(57)【要約】【課題】電池構成部材のいずれの周囲においてもＬｉイオン移動に優れ、かつＬＦＭＰ活物質周囲での電解液分解量を抑制することができ、サイクル特性及び入力特性に優れたリチウムイオン電池を得ることができるリチウムイオン電池用電極材料、及びリチウムイオン電池を提供する。【解決手段】ＬｉＭＰＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｃａからなる群から選択される少なくとも１種)で表される活物質を含み、炭酸ジエチルを用いた吸油量（ＤＥＣ吸油量）が５０ｃｃ／１００ｇ以上８０ｃｃ／１００ｇ以下であり、該ＤＥＣ吸油量とＮ−メチル−２−ピロリドンを用いた吸油量（ＮＭＰ吸油量）との比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）が１．３以上１．８以下であることを特徴とするリチウムイオン電池用電極材料。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬｉＭＰＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｃａからなる群から選択される少なくとも１種)で表される活物質を含み、炭酸ジエチルを用いた吸油量（ＤＥＣ吸油量）が５０ｃｃ／１００ｇ以上８０ｃｃ／１００ｇ以下であり、該ＤＥＣ吸油量とＮ−メチル−２−ピロリドンを用いた吸油量（ＮＭＰ吸油量）との比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）が１．３以上１．８以下であることを特徴とするリチウムイオン電池用電極材料。
【請求項２】
前記ＬｉＭＰＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｃａからなる群から選択される少なくとも１種)で表される活物質が、ＬｉＦｅｘＭｎ１−ｗ−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＣａｚＡｗＰＯ４(ＡはＣｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａからなる群から選択される少なくとも１種、０．００１≦ｗ≦０．０２、０．０５≦ｘ≦０．３５、０．０１≦ｙ≦０．１０、０．０００１≦ｚ≦０．００１)で表される活物質である、請求項１に記載のリチウムイオン電池用電極材料。
【請求項３】
前記活物質が熱分解炭素質被膜で被覆されている、請求項１又は２に記載のリチウムイオン電池用電極材料。
【請求項４】
前記電極材料の比表面積が５ｍ２／ｇ以上３０ｍ２／ｇ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池用電極材料。
【請求項５】
前記電極材料のかさ密度が０．６ｇ／ｃｃ以上１．０ｇ／ｃｃ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池用電極材料。
【請求項６】
正極と、負極と、電解質とを有するリチウムイオン電池であって、
前記正極が、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極材料を用いてなる正極合材層を有するリチウムイオン電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池用電極材料及びリチウムイオン電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池は、鉛電池、ニッケル水素電池よりもエネルギー密度、出力密度が高く、スマートフォンなどの小型電子機器をはじめ、家庭用バックアップ電源、電動工具など、様々な用途に利用されている。また、太陽光発電、風力発電など、再生可能エネルギー貯蔵用として、大容量のリチウムイオン電池の実用化が進んでいる。
リチウムイオン電池は、正極、負極、電解液およびセパレータを備える。正極を構成する電極材料としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、及びＬｉＭＰＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉなど）で表される化合物等が用いられている。
【０００３】
ＬｉＭＰＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉなど）で表される材料のなかでも、Ｍｎを主剤としたＬｉＭｎＰＯ４（ＬＭＰ）、ＬｉＦｅｘＭｎ１−ｘＰＯ４（ＬＦＭＰ）活物質は、従来のＬｉＣｏＯ２などの酸化物系活物質と比較して、高い構造安定性に由来する高い安全性と、高い電池反応電圧（４．１Ｖ）に由来する高エネルギー密度を有するという特徴があり、車載用電池の活物質材料として今後の実用化が期待される材料である。
