(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも鉄又はマンガンを含む下記式（Ａ）、（Ｂ）又は（Ｃ）：
ＬｉＦｅaＭｎbＭcＰＯ4・・・（Ａ）
（式（Ａ）中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ又はＧｄを示す。ａ、ｂ及びｃは、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦０．２、及び２ａ＋２ｂ＋（Ｍの価数）×ｃ＝２を満たし、かつａ＋ｂ≠０を満たす数を示す。）
Ｌｉ2ＦｅdＭｎeＮfＳｉＯ4・・・（Ｂ）
（式（Ｂ）中、ＮはＮｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｖ又はＺｒを示す。ｄ、ｅ及びｆは、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１、及び０≦ｆ＜１、２ｄ＋２ｅ＋（Ｎの価数）×ｆ＝２を満たし、かつｄ＋ｅ≠０を満たす数を示す。）
ＮａＦｅgＭｎhＱiＰＯ4・・・（Ｃ）
（式（Ｃ）中、ＱはＭｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ又はＧｄを示す。ｇ、ｈ及びｉは、０≦ｇ≦１、０≦ｈ≦１、０≦ｉ＜１、及び２ｇ＋２ｈ＋（Ｑの価数）×ｉ＝２を満たし、かつｇ＋ｈ≠０を満たす数を示す。）
で表される酸化物と、セルロースナノファイバー由来の炭素とを含む複合体に、０．１〜４質量％の水溶性炭素材料由来の炭素が担持してなるリチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池用正極活物質。
【請求項２】
セルロースナノファイバー由来の炭素の原子換算量が、０．５〜１５質量％である請求項１に記載のリチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池用正極活物質。
【請求項３】
水溶性炭素材料が、糖類、ポリオール、ポリエーテル、及び有機酸から選ばれる１種又は２種以上である請求項１又は２に記載のリチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池用正極活物質。
【請求項４】
少なくとも鉄又はマンガンを含む下記式（Ａ）、（Ｂ）又は（Ｃ）：
ＬｉＦｅaＭｎbＭcＰＯ4・・・（Ａ）
（式（Ａ）中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ又はＧｄを示す。ａ、ｂ及びｃは、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦０．２、及び２ａ＋２ｂ＋（Ｍの価数）×ｃ＝２を満たし、かつａ＋ｂ≠０を満たす数を示す。）
Ｌｉ2ＦｅdＭｎeＮfＳｉＯ4・・・（Ｂ）
（式（Ｂ）中、ＮはＮｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｖ又はＺｒを示す。ｄ、ｅ及びｆは、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１、及び０≦ｆ＜１、２ｄ＋２ｅ＋（Ｎの価数）×ｆ＝２を満たし、かつｄ＋ｅ≠０を満たす数を示す。）
ＮａＦｅgＭｎhＱiＰＯ4・・・（Ｃ）
（式（Ｃ）中、ＱはＭｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ又はＧｄを示す。ｇ、ｈ及びｉは、０≦ｇ≦１、０≦ｈ≦１、０≦ｉ＜１、及び２ｇ＋２ｈ＋（Ｑの価数）×ｉ＝２を満たし、かつｇ＋ｈ≠０を満たす数を示す。）
で表される酸化物と、セルロースナノファイバー由来の炭素とを含む複合体に、０．１〜４質量％の水溶性炭素材料由来の炭素が担持してなるリチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法であって、
リチウム化合物又はナトリウム化合物と、セルロースナノファイバーを含む混合物Ｘに、リン酸化合物又はケイ酸化合物を混合して複合体Ｘを得る工程（Ｉ）、
得られた複合体Ｘと、少なくとも鉄化合物又はマンガン化合物を含む金属塩を含有するスラリー水Ｙを水熱反応に付して複合体Ｙを得る工程（II）、並びに
得られた複合体Ｙに、複合体１００質量部に対して０．１〜１６質量部の水溶性炭素材料を添加して湿式混合し、５００〜８００℃で焼成する工程（III）
を備えるリチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項５】
水溶性炭素材料が、糖類、ポリオール、ポリエーテル、及び有機酸から選ばれる１種又は２種以上である請求項４に記載のリチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物とセルロースナノファイバー由来の炭素とを含む複合体に、水溶性炭素材料由来の炭素が担持してなる二次電池用正極活物質及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電子機器、ハイブリッド自動車、電気自動車等に用いられる二次電池の開発が行われており、特にリチウムイオン二次電池は、室温付近で動作する最も優れた二次電池として広く知られている。こうしたなか、Ｌｉ（Ｆｅ，Ｍｎ）ＰＯ4やＬｉ2（Ｆｅ，Ｍｎ）ＳｉＯ4等のリチウム含有オリビン型リン酸金属塩は、ＬｉＣｏＯ２等のリチウム遷移金属酸化物に比べて、資源的な制約に大きく左右されることがなく、しかも高い安全性を発揮することができるため、高出力で大容量のリチウムイオン二次電池を得るのには最適な正極材料となる。しかしながら、これらの化合物は、結晶構造に由来して導電性を十分に高めるのが困難な性質を有しており、またリチウムイオンの拡散性にも改善の余地があるため、従来より種々の開発がなされている。
【０００３】
さらに、普及が進んでいるリチウムイオン二次電池では、充電後長時間放置すると内部抵抗が徐々に上昇し、電池性能の劣化が生じる現象が知られている。これは、製造時に電池材料が含有していた水分が、電池の充放電が繰り返される中で材料から脱離し、かかる水分と電池に充満している非水電解液ＬｉＰＦ6との化学反応によって、フッ化水素が発生するためである。こうした電池性能の劣化を有効に抑制するには、二次電池に用いる正極活物質の水分含有量を低減することが有効であることも知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
こうしたなか、例えば、特許文献２には、炭素質物質前駆体を含む原料混合物の焼成処理後、粉砕処理や分級処理を乾燥雰囲気下で行うことにより、かかる水分含有量を一定値以下に低減する技術が開示されている。また、特許文献３には、所定のリン酸リチウム化合物やケイ酸リチウム化合物等と導電性炭素材料を湿式ボールミルにより混合した後、メカノケミカル処理を行うことにより、表面に均一に導電性炭素材料が沈着されてなる複合酸化物を得る技術が開示されている。
【０００５】
一方、リチウムは希少有価物質であることから、リチウムイオン二次電池に代えてナトリウムを用いたナトリウムイオン二次電池等も種々検討されはじめている。
