(57)【要約】【課題】プレス後も造粒体内に電解液が侵入し易いリチウムイオン二次電池用正極材料、リチウムイオン二次電池用正極、リチウムイオン二次電池を提供する。【解決手段】本発明のリチウムイオン二次電池用正極材料は、積算細孔容積分布より算出される細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積が０．１ｃｍ３／ｇ以上かつ０．２ｃｍ３／ｇ以下であり、細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積を１００％としたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積の割合が６５％以上である造粒体を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
積算細孔容積分布より算出される細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積が０．１ｃｍ３／ｇ以上かつ０．２ｃｍ３／ｇ以下であり、細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積を１００％としたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積の割合が６５％以上である造粒体を含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極材料。
【請求項２】
前記造粒体は、２５ＭＰａの圧力を加えたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける積算細孔容積分布より算出される細孔容積の保持率が７５％以上であることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用正極材料。
【請求項３】
前記造粒体が、一般式ＬｉｘＡｙＤｚＰＯ４（但し、ＡはＣｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｕおよびＣｒからなる群から選択される少なくとも１種、ＤはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｃおよびＹからなる群から選択される少なくとも１種、０．９＜ｘ＜１．１、０＜ｙ≦１、０≦ｚ＜１、０．９＜ｙ＋ｚ＜１．１）で表わされる一次粒子と、該一次粒子の表面を被覆する炭素被膜と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池用正極材料。
【請求項４】
電極集電体と、該電極集電体上に形成された正極合剤層と、を備えたリチウムイオン二次電池用正極であって、
前記正極合剤層は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池用正極材料を含有することを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極。
【請求項５】
正極と、負極と、非水電解質と、を備えるリチウムイオン二次電池であって、
前記正極として、請求項４に記載のリチウムイオン二次電池用正極を備えることを特徴とする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材料、リチウムイオン二次電池用正極、リチウムイオン二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
非水電解液系の二次電池であるリチウムイオン二次電池は、小型化、軽量化、高容量化が可能であり、しかも、高出力、高エネルギー密度であるという優れた特性を有していることから、電気自動車を始め、電動工具等の高出力電源としても商品化されている。リチウムイオン二次電池用正極材料としては、例えば、電極活物質および電極活物質の表面を被覆する炭素被膜を含む一次粒子で造粒された造粒体を含有するものが知られている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池用正極材料を用いて、リチウムイオン二次電池用正極を作製する際には、電極の体積当たりのエネルギー密度の向上や、正極合剤層のムラ低減による耐久性の向上を図るために、集電体にリチウムイオン二次電池用正極材料を塗布した時にロールプレスなどにより圧縮することが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−５６０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）の一次粒子が凝集した造粒体を電極活物質として利用する際に、造粒体が脆弱な場合、プレス時に造粒体が崩壊し、造粒体中の細孔が潰れてしまい、造粒体内に電解液が侵入し難くなることがあった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、プレス後も造粒体内に電解液が侵入し易いリチウムイオン二次電池用正極材料、リチウムイオン二次電池用正極、リチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、リチウムイオン二次電池用正極材料が、積算細孔容積分布より算出される細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積が０．１ｃｍ３／ｇ以上かつ０．２ｃｍ３／ｇ以下であり、細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積を１００％としたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積の割合が６５％以上である造粒体を含むことにより、プレス後も造粒体内に電解液が侵入し易いリチウムイオン二次電池用正極材料が得られることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明のリチウムイオン二次電池用正極材料は、積算細孔容積分布より算出される細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積が０．１ｃｍ３／ｇ以上かつ０．２ｃｍ３／ｇ以下であり、細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積を１００％としたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積の割合が６５％以上である造粒体を含む。
【０００９】
本発明のリチウムイオン二次電池用正極は、電極集電体と、該電極集電体上に形成された正極合剤層と、を備えたリチウムイオン二次電池用正極であって、前記正極合剤層は、本発明のリチウムイオン二次電池用正極材料を含有する。
【００１０】
本発明のリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、非水電解質と、を備えるリチウムイオン二次電池であって、前記正極として、本発明のリチウムイオン二次電池用正極を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のリチウムイオン二次電池用正極材料によれば、プレス後も造粒体内に電解液を侵入し易くすることができる。