【０００４】
これまで、ＬＭＰ、ＬＦＭＰ活物質の電池特性を改善する目的で、粒子の微細化によるＬｉ反応面積の増大、異種元素置換による構造歪みの抑制、カーボンコートの改良による電子伝導性の改善が進められてきており、低レートにおいて良好な電池特性を発現する材料が報告されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−６０７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＬＦＭＰ活物質はサイクル特性および高レート入力特性に乏しいという問題があり、この材料の実用化に向けてこれら特性の改善が必要である。
ＬＦＭＰ活物質がサイクル特性および高レート入力特性に乏しい要因の一つに、活物質周囲の電解液保持性の影響がある。活物質周囲の電解液保持性が低すぎる場合、活物質周りのＬｉイオン移動が遅くなり、電池反応が制限されることでサイクル特性や入力特性が悪化する。一方で、活物質周囲の電解液保持性が高すぎる場合、活物質が電解液を保持しすぎるため、本来セパレータや負極に行き渡るはずの電解液が不足し、セパレータや負極周りのＬｉイオン移動が遅くなり、電池反応が制限されることでサイクル特性や入力特性が悪化する。さらに、ＬＦＭＰ活物質の周りは充電時に４．１Ｖ以上の高い電圧にさらされることから、活物質周囲の電解液保持性が高すぎる場合、電解液分解量が著しく多くなる。この電解液分解に電池容量が不可逆的に使われることでサイクル特性が悪化し、さらには電解液分解堆積物の残存によって抵抗が増大し入力特性が悪化する。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電池構成部材のいずれの周囲においてもＬｉイオン移動に優れ、かつＬＦＭＰ活物質周囲での電解液分解量を抑制することができ、サイクル特性及び入力特性に優れたリチウムイオン電池を得ることができるリチウムイオン電池用電極材料、及びリチウムイオン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】
【０００８】
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、リチウムイオン電池用電極材料の炭酸ジエチルを用いた吸油量（ＤＥＣ吸油量）、及び該ＤＥＣ吸油量とＮ−メチル−２−ピロリドンを用いた吸油量（ＮＭＰ吸油量）との比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）をそれぞれ特定の範囲内とすることにより、上記課題を解決することを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【０００９】
すなわち、本願開示は、以下に関する。
［１］ＬｉＭＰＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｃａからなる群から選択される少なくとも１種)で表される活物質を含み、炭酸ジエチルを用いた吸油量（ＤＥＣ吸油量）が５０ｃｃ／１００ｇ以上８０ｃｃ／１００ｇ以下であり、該ＤＥＣ吸油量とＮ−メチル−２−ピロリドンを用いた吸油量（ＮＭＰ吸油量）との比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）が１．３以上１．８以下であることを特徴とするリチウムイオン電池用電極材料。
［２］前記ＬｉＭＰＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｃａからなる群から選択される少なくとも１種)で表される活物質が、ＬｉＦｅｘＭｎ１−ｗ−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＣａｚＡｗＰＯ４(ＡはＣｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａからなる群から選択される少なくとも１種、０．００１≦ｗ≦０．０２、０．０５≦ｘ≦０．３５、０．０１≦ｙ≦０．１０、０．０００１≦ｚ≦０．００１)で表される活物質である、上記［１］に記載のリチウムイオン電池用電極材料。
［３］前記活物質が熱分解炭素質被膜で被覆されている、上記［１］又は［２］に記載のリチウムイオン電池用電極材料。
［４］前記電極材料の比表面積が５ｍ２／ｇ以上３０ｍ２／ｇ以下である、上記［１］〜［３］のいずれかに記載のリチウムイオン電池用電極材料。