例えば、特許文献４には、マリサイト型ＮａＭｎＰＯ4を用いたナトリウム二次電池用活物質が開示されており、また特許文献５には、オリビン型構造を有するリン酸遷移金属ナトリウムを含む正極活物質が開示されており、いずれの文献においても高性能なナトリウムイオン二次電池が得られることを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１５２９１１号公報
【特許文献２】特開２００３−２９２３０９号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／０１４０４５８号明細書
【特許文献４】特開２００８−２６０６６６号公報
【特許文献５】特開２０１１−３４９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記いずれの文献に記載の技術においても、二次電池用正極活物質の表面が、炭素源によって充分に被覆されずに一部の表面が露出しているため、水分の吸着を抑制できずに水分含有量が高まり、サイクル特性等の電池物性が充分に高い二次電池用正極活物質を得るのは困難であることが判明した。
【０００８】
したがって、本発明の課題は、高性能なリチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池を得るべく、水分の吸着を効果的に抑制することのできる二次電池用正極活物質及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで本発明者らは、種々検討したところ、特定の酸化物とセルロースナノファイバー由来の炭素とを含む複合体に、特定量の水溶性炭素材料由来の炭素が担持してなる二次電池用正極活物質であれば、セルロースナノファイバーと水溶性炭素材料が共に炭素源として酸化物表面を効率的に被覆して水分の吸着を有効に抑制できるため、リチウムイオン又はナトリウムイオンが有効に電気伝導を担うことのできる二次電池用正極活物質として、極めて有用であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、少なくとも鉄又はマンガンを含む下記式（Ａ）、（Ｂ）又は（Ｃ）：
ＬｉＦｅaＭｎbＭcＰＯ4・・・（Ａ）
（式（Ａ）中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ又はＧｄを示す。ａ、ｂ及びｃは、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦０．２、及び２ａ＋２ｂ＋（Ｍの価数）×ｃ＝２を満たし、かつａ＋ｂ≠０を満たす数を示す。）
Ｌｉ2ＦｅｄＭｎｅＮｆＳｉＯ4・・・（Ｂ）
（式（Ｂ）中、ＮはＮｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｖ又はＺｒを示す。ｄ、ｅ及びｆは、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１、及び０≦ｆ＜１、２ｄ＋２ｅ＋（Ｎの価数）×ｆ＝２を満たし、かつｄ＋ｅ≠０を満たす数を示す。）
ＮａＦｅｇＭｎｈＱｉＰＯ4・・・（Ｃ）
（式（Ｃ）中、ＱはＭｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ又はＧｄを示す。ｇ、ｈ及びｉは、０≦ｇ≦１、０≦ｈ≦１、０≦ｉ＜１、及び２ｇ＋２ｈ＋（Ｑの価数）×ｉ＝２を満たし、かつｇ＋ｈ≠０を満たす数を示す。）
で表される酸化物と、セルロースナノファイバー由来の炭素とを含む複合体に、０．１〜４質量％の水溶性炭素材料由来の炭素が担持してなる二次電池用正極活物質を提供するものである。
【００１１】
また、本発明は、少なくとも鉄又はマンガンを含む下記式（Ａ）、（Ｂ）又は（Ｃ）：
ＬｉＦｅaＭｎbＭcＰＯ4・・・（Ａ）
（式（Ａ）中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ又はＧｄを示す。ａ、ｂ及びｃは、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦０．２、及び２ａ＋２ｂ＋（Ｍの価数）×ｃ＝２を満たし、かつａ＋ｂ≠０を満たす数を示す。）
Ｌｉ2ＦｅｄＭｎｅＮｆＳｉＯ4・・・（Ｂ）
（式（Ｂ）中、ＮはＮｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｖ又はＺｒを示す。ｄ、ｅ及びｆは、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１、及び０≦ｆ＜１、２ｄ＋２ｅ＋（Ｎの価数）×ｆ＝２を満たし、かつｄ＋ｅ≠０を満たす数を示す。）
ＮａＦｅｇＭｎｈＱｉＰＯ4・・・（Ｃ）
（式（Ｃ）中、ＱはＭｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ又はＧｄを示す。ｇ、ｈ及びｉは、０≦ｇ≦１、０≦ｈ≦１、０≦ｉ＜１、及び２ｇ＋２ｈ＋（Ｑの価数）×ｉ＝２を満たし、かつｇ＋ｈ≠０を満たす数を示す。）
で表される酸化物と、セルロースナノファイバー由来の炭素とを含む複合体に、０．１〜４質量％の水溶性炭素材料由来の炭素が担持してなる二次電池用正極活物質の製造方法であって、
リチウム化合物又はナトリウム化合物と、セルロースナノファイバーを含む混合物Ｘに、リン酸化合物又はケイ酸化合物を混合して複合体Ｘを得る工程（Ｉ）、
得られた複合体Ｘと、少なくとも鉄化合物又はマンガン化合物を含む金属塩を含有するスラリー水Ｙを水熱反応に付して複合体Ｙを得る工程（II）、並びに
得られた複合体Ｙに、複合体１００質量部に対して０．１〜１６質量部の水溶性炭素材料を添加して湿式混合し、焼成する工程（III）
を備える、上記二次電池用正極活物質の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、所定の酸化物とセルロースナノファイバー由来の炭素とを含む複合体に、特定量の水溶性炭素材料由来の炭素が担持されてなることにより、複合体表面の一部において、セルロースナノファイバー由来の炭素が存在せずに酸化物が露出しているような部位にも水溶性炭素材料由来の炭素が有効に担持されてなることとなり、酸化物表面における露出部が効果的に低減された二次電池用正極活物質を得ることができる。そのため、かかる正極活物質は水分の吸着を効果的に抑制できるため、これを用いたリチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池において、リチウムイオン又はナトリウムイオンが有効に電気伝導を担いつつ、様々な使用環境下でもサイクル特性等の優れた電池特性を安定して発現することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明で用いる酸化物は、少なくとも鉄又はマンガンを含み、かつ下記式（Ａ）、（Ｂ）又は（Ｃ）：
ＬｉＦｅaＭｎbＭcＰＯ4・・・（Ａ）
（式（Ａ）中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ又はＧｄを示す。ａ、ｂ及びｃは、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦０．２、及び２ａ＋２ｂ＋（Ｍの価数）×ｃ＝２を満たし、かつａ＋ｂ≠０を満たす数を示す。）