【００１２】
本発明のリチウムイオン二次電池用正極によれば、本発明のリチウムイオン二次電池用正極材料を含有しているため、リチウムイオン二次電池用正極に含まれる造粒体内に電解液を侵入し易く、電子伝導性とイオン伝導性を両立し、エネルギー密度を向上したリチウムイオン二次電池用正極を提供することができる。
【００１３】
本発明のリチウムイオン二次電池によれば、本発明のリチウムイオン二次電池用正極を備えるため、放電容量が大きく、かつ、充放電の直流抵抗が低いリチウムイオン二次電池を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のリチウムイオン二次電池用正極材料、リチウムイオン二次電池用正極、リチウムイオン二次電池の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１５】
［リチウムイオン二次電池用正極材料］
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料は、積算細孔容積分布より算出される細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積が０．１ｃｍ３／ｇ以上かつ０．２ｃｍ３／ｇ以下であり、細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積を１００％としたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積の割合が６５％以上である顆粒を含む。
【００１６】
本実施形態に係る顆粒は、積算細孔容積分布より算出される細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける積算細孔容積が０．１ｃｍ３／ｇ以上かつ０．２ｃｍ３／ｇ以下であり、０．１ｃｍ３／ｇ以上かつ０．１７ｃｍ３／ｇ以下であることがより好ましい。
上記の細孔容積が０．１ｃｍ３／ｇ未満では、一次粒子間に電解液が浸み込み難く、電子伝導性が低くなる。一方、上記の細孔容積が０．２ｃｍ３／ｇを超えると、顆粒密度が低くなり、電極のエネルギー密度が低下してしまう。
【００１７】
本実施形態に係る顆粒は、細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積を１００％としたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積の割合が６５％以上であり、６７％以上であることが好ましく、６９％以上であることがより好ましい。
細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積を１００％としたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積の割合が６５％以上であれば、顆粒の構造の密度ムラが少なくなり、プレス時に顆粒の破壊が発生し難くなる。
【００１８】
本実施形態に係る顆粒の積算細孔容積分布は、窒素吸脱着測定を実施し、ＢＪＨ（Ｂａｒｒｅｔｔ  Ｊｏｙｎｅｒ  Ｈａｌｌｅｎｄａ）法により測定される。
【００１９】
本実施形態に係る顆粒は、２５ＭＰａの圧力を加えたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積の保持率が７５％以上であることが好ましく、７８％以上であることがより好ましい。
細孔容積の保持率が７５％以上であれば、一次粒子に被覆されている炭素被膜の膜剥がれが起き難くなる。
【００２０】
なお、本実施形態に係る顆粒において、２５ＭＰａの圧力を加えたときの細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積の保持率とは、２５ＭＰａの圧力を加えたときの細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積を、２５ＭＰａの圧力を加える前の細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積で除した値のことである。すなわち、前記の保持率は、下記式（１）で算出される。
（２５ＭＰａの圧力を加えたときの細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積）／（２５ＭＰａの圧力を加える前の細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積）×１００［％］・・・（１）
【００２１】
本実施形態に係る顆粒は、正極活物質（一次粒子）と、正極活物質の表面を被覆する炭素被膜（熱分解炭素被膜）と、を有する。また、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料は、前記の顆粒で造粒された造粒体を含む。以下、正極活物質（一次粒子）、および、その表面を被覆する炭素被膜を含む顆粒（一次粒子）を、炭素質被覆正極活物質の一次粒子と言うこともある。
【００２２】
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料は、炭素質被覆正極活物質の一次粒子の平均粒子径が、３０ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下であり、５０ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下であることがより好ましい。
ここで、炭素質被覆正極活物質の一次粒子の平均粒子径を上記の範囲とした理由は、次の通りである。平均一次粒子径が３０ｎｍ以上であると、比表面積が大きくなり過ぎることによる、炭素量の増加を抑制することができる。一方、平均一次粒子径が５００ｎｍ以下であると、比表面積の大きさから電子伝導性とイオン拡散性が向上することができる。
【００２３】
炭素質被覆正極活物質の一次粒子の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察により、無作為に測定した２００個以上の一次粒子の粒子径を個数平均することで求められる。
【００２４】
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料は、炭素質被覆正極活物質の一次粒子で造粒された造粒体の平均粒子径が、０．５μｍ以上かつ６０μｍ以下であり、１μｍ以上かつ２０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上かつ１０μｍ以下であることがより好ましい。
ここで、造粒体の平均粒子径を上記の範囲とした理由は、次の通りである。造粒体の平均粒子径が０．５μｍ以上であると、正極材料、導電助剤、バインダー樹脂（結着剤）および溶剤を混合して、リチウムイオン二次電池用正極材料ペーストを調製する際の導電助剤および結着剤の配合量を抑えることができ、リチウムイオン二次電池用正極合剤層の単位質量当たりのリチウムイオン二次電池の電池容量を大きくすることができる。一方、造粒体の平均粒子径が６０μｍ以下であると、リチウムイオン二次電池用正極合剤層に含まれる導電助剤や結着剤の分散性、均一性を高めることができる。その結果、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料を用いたリチウムイオン二次電池は、高速充放電における放電容量を大きくすることができる。