［５］前記電極材料のかさ密度が０．６ｇ／ｃｃ以上１．０ｇ／ｃｃ以下である、上記［１］〜［４］のいずれかに記載のリチウムイオン電池用電極材料。
［６］正極と、負極と、電解質とを有するリチウムイオン電池であって、前記正極が、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の電極材料を用いてなる正極合材層を有するリチウムイオン電池。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電池構成部材のいずれの周囲においてもＬｉイオン移動に優れ、かつＬＦＭＰ活物質周囲での電解液分解量を抑制することができ、サイクル特性及び入力特性に優れたリチウムイオン電池を得ることができるリチウムイオン電池用電極材料、及びリチウムイオン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】
【００１１】
本発明のリチウムイオン電池用電極材料の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をよりよ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。
【００１２】
［リチウムイオン電池用電極材料］
本実施形態のリチウムイオン電池用電極材料（以下、単に電極材料ともいう）は、ＬｉＭＰＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｃａからなる群から選択される少なくとも１種)で表される活物質を含み、炭酸ジエチルを用いた吸油量（ＤＥＣ吸油量）が５０ｃｃ／１００ｇ以上８０ｃｃ／１００ｇ以下であり、該ＤＥＣ吸油量とＮ−メチル−２−ピロリドンを用いた吸油量（ＮＭＰ吸油量）との比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）が１．３以上１．８以下であることを特徴とする。
【００１３】
本実施形態の電極材料は、ＬｉＭＰＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｃａからなる群から選択される少なくとも１種)で表される活物質を含む。中でも、該活物質としては、ＬｉＦｅｘＭｎ１−ｗ−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＣａｚＡｗＰＯ４(ＡはＣｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａからなる群から選択される少なくとも１種、０．００１≦ｗ≦０．０２、０．０５≦ｘ≦０．３５、０．０１≦ｙ≦０．１０、０．０００１≦ｚ≦０．００１)で表される活物質が好ましい。
ここで、Ａについては、Ｃｏ、Ｚｎが好ましく、Ｃｏがより好ましい。
【００１４】
上記活物質の一次粒子の平均一次粒子径は、好ましくは０．０１μｍ以上５μｍ以下、より好ましくは０．０２μｍ以上２μｍ以下である。平均一次粒子径が０．０１μｍ以上であると、活物質の一次粒子の表面を熱分解炭素質被膜で均一に被覆しやすく、高速充放電において実質的に放電容量を高めることができ、充分な充放電性能を実現することができる。一方、平均粒子径が５μｍ以下であると、活物質の一次粒子の内部抵抗を小さくすることができ、リチウムイオン電池の高速充放電における放電容量を高くすることができる。
【００１５】
ここで、平均粒子径とは、個数平均粒子径のことである。本実施形態の活物質の一次粒子の平均一次粒子径は、無作為に１００個の一次粒子を選び出して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ；Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）にて個々の一次粒子の長径及び短径を測定し、その平均値として求めることができる。
【００１６】
前記活物質の形状は、特に限定されないが、球状、略球状、俵状、米粒状、円柱状、略円柱状、直方体状および略直方体状からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、球状であることがより好ましく、真球状であることが特に好ましい。活物質の形状が真球状であれば、活物質が二次粒子を形成してなる電極材料が、球状の二次粒子を形成し易い。
【００１７】
ここで、活物質の形状が球状であることが好ましい理由は、電極材料と、バインダー樹脂（結着剤）と、溶媒とを混合して電極材料合剤を調製する際の溶媒量を低減することができるとともに、この電極材料合剤の電極集電体への塗工も容易となるからである。
