘは０．５以下であってもよい。
【００３９】
［元素Ｍ］
元素Ｍは、Ｍｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｌａ及びＴａから選択される少なくとも１種の元素である。上記一般式（１）中、元素Ｍの量を示すｂは、０≦ｂ≦０．６０である。元素Ｍを含む場合（ｂが０を超える場合）、出力特性、熱安定性などの電池特性を向上させることができる。一方、ｂが０．６０を超える場合、Ｒｅｄｏｘ反応に貢献するＮｉが減少するため、電池容量が低下する。例えば、元素ＭがＡｌを含んでもよい。上記一般式（１）において、元素Ｍに含まれるＡｌの含有量をｂ１とする場合、好ましくは０．０１≦ｂ１≦０．１である。
【００４０】
なお、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０は、上述した金属元素（Ｌｉ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｃｏ、元素Ｍ）及び酸素以外の元素を、本発明の効果を阻害しない範囲で少量含んでもよい。また、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０としては、複数の一次粒子が凝集して構成された二次粒子を含むことが好ましい。このような二次粒子を含むことにより、二次電池において電解液との接触面積を多くすることができ、出力特性の向上に有利である。また、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０は二次粒子以外に、単独の一次粒子を少量含んでもよい。また、正極活物質１は、上記のリチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０及びリチウムイオン伝導性酸化物２０以外の他の化合物を含んでもよい。
【００４１】
（２）リチウムイオン伝導性酸化物
リチウムイオン伝導性酸化物２０は、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面の少なくとも一部を被覆する。
【００４２】
通常、正極活物質１の表面が異種化合物により完全に被覆されてしまうと、リチウムイオンの移動（インターカレーション）が大きく制限されるため、結果的に正極活物質の持つ高容量という長所が損なわれてしまう。一方、リチウムイオン伝導率が高い化合物はリチウムイオンの移動を促す効果があるため、正極活物質１の表面を、高いリチウムイオン伝導性を有する物質で被覆することにより正極活物質１の表面におけるインターカレーションの促進が可能である。
【００４３】
リチウムイオン伝導性酸化物２０は、モリブデンとリチウムを含む化合物からなり、より好ましくはモリブデン酸リチウムである。モリブデン酸リチウムは、上記リチウムイオン伝導体としての性質を有するため、正極活物質の界面でのリチウム挿入脱離が促進され、二次電池の出力特性が大幅に向上する。
【００４４】
また、モリブデン酸リチウムとしては、Ｌｉ２ＭｏＯ４、Ｌｉ４ＭｏＯ５、及び、Ｌｉ４Ｍｏ５Ｏ１７からなる群から選択される少なくとも一つを含むことが好ましい。
【００４５】
また、リチウムイオン伝導性酸化物２０に含まれるモリブデンの量が、正極活物質１に含まれるニッケル、コバルト、および、元素Ｍの原子数の合計に対して、０．１原子％以上１．０原子％以下であることが好ましく、０．１原子％以上０．５原子％以下であることがより好ましい。モリブデンの量が上記範囲である場合、高い出力特性と耐久性を両立することができる。
【００４６】
一方、モリブデン量が０．１原子％未満である場合、出力特性の改善効果が十分に得られない場合があり、モリブデン量が１．０原子％を超える場合、モリブデン酸リチウムが多くなり過ぎて正極活物質と電解液とのＬｉ伝導が阻害され、電池性能が低下することがある。
【００４７】
また、リチウムイオン伝導性酸化物２０は、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面を均一に被覆することが好ましい。リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面をリチウムイオン伝導性酸化物２０で不均一に被覆した場合、リチウム金属複合酸化物の粒子間でリチウムイオンの移動が不均一となるため、特定の正極活物質粒子に負荷がかかり、サイクル特性の悪化や反応抵抗の上昇を招く恐れがある。後述する正極活物質の製造方法を用いることにより、容易に、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面をリチウムイオン伝導性酸化物２０で均一に被覆することができる。
【００４８】
［比表面積］
正極活物質１は、比表面積が０．３ｍ２／ｇ以上２ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。比表面積を上記範囲とすることにより、電解液との接触を高めて出力特性や電池容量をより良好なものとするとともに熱安定性安も確保することができる。一方、比表面積が０．３ｍ２／ｇ未満である場合、電解液との接触が十分に得られず、出力特性や電池容量が低下することがある。また、比表面積が２ｍ２／ｇを超える場合、電解液の分解が促進され熱安定性が低下するがある。