【００２５】
造粒体の平均粒子径は、ポリビニルピロリドン０．１質量％を水に溶解した分散媒に、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料を懸濁させて、レーザ回折式粒度分析装置を用いて測定される。
【００２６】
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料は、炭素質被覆正極活物質の一次粒子における炭素含有量が０．５質量％以上かつ２．５質量％以下であることが好ましく、０．８質量％以上かつ１．３質量％以下であることがより好ましく、０．８質量％以上かつ１．２質量％以下であることがさらに好ましい。
ここで、炭素質被覆正極活物質の一次粒子における炭素含有量を上記の範囲とした理由は、次の通りである。一次粒子における炭素含有量が０．５質量％以上であれば、電子伝導性を充分に高めることができる。一方、炭素質被覆正極活物質の一次粒子における炭素含有量が２．５質量％以下であれば、電極密度を高めることができる。
【００２７】
炭素質被覆正極活物質の一次粒子における炭素含有量は、炭素分析計（炭素硫黄分析装置：ＥＭＩＡ−８１０Ｗ（商品名）、堀場製作所社製）を用いて、測定される。
【００２８】
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料は、炭素質被覆正極活物質の一次粒子における炭素被膜の被覆率が８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。
ここで、炭素質被覆正極活物質の一次粒子における炭素被膜の被覆率を上記の範囲とした理由は、次の通りである。炭素質被覆正極活物質の一次粒子における炭素被膜の被覆率が８０％以上であれば、炭素質被覆の被覆効果が充分に得られる。
【００２９】
炭素質被覆正極活物質の一次粒子における炭素被膜の被覆率は、透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＴＥＭ）、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｍｉｃｒｏａｎａｌｙｚｅｒ、ＥＤＸ）等を用いて測定される。
【００３０】
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料は、炭素質被覆正極活物質の一次粒子における炭素被膜の膜厚が０．８ｎｍ以上かつ５．０ｎｍ以下であることが好ましく、０．９ｎｍ以上かつ４．５ｎｍ以下であることがより好ましく、０．８ｎｍ以上かつ４．０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
ここで、炭素質被覆正極活物質の一次粒子における炭素被膜の膜厚を上記の範囲とした理由は、次の通りである。一次粒子における炭素被膜の膜厚が０．８ｎｍ以上であれば、炭素被膜の厚みが薄過ぎるために、所望の抵抗値を有する炭素被膜を形成することができなくなることを抑制できる。一方、炭素質被覆正極活物質の一次粒子における炭素被膜の膜厚が５．０ｎｍ以下であれば、電極材料の単位質量当たりの電池容量が低下することを抑制できる。
【００３１】
炭素質被覆正極活物質の一次粒子における炭素被膜の膜厚は、透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＴＥＭ）、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｍｉｃｒｏａｎａｌｙｚｅｒ、ＥＤＸ）等を用いて測定される。
【００３２】
なお、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料は、上記の造粒体以外の成分を含んでいてもよい。造粒体以外の成分としては、例えば、バインダー樹脂からなる結着剤、カーボンブラック、アセチレンブラック、グラファイト、ケッチェンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛等の導電助剤等が挙げられる。
【００３３】
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料の上記の造粒体の比表面積は、６ｍ２／ｇ以上かつ３０ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、１０ｍ２／ｇ以上かつ２０ｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。
ここで、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料の比表面積を上記の範囲に限定した理由は、次の通りである。比表面積が６ｍ２／ｇ以上であれば、正極材料内のリチウムイオンの拡散速度を高くすることができ、リチウムイオン二次電池の電池特性を改善することができる。一方、比表面積が３０ｍ２／ｇを以下であれば、電子伝導性を高めることができる。
【００３４】
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料の比表面積は、比表面積計を用いて、窒素（Ｎ２）吸着によるＢＥＴ法により測定される。
【００３５】
「正極活物質」
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料は、正極活物質として、オリビン系正極活物質を含むことが好ましい。
オリビン系正極活物質は、一般式ＬｉｘＡｙＤｚＰＯ４（但し、ＡはＣｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｕおよびＣｒからなる群から選択される少なくとも１種、ＤはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｃおよびＹからなる群から選択される少なくとも１種、０．９＜ｘ＜１．１、０＜ｙ≦１、０≦ｚ＜１、０．９＜ｙ＋ｚ＜１．１）で表わされる化合物からなる。
【００３６】
ＬｉｘＡｙＤｚＰＯ４において、０．９＜ｘ＜１．１、０＜ｙ≦１、０≦ｚ＜１、０．９＜ｙ＋ｚ＜１．１を満たす正極活物質であることが、高放電容量、高エネルギー密度の観点から好ましい。
【００３７】
Ａについては、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｆｅが、Ｄは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌが、高い放電電位、高い安全性を実現可能な正極合剤層とすることができる点から好ましい。
【００３８】
オリビン系正極活物質の結晶子径が、３０ｎｍ以上かつ１５０ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上かつ１２０ｎｍ以下であることがより好ましい。