また、活物質の形状が球状であれば、活物質の表面積が最小となり、電極材料合剤に添加するバインダー樹脂（結着剤）の配合量を最小限にすることができる。その結果、得られる電極の内部抵抗を小さくすることができる。
さらに、活物質が球状であると、電極材料合剤を電極集電体へ塗工した際に電極材料を最密充填し易くなるため、単位体積当たりの電極材料の充填量が多くなる。したがって、電極密度を高くすることができ、その結果、リチウムイオン電池の高容量化を図ることができる。
【００１８】
前記活物質は熱分解炭素質被膜で被覆されていることが、電極材料の電子伝導性を向上させる観点から好ましい。ここで、「熱分解炭素質被膜」とは、有機化合物を熱処理により炭化させて形成した炭素質被膜のことをいう。
活物質を被覆する熱分解炭素質被膜の厚み（平均値）は、好ましくは０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以上３ｎｍ以下である。熱分解炭素質被膜の厚みが０．５ｎｍ以上であると、熱分解炭素質被膜の厚みが薄すぎるために所望の抵抗値を有する膜を形成することができなくなることを抑制できる。そして、電極材料としての導電性を確保することができる。一方、熱分解炭素質被膜の厚みが１０ｎｍ以下であると、電極材料の単位質量あたりの電池容量が低下することを抑制できる。
また、熱分解炭素質被膜の厚みが０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であると、電極材料を最密充填しやすくなるため、単位体積あたりのリチウムイオン電池用電極材料の充填量が多くなる。その結果、電極密度を高くすることができ、高容量のリチウムイオン電池が得られる。
【００１９】
前記活物質は、該活物質の一次粒子の表面の８０％以上が熱分解炭素質被膜で被覆されていることが好ましく、９０％以上が熱分解炭素質被膜で被覆されていることがより好ましい。活物質の一次粒子の表面における熱分解炭素質被膜の被覆率が８０％以上であると、熱分解炭素質被膜の被覆効果が十分に得られる。一方、上記熱分解炭素質被膜の被覆率が８０％未満では、Ｌｉイオンの脱挿入反応が電極材料の表面にて行なわれる際に、熱分解炭素質被膜が形成されていない箇所においてＬｉイオンの脱挿入に関わる反応抵抗が高くなる。
なお、上記熱分解炭素質被膜の被覆率は、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）等を用いて測定することができる。
【００２０】
熱分解炭素質被膜を構成する炭素分によって計算される、熱分解炭素質被膜の密度は、好ましくは０．３ｇ／ｃｍ３以上１．５ｇ／ｃｍ３以下、より好ましくは０．４ｇ／ｃｍ３以上１．０ｇ／ｃｍ３以下である。熱分解炭素質被膜を構成する炭素分によって計算される、熱分解炭素質被膜の密度とは、熱分解炭素質被膜が炭素のみから構成されると想定した場合に、熱分解炭素質被膜の単位体積当たりの質量である。
熱分解炭素質被膜の密度が０．３ｇ／ｃｍ３以上であれば、熱分解炭素質被膜が充分な電子伝導性を示す。一方、熱分解炭素質被膜の密度が１．５ｇ／ｃｍ３以下であれば、熱分解炭素質被膜における層状構造からなる黒鉛の微結晶の含有量が少ないため、Ｌｉイオンが熱分解炭素質被膜中を拡散する際に黒鉛の微結晶による立体障害が生じない。これにより、電荷移動抵抗が高くなることがない。その結果、リチウムイオン電池の内部抵抗が上昇することがなく、リチウムイオン電池の高速充放電レートにおける電圧低下が生じない。
【００２１】
上記熱分解炭素質被覆で被覆された活物質（熱分解炭素質被覆活物質）に含まれる炭素量は、好ましくは０．５質量％以上５質量％以下、より好ましくは０．７質量％以上３．５質量％以下、更に好ましくは０．８質量％以上２．５質量％以下である。
上記炭素量が０．５質量％以上であると、電極材料としての導電性を確保することができ、リチウムイオン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が大きくなり、十分な充放電レート性能を実現することができる。一方、炭素量が５質量％以下であると、炭素量が多くなり過ぎず、リチウムイオン電池用電極材料の単位質量あたりのリチウムイオン電池の電池容量が必要以上に低下することを抑制できる。
【００２２】
また、熱分解炭素質被覆活物質の一次粒子が複数個凝集した凝集粒子の平均二次粒子径は、好ましくは０．５μｍ以上３０μｍ以下、より好ましく０．８μｍ以上２０μｍ以下である。上記凝集粒子の平均二次粒子径が０．５μｍ以上であると、電極製造時に分散性と流動性の高いペーストを作製できるため均一な構造の電極を作製でき、リチウムイオン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が大きくなり、十分な充放電レート性能を実現することができる。一方、上記凝集粒子の平均二次粒子径が３０μｍ以下であると、電極塗工の厚みに対して二次粒子の大きさが十分に小さいため、表面の凹凸が少なく電流分布を均一化可能な電極を作製でき、リチウムイオン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が大きくなり、十分な充放電レート性能を実現することができる。