Ｌｉ2ＦｅｄＭｎｅＮｆＳｉＯ4・・・（Ｂ）
（式（Ｂ）中、ＮはＮｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｖ又はＺｒを示す。ｄ、ｅ及びｆは、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１、０≦ｆ＜１、及び２ｄ＋２ｅ＋（Ｎの価数）×ｆ＝２を満たし、かつｄ＋ｅ≠０を満たす数を示す。）
ＮａＦｅｇＭｎｈＱｉＰＯ4・・・（Ｃ）
（式（Ｃ）中、ＱはＭｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ又はＧｄを示す。ｇ、ｈ及びｉは、０≦ｇ≦１、０≦ｈ≦１、０≦ｉ＜１、及び２ｇ＋２ｈ＋（Ｑの価数）×ｉ＝２を満たし、かつｇ＋ｈ≠０を満たす数を示す。）
のいずれかの式で表される。
これらの酸化物は、いずれもオリビン型構造を有しており、少なくとも鉄又はマンガンを含む。上記式（Ａ）又は式（Ｂ）で表される酸化物を用いた場合には、リチウムイオン電池用正極活物質が得られ、上記式（Ｃ）で表される酸化物を用いた場合には、ナトリウムイオン電池用正極活物質が得られる。
【００１４】
上記式（Ａ）で表される酸化物は、いわゆる少なくとも遷移金属として鉄（Ｆｅ）及びマンガン（Ｍｎ）を含むオリビン型リン酸遷移金属リチウム化合物である。式（Ａ）中、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ又はＧｄを示し、好ましくはＭｇ、Ｚｒ、Ｍｏ又はＣｏである。ａは、０≦ａ≦１であって、好ましくは０．０１≦ａ≦０．９９であり、より好ましくは０．１≦ａ≦０．９である。ｂは、０≦ｂ≦１であって、好ましくは０．０１≦ｂ≦０．９９であり、より好ましくは０．１≦ｂ≦０．９である。ｃは、０≦ｃ≦０．２をであって、好ましくは０≦ｃ≦０．１である。そして、これらａ、ｂ及びｃは、２ａ＋２ｂ＋（Ｍの価数）×ｃ＝２を満たし、かつａ＋ｂ≠０を満たす数である。上記式（Ａ）で表されるオリビン型リン酸遷移金属リチウム化合物としては、具体的には、例えばＬｉＦｅ0.2Ｍｎ0.8ＰＯ４、ＬｉＦｅ0.9Ｍｎ0.1ＰＯ４、ＬｉＦｅ0.15Ｍｎ0.75Ｍｇ0.1ＰＯ４、ＬｉＦｅ0.19Ｍｎ0.75Ｚｒ0.03ＰＯ４等が挙げられ、なかでもＬｉＦｅ0.2Ｍｎ0.8ＰＯ４が好ましい。
【００１５】
上記式（Ｂ）で表される酸化物は、いわゆる少なくとも遷移金属として鉄（Ｆｅ）及びマンガン（Ｍｎ）を含むオリビン型ケイ酸遷移金属リチウム化合物である。式（Ｂ）中、Ｎは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｖ又はＺｒを示し、好ましくはＣｏ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｖ又はＺｒである。ｄは、０≦ｄ≦１であって、好ましくは０≦ｄ＜１であり、より好ましくは０．１≦ｄ≦０．６である。ｅは、０≦ｄ≦１であって、好ましくは０≦ｅ＜１であり、より好ましくは０．１≦ｅ≦０．６である。ｆは、０≦ｆ＜１であって、好ましくは０＜ｆ＜１であり、より好ましくは０．０５≦ｆ≦０．４である。そして、これらｄ、ｅ及びｆは、２ｄ＋２ｅ＋（Ｎの価数）×ｆ＝２を満たし、かつｄ＋ｅ≠０を満たす数である。上記式（Ｂ）で表されるオリビン型ケイ酸遷移金属リチウム化合物としては、具体的には、例えばＬｉ２Ｆｅ0.45Ｍｎ0.45Ｃｏ0.1ＳｉＯ4、Ｌｉ２Ｆｅ0.36Ｍｎ0.54Ａｌ0.066ＳｉＯ4、Ｌｉ２Ｆｅ0.45Ｍｎ0.45Ｚｎ0.1ＳｉＯ4、Ｌｉ２Ｆｅ0.36Ｍｎ0.54Ｖ0.066ＳｉＯ4、Ｌｉ２Ｆｅ0.282Ｍｎ0.658Ｚｒ0.02ＳｉＯ4等が挙げられ、なかでもＬｉ２Ｆｅ0.282Ｍｎ0.658Ｚｒ0.02ＳｉＯ4が好ましい。
【００１６】
上記式（Ｃ）で表される酸化物は、いわゆる少なくとも遷移金属として鉄（Ｆｅ）及びマンガン（Ｍｎ）を含むオリビン型リン酸遷移金属ナトリウム化合物である。式（Ｃ）中、ＱはＭｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ又はＧｄを示し、好ましくはＭｇ、Ｚｒ、Ｍｏ又はＣｏである。ｇは、０≦ｇ≦１であって、好ましくは０＜ｇ≦１である。ｈは、０≦ｈ≦１であって、好ましくは０．５≦ｈ＜１である。ｉは、０≦ｉ＜１であって、好ましくは０≦ｉ≦０．５であり、より好ましくは０≦ｉ≦０．３である。そして、これらｇ、ｈ及びｉは、０≦ｇ≦１、０≦ｈ≦１、及び０≦ｉ＜１、２ｇ＋２ｈ＋（Ｑの価数）×ｉ＝２を満たし、かつｇ＋ｈ≠０を満たす数である。上記式（Ｃ）で表されるオリビン型リン酸遷移金属ナトリウム化合物としては、具体的には、例えばＮａＦｅ0.2Ｍｎ0.8ＰＯ４、ＮａＦｅ0.9Ｍｎ0.1ＰＯ４、ＮａＦｅ0.15Ｍｎ0.7Ｍｇ0.15ＰＯ4、ＮａＦｅ0.19Ｍｎ0.75Ｚｒ0.03ＰＯ4、ＮａＦｅ0.19Ｍｎ0.75Ｍｏ0.03ＰＯ4、ＮａＦｅ0.15Ｍｎ0.7Ｃｏ0.15ＰＯ4等が挙げられ、なかでもＮａＦｅ0.2Ｍｎ0.8ＰＯ4が好ましい。
【００１７】
本発明の二次電池用正極活物質は、上記式（Ａ）、（Ｂ）又は（Ｃ）で表される酸化物と、セルロースナノファイバー由来の炭素とを含む複合体（一次粒子）に、０．１〜４質量％の水溶性炭素材料由来の炭素が担持してなるものである。すなわち、炭素源としてセルロースナノファイバー及び特定量の水溶性炭素材料を用いることにより得られるものであって、セルロースナノファイバーが炭化された炭素となって酸化物表面を被覆してなる複合体において、セルロースナノファイバーが存在することなく酸化物表面が露出した部位に、炭化した水溶性炭素材料が炭素となって有効に担持されてなる。したがって、これらセルロースナノファイバーと水溶性炭素材料が、共に炭化されたのち、上記酸化物表面の露出を効果的に抑制しながら、酸化物の全表面にわたり堅固に担持されてなるため、本発明の二次電池用正極活物質における水分吸着を有効に防止することができる。セルロースナノファイバーとは、全ての植物細胞壁の約５割を占める骨格成分であって、かかる細胞壁を構成する植物繊維をナノサイズまで解繊等することにより得ることができる軽量高強度繊維であり、水への良好な分散性も有している。また、セルロースナノファイバーを構成するセルロース分子鎖では、炭素による周期的構造が形成されていることから、これが炭化されて上記酸化物に堅固に担持されることにより、水溶性炭素材料とも相まって、得られる電池における性能を有効に高めることができる有用な正極活物質を得ることができる。
【００１８】
用い得るセルロースナノファイバーとしては、植物細胞壁を構成する植物繊維をナノサイズまで解繊等することにより得られたものであれば、特に制限されず、例えば、セリッシュＫＹ−１００Ｓ（ダイセルファインケム製）等の市販品を用いることができる。セルロースナノファイバーの繊維径は、上記酸化物に堅固に担持させる観点から、好ましくは４〜５００ｎｍであり、より好ましくは５〜４００ｎｍであり、さらに好ましくは１０〜３００ｎｍである。
【００１９】