オリビン系正極活物質の結晶子径が３０ｎｍ未満であると、正極活物質の表面を熱分解炭素被膜で充分に被覆するためには多くの炭素を必要とし、また、大量の結着剤が必要となるために、正極中の正極活物質量が低下し、電池の容量が低下することがある。同様に、結着力不足により炭素被膜が剥離することがある。一方、オリビン系正極活物質の結晶子径が１５０ｎｍを超えると、正極活物質の内部抵抗が大きくなり、電池を形成した場合に、高速充放電レートにおける放電容量を低下させることがある。
【００３９】
オリビン系正極活物質の結晶子径は、Ｘ線回折測定により測定した粉末Ｘ線回折図形の（０２０）面の回折ピークの半値幅、および回折角（２θ）を用いて、シェラーの式により算出される。
【００４０】
「炭素被膜」
炭素被膜は、原料となる有機化合物が炭化することにより得られる熱分解炭素被膜である。炭素被膜の原料となる炭素源は、炭素の純度が４０．００％以上かつ６０．００％以下の有機化合物由来であることが好ましい。
【００４１】
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料における炭素被膜の原料となる炭素源の「炭素の純度」の算出方法としては、複数種類の有機化合物を用いる場合、各有機化合物の配合量（質量％）と既知の炭素の純度（％）から、各有機化合物の配合量中の炭素量（質量％）を算出、合算し、その有機化合物の総配合量（質量％）と総炭素量（質量％）から、下記の式（２）に従って算出する方法が用いられる。
炭素の純度（％）＝総炭素量（質量％）／総配合量（質量％）×１００・・・（２）
【００４２】
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料によれば、積算細孔容積分布より算出される細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積が０．１ｃｍ３／ｇ以上かつ０．２ｃｍ３／ｇ以下であり、細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積を１００％としたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積の割合が６５％以上である顆粒を含むため、プレス後も顆粒内に電解液を侵入し易くすることができる。そのため、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料によれば、電子伝導性とイオン伝導性を両立し、エネルギー密度を向上したリチウムイオン二次電池用正極が得られる。さらに、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料によれば、放電容量が大きく、かつ、充放電の直流抵抗が低いリチウムイオン二次電池を提供することができる。
【００４３】
［リチウムイオン二次電池用電極材料の製造方法］
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極材料の製造方法は特に限定されないが、例えば、ＬｉｘＡｙＤｚＰＯ４粒子と、有機化合物とを混合して分散処理して分散体を作製する工程と、この分散体を乾燥して乾燥体とする工程と、この乾燥体を非酸化性雰囲気下で焼成し、炭素質被覆電極活物質の一次粒子で造粒された造粒体を得る工程と、得られた造粒体と酸化物系電極活物質を混合する工程と、を有する方法が挙げられる。
【００４４】
ＬｉｘＡｙＤｚＰＯ４粒子は特に限定されないが、例えば、Ｌｉ源、Ａ源、Ｄ源、およびＰＯ４源を、これらのモル比がｘ：ｙ＋ｚ＝１：１となるように水に投入し、撹拌してＬｉｘＡｙＤｚＰＯ４の前駆体溶液とし、この前駆体溶液を耐圧容器に入れ、高温、高圧下、例えば、１２０℃以上かつ２５０℃以下、０．２ＭＰａ以上にて、１時間以上かつ２４時間以下、水熱処理を行うことにより得られた粒子が好ましい。
この場合、水熱処理時の温度、圧力および時間を調整することにより、ＬｉｘＡｙＤｚＰＯ４粒子の粒子径を所望の大きさに制御することが可能である。
【００４５】
この場合、Ｌｉ源としては、例えば、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、リン酸リチウム(Ｌｉ３ＰＯ４）等のリチウム無機酸塩、酢酸リチウム（ＬｉＣＨ３ＣＯＯ）、蓚酸リチウム（（ＣＯＯＬｉ）２）等のリチウム有機酸塩の群から選択される少なくとも１種が好適に用いられる。
これらの中でも、塩化リチウムと酢酸リチウムは、均一な溶液相が得られやすいため好ましい。
【００４６】
ここで、Ａ源としては、コバルト化合物からなるＣｏ源、マンガン化合物からなるＭｎ源、ニッケル化合物からなるＮｉ源、鉄化合物からなるＦｅ源、銅化合物からなるＣｕ源、および、クロム化合物からなるＣｒ源の群から選択される少なくとも１種が好ましい。また、Ｄ源としては、マグネシウム化合物からなるＭｇ源、カルシウム化合物からなるＣａ源、ストロンチウム化合物からなるＳｒ源、バリウム化合物からなるＢａ源、チタン化合物からなるＴｉ源、亜鉛化合物からなるＺｎ源、ホウ素化合物からなるＢ源、アルミニウム化合物からなるＡｌ源、ガリウム化合物からなるＧａ源、インジウム化合物からなるＩｎ源、ケイ素化合物からなるＳｉ源、ゲルマニウム化合物からなるＧｅ源、スカンジウムム化合物からなるＳｃ源、および、イットリウム化合物からなるＹ源の群から選択される少なくとも１種が好ましい。
【００４７】
ＰＯ４源としては、例えば、オルトリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、メタリン酸（ＨＰＯ３）等のリン酸、リン酸二水素アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）、リン酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）、リン酸アンモニウム（（ＮＨ４）３ＰＯ４）、リン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４）、リン酸水素二リチウム（Ｌｉ２ＨＰＯ４）、リン酸二水素リチウム（ＬｉＨ２ＰＯ４）およびこれらの水和物の中から選択される少なくとも１種が好ましい。
特に、オルトリン酸は、均一な溶液相を形成しやすいので好ましい。
【００４８】
ＬｉＦｅＰＯ４前駆体粒子とは、Ｌｉ源、Ｆｅ源、ＰＯ４源および水が含有された混合液が、ＬｉＦｅＰＯ４粒子にはならない低い温度で熱処理された状態を意味する。
このようなＬｉＦｅＰＯ４前駆体粒子は、Ｌｉ源、Ｆｅ源、およびＰＯ４源を、これらのモル比が１：１：１となるように水に投入し、撹拌してＬｉＦｅＰＯ４粒子の前駆体溶液とし、この前駆体溶液を６０℃以上かつ９０℃以下で、１時間以上かつ２４時間以下、加熱処理されることにより得られる。
【００４９】
このようなＬｉＦｅＰＯ４前駆体粒子を作製することが好ましい理由は、次に述べる通りである。
熱処理を行わない状態でＬｉｘＡｙＤｚＰＯ４粒子と混合してしまうと、Ｌｉ源、Ｆｅ源、ＰＯ４源が、粒子表面に均一に存在するため、炭素質被膜が均一に形成されやすくなってしまうからである。
一方、ＬｉＦｅＰＯ４粒子が形成されるほどの高温で熱処理すると、ＬｉＦｅＰＯ４粒子の状態では、ＬｉｘＡｙＤｚＰＯ４粒子にＦｅが付着し難くなるため、所望量のＦｅをＬｉｘＡｙＤｚＰＯ４粒子の表面に存在させることができなくなるからである。
【００５０】