【００２３】
ここで、平均二次粒子径とは、体積平均粒子径のことである。上記凝集粒子の平均二次粒子径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置等を用いて測定することができる。
【００２４】
本実施形態の電極材料の炭酸ジエチルを用いた吸油量（ＤＥＣ吸油量）は、５０ｃｃ／１００ｇ以上８０ｃｃ／１００ｇ以下であり、好ましくは５０ｃｃ／１００ｇ以上７８ｃｃ／１００ｇ以下、より好ましくは５１ｃｃ／１００ｇ以上７５ｃｃ／１００ｇ以下である。電極材料のＤＥＣ吸油量が５０ｃｃ／１００ｇ未満では、電極材料近傍の電解液保持量が小さいため、Ｌｉイオン移動が抑制されてしまい十分な充放電レート性能が実現できず、８０ｃｃ／１００ｇを超えると電極材料近傍の電解液保持量が大きいため、電解液分解量が多くなってしまい十分なサイクル特性が実現できないばかりか、セパレータや負極への電解液保持量が小さくなるため、セパレータや負極内のＬｉイオン移動が抑制されてしまい十分な充放電レート性能が実現できない。
また、ＤＥＣ吸油量が上記範囲内であると活物質の電解液保持量が必要充分な量となり、電池構成部材のいずれの周囲においてもＬｉイオン移動に優れ、かつＬＦＭＰ活物質周囲での電解液分解量を抑制することができる。これにより、サイクル特性及び入力特性に優れたリチウムイオン電池を得ることができる。
なお、上記ＤＥＣ吸油量は、ＪＩＳ  Ｋ５１０１−１３−１(精製あまに油法）に則った手法にて、あまに油をＤＥＣに代えて測定することができる。
【００２５】
また、本実施形態の電極材料のＮ−メチル−２−ピロリドンを用いた吸油量（ＮＭＰ吸油量）は、好ましくは３５ｃｃ／１００ｇ以上６０ｃｃ／１００ｇ以下、より好ましくは３８ｃｃ／１００ｇ以上５８ｃｃ／１００ｇ以下である。電極材料のＮＭＰ吸油量が上記範囲内であると電極材料の比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）を後述の範囲内とすることができる。
なお、上記ＮＭＰ吸油量は、ＪＩＳ  Ｋ５１０１−１３−１（精製あまに油法）に則った手法にて、あまに油をＮＭＰに代えて測定することができる。
【００２６】
本実施形態の電極材料のＤＥＣ吸油量とＮＭＰ吸油量との比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）は１．３以上１．８以下であり、好ましくは１．３以上１．７５以下、より好ましくは１．３以上１．７以下である。比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）が１．３未満では、電極材料のサイズに対して電極材料近傍への電解液保持性が低すぎるためＬｉイオン移動が抑制されてしまい十分な充放電レート性能が実現できず、１．８を超えると電極材料近傍の電解液保持量が大きいため、電解液分解量が多くなってしまい十分なサイクル特性が実現できない。
また、比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）が上記範囲内であると活物質の電解液保持量が必要充分な量となり、電池構成部材のいずれの周囲においてもＬｉイオン移動に優れ、かつＬＦＭＰ活物質周囲での電解液分解量を抑制することができる。これにより、サイクル特性及び入力特性に優れたリチウムイオン電池を得ることができる。
【００２７】
本実施形態の電極材料の比表面積は、５ｍ２／ｇ以上３０ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、１０ｍ２／ｇ以上２７ｍ２／ｇ以下であることがより好ましく、１４ｍ２／ｇ以上２５ｍ２／ｇ以下であることが更に好ましい。電極材料の比表面積を上記範囲内とすることにより、上述のＤＥＣ吸油量及び比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）をそれぞれ上記範囲内とすることができる。また、電極材料の比表面積が５ｍ２／ｇ以上であると電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、リチウムイオン電池の電池特性を改善することができる。一方、３０ｍ２／ｇ以下であると粉体のかさ、タップ密度を十分な値に保つことができ、単位体積あたりのリチウムイオン電池用電極材料の充填量が多くなる。その結果、電極密度を高くすることができ、高容量のリチウムイオン電池が得られる。