【００４９】
２．正極活物質の製造方法
本実施形態に係る正極活物質の製造方法は、図２に示すように、ニッケルコバルト複合酸化物と、リチウム化合物と、ナトリウム化合物と、を混合してリチウム混合物を得る、混合工程（Ｓ１０）と、リチウム混合物を焼成して、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０を得る、焼成工程（Ｓ２０）と、
リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０と、モリブデンを含む化合物と、水溶液とを混合して、加熱処理する、モリブデン被覆工程（Ｓ３０）と、
を備える。
【００５０】
混合工程（Ｓ１０）及び焼成工程（Ｓ２０）により、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０を容易に得ることができる。
【００５１】
また、モリブデン被覆工程（Ｓ３０）により、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面を、リチウムイオン伝導性酸化物２０で被覆した上記の正極活物質１を容易に得ることができる。以下、各工程について、説明する。
【００５２】
［混合工程（Ｓ１０）］
混合工程（Ｓ１０）は、ニッケルコバルト複合酸化物と、リチウム化合物と、ナトリウム化合物と、を混合してリチウム混合物を得る工程である。
【００５３】
（ニッケルコバルト複合酸化物）
ニッケルコバルト複合酸化物は、ニッケルとコバルトと、任意に元素Ｍとを含み、それぞれの金属元素の原子数比が、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍ＝（１−ａ−ｂ）：ａ：ｂ（０．０５≦ａ≦０．９５、０≦ｂ≦０．６０、ａ＋ｂ＜１、元素Ｍは、Ｍｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｌａ及びＴａから選択される少なくとも１種の元素）で表される。
【００５４】
ニッケルコバルト複合酸化物は、公知の製造方法で得ることができ、例えば、晶析により得られたニッケルコバルト複合水酸化物を熱処理して得てもよい。この際の熱処理の温度は、例えば、１０５℃以上７００℃以下である。
【００５５】
（リチウム化合物）
リチウム化合物としては、特に限定されず、リチウムを含む公知の化合物を用いることができ、例えば、炭酸リチウム、水酸化リチウム、硝酸リチウムなどが挙げられる。これらの中でも、残留不純物の影響が少なく、焼成温度で溶解するという観点から、炭酸リチウム、及び、水酸化リチウムの少なくとも一方が好ましい。
【００５６】
（ナトリウム化合物）
ナトリウム化合物としては、ナトリウムを含む化合物を用いることができ、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、過炭酸ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化ナトリウム、クエン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、塩化ナトリウム、水酸化ナトリウム、硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
【００５７】
リチウム混合物中のリチウムとナトリウムの合計量は、ニッケル、コバルト及び元素Ｍの合計量に対して、９６原子％以上１２０原子％であり、好ましくは１００原子％以上１１５原子％以下である。
【００５８】
また、リチウム混合物中のナトリウムの合計量は、ニッケル、コバルト及び元素Ｍの合計量に対して、０原子％を超え１０原子％以下であり、好ましくは０．１原子％を超え１０原子％以下であり、より好ましくは０．１原子％以上５原子％以下である。
【００５９】
ニッケルコバルト複合酸化物と、リチウム化合物と、ナトリウム化合物との混合方法は、特に限定されず、ニッケルコバルト複合酸化物等の形骸が破壊されない程度で、これらの化合物が十分に混合されればよい。混合方法としては、例えば、一般的な混合機を使用して混合することができ、例えばシェーカーミキサーやレーディゲミキサー、ジュリアミキサー、Ｖブレンダーなどを用いて混合することができる。
【００６０】
［焼成工程（Ｓ２０）］
焼成工程（Ｓ２０）は、上記リチウム混合物を、焼成する工程である。リチウム混合物を焼成すると、ニッケルコバルト複合酸化物にリチウム化合物中のリチウム、及び、ナトリウム化合物中のナトリウムが拡散し、層状構造を有するリチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物を得ることができる。焼成条件は、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物の組成により適宜、調整できる。以下、焼成条件の一例について説明する。
【００６１】
焼成温度は、好ましくは７００℃以上８５０℃以下である。上記温度で焼成する場合、リチウム化合物、及び、ナトリウム化合物の溶融が生じ、ニッケルコバルト複合酸化物へのリチウム及びナトリウムの浸透と拡散が促進される。