有機化合物としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、セルロース、デンプン、ゼラチン、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリルアミド、ポリ酢酸ビニル、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、マルトース、スクロース、ラクトース、グリコーゲン、ペクチン、アルギン酸、グルコマンナン、キチン、ヒアルロン酸、コンドロイチン、アガロース、ポリエーテル、多価アルコール等が挙げられる。
多価アルコールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリグリセリン、グリセリン等が挙げられる。
【００５１】
有機化合物は、有機化合物中の炭素が、ＬｉｘＡｙＤｚＰＯ４粒子１００質量部に対して０．５質量部以上かつ２．５質量部以下となるように混合すればよい。
【００５２】
次いで、得られた混合液を分散して分散体とする。
分散方法は、特に限定されないが、ＬｉｘＡｙＤｚＰＯ４粒子の凝集状態をほぐして、ＬｉＦｅＰＯ４前駆体粒子が、ＬｉｘＡｙＤｚＰＯ４粒子個々の表面に散在して付着しやすくなる程度の分散エネルギーを付与できる装置を用いることが好ましい。このような分散装置としては、例えば、ボールミル、サンドミル、プラネタリー（遊星式）ミキサー等が挙げられる。特に連続式の分散装置を用いることで、分散処理中にサンプリングすることが可能となり、スパン値による終点判断が容易となる。
【００５３】
次いで、上記の分散体を乾燥して乾燥体とする。
本工程では、分散体から溶媒（水）を散逸させることができれば乾燥方法は特に限定されない。
なお、凝集粒子を作製する場合には、噴霧乾燥法を用いて乾燥すればよい。例えば、分散体を１００℃以上かつ３００℃以下の高温雰囲気中に噴霧し、乾燥させ、粒子状乾燥体または造粒状乾燥体とする方法が挙げられる。
【００５４】
次いで、上記乾燥体を、非酸化性雰囲気下、７００℃以上かつ１０００℃以下、好ましくは８００℃以上かつ９００℃以下の範囲内の温度にて焼成する。
この非酸化性雰囲気としては、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）等の不活性雰囲気が好ましく、より酸化を抑えたい場合には水素（Ｈ２）等の還元性ガスを含む還元性雰囲気が好ましい。
【００５５】
ここで、乾燥体の焼成温度を７００℃以上かつ１０００℃以下とした理由は、焼成温度が７００℃未満では、乾燥体に含まれる有機化合物の分解・反応が充分に進行せず、有機化合物の炭化が不充分なものとなり、生成する分解・反応物が高抵抗の有機物分解物となるので好ましくないからである。一方、焼成温度が１０００℃を超えると、乾燥体を構成する成分、例えば、リチウム（Ｌｉ）が蒸発して組成にずれが生じるだけでなく、この乾燥体にて粒成長が促進し、高速充放電レートにおける放電容量が低くなり、充分な充放電レート性能を実現することが困難となるので好ましくないからである。
【００５６】
焼成時間は、有機化合物が充分に炭化される時間であればよく、特に制限されないが、０．１時間以上かつ１０時間以下とする。
【００５７】
この焼成により、炭素質被覆電極活物質の一次粒子で造粒された造粒体が得られる。
【００５８】
次いで、得られた造粒体と酸化物系電極活物質を所定の比率で混合し、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極材料を得る。
【００５９】
造粒体と酸化物系電極活物質の混合方法は、特に限定されないが、造粒体と酸化物系電極活物質を均一に混合できる装置を用いることが好ましい。このような装置としては、例えば、ボールミル、サンドミル、プラネタリー（遊星式）ミキサー等が挙げられる。
【００６０】
［リチウムイオン二次電池用正極］
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極は、電極集電体と、その電極集電体上に形成された正極合剤層（電極）と、を備え、正極合剤層が、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料を含有するものである。
すなわち、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料を用いて、電極集電体の一主面に正極合剤層が形成されてなるものである。
【００６１】
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極の製造方法は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料を用いて、電極集電体の一主面に正極合剤層を形成できる方法であれば特に限定されない。本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極の製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
まず、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料と、結着剤と、導電助剤と、溶媒とを混合してなる、リチウムイオン二次電池用正極材料ペーストを調製する。
【００６２】
「結着剤」
結着剤としては、水系で使用できれば特に限定されない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、酢酸ビニル共重合体や、スチレン・ブタジエン系ラテックス、アクリル系ラテックス、アクリロニトリル・ブタジエン系ラテックス、フッ素系ラテックス、シリコン系ラテックス等の群から選択される少なくとも１種が挙げられる。
【００６３】
リチウムイオン二次電池用正極材料ペーストにおける結着剤の含有率は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料と結着剤と導電助剤の合計質量を１００質量％とした場合に、１質量％以上かつ１０質量％以下であることが好ましく、２質量％以上かつ６質量％以下であることがより好ましい。
【００６４】
「導電助剤」
導電助剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノチューブ等の繊維状炭素の群から選択される少なくとも１種が用いられる。
【００６５】
リチウムイオン二次電池用正極材料ペーストにおける導電助剤の含有率は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料と結着剤と導電助剤の合計質量を１００質量％とした場合に、１質量％以上かつ１５質量％以下であることが好ましく、３質量％以上かつ１０質量％以下であることがより好ましい。
【００６６】
「溶媒」
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料を含むリチウムイオン二次電池用正極材料ペーストでは、電極集電体等の被塗布物に対して塗布し易くするために、溶媒を適宜添加してもよい。
主な溶媒は水であるが、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料の特性を失わない範囲内で、アルコール類やグリコール類、エーテル類等の水系溶媒が含有されていてもよい。