セルロースナノファイバーは、その後炭化されて、上記酸化物にセルロースナノファイバー由来の担持された炭素として、本発明の二次電池用正極活物質中に存在することとなる。かかるセルロースナノファイバー由来の炭素の原子換算量は、本発明の二次電池用正極活物質中に、好ましくは０．５〜１５質量％であり、より好ましくは０．７〜１０質量％である。より具体的には、酸化物が上記式（Ａ）又は（Ｃ）で表される二次電池用正極活物質では、二次電池用正極活物質中に、好ましくは０．５〜５質量％であり、より好ましくは０．７〜３．５質量％であり、酸化物が上記式（Ｂ）で表される二次電池用正極活物質では、好ましくは０．５〜１５質量％であり、より好ましくは１〜１０質量％である。二次電池用正極活物質中に存在するセルロースナノファイバー由来の炭素の原子換算量は、炭素・硫黄分析装置を用いて測定した炭素量から、水溶性炭素材料由来の炭素の原子換算量である、後に担持される水溶性炭素材料の炭素量を差し引くことにより、確認することができる。
【００２０】
上記酸化物とセルロースナノファイバー由来の炭素とを含む複合体は、具体的には、リチウム化合物又はナトリウム化合物、リン酸化合物又はケイ酸化合物、並びに少なくとも鉄化合物又はマンガン化合物を含み、かつセルロースナノファイバーを含むスラリー水を水熱反応に付すことにより得られるものであるのが好ましい。すなわち、上記複合体は、リチウム化合物又はナトリウム化合物、リン酸化合物又はケイ酸化合物、並びに少なくとも鉄化合物又はマンガン化合物を含み、かつセルロースナノファイバーを含むスラリー水の、水熱反応物であるのが好ましい。
【００２１】
上記複合体に炭化された炭素として担持される水溶性炭素材料とは、２５℃の水１００ｇに、水溶性炭素材料の炭素原子換算量で０．４ｇ以上、好ましくは１．０ｇ以上溶解する炭素材料を意味し、上記式（Ａ）〜（Ｃ）で表される酸化物に担持される炭素源として機能する。かかる水溶性炭素材料としては、例えば、糖類、ポリオール、ポリエーテル、及び有機酸から選ばれる１種又は２種以上が挙げられる。より具体的には、例えば、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース等の単糖類；マルトース、スクロース、セロビオース等の二糖類；デンプン、デキストリン等の多糖類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ブタンジオール、プロパンジオール、ポリビニルアルコール、グリセリン等のポリオールやポリエーテル；クエン酸、酒石酸、アスコルビン酸等の有機酸が挙げられる。なかでも、溶媒への溶解性及び分散性を高めて炭素材料として効果的に機能させる観点から、グルコース、フルクトース、スクロース、デキストリンが好ましく、グルコースがより好ましい。
【００２２】
かかる水溶性炭素材料は、上記複合体において、セルロースナノファイバー由来の炭素が存在することなく酸化物表面が露出した部位に、０．１〜４質量％の水溶性炭素材料由来の炭素として有効に担持させる観点から、上記複合体と湿式混合され、炭化された炭素として複合体に担持されてなるものであるのが好ましく、すなわち、本発明の二次電池用正極活物質は、酸化物とセルロースナノファイバー由来の炭素とを含む複合体に、水溶性炭素材料由来の炭素が担持してなるものが好ましい。かかる水溶性炭素材料由来の炭素の担持量は、セルロースナノファイバーが存在しない酸化物の表面に水溶性炭素材料を有効に担持させる観点から、本発明の二次電池用正極活物質中に、好ましくは０．１〜４質量％であり、より好ましくは０．２〜３．５質量％であり、さらに好ましくは０．３〜３質量％である。
【００２３】
本発明の二次電池用正極活物質は、より具体的には、リチウム化合物又はナトリウム化合物と、セルロースナノファイバーを含む混合物Ｘに、リン酸化合物又はケイ酸化合物を混合して複合体Ｘを得る工程（Ｉ）、
得られた複合体Ｘと、少なくとも鉄化合物又はマンガン化合物を含む金属塩を含有するスラリー水Ｙを水熱反応に付して複合体Ｙを得る工程（II）、並びに
得られた複合体Ｙに、複合体１００質量部に対して０．１〜１６質量部の水溶性炭素材料を添加して湿式混合し、焼成する工程（III）
を備える製造方法により得られるものであるのが好ましい。
【００２４】
工程（Ｉ）は、リチウム化合物又はナトリウム化合物と、セルロースナノファイバーを含む混合物Ｘに、リン酸化合物又はケイ酸化合物を混合して複合体Ｘを得る工程である。
用い得るリチウム化合物又はナトリウム化合物としては、水酸化物（例えばＬｉＯＨ・Ｈ2Ｏ、ＮａＯＨ）、炭酸化物、硫酸化物、酢酸化物が挙げられる。なかでも、水酸化物が好ましい。
混合物Ｘにおけるリチウム化合物又はケイ酸化合物の含有量は、水１００質量部に対し、好ましくは５〜５０質量部であり、より好ましくは７〜４５質量部である。より具体的には、工程（Ｉ）においてリン酸化合物を用いた場合、混合物Ｘにおけるリチウム化合物又はナトリウム化合物の含有量は、水１００質量部に対し、好ましくは５〜５０質量部であり、より好ましくは１０〜４５質量部である。また、ケイ酸化合物を用いた場合、混合物Ｘにおけるケイ酸化合物の含有量は、水１００質量部に対し、好ましくは５〜４０質量部であり、より好ましくは７〜３５質量部である。
【００２５】
混合物Ｘにおけるセルロースナノファイバーの含有量は、例えば混合物Ｘ中の水１００質量部に対し、好ましくは０．５〜６０質量部であり、より好ましくは０．８〜４０質量部である。より具体的には、工程（Ｉ）においてリン酸化合物を用いた場合、混合物Ｘにおけるセルロースナノファイバーの含有量は、好ましくは０．５〜２０質量部であり、より好ましくは０．８〜１５質量部である。また、ケイ酸化合物を用いた場合、混合物Ｘにおけるセルロースナノファイバーの含有量は、好ましくは０．５〜６０質量部であり、より好ましくは１〜４０質量部である。
【００２６】
混合物Ｘにリン酸化合物又はケイ酸化合物を混合する前に、予め混合物Ｘを撹拌しておくのが好ましい。かかる混合物Ｘの撹拌時間は、好ましくは１〜１５分であり、より好ましくは３〜１０分である。また、混合物Ｘの温度は、好ましくは２０〜９０℃であり、より好ましくは２０〜７０℃である。
【００２７】
工程（Ｉ）で用いるリン酸化合物としては、オルトリン酸（Ｈ3ＰＯ4、リン酸）、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム等が挙げられる。なかでもリン酸を用いるのが好ましく、７０〜９０質量％濃度の水溶液として用いるのが好ましい。かかる工程（Ｉ）では、混合物Ｘにリン酸を混合するにあたり、混合物Ｘを撹拌しながらリン酸を滴下するのが好ましい。混合物Ｘにリン酸を滴下して少量ずつ加えることで、混合物Ｘ中において良好に反応が進行して、複合体Ｘがスラリー中で均一に分散しつつ生成され、かかる複合体Ｘが不要に凝集するのをも効果的に抑制することができる。
【００２８】
リン酸の上記混合物Ｘへの滴下速度は、好ましくは１５〜５０ｍＬ／分であり、より好ましくは２０〜４５ｍＬ／分であり、さらに好ましくは２８〜４０ｍＬ／分である。また、リン酸を滴下しながらの混合物Ｘの撹拌時間は、好ましくは０．５〜２４時間であり、より好ましくは３〜１２時間である。さらに、リン酸を滴下しながらの混合物Ｘの撹拌速度は、好ましくは２００〜７００ｒｐｍであり、より好ましくは２５０〜６００ｒｐｍであり、さらに好ましくは３００〜５００ｒｐｍである。