【００６２】
焼成時間は、好ましくは５時間以上１６時間以下である。焼成時間が十分でない場合、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物の生成が十分に行われないことがある。
【００６３】
［モリブデン被覆工程（Ｓ３０）］
モリブデン被覆工程（Ｓ３０）は、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０と、モリブデンを含む化合物と、水溶液とを混合（撹拌）する、混合工程（Ｓ３１）と、加熱処理する、加熱処理工程（Ｓ３２）とを備えることが好ましい。
【００６４】
モリブデンを含む化合物は、混合工程（Ｓ３１）、及び、加熱処理工程（Ｓ３２）により、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面に存在するリチウム化合物と反応して、モリブデン及びリチウムを含む化合物からなるリチウムイオン伝導性酸化物２０を形成する。
【００６５】
［混合工程（Ｓ３１）］
混合工程（Ｓ３１）は、図３に示すように、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０と、モリブデンを含む化合物とを撹拌（混合）しながら、さらに、水又は水溶液を噴霧して混合することが好ましい。
【００６６】
リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０とモリブデンを含む化合物のみを撹拌した状態では、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面に存在するリチウム化合物と、モリブデンを含む化合物との反応が進行しにくいため、水溶液を噴霧しながら撹拌する。これにより、リチウムイオン伝導性酸化物２０を、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面により均一に被覆させることができる。
【００６７】
（モリブデンを含む混合物）
モリブデンを含む化合物は、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面に存在するリチウム化合物と反応して、モリブデンとリチウムとを形成できる化合物であればよい。モリブデンを含む化合物としては、例えば、酸化モリブデン、モリブデン酸、モリブデン酸アンモニウムなどが挙げられ、酸化モリブデン及びモリブデン酸の少なくとも一方が好ましく、酸化モリブデンがより好ましい。なお、モリブデンを含む化合物は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００６８】
モリブデンを含む化合物は、得られる正極活物質に含まれるモリブデンの量が、正極活物質に含まれるニッケル、コバルトおよび元素Ｍの原子数の合計に対して、０．１原子％以上１．０原子％以下、好ましくは０．１原子％以上０．５原子％以下となる量で混合することができる。
【００６９】
（水、水溶液）
水又は水溶液は、モリブデンを含む化合物を溶解して、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面に存在するリチウム化合物と反応させる。水溶液としては、モリブデンを含む化合物を溶解し、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面に存在するリチウム化合物と反応させることができる水溶液であればよい。水、又は水溶液としては、例えば、水、アンモニア水、苛性ソーダー水などが挙げられる。
【００７０】
水又は水溶液の混合量（噴霧量）は、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０に対して、好ましくは２質量％以上１０質量％以下である。
【００７１】
リチウム化合物）
また、混合工程（Ｓ３１）では、さらに、リチウムイオン伝導性酸化物２０を形成するリチウム源として、リチウム化合物を添加してもよい。リチウム化合物を添加することにより、リチウムイオン伝導性の高いＬｉ４ＭｏＯ５等のリチウムイオン伝導性酸化物２０を容易に形成することができる。リチウム化合物としては、炭酸リチウム、水酸化リチウムなどを用いることができる。
【００７２】
撹拌（混合）には、一般的な攪拌機を使用することができ、例えば、ヘンシェルミキサーやドラムミキサーなどを用いることができる。混合・撹拌は、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の形骸が破壊されない程度で、モリブデンを含む化合物を十分に撹拌（混合）すればよい。
【００７３】
［加熱処理工程（Ｓ３２）］
加熱処理工程（Ｓ３２）は、混合工程（Ｓ３１）で得られた混合物を、加熱処理する工程である。加熱処理は、５０℃以上２００℃の範囲で１時間以上加熱処理を行うことが好ましく、１００℃以上２００℃以下の温度で１時間以上行うことがより好ましい。
【００７４】
加熱処理工程（Ｓ３２）を行うことにより、モリブデンを含む化合物と、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面に存在するリチウム化合物とが十分に反応してモリブデン及びリチウムを含む化合物を形成することができる。