【００６７】
リチウムイオン二次電池用正極材料ペーストにおける溶媒の含有率は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料と結着剤と溶媒の合計質量を１００質量部とした場合に、６０質量部以上かつ４００質量部以下であることが好ましく、８０質量部以上かつ３００質量部以下であることがより好ましい。
上記の範囲で溶媒が含有されることにより、電極形成性に優れ、かつ電池特性に優れた、リチウムイオン二次電池用正極材料ペーストを得ることができる。
【００６８】
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料と、結着剤と、導電助剤と、溶媒とを混合する方法としては、これらの成分を均一に混合できる方法であれば特に限定されない。例えば、ボールミル、サンドミル、プラネタリー（遊星式）ミキサー、ペイントシェーカー、ホモジナイザー等の混錬機を用いた方法が挙げられる。
【００６９】
次いで、リチウムイオン二次電池用正極材料ペーストを、電極集電体の一主面に塗布して塗膜とし、この塗膜を乾燥し、次いで、加圧圧着することにより、電極集電体の一主面に正極合剤層が形成されたリチウムイオン二次電池用正極を得ることができる。
【００７０】
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極によれば、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極材料を含有しているため、リチウムイオン二次電池用正極に含まれる造粒体内に電解液を侵入し易く、電子伝導性とイオン伝導性を両立し、エネルギー密度を向上したリチウムイオン二次電池用正極を提供することができる。
【００７１】
［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は、正極と、負極と、非水電解質と、を備え、正極として、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極を備える。
【００７２】
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池では、負極、非水電解質、セパレータ等は特に限定されない。
負極としては、例えば、金属Ｌｉ、炭素材料、Ｌｉ合金、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等の負極材料を用いることができる。
また、非水電解質とセパレータの代わりに、固体電解質を用いてもよい。
【００７３】
非水電解質は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）と、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを、体積比で１：１となるように混合し、得られた混合溶媒に六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を、例えば、濃度１モル／ｄｍ３となるように溶解することで作製することができる。
セパレータとしては、例えば、多孔質プロピレンを用いることができる。
【００７４】
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池では、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極を備えるため、放電容量が大きく、かつ、充放電の直流抵抗が低い。
【実施例】
【００７５】
以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７６】
［製造例１］
「正極活物質（ＬｉＦｅＰＯ４）の製造」
Ｌｉ源として水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、Ｐ源としてリン酸二水素アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）、Ｆｅ源として硫酸鉄（ＩＩ）七水和物（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）を用いた。
純水に、水酸化リチウム、リン酸二水素アンモニウム、硫酸鉄（ＩＩ）七水和物を、質量比でＬｉ：Ｆｅ：Ｐ＝３：１：１となるように、かつ全体量が２００ｍＬになるように混合し、均一なスラリー状の混合物を調製した。
次いで、この混合物を容量５００ｍＬの耐圧密閉容器に収容し、１７０℃にて１２時間、水熱合成を行った。
この反応後、反応液を室温（２５℃）になるまで冷却し、沈殿しているケーキ状の反応生成物を得た。
次いで、この沈殿物（反応生成物）を蒸留水で複数回、充分に水洗し、乾燥しないように純水を添加しつつ、含水率を３０％に保持し、ケーキ状物質とした。
このケーキ状物質を若干量採取し、７０℃にて２時間真空乾燥させて得られた粉末を、Ｘ線回折測定（Ｘ線回折装置：ＲＩＮＴ２０００、ＲＩＧＡＫＵ社製）により分析したところ、単相のＬｉＦｅＰＯ４が形成されていることが確認された。
【００７７】
［製造例２］
「正極活物質（Ｌｉ［Ｆｅ０．２５Ｍｎ０．７５］ＰＯ４）の製造」
Ｆｅ源として、硫酸鉄（ＩＩ）七水和物（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）と硫酸マンガン（ＩＩ）一水和物（ＭｎＳＯ４・Ｈ２Ｏ）の混合物（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：ＭｎＳＯ４・Ｈ２Ｏ＝２５：７５（物質量比））を用いたこと以外は、製造例１と同様にして、Ｌｉ［Ｆｅ０．２５Ｍｎ０．７５］ＰＯ４を合成した。
【００７８】
［実施例１］
製造例１で得られたＬｉＦｅＰＯ４（正極活物質）２０ｇと、炭素源としてのスクロース０．７３ｇとを、総量で１００ｇとなるように水に混合して混合液を調製し、その混合液に、媒体粒子としての直径０．１ｍｍのジルコニアビーズ１５０ｇを加えて、ビーズミルにて、累積粒度分布における累積百分率９０％の粒子径（Ｄ９０）と、累積百分率５０％の粒子径（Ｄ５０）と累積百分率１０％の粒子径（Ｄ１０）より算出されるスパン値が０．８になるまで、撹拌速度と撹拌時間を調整して分散処理を行った。得られたスラリーは、粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が１００ｎｍ、分散のスパン値が０．８であった。
次いで、得られたスラリーを、スプレードライヤーを用いて、乾燥出口温度が６０℃となる温度で乾燥、造粒して、造粒粉を得た。
その後、管状炉を用いて、造粒粉を、温度７７０℃にて２時間、熱処理し、炭素質被覆正極活物質の一次粒子で造粒された造粒体からなる実施例１の正極材料を得た。
【００７９】
［実施例２］
スラリー分散の終点となるスパン値が０．６となるように撹拌速度と撹拌時間を変更して分散処理を行ったこと以外は実施例１と同様にして、炭素質被覆正極活物質の一次粒子で造粒された造粒体からなる実施例２の正極材料を得た。
【００８０】
［実施例３］