なお、混合物Ｘを撹拌する際、さらに混合物Ｘの沸点温度以下に冷却するのが好ましい。具体的には、８０℃以下に冷却するのが好ましく、２０〜６０℃に冷却するのがより好ましい。
【００２９】
工程（Ｉ）で用いるケイ酸化合物としては、反応性のあるシリカ化合物であれば特に限定されず、非晶質シリカ、Ｎａ4ＳｉＯ4（例えばＮａ4ＳｉＯ4・Ｈ2Ｏ）等が挙げられる。
【００３０】
リン酸化合物又はケイ酸化合物を混合した後の混合物Ｘは、リン酸又はケイ酸１モルに対し、リチウム又はナトリウムを２．０〜４．０モル含有するのが好ましく、２．０〜３．１モル含有するのがより好ましく、このような量となるよう、上記リチウム化合物又はナトリウム化合物と、リン酸化合物又はケイ酸化合物を用いればよい。より具体的には、工程（Ｉ）においてリン酸化合物を用いた場合、リン酸化合物を混合した後の混合物Ｘは、リン酸１モルに対し、リチウム又はナトリウムを２．７〜３．３モル含有するのが好ましく、２．８〜３．１モル含有するのがより好ましく、工程（Ｉ）においてケイ酸化合物を用いた場合、ケイ酸化合物を混合した後の混合物Ｘは、ケイ酸１モルに対し、リチウムを２．０〜４．０モル含有するのが好ましく、２．０〜３．０含有するのがより好ましい。
このような量となるよう、上記リチウム化合物又はナトリウム化合物と、リン酸化合物又はケイ酸化合物を用いればよい。
【００３１】
リン酸化合物又はケイ酸化合物を混合した後の混合物Ｘに対して窒素をパージすることにより、かかる混合物中での反応を完了させて、上記（Ａ）〜（Ｃ）で表される酸化物の前駆体である複合体Ｘを混合物中に生成させる。窒素がパージされると、混合物Ｘ中の溶存酸素濃度が低減された状態で反応を進行させることができ、また得られる複合体Ｘを含有する混合物中の溶存酸素濃度も効果的に低減されるため、次の工程で添加する鉄化合物やマンガン化合物等の酸化を抑制することができる。かかる複合体Ｘを含有する混合物中において、上記（Ａ）〜（Ｃ）で表される酸化物の前駆体は、微細な分散粒子として存在する。かかる複合体Ｘは、例えば上記式（Ａ）で表される酸化物の場合、リン酸三リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）とセルロースナノファイバーの複合体として得られる。
【００３２】
窒素をパージする際における圧力は、好ましくは０．１〜０．２ＭＰａであり、より好ましくは０．１〜０．１５ＭＰａである。また、リン酸化合物又はケイ酸化合物を混合した後の混合物Ｘの温度は、好ましくは２０〜８０℃であり、より好ましくは２０〜６０℃である。例えば上記式（Ａ）で表される酸化物の場合、反応時間は、好ましくは５〜６０分であり、より好ましくは１５〜４５分である。
また、窒素をパージする際、反応を良好に進行させる観点から、リン酸化合物又はケイ酸化合物を混合した後の混合物Ｘを撹拌するのが好ましい。このときの撹拌速度は、好ましくは２００〜７００ｒｐｍであり、より好ましくは２５０〜６００ｒｐｍである。
【００３３】
また、より効果的に複合体Ｘの分散粒子表面における酸化を抑制し、分散粒子の微細化を図る観点から、リン酸化合物又はケイ酸化合物を混合した後の混合物Ｘ中における溶存酸素濃度を０．５ｍｇ／Ｌ以下とするのが好ましく、０．２ｍｇ／Ｌ以下とするのがより好ましい。
【００３４】
工程（II）では、工程（Ｉ）で得られた複合体Ｘと、少なくとも鉄化合物又はマンガン化合物を含む金属塩を含有するスラリー水Ｙを水熱反応に付して、複合体Ｙを得る工程である。上記工程（Ｉ）により得られた複合体Ｘを、混合物のまま、上記（Ａ）〜（Ｃ）で表される酸化物の前駆体として用い、これに少なくとも鉄化合物又はマンガン化合物を含む金属塩を添加して、スラリー水Ｙとして用いるのが好ましい。これにより、工程を簡略化させつつ、上記（Ａ）〜（Ｃ）で表される酸化物が極めて微細な粒子になるとともに、後工程において効率的にセルロースナノファイバー由来の炭素を担持させることが可能となり、非常に有用な二次電池用正極活物質を得ることができる。
【００３５】
用い得る鉄化合物としては、酢酸鉄、硝酸鉄、硫酸鉄等が挙げられる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池特性を高める観点から、硫酸鉄が好ましい。
【００３６】
用い得るマンガン化合物としては、酢酸マンガン、硝酸マンガン、硫酸マンガン等が挙げられる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池特性を高める観点から、硫酸マンガンが好ましい。
【００３７】
金属塩として、鉄化合物とマンガン化合物の双方を用いる場合、これらマンガン化合物及び鉄化合物の使用モル比（マンガン化合物：鉄化合物）は、好ましくは９９：１〜１：９９であり、より好ましくは９０：１０〜１０：９０である。また、これら鉄化合物及びマンガン化合物の合計添加量は、スラリー水Ｙ中に含有されるＬｉ3ＰＯ4１モルに対し、好ましくは０．９９〜１．０１モルであり、より好ましくは０．９９５〜１．００５モルである。
【００３８】
さらに、必要に応じて、金属塩として、鉄化合物及びマンガン化合物以外の金属（Ｍ、Ｎ又はＱ）塩を用いてもよい。金属（Ｍ、Ｎ又はＱ）塩におけるＭ、Ｎ及びＱは、上記式（Ａ）〜（Ｃ）中のＭ、Ｎ及びＱと同義であり、かかる金属塩として、硫酸塩、ハロゲン化合物、有機酸塩、及びこれらの水和物等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上用いてもよい。なかでも、電池物性を高める観点から、硫酸塩を用いるのがより好ましい。
これら金属（Ｍ、Ｎ又はＱ）塩を用いる場合、鉄化合物、マンガン化合物、及び金属（Ｍ、Ｎ又はＱ）塩の合計添加量は、上記工程（Ｉ）において得られた混合物中のリン酸又はケイ酸１モルに対し、好ましくは０．９９〜１．０１モルであり、より好ましくは０．９９５〜１．００５モルである。
【００３９】
水熱反応に付する際に用いる水の使用量は、用いる金属塩の溶解性、撹拌の容易性、及び合成の効率等の観点から、スラリー水Ｙ中に含有されるリン酸又はケイ酸イオン１モルに対し、好ましくは１０〜５０モルであり、より好ましくは１２．５〜４５モルである。より具体的には、水熱反応に付する際に用いる水の使用量は、スラリー水Ｙ中に含有されるイオンがリン酸イオンの場合、好ましくは１０〜３０モルであり、より好ましくは１２．５〜２５モルである。また、スラリー水Ｙ中に含有されるイオンがケイ酸イオンの場合、好ましくは１０〜５０モルであり、より好ましくは１２．５〜４５モルである。
【００４０】
工程（II）において、鉄化合物、マンガン化合物及び金属（Ｍ、Ｎ又はＱ）塩の添加順序は特に制限されない。また、これらの金属塩を添加するとともに、必要に応じて酸化防止剤を添加してもよい。かかる酸化防止剤としては、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ3）、ハイドロサルファイトナトリウム（Ｎａ2Ｓ2Ｏ4）、アンモニア水等を使用することができる。酸化防止剤の添加量は、過剰に添加されることで、上記式（Ａ）〜（Ｃ）で表される酸化物の生成が抑制されるのを防止する観点から、鉄化合物、マンガン化合物及び必要に応じて用いる金属（Ｍ、Ｎ又はＱ）塩の合計１モルに対し、好ましくは０．０１〜１モルであり、より好ましくは０．０３〜０．５モルである。