【００７５】
形成されるモリブデン及びリチウムを含む化合物としては、モリブデン酸リチウムであることが好ましく、Ｌｉ２ＭｏＯ４、Ｌｉ４ＭｏＯ５、及び、Ｌｉ４Ｍｏ５Ｏ１７からなる群から選択される少なくとも一つを含むことがより好ましい。これらのモリブデン酸リチウムで、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物１０の表面を被覆した場合、二次電池において正極界面抵抗を低減し、出力特性を向上させることができる。
【００７６】
なお、モリブデン及びリチウムを含む化合物を被覆することにより得られる効果は、本実施形態に係るリチウムコバルトアルミニウム複合酸化物だけでなく、一般的に使用されるリチウム二次電池用正極活物質にも適用できる。
【００７７】
３．リチウムイオン二次電池
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池（以下、「二次電池」ともいう。）は、上述した正極活物質を含む正極と、負極と、非水系電解質とを備える。二次電池は、例えば、正極、負極、及び非水系電解液を備える。また、二次電池は、例えば、正極、負極、及び固体電解質を備えてもよい。また、二次電池は、リチウムイオンの脱離及び挿入により、充放電を行う二次電池であればよく、例えば、非水系電解液二次電池であってもよく、全固体リチウム二次電池であってもよい。なお、以下に説明する実施形態は例示にすぎず、本実施形態に係る二次電池は、本明細書に記載されている実施形態を基づいて、種々の変更、改良を施した形態に適用してもよい。
【００７８】
［構成部材］
（正極）
まず、上記の正極活物質１００、導電材および結着剤を混合し、さらに必要に応じて活性炭や、粘度調整などの目的の溶剤を添加し、これを混練して正極合材ペーストを作製する。その際、目的とする二次電池の性能に応じて、正極合材ペースト中のそれぞれの混合比は、適宜、調整することができる。例えば、溶剤を除いた正極合材の固形分を１００質量部とした場合、正極活物質の含有量を６０質量部以上９５質量部以下、導電材の含有量を１質量部以上２０質量部以下とし、結着剤の含有量を１質量部以上２０質量部以下としてもよい。
【００７９】
導電材としては、例えば、黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛および膨張黒鉛など）や、アセチレンブラックやケッチェンブラックなどのカーボンブラック系材料を用いることができる。
【００８０】
結着剤は、活物質粒子をつなぎ止める役割を果たすもので、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂およびポリアクリル酸を用いることができる。
【００８１】
必要に応じ、正極活物質、導電材および活性炭を分散させ、結着剤を溶解する溶剤を正極合材に添加してもよい。溶剤としては、具体的には、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。また、正極合材には、電気二重層容量を増加させるために、活性炭を添加してもよい。
【００８２】
得られた正極合材ペーストを、例えば、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布し、乾燥して、溶剤を飛散させる。必要に応じ、電極密度を高めるべく、ロールプレスなどにより加圧することもある。このようにして、シート状の正極を作製することができる。シート状の正極は、目的とする電池に応じて適当な大きさに裁断などをして、電池の作製に供することができる。なお、正極の作製方法は、上記の方法に限られることなく、他の方法によってもよい。
【００８３】
（負極）
負極として、金属リチウムやリチウム合金などを用いてもよい。また、負極として、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる負極活物質に、結着剤を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状にした負極合材を、銅などの金属箔集電体の表面に塗布し、乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものを用いてもよい。
【００８４】
負極活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛およびフェノール樹脂などの有機化合物焼成体、およびコークスなどの炭素物質の粉状体を用いることができる。この場合、負極結着剤としては、正極同様、ＰＶＤＦなどの含フッ素樹脂を用いることができ、これらの活物質および結着剤を分散させる溶剤としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。
【００８５】
（セパレータ）
正極と負極との間には、必要に応じてセパレータを挟み込んで配置する。セパレータは、正極と負極とを分離し、電解質を保持するものであり、ポリエチレンやポリプロピレンなどの薄い膜で、微少な孔を多数有する膜を用いることができる。
【００８６】
（非水系電解質）