スラリー分散の終点となるスパン値が５．０となるように撹拌速度と撹拌時間を変更して分散処理を行ったこと以外は、実施例１と同様にして、炭素質被覆正極活物質の一次粒子で造粒された造粒体からなる実施例３の正極材料を得た。
【００８１】
［実施例４］
スラリー分散の終点となるスパン値が１２となるように撹拌速度と撹拌時間を変更して分散処理を行った以外は、実施例１と同様にして、炭素質被覆正極活物質の一次粒子で造粒された造粒体からなる実施例３の正極材料を得た。
【００８２】
［実施例５］
正極活物質として、ＬｉＦｅＰＯ４の代わりに、製造例２で得られたＬｉ［Ｆｅ０．２５Ｍｎ０．７５］ＰＯ４を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、炭素質被覆正極活物質の一次粒子で造粒された造粒体からなる実施例４の正極材料を得た。
【００８３】
［比較例１］
ジルコニアビーズの代わりに、攪拌子を用いた混合により分散液を調製し、スパン値が２３であること以外は、実施例１と同様にして、炭素質被覆正極活物質の一次粒子で造粒された造粒体からなる比較例１の正極材料を得た。
【００８４】
［リチウムイオン電池の作製］
Ｎ−メチル−２−ピロリジノン（ＮＭＰ）に、実施例１〜実施例４および比較例１で得られた正極材料と、結着材としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と、導電助剤としてアセチレンブラック（ＡＢ）とを、ペースト中の質量比で、正極材料：ＡＢ：ＰＶｄＦ＝９０：５：５となるように加えて、これらを混合し、正極材料ペーストを調製した。
次いで、この正極材料ペーストを、厚さ３０μｍのアルミニウム箔（電極集電体）の表面に塗布して塗膜を形成し、その塗膜を乾燥し、アルミニウム箔の表面に正極合剤層を形成した後、所定の密度となるように正極合剤層を圧着して正極用電極板とした。
得られた正極用電極板を、成形機を用いて、縦３ｃｍ×横３ｃｍの正方形状（電極面積９ｃｍ２）の正極合剤層とタブしろからなる板状に打ち抜いた。
次いで、その電極板のタブしろに電極タブを溶接して、試験電極（正極）を作製した。
【００８５】
この試験用電極に対し、多孔質ポリプロピレン膜からなるセパレータを介して、負極として塗布電極を配置し、電池用部材とした。
塗布電極は、天然黒鉛と、アセチレンブラック（ＡＢ）と、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを、質量比で、天然黒鉛：ＡＢ：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝９２：４：３：１となるように混合した混合物を、セパレータに塗布して形成した。
【００８６】
作製した正極と負極とを、多孔質ポリプロピレンからなる厚さ２０μｍのセパレータを介して対向させ、非水電解液（非水電解質溶液）としての１ｍｏｌ／Ｌのヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）溶液０．５ｍＬに浸漬した後、ラミネートフィルムにて封止して、リチウムイオン二次電池を作製した。
ＬｉＰＦ６溶液としては、炭酸エチレンと、炭酸ジエチルとを、体積比で１：１となるように混合し、添加剤として炭酸ビニレン２％を加えたものを用いた。
【００８７】
［正極材料の評価］
実施例１〜実施例４および比較例１で得られた正極材料、並びに、これらの正極材料が含む成分について評価した。評価方法は、以下の通りである。結果を表１に示す。
【００８８】
（１）分散液に含まれる正極活物質の粒度分布およびスパン値
正極活物質と水からなる分散液に含まれる正極活物質の粒度分布を、粒度分布計（商品名：ＬＡ−９２０、堀場製作所社製）を用い、ＪＩＳ  Ｚ８８２５「粒子径解析−レーザ回折・散乱法」に準ずる方法で測定した。粒度分布の測定結果を用いて、以下の式により、分散液に含まれる正極活物質の粒度分布のスパン値を算出した。
スパン値＝（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０
【００８９】
（２）正極活物質の結晶子径
正極活物質の結晶子径を、Ｘ線回折測定（Ｘ線回折装置：ＲＩＮＴ２０００（商品名）、ＲＩＧＡＫＵ社製）により測定した粉末Ｘ線回折図形の（０２０）面の回折ピークの半値幅、および回折角（２θ）を用いて、シェラーの式により算出した。
【００９０】
（３）正極活物質の細孔容積
正極活物質の細孔は、比表面積／細孔分布測定装置（商品名：ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ、マイクロトラック・ベル社製）を用いガス吸着法により測定した。ＢＪＨ法による解析から、細孔直径１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の領域にて正極材料の積算細孔分布を求めた。
横軸に細孔直径、縦軸に積算細孔容積をプロットし、細孔直径２ｎｍと１００ｎｍの積算細孔容積の差から細孔径２ｎｍ〜１００ｎｍの細孔容積（Ａ）を算出した。
同様に細孔直径２０ｎｍと７０ｎｍの積算細孔容積の差から細孔径２０ｎｍ〜７０ｎｍの細孔容積（Ｂ）を算出した。
【００９１】
（４）正極活物質圧縮時の細孔容積
正極活物質をφ２ｃｍの円筒形の容器に１ｇ投入し、上部から２５ＭＰａの圧力を加えることで圧縮された粉体を得た。
得られた粉体を（３）と同様にして測定を行い、細孔径２０ｎｍ〜７０ｎｍの細孔容積（Ｃ）を算出した。
【００９２】
（５）細孔容積の割合
（３）にて算出された細孔容積（Ｂ）と細孔容積（Ａ）の比（細孔容積Ｂ／細孔容積Ａ）を計算することで２０ｎｍ〜７０ｎｍの細孔容積の２ｎｍ〜１００ｎｍの細孔容積に対する割合を算出した。
【００９３】
（６）細孔容積の保持率
（３）と（４）にて算出された細孔容積（Ｃ）と細孔容積（Ｂ）の比（細孔容積Ｃ／細孔容積Ｂ）を計算することで、加圧時の２０ｎｍ〜７０ｎｍの細孔容積の保持率を算出した。
【００９４】
［正極およびリチウムイオン二次電池の評価］
実施例１〜実施例４および比較例１で得られたリチウムイオン二次電池を用いて、放電容量と充放電の直流抵抗（ＤＣＲ）を測定した。評価方法は、以下の通りである。結果を表１に示す。
【００９５】
（１）放電容量
環境温度２５℃にて、実施例３以外の電池においてカットオフ電圧を２．５Ｖ−３．７Ｖ（ｖｓ炭素負極）とし、実施例３の電池においてカットオフ電圧を２．５Ｖ−４．２Ｖ（ｖｓ炭素負極）とし、充電電流を１Ｃ、放電電流を３Ｃとして、定電流充放電により、リチウムイオン二次電池の放電容量を測定した。
【００９６】
（２）充放電の直流抵抗（ＤＣＲ）
リチウムイオン二次電池について、環境温度０℃にて０．１Ｃの電流で５時間充電し、充電深度を調整した（充電率（ＳＯＣ）５０％）。ＳＯＣ５０％に調整した電池に、第１サイクルとして「１Ｃ充電を１０秒→休止１０分→１Ｃ放電を１０秒→休止１０分」、第２サイクルとして「３Ｃ充電を１０秒→休止１０分→３Ｃ放電を１０秒→休止１０分」、第３サイクルとして「５Ｃ充電を１０秒→休止１０分→５Ｃ放電を１０秒→休止１０分」、第４サイクルとして「１０Ｃ充電を１０秒→休止１０分→１０Ｃ放電を１０秒→休止１０分」を、この順で実施し、その際の各充電、放電時１０秒後の電圧を測定した。各電流値を横軸に、１０秒後の電圧を縦軸にプロットして近似直線を描き、近似直線における傾きをそれぞれ充電時の直流抵抗（充電ＤＣＲ）、放電時の直流抵抗（放電ＤＣＲ）とした。