【００４１】
鉄化合物、マンガン化合物及び必要に応じて用いる金属（Ｍ、Ｎ又はＱ）塩や酸化防止剤を添加することにより得られるスラリーＹ中における複合体Ｙの含有量は、好ましくは１０〜５０質量％であり、より好ましくは１５〜４５質量％であり、さらに好ましくは２０〜４０質量％である。
【００４２】
工程（II）における水熱反応は、１００℃以上であればよく、１３０〜１８０℃が好ましい。水熱反応は耐圧容器中で行うのが好ましく、１３０〜１８０℃で反応を行う場合、この時の圧力は０．３〜０．９ＭＰａであるのが好ましく、１４０〜１６０℃で反応を行う場合の圧力は０．３〜０．６ＭＰａであるのが好ましい。水熱反応時間は０．１〜４８時間が好ましく、さらに０．２〜２４時間が好ましい。
得られた複合体Ｙは、上記式（Ａ）〜（Ｃ）で表される酸化物及びセルロースナノファイバーを含む複合体であり、ろ過後、水で洗浄し、乾燥することにより、これをセルロースナノファイバーを含む複合体粒子として単離できる。なお、乾燥手段は、凍結乾燥、真空乾燥が用いられる。
【００４３】
得られる複合体ＹのＢＥＴ比表面積は、吸着水分量を効果的に低減する観点から、好ましくは５〜４０ｍ２／ｇであり、より好ましくは５〜２０ｍ２／ｇである。複合体ＹのＢＥＴ比表面積が５ｍ２／ｇ未満であると、二次電池用正極活物質の一次粒子が大きくなりすぎ、電池特性が低下してしまうおそれがある。また、ＢＥＴ比表面積が４０ｍ２／ｇを超えると、二次電池用正極活物質の吸着水分量が増大して電池特性に影響を与えるおそれがある。
【００４４】
工程（III）では、工程（II）で得られた複合体Ｙに、複合体１００質量部に対して０．１〜１６質量部の水溶性炭素材料を添加して湿式混合し、焼成する工程である。これにより、上記（Ａ）〜（Ｃ）で表される酸化物表面が露出するのを有効に抑制しつつ、かかる酸化物に炭素源であるセルロースナノファイバーと水溶性炭素材料を、共に炭化してなる炭素として堅固に担持させることができる。
【００４５】
水溶性炭素材料の添加量は、上記のとおり、炭化されてなる炭素としての水溶性炭素材料の担持量が炭素原子換算量で上記範囲内になるような量であればよく、例えば、セルロースナノファイバー由来の炭素が存在しない酸化物の表面に水溶性炭素材料由来の炭素を０．１〜４質量％の量で有効に担持させる観点から、複合体Ｙ１００質量部に対し、０．１〜１６質量部であり、好ましくは０．２〜１４質量部であり、より好ましくは０．３〜１２質量部である。また、水溶性炭素材料とともに、水を添加するのが好ましい。水の添加量は、複合体Ｙ１００質量部に対し、好ましくは３０〜３００質量部であり、より好ましくは５０〜２５０質量部であり、さらに好ましくは７５〜２００質量部である。
【００４６】
工程（III）における湿式混合手段としては、特に制限されず、常法により行うことができる。複合体Ｙに上記量で水溶性炭素材料を添加した後、混合する際の温度は、好ましくは５〜８０℃であり、より好ましくは１０〜６０℃である。得られる混合物は、焼成するまでの間に乾燥するのが好ましい。乾燥手段としては、噴霧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等が挙げられる。
【００４７】
工程（III）において、上記湿式混合に得られた混合物を焼成する。焼成は、還元雰囲気又は不活性雰囲気中で行うのが好ましい。焼成温度は、セルロースナノファイバーを有効に炭化させる観点から、好ましくは５００〜８００℃であり、より好ましくは６００〜７７０℃であり、さらに好ましくは６５０〜７５０℃である。また、焼成時間は、好ましくは１０分〜３時間、より好ましくは３０分〜１．５時間とするのがよい。
【００４８】
本発明の二次電池用正極活物質は、上記セルロースナノファイバー由来の炭素及び水溶性炭素材料由来の炭素が、共に炭素源として上記酸化物に担持されて相乗的に作用し、二次電池用正極活物質における吸着水分量を有効に低減することができる。具体的には、本発明の二次電池用正極活物質の吸着水分量は、酸化物が上記式（Ａ）又は（Ｃ）で表される二次電池用正極活物質では、二次電池用正極活物質中に、好ましくは１２００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは１０００ｐｐｍ以下であり、酸化物が上記式（Ｂ）で表される二次電池用正極活物質では、好ましくは２５００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは２０００ｐｐｍ以下である。なお、かかる吸着水分量は、温度２０℃及び相対湿度５０％にて平衡に達するまで水分を吸着させ、温度１５０℃まで昇温して２０分間保持した後、さらに温度２５０℃まで昇温して２０分間保持したときの、１５０℃から昇温を再開するときを始点、及び２５０℃での恒温状態を終えたときを終点とする、始点から終点までの間に揮発した水分量として測定される値であって、二次電池用正極活物質の吸着水分量と、上記始点から終点までの間に揮発した水分量とが、同量であるとみなし、かかる揮発する水分量の測定値を二次電池用正極活物質の吸着水分量とするものである。
このように、本発明の二次電池用正極活物質は、水分を吸着しにくいため、製造環境として強い乾燥条件を必要とすることなく吸着水分量を有効に低減することができ、得られるリチウム二次電池及びナトリウム二次電池の双方において、様々な使用環境下でも優れた電池特性を安定して発現することが可能となる。
なお、温度２０℃及び相対湿度５０％にて平衡に達するまで水分を吸着させ、温度１５０℃まで昇温して２０分間保持した後、さらに温度２５０℃まで昇温して２０分間保持したときの、１５０℃から昇温を再開するときを始点、及び２５０℃での恒温状態を終えたときを終点とする、始点から終点までの間に揮発した水分量は、例えばカールフィッシャー水分計を用いて測定することができる。
【００４９】
また、本発明の二次電池用正極活物質のタップ密度は、吸着水分量を効果的に低減する観点から、好ましくは０．５〜１．６ｇ／ｃｍ3であり、より好ましくは０．８〜１．６ｇ／ｃｍ3である。
【００５０】
さらに、本発明の二次電池用正極活物質のＢＥＴ比表面積は、吸着水分量を効果的に低減する観点から、好ましくは５〜２１ｍ2／ｇであり、より好ましくは７〜２０ｍ2／ｇである。
【００５１】
本発明の二次電池用正極活物質を含む二次電池用正極を適用できる二次電池としては、正極と負極と電解液とセパレータを必須構成とするものであれば特に限定されない。
【００５２】
ここで、負極については、リチウムイオン又はナトリウムイオンを充電時には吸蔵し、かつ放電時には放出することができれば、その材料構成で特に限定されるものではなく、公知の材料構成のものを用いることができる。たとえば、リチウム金属、ナトリウム金属、グラファイト又は非晶質炭素等の炭素材料等である。そしてリチウムイオン又はナトリウムイオンを電気化学的に吸蔵・放出し得るインターカレート材料で形成された電極、特に炭素材料を用いることが好ましい。
【００５３】