非水系電解質としては、非水系電解液を用いることができる。非水系電解液は、例えば、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものを用いてもよい。また、非水系電解液として、イオン液体にリチウム塩が溶解したものを用いてもよい。なお、イオン液体とは、リチウムイオン以外のカチオンおよびアニオンから構成され、常温でも液体状を示す塩をいう。
【００８７】
有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートおよびトリフルオロプロピレンカーボネートなどの環状カーボネート、また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジプロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート、さらに、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフランおよびジメトキシエタンなどのエーテル化合物、エチルメチルスルホンやブタンスルトンなどの硫黄化合物、リン酸トリエチルやリン酸トリオクチルなどのリン化合物などから選ばれる１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いることができる。
【００８８】
支持塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、およびそれらの複合塩などを用いることができる。さらに、非水系電解液は、ラジカル捕捉剤、界面活性剤および難燃剤などを含んでいてもよい。
【００８９】
また、非水系電解質としては、固体電解質を用いてもよい。固体電解質は、高電圧に耐えうる性質を有する。固体電解質としては、無機固体電解質、有機固体電解質が挙げられる。
【００９０】
無機固体電解質として、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質等が挙げられる。
【００９１】
酸化物系固体電解質としては、特に限定されず、酸素（Ｏ）を含有し、かつ、リチウムイオン伝導性と電子絶縁性とを有するものであれば用いることができる。酸化物系固体電解質としては、例えば、リン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４）、Ｌｉ３ＰＯ４ＮＸ、ＬｉＢＯ２ＮＸ、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４−Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ４ＳｉＯ４−Ｌｉ３ＶＯ４、Ｌｉ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ−ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ、Ｌｉ１＋ＸＡｌＸＴｉ２−Ｘ（ＰＯ４）３（０≦Ｘ≦１）、Ｌｉ１＋ＸＡｌＸＧｅ２−Ｘ（ＰＯ４）３（０≦Ｘ≦１）、ＬｉＴｉ２（ＰＯ４）３、Ｌｉ３ＸＬａ２／３−ＸＴｉＯ３（０≦Ｘ≦２／３）、Ｌｉ５Ｌａ３Ｔａ２Ｏ１２、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２、Ｌｉ６ＢａＬａ２Ｔａ２Ｏ１２、Ｌｉ３．６Ｓｉ０．６Ｐ０．４Ｏ４等が挙げられる。
【００９２】
硫化物系固体電解質としては、特に限定されず、硫黄（Ｓ）を含有し、かつ、リチウムイオン伝導性と電子絶縁性とを有するものであれば用いることができる。硫化物系固体電解質としては、例えば、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｂ２Ｓ３、Ｌｉ３ＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−Ｓｉ２Ｓ、Ｌｉ３ＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｏ５、ＬｉＩ−Ｌｉ３ＰＯ４−Ｐ２Ｓ５等が挙げられる。
【００９３】
なお、無機固体電解質としては、上記以外のものを用いてよく、例えば、Ｌｉ３Ｎ、ＬｉＩ、Ｌｉ３Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ等を用いてもよい。
【００９４】
有機固体電解質としては、イオン伝導性を示す高分子化合物であれば、特に限定されず、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、これらの共重合体などを用いることができる。また、有機固体電解質は、支持塩（リチウム塩）を含んでいてもよい。なお、固体電解質を用いる場合は、電解質と正極活物質の接触を確保するため、正極材中にも固体電解質を混合させてもよい。
【００９５】
（電池の形状、構成）
二次電池の構成は、特に限定されず、上述したように正極、負極、セパレータ、非水系電解質などで構成されてもよく、正極、負極、固体電解質などで構成されもよい。また、二次電池の形状は、特に限定されず、円筒形や積層形など、種々の形状にすることができる。
【００９６】