【００９７】
【表１】
2020126783.tif 000002
【００９８】
表１の結果から、実施例１〜実施例５では、放電容量が大きくなり、また、直流抵抗も低下した。
一方、比較例１では、放電容量が低下し、直流抵抗が大きくなった。
すなわち、実施例１〜実施例５は、比較例１と比較すると、放電容量が大きく、かつ、充放電の直流抵抗が低いことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明のリチウムイオン二次電池用正極材料は、積算細孔容積分布より算出される細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積が０．１ｃｍ３／ｇ以上かつ０．２ｃｍ３／ｇ以下であり、細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積を１００％としたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積の割合が６５％以上である造粒体を含むため、このリチウムイオン二次電池用正極材料を用いて作製したリチウムイオン二次電池用正極は、電子伝導性に優れる。したがって、このリチウムイオン二次電池用正極を備えたリチウムイオン二次電池は、充放電の直流抵抗が低く、放電容量が大きくなるため、より高電圧、高エネルギー密度、高負荷特性および高速充放電特性が期待される次世代の二次電池に対しても適用することが可能であり、次世代の二次電池の場合、その効果は非常に大きなものである。
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月29日(2019.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積算細孔容積分布より算出される細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積が０．１ｃｍ３／ｇ以上かつ０．２ｃｍ３／ｇ以下であり、細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積を１００％としたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積の割合が６５％以上である造粒体を含み、
前記造粒体が、ＬｉＦｅＰＯ４またはＬｉ［Ｆｅ０．２５Ｍｎ０．７５］ＰＯ４からなる正極活物質と、該正極活物質の表面を被覆する炭素被膜と、を有する炭素質被覆正極活物質を含み、
前記炭素質被覆正極活物質の一次粒子の平均粒子径が３０ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下、前記一次粒子における前記炭素被膜の被覆率が８０％以上、前記一次粒子における前記炭素被膜の膜厚が０．８ｎｍ以上かつ５．０ｎｍ以下であり、
前記造粒体の平均粒子径が０．５μｍ以上かつ６０μｍ以下、前記造粒体の比表面積が６ｍ２／ｇ以上かつ３０ｍ２／ｇ以下であり、
前記造粒体は、２５ＭＰａの圧力を加えたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける積算細孔容積分布より算出される細孔容積の保持率が７５％以上であることを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極材料。
【請求項２】
電極集電体と、該電極集電体上に形成された正極合剤層と、を備えたリチウムイオン二次電池用正極であって、
前記正極合剤層は、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用正極材料を含有することを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極。
【請求項３】
正極と、負極と、非水電解質と、を備えるリチウムイオン二次電池であって、
前記正極として、請求項２に記載のリチウムイオン二次電池用正極を備えることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、リチウムイオン二次電池用正極材料が、積算細孔容積分布より算出される細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積が０．１ｃｍ３／ｇ以上かつ０．２ｃｍ３／ｇ以下であり、細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積を１００％としたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積の割合が６５％以上である造粒体を含み、前記造粒体が、ＬｉＦｅＰＯ４またはＬｉ［Ｆｅ０．２５Ｍｎ０．７５］ＰＯ４からなる正極活物質と、該正極活物質の表面を被覆する炭素被膜と、を有する炭素質被覆正極活物質を含み、前記炭素質被覆正極活物質の一次粒子の平均粒子径が３０ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下、前記一次粒子における前記炭素被膜の被覆率が８０％以上、前記一次粒子における前記炭素被膜の膜厚が０．８ｎｍ以上かつ５．０ｎｍ以下であり、前記造粒体の平均粒子径が０．５μｍ以上かつ６０μｍ以下、前記造粒体の比表面積が６ｍ２／ｇ以上かつ３０ｍ２／ｇ以下であり、前記造粒体は、２５ＭＰａの圧力を加えたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける積算細孔容積分布より算出される細孔容積の保持率が７５％以上であることにより、プレス後も造粒体内に電解液が侵入し易いリチウムイオン二次電池用正極材料が得られることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明のリチウムイオン二次電池用正極材料は、積算細孔容積分布より算出される細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積が０．１ｃｍ３／ｇ以上かつ０．２ｃｍ３／ｇ以下であり、細孔直径２ｎｍ〜１００ｎｍにおける細孔容積を１００％としたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける細孔容積の割合が６５％以上である造粒体を含み、前記造粒体が、ＬｉＦｅＰＯ４またはＬｉ［Ｆｅ０．２５Ｍｎ０．７５］ＰＯ４からなる正極活物質と、該正極活物質の表面を被覆する炭素被膜と、を有する炭素質被覆正極活物質を含み、前記炭素質被覆正極活物質の一次粒子の平均粒子径が３０ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下、前記一次粒子における前記炭素被膜の被覆率が８０％以上、前記一次粒子における前記炭素被膜の膜厚が０．８ｎｍ以上かつ５．０ｎｍ以下であり、前記造粒体の平均粒子径が０．５μｍ以上かつ６０μｍ以下、前記造粒体の比表面積が６ｍ２／ｇ以上かつ３０ｍ２／ｇ以下であり、前記造粒体は、２５ＭＰａの圧力を加えたときに、細孔直径２０ｎｍ〜７０ｎｍにおける積算細孔容積分布より算出される細孔容積の保持率が７５％以上である。