電解液は、有機溶媒に支持塩を溶解させたものである。有機溶媒は、通常リチウムイオン二次電池やナトリウムイオン二次電池の電解液の用いられる有機溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、カーボネート類、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ケトン類、ニトリル類、ラクトン類、オキソラン化合物等を用いることができる。
【００５４】
支持塩は、その種類が特に限定されるものではないが、リチウムイオン二次電池の場合、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６から選ばれる無機塩、該無機塩の誘導体、ＬｉＳＯ３ＣＦ３、ＬｉＣ（ＳＯ３ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ３ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２及びＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）から選ばれる有機塩、並びに該有機塩の誘導体の少なくとも１種であることが好ましい。また、ナトリウムイオン二次電池の場合、ＮａＰＦ６、ＮａＢＦ４、ＮａＣｌＯ４及びＮａＡｓＦ６から選ばれる無機塩、該無機塩の誘導体、ＮａＳＯ３ＣＦ３、ＮａＣ（ＳＯ３ＣＦ３）２及びＮａＮ（ＳＯ３ＣＦ３）２、ＮａＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２及びＮａＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）から選ばれる有機塩、並びに該有機塩の誘導体の少なくとも１種であることが好ましい。
【００５５】
セパレータは、正極及び負極を電気的に絶縁し、電解液を保持する役割を果たすものである。たとえば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子（ポリエチレン、ポリプロピレン）の多孔膜を用いればよい。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［実施例１−１］
ＬｉＯＨ・Ｈ2Ｏ １２．７２ｇ、水 ９０ｍＬ、及びセルロースナノファイバー（セリッシュＫＹ−１００Ｇ、ダイセルファインケム製、繊維径４〜１００ｎｍ、略称ＣＮＦ）６．８ｇ（活物質中における炭素原子換算量で２．０質量％に相当）を混合してスラリー水を得た。次いで、得られたスラリー水を、２５℃の温度に保持しながら５分間撹拌しつつ８５％のリン酸水溶液 １１．５３ｇを３５ｍＬ／分で滴下し、続いて窒素ガスパージ下で１２時間、４００ｒｐｍの速度で撹拌することにより、複合体Ｘを含有する混合物Ｘ（スラリー水Ｘ1、溶存酸素濃度０．５ｍｇ／Ｌ）を得た。かかるスラリー水Ｘ1は、リン１モルに対し、２．９７モルのリチウムを含有していた。
【００５７】
次に、得られたスラリー水Ｘ1 １２１．０ｇに対し、ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ ５．５６ｇ及びＭｎＳＯ4・５Ｈ2Ｏ １９．２９ｇを添加し、混合してスラリー水Ｙ1を得た。次いで、得られたスラリー水Ｙ1をオートクレーブに投入し、１７０℃で１時間水熱反応を行った。オートクレーブ内の圧力は、０．８ＭＰａであった。生成した結晶をろ過し、次いで結晶１質量部に対し、１２質量部の水により洗浄した。洗浄した結晶を−５０℃で１２時間凍結乾燥して複合体Ｙ1（式（Ａ）で表される酸化物の化学組成：ＬｉＭｎ0.8Ｆｅ0.2ＰＯ4、ＢＥＴ比表面積２１ｍ2／ｇ、平均粒径６０ｎｍ）を得た。
得られた複合体Ｙ1を１０ｇ分取し、これにグルコース０．２５ｇ（活物質中における炭素原子換算量で１．０質量％に相当）及び水１０ｍＬを添加し、混合して８０℃で１２時間乾燥を行い、還元雰囲気下で７００℃で１時間焼成して、リチウム二次電池用正極活物質（ＬｉＦｅ0.2Ｍｎ0.8ＰＯ４、炭素の量＝３．０質量％）を得た。
【００５８】
［実施例１−２］
複合体Ｙ1に添加するグルコースを０．５ｇ（活物質中における炭素原子換算量で２．０質量％に相当）とした以外、実施例１−１と同様の方法でリチウム二次電池用正極活物質（ＬｉＦｅ0.2Ｍｎ0.8ＰＯ４、炭素の量＝４．０質量％）を得た。
【００５９】
［実施例１−３］
複合体Ｙ1に添加するグルコースを０．７５ｇ（活物質中における炭素原子換算量で２．９質量％に相当）とした以外、実施例１−１と同様の方法でリチウム二次電池用正極活物質（ＬｉＦｅ0.2Ｍｎ0.8ＰＯ４、炭素の量＝４．９質量％）を得た。
【００６０】
［比較例１−１］
グルコースを添加しなかった以外、実施例１−１と同様の方法でリチウム二次電池用正極活物質（ＬｉＦｅ0.2Ｍｎ0.8ＰＯ４、炭素の量＝２．０質量％）を得た。
【００６１】
［実施例２−１］
ＬｉＯＨ・Ｈ2Ｏ ４．２８ｇ、Ｎａ4ＳｉＯ4・ｎＨ2Ｏ １３．９７ｇに超純水３７．５ｍＬを混合してスラリー水を得た。このスラリー水に、セルロースナノファイバー（セリッシュＫＹ−１００Ｇ、ダイセルファインケム製、繊維径４〜１００ｎｍ、略称ＣＮＦ）１４．９ｇ（活物質中における炭素原子換算量で８．０質量％に相当）、ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ ３．９２ｇ、ＭｎＳＯ4・５Ｈ2Ｏ ７．９３ｇ、及びＺｒ（ＳＯ4）２・４Ｈ2Ｏ ０．５３ｇを添加し、２５℃の温度に保持しながら速度４００ｒｐｍにて３０分間撹拌して、スラリー水Ｙ２を得た。
次いで、得られたスラリー水Ｙ２を蒸気加熱式オートクレーブ内に設置した合成容器に投入した。投入後、隔膜分離装置により水（溶存酸素濃度０．５ｍｇ／Ｌ未満）を加熱して得た飽和蒸気を用いて、１５０℃で１２時間攪拌しながら加熱した。オートクレーブの圧力は０．４ＭＰａであった。生成した結晶をろ過し、次いで結晶１質量部に対し、１２質量部の水により洗浄した。洗浄した結晶を−５０℃で１２時間凍結乾燥して複合体Ｙ２（式（Ｂ）で表される酸化物の化学組成：Ｌｉ2Ｆｅ0.28Ｍｎ0.66Ｚｒ0.03ＳｉＯ4、ＢＥＴ比表面積３５ｍ2／ｇ、平均粒径５０ｎｍ）を得た。
【００６２】
得られた複合体Ｙ２を５．０ｇ分取し、これにグルコース０．１２５ｇ（活物質中における炭素原子換算量で１．０質量％に相当）及び水５ｍＬを添加し、混合して８０℃で１２時間乾燥を行い、還元雰囲気下で６５０℃で１時間焼成して、リチウム二次電池用正極活物質（Ｌｉ2Ｆｅ0.28Ｍｎ0.66Ｚｒ0.03ＳｉＯ4、炭素の量＝９．０質量％）を得た。
【００６３】
［実施例２−２］
複合体Ｙ２に添加するグルコースを０．２５ｇ（活物質中における炭素原子換算量で２．０質量％に相当）とした以外、実施例２−１と同様の方法でリチウム二次電池用正極活物質（Ｌｉ2Ｆｅ0.28Ｍｎ0.66Ｚｒ0.03ＳｉＯ4、炭素の量＝１０．０質量％）を得た。
【００６４】
［実施例２−３］
複合体Ｙ２に添加するグルコースを０．３７５ｇ（活物質中における炭素原子換算量で２．９質量％に相当）とした以外、実施例２−１と同様の方法でリチウム二次電池用正極活物質（Ｌｉ2Ｆｅ0.28Ｍｎ0.66Ｚｒ0.03ＳｉＯ4、炭素の量＝１０．９質量％）を得た。