例えば、二次電池が非水系電解液二次電池である場合、正極および負極を、セパレータを介して積層させて電極体とし、得られた電極体に、非水系電解液を含浸させ、正極集電体と外部に通ずる正極端子との間、および、負極集電体と外部に通ずる負極端子との間を、集電用リードなどを用いて接続し、電池ケースに密閉して、二次電池を完成させる。
【００９７】
（特性）
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、正極活物質１を正極に含むことにより、高出力で高い耐久性を有することができる。好ましい形態で得られた正極活物質１を、例えば、実施例で用いたような２０３２型コイン型電池の正極に用いた場合、低い正極界面抵抗（正極抵抗）と、サイクル試験後の高い放電容量維持率を得ることができる。
【実施例】
【００９８】
以下に、実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例及び比較例に用いた各評価方法は、以下の通りである。
【００９９】
（組成の分析）
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析法による定量分析により測定した。また、ＩＣＰ発光分光分析装置には、株式会社島津製作所製のＩＣＰＥ−９０００を用いた。
（サイト占有率）
リチウムサイトのナトリウムのサイト占有率は、Ｘ線回折のリートベルト解析から求めた。また、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）には、スペクトリス株式会社製のＸ‘ＰｅｒｔＰＲＯを、リートベルト解析には、米国ＭＤＩ社製のＪＡＤＥ−ＸＲＤ解析ソフトウェアを用いた。
【０１００】
（正極活物質の比表面積）
窒素吸着によるＢＥＴ法により測定した。また、比表面積測定装置には、株式会社マウンテック製のマックソーブ１２００シリーズ（流動式窒素ガス吸着法）を用いた。
【０１０１】
（二次電池の作製）
得られたリチウムイオン二次電池用正極活物質の電池特性の評価は、以下のように図５に示す評価用コイン型電池ＣＢＡを作製して行った。
【０１０２】
得られた正極活物質５２．５ｍｇ、アセチレンブラック１５ｍｇ、およびポリテトラフッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）７．５ｍｇを混合し、１００ＭＰａの圧力で直径１１ｍｍ、厚み１００μｍにプレス成形して、正極（評価用電極）ＰＥを作製した。
【０１０３】
次に作製した正極ＰＥを真空乾燥機中１２０℃で１２時間乾燥した。乾燥した正極ＰＥと、負極ＮＥ、セパレータＳＥおよび電解液とを用いて、図５に示すコイン型電池ＣＢＡを、露点が−６０℃に管理されたＡｒ雰囲気のグローブボックス内で作製した。
【０１０４】
負極ＮＥには、直径１４ｍｍの円盤状に打ち抜かれた平均粒径２０μｍ程度の黒鉛粉末とポリフッ化ビニリデンが銅箔に塗布された負極シートを用い、電解液には、１ＭのＬｉＰＦ６を支持電解質とするエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の等量混合液（宇部興産株式会社製）を用いた。セパレータＳＥには、膜厚２５μｍのポリエチレン多孔膜を用いた。また、コイン型電池ＣＢＡは、ガスケットＧＡとウェーブワッシャーＷＷを有し、正極缶ＰＣと負極缶ＮＣとでコイン状の電池に組み立てられた。
【０１０５】
（正極界面抵抗）
正極界面抵抗（正極抵抗）は、コイン型電池ＣＢＡを用いて、以下の方法で評価した。まず、コイン型電池ＣＢＡを充電電位４．０Ｖで充電して、周波数応答アナライザおよびポテンショガルバノスタット（ソーラトロン社製、１２５５Ｂ）を使用して交流インピーダンス法により測定して図６に示すインピーダンススペクトル（ナイキストプロット）を得た。得られたナイキストプロットには、高周波領域と中間周波領域とに２つの半円が観測され、低周波領域に直線が観察される。このナイキストプロットに基づき、図６に示す等価回路モデルを用いてフィッティング計算して、正極界面抵抗を算出した。なお、図６における、Ｒｓはバルク抵抗、Ｒ１は正極被膜抵抗、Ｒｃｔは電解液／正極界面抵抗（界面のＬｉ＋移動抵抗）、Ｗはワーブルグ成分、ＣＰＥ１、ＣＰＥ２は定相要素を示す。なお、表１、２中、正極界面抵抗は、比較例１を１（基準）とした場合の相対値を示す。
【０１０６】
（放電容量維持率）
放電容量維持率は、コイン型電池ＣＢＡを用いて、充放電サイクル試験後の容量維持率により評価した。充放電サイクル試験は、６０℃の環境下で３．０−４．２Ｖの電圧範囲で、充電と放電を１００サイクル繰り返し行った。１００サイクル目の放電容量を測定して、１サイクル目の放電容量（初期放電容量）に対する１００サイクル目の放電容量の百分率を容量維持率（％）として求めた。
【０１０７】
（参考例１）
公知の技術で得られたニッケルを主成分とする水酸化物を６００℃で加熱して得られたニッケルコバルト酸化物と、リチウム化合物として水酸化リチウムと、ナトリウム化合物として炭酸ナトリウムと、を混合してリチウム混合物を得た。なお、炭酸ナトリウムは、リチウム混合物中、ナトリウムの量がニッケルコバルト酸化物に含まれるニッケル、コバルトおよびアルミニウムの原子数の合計に対して、１原子％となるように混合した。上記リチウム混合物を７５０℃で１２時間焼成して、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物を得た。
【０１０８】
得られたリチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物の組成は、Ｌｉ１．０４Ｎａ０．０１Ｎｉ０．８２Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０３Ｏ２であり、比表面積は、０．５ｍ２／ｇであった。リチウムサイト（３ａサイト）中のナトリウム含有量（ナトリウムのサイト占有率）は０．９５％であった。また、得られたリチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物を用いて電池特性を評価した。評価結果を表１、２に示す。
【０１０９】
（参考例２）
組成がＬｉ１．０３Ｎａ０．０２Ｎｉ０．８２Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０３Ｏ２となるように、リチウム混合物中のリチウム化合物及びナトリウム化合物の混合量を調整したこと以外は、実施例１と同様にして、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物を作製した。リチウムサイト中のナトリウム含有量は１．９％であった。また、得られたリチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物を用いて電池特性を評価した。評価結果を表１に示す。
【０１１０】
（参考例３）
組成がＬｉ１．００Ｎａ０．０５Ｎｉ０．８２Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０３Ｏ２となるように、リチウム混合物中のリチウム化合物及びナトリウム化合物の混合量を調整したこと以外は、実施例１と同様にして、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物を作製した。リチウムサイト中のナトリウム含有量は１．９％であった。また、得られたリチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物を用いて電池特性を評価した。評価結果を表１に示す。
【０１１１】
（参考例４）
組成がＬｉ０．９５Ｎａ０．１０Ｎｉ０．８２Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０３Ｏ２となるように、リチウム混合物中のリチウム化合物及びナトリウム化合物の混合量を調整したこと以外は、実施例１と同様にして、リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物を作製した。リチウムサイト中のナトリウム含有量は９．０％であった。得られたリチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物を用いて電池特性を評価した。評価結果を表１に示す。
【０１１２】
（実施例１）
参考例１で得られたリチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物（母材）と酸化モリブデンとを混合攪拌機を用いて、十分に撹拌しながら、これらの粉末表面に水をリチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物に対して８質量％噴霧した。その後、得られた混合物を１５０℃で１時間加熱処理を行ない、母材の表面にモリブデンを含む化合物（Ｍｏ化合物）の被覆を行い、正極活物質を得た。
【０１１３】
得られた正極活物質中のＭｏの含有量をＩＣＰ法により分析したところ、ニッケル、コバルトおよびアルミニウムの原子数の合計に対して０．１原子％であることを確認した。また、被覆されたＭｏ化合物の形態をＸＲＤで分析したところ、Ｌｉ２ＭｏＯ４が形成されていることを確認した。得られた正極活物質を用いて電池特性を評価した。評価結果を表２に示す。
【０１１４】
（実施例２）
正極活物質中のＭｏの含有量を０．２５原子％とした以外は実施例１と同様にして正極活物質を作製した。また、被覆されたＭｏ化合物の形態は、Ｌｉ２ＭｏＯ４であった。得られた正極活物質を用いて電池特性を評価した。評価結果を表２に示す。
【０１１５】
（実施例３）
正極活物質中のＭｏの含有量を０．５０原子％とした以外は実施例１と同様にして正極活物質を作製した。また、被覆されたＭｏ化合物の形態は、Ｌｉ２ＭｏＯ４であった。得られた正極活物質を用いて電池特性を評価した。評価結果を表２に示す。
【０１１６】
（実施例４）
正極活物質中のＭｏの含有量を０．９５原子％とした以外は実施例５と同様にして正極活物質を作製した。また、被覆されたＭｏ化合物の形態は、Ｌｉ２ＭｏＯ４であった。得られた正極活物質を用いて電池特性を評価した。評価結果を表２に示す。
【０１１７】
（実施例５）
加熱処理温度を２５℃とした以外は実施例３と同様にして正極活物質を作製した。また、被覆されたＭｏ化合物の形態は、ＭｏＯ３であった。得られた正極活物質を用いて電池特性を評価した。評価結果を表２に示す。
【０１１８】
（実施例６）