【００６５】
［比較例２−１］
複合体Ｙ２に添加するグルコースを０．７５ｇ（活物質中における炭素原子換算量で５．７質量％に相当）とした以外、実施例２−１と同様の方法でリチウム二次電池用正極活物質（Ｌｉ2Ｆｅ0.28Ｍｎ0.66Ｚｒ0.03ＳｉＯ4、炭素の量＝１３．７質量％）を得た。
【００６６】
［比較例２−２］
グルコースを添加しなかった以外、実施例２−１と同様の方法でリチウム二次電池用正極活物質（Ｌｉ2Ｆｅ0.28Ｍｎ0.66Ｚｒ0.03ＳｉＯ4、炭素の量＝８．０質量％）を得た。
【００６７】
［実施例３−１］
ＮａＯＨ ６．００ｇ、水 ９０ｍＬ、及びセルロースナノファイバー５．１０ｇ（活物質中における炭素原子換算量で１．３質量％に相当）を混合してスラリー水を得た。次いで、得られたスラリー水を、２５℃の温度に保持しながら５分間撹拌しつつ８５％のリン酸水溶液 ５．７７ｇを３５ｍＬ／分で滴下し、続いて１２時間、４００ｒｐｍの速度で撹拌することにより、複合体Ｘ３を含有するスラリーＸ３を得た。かかるスラリーＸ３は、リン１モルに対し、３．００モルのナトリウムを含有していた。得られたスラリーに対し、窒素ガスをパージして溶存酸素濃度を０．５ｍｇ／Ｌに調整した後、ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ １．３９ｇ、ＭｎＳＯ4・５Ｈ2Ｏ ９．６４ｇ、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ １．２４ｇを添加してスラリー水Ｙ３を得た。次いで、得られたスラリー水Ｙ３を蒸気加熱式オートクレーブ内に設置した、窒素ガスでパージした合成容器に投入した。投入後、隔膜分離装置により水（溶存酸素濃度０．５ｍｇ／Ｌ未満）を加熱して得た飽和蒸気を用いて、２００℃で３時間攪拌しながら加熱した。オートクレーブ内の圧力は、１．４ＭＰａであった。生成した結晶をろ過し、次いで結晶１質量部に対し、１２質量部の水により洗浄した。洗浄した結晶を−５０℃で１２時間凍結乾燥して複合体Ｙ3（式（Ｃ）で表される酸化物の化学組成：ＮａＦｅ0.1Ｍｎ0.8Ｍｇ0.1ＰＯ４、ＢＥＴ比表面積１５ｍ2／ｇ、平均粒径１００ｎｍ）を得た。
【００６８】
得られた複合体Ｙ3を５．０ｇ分取し、これにグルコース０．１２５ｇ（活物質中における炭素原子換算量で１．０質量％に相当）及び水５ｍＬを添加し、混合して８０℃で１２時間乾燥を行い、還元雰囲気下で７００℃で１時間焼成して、ナトリウム二次電池用正極活物質（ＮａＦｅ0.2Ｍｎ0.8ＰＯ４、炭素の量＝２．３質量％）を得た。
【００６９】
［実施例３−２］
複合体Ｙ3に添加するグルコースを０．２５ｇ（活物質中における炭素原子換算量で２．０質量％に相当）とした以外、実施例３−１と同様の方法でナトリウム二次電池用正極活物質（ＮａＦｅ0.2Ｍｎ0.8ＰＯ４、炭素の量＝３．３質量％）を得た。
【００７０】
［実施例３−３］
複合体Ｙ3に添加するグルコースを０．３７５ｇ（活物質中における炭素原子換算量で２．９質量％に相当）とした以外、実施例３−１と同様の方法でナトリウム二次電池用正極活物質（ＮａＦｅ0.2Ｍｎ0.8ＰＯ４、炭素の量＝４．２質量％）を得た。
【００７１】
［比較例３−１］
グルコースを添加しなかった以外、実施例３−１と同様の方法でナトリウム二次電池用正極活物質（ＮａＦｅ0.2Ｍｎ0.8ＰＯ４、炭素の量＝１．３質量％）を得た。
【００７２】
《吸着水分量の測定》
実施例１−１〜３−３及び比較例１−１〜３−１で得られた各正極活物質の吸着水分量は、下記方法にしたがって測定した。
正極活物質（複合体粒子）について、温度２０℃、相対湿度５０％の環境に１日間静置して平衡に達するまで水分を吸着させ、温度１５０℃まで昇温して２０分間保持した後、さらに温度２５０℃まで昇温して２０分間保持したときの、１５０℃から昇温を再開するときを始点、及び２５０℃での恒温状態を終えたときを終点とし、始点から終点までの間に揮発した水分量を、カールフィッシャー水分計（ＭＫＣ−６１０、京都電子工業（株）製）で測定し、正極活物質における吸着水分量として求めた。
結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
0006023295.tif 000002
【００７４】
《二次電池を用いた充放電特性の評価》
実施例１−１〜３−３及び比較例１−１〜３−１で得られた正極活物質を用い、リチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池の正極を作製した。具体的には、得られた正極活物質、ケッチェンブラック、ポリフッ化ビニリデンを質量比７５：２０：５の配合割合で混合し、これにＮ−メチル−２−ピロリドンを加えて充分混練し、正極スラリーを調製した。正極スラリーを厚さ２０μｍのアルミニウム箔からなる集電体に塗工機を用いて塗布し、８０℃で１２時間の真空乾燥を行った。
その後、φ１４ｍｍの円盤状に打ち抜いてハンドプレスを用いて１６ＭＰａで２分間プレスし、正極とした。
次いで、上記の正極を用いてコイン型二次電池を構築した。負極には、φ１５ｍｍに打ち抜いたリチウム箔を用いた。電解液には、エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを体積比１：１の割合で混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ６（リチウムイオン二次電池の場合）又はＮａＰＦ６（ナトリウムイオン二次電池の場合）を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解したものを用いた。セパレータには、ポリプロピレンなどの高分子多孔フィルムなど、公知のものを用いた。これらの電池部品を露点が−５０℃以下の雰囲気で常法により組み込み収容し、コイン型二次電池（ＣＲ−２０３２）を製造した。
【００７５】
製造した二次電池を用い、充放電試験を行った。リチウムイオン電池の場合には、充電条件を電流１ＣＡ（３３０ｍＡ／ｇ）、電圧４．５Ｖの定電流定電圧充電とし、放電条件を１ＣＡ（３３０ｍＡ／ｇ）、終止電圧１．５Ｖの定電流放電として、１ＣＡにおける放電容量を求めた。ナトリウムイオン電池の場合には、充電条件を電流１ＣＡ（１５４ｍＡ／ｇ）、電圧４．５Ｖの定電流定電圧充電とし、放電条件を１ＣＡ（１５４ｍＡ／ｇ）、終止電圧２．０Ｖの定電流放電として、１ＣＡにおける放電容量を求めた。さらに、同様の充放電条件において、５０サイクル繰り返し試験を行い、下記式（１）により容量保持率（％）を求めた。なお、充放電試験は全て３０℃で行った。
容量保持率（％）＝（５０サイクル後の放電容量）／（１サイクル後の放
電容量）×１００                                      ・・・（１）
結果を表２に示す。
【００７６】
【表２】
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【００７７】
上記結果より、実施例の正極活物質は、比較例の正極活物質に比して、確実に吸着水分量を低減することができるとともに、得られる電池においても優れた性能を発揮できることがわかる。