加熱処理温度を１００℃とした以外は実施例３と同様にして正極活物質を作製した。また、被覆されたＭｏ化合物の形態は、ＭｏＯ３であった。得られた正極活物質を用いて電池特性を評価した。評価結果を表２に示す。
【０１１９】
（実施例７）
リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物（母材）と酸化モリブデンとを混合する際に、水酸化リチウムを添加したこと以外は実施例３と同様にして正極活物質を作製した。また、被覆されたＭｏ化合物の形態は、Ｌｉ４ＭｏＯ５であった。得られた正極活物質を用いて電池特性を評価した。評価結果を表２に示す。
【０１２０】
（比較例１）
公知の技術で得られたニッケルを主成分とする水酸化物を６００℃で加熱して得られたニッケルコバルト酸化物と、リチウム化合物として水酸化リチウムとを混合し、７５０℃で１２時間焼成し、リチウムニッケル複合酸化物（正極活物質）を得た。得られた正極活物質の組成は、Ｌｉ１．０５Ｎｉ０．８２Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０３Ｏ２であった。このリチウムニッケル複合酸化物の比表面積は、０．５ｍ２／ｇであった。
【０１２１】
（比較例２）
比較例１のリチウムニッケル複合酸化物（正極活物質）を用いて、正極活物質中のＭｏの含有量を０．５０質量％とした以外は実施例１と同様にして正極活物質を作製した。また、被覆されたＭｏ化合物の形態は、Ｌｉ２ＭｏＯ４であった。得られた正極活物質を用いて電池特性を評価した。評価結果を表２に示す。
【０１２２】
（比較例３）
熱処理温度を２５℃とした以外は比較例２と同様にして正極活物質を作製した。また、被覆されたＭｏ化合物の形態は、ＭｏＯ３であった。得られた正極活物質を用いて電池特性を評価した。評価結果を表２に示す。
【０１２３】
【表１】
2020123441.tif 000002
【０１２４】
【表２】
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【０１２５】
（評価）
表１に示されるように、参考例１〜４のリチウムサイトにナトリウムを含有するリチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物では、ナトリウムを含有しない比較例１と比較して、放電容量維持率が向上した。特に、ナトリウムのサイト占有率が５％以下である参考例１〜３の正極活物質では、正極界面抵抗が低減し、かつ、高い放電容量維持率を示した。
【０１２６】
また、表２に示されるように、実施例１〜４、７の正極活物質は、比較例１〜３の正極活物質と比較して、正極界面抵抗が低く、かつ、高い放電容量維持率を有し、優れた電池特性を有することが確認された。特に、モリブデン化合物を混合する際に、リチウム化合物を添加した実施例７の正極活物質は、良好な正極界面抵抗を有する。
【０１２７】
なお、実施例５、６では、ナトリウムを含有しない以外は実施例５と同様に製造された比較例３と比較して、正極界面抵抗が低く、かつ、高い放電容量維持率を有することが確認された。しかし、実施例５、６の正極活物質では、リチウムイオン伝導性が低い酸化モリブデンで母材の表面が被覆されているため、比較例１、２と比較して、正極界面抵抗が高く、放電容量維持率も低かった。
【０１２８】
以上の結果より、本発明の正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池は、正極界面抵抗が低く耐久性も良いものとなり、優れた特性を有した電池となることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明のリチウムイオン二次電池は、常に高容量を要求される小型携帯電子機器（ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話端末など）の電源に好適であり、高出力、高耐久性が要求される電気自動車用電池にも好適である。
【０１３０】
また、本発明のリチウムイオン二次電池は、優れた安全性を有し、小型化、高出力化が可能であることから、搭載スペースに制約を受ける電気自動車用電源として好適である。
【０１３１】
なお、本発明は、電気エネルギーで駆動する電気自動車用の電源のみならず、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃焼機関と併用するいわゆるハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車用の電源としても用いることができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１…正極活物質
１０…リチウムナトリウムニッケルコバルト複合酸化物
２０…リチウムイオン伝導性酸化物
ＣＢＡ…コイン型電池（評価用）
ＰＥ…正極（評価用電極）
ＮＥ…負極
ＳＥ…セパレータ
ＧＡ…ガスケット
ＷＷ…ウェーブワッシャー
ＰＣ…正極缶
ＮＣ…負極缶
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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