なお、上記比表面積は、ＢＥＴ法により、比表面積計（例えば、マイクロトラック・ベル株式会社製、商品名：ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ）を用いて測定することができる。
【００２８】
本実施形態の電極材料のかさ密度は、好ましくは０．６ｇ／ｃｃ以上１．０ｇ／ｃｃ以下、より好ましくは０．６ｇ／ｃｃ以上０．９５ｇ／ｃｃ以下である。電極材料のかさ密度を上記範囲内とすることにより、上述のＤＥＣ吸油量及び比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）をそれぞれ上記範囲内とすることができる。また、電極材料のかさ密度が０．６ｇ／ｃｃ以上であると電極密度を高くすることができるため、リチウムイオン電池のエネルギー密度を高くすることができ、１．０ｇ／ｃｃ以下であると電極材料内に電解液を十分に保持することができ、Ｌｉイオン移動に優れ、十分な充放電レート性能が実現できる。
なお、上記かさ密度は、ＪＩＳ  Ｒ  １６２８：１９９７ ファインセラミックス粉末のかさ密度測定方法に則った手法にて測定することができる。
【００２９】
（電極材料の製造方法）
本実施形態の電極材料の製造方法は、例えば、活物質を得る工程（Ａ）と、前記工程（Ａ）で得られた活物質に、熱分解炭素質被膜源となる有機化合物を添加して混合物を調製する工程（Ｂ）と、混合物を焼成鞘に入れて焼成する工程（Ｃ）とを有する。
【００３０】
〔工程（Ａ）〕
工程（Ａ）において、上記活物質を製造する方法としては、固相法、液相法、気相法等の従来の方法が用いられる。具体的には、該活物質がＬｉＦｅｘＭｎ１−ｗ−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＣａｚＡｗＰＯ４(ＡはＣｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａからなる群から選択される少なくとも１種、０．００１≦ｗ≦０．０２、０．０５≦ｘ≦０．３５、０．０１≦ｙ≦０．１０、０．０００１≦ｚ≦０．００１)で表される活物質の場合、Ｌｉ源、Ｆｅ源、Ｍｎ源、Ｍｇ源、Ｃａ源、Ａ源、及びＰ源と、水とを混合して調製したスラリー状の混合物を、耐圧密閉容器を用いて水熱合成し、得られた沈殿物を水洗することにより該活物質を得ることができる。
【００３１】
水熱合成の反応条件としては、例えば、加熱温度は、好ましくは１１０℃以上２００℃以下、より好ましくは１１５℃以上１９５℃以下、更に好ましくは１２０℃以上１９０℃以下、より更に好ましくは１３０℃以上１９０℃以下である。加熱温度を上記範囲内とすることで、得られる電極材料の比表面積を上述の範囲内とすることができる。その結果、電極材料のＤＥＣ吸油量及び比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）がそれぞれ上述の範囲内となり、本発明の効果を発揮することができる。
また、反応時間は、好ましくは２０分以上１６９時間以下であり、より好ましくは３０時間以上２４時間以下である。さらに、反応時の圧力は、好ましくは０．１ＭＰａ以上２２ＭＰａ以下であり、より好ましくは０．１ＭＰａ以上１７ＭＰａ以下である。
【００３２】
Ｌｉ源、Ｆｅ源、Ｍｎ源、Ｍｇ源、Ｃａ源、Ａ源、及びＰ源のモル比（Ｌｉ：Ｆｅ：Ｍｎ：Ｍｇ：Ｃａ：Ａ：Ｐ）は好ましくは１．８〜３．５：０．０４〜０．４：０．５３〜０．９５：０．０１〜０．１２：０．００００９〜０．００１５：０．９８〜１．０７、より好ましくは２．０〜３．２：０．０４５〜０．３６：０．６０〜０．８０：０．０１〜０．１１：０．０００１〜０．００１２：０．９９〜１．０５である。
【００３３】
Ｌｉ源としては、例えば、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）等の水酸化物；炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、硝酸リチウム（ＬｉＮＯ３）、リン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４）、リン酸水素二リチウム（Ｌｉ２ＨＰＯ４）およびリン酸二水素リチウム（ＬｉＨ２ＰＯ４）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；ならびに、これらの水和物からなる群から選択される少なくとも１種が好適に用いられる。
【００３４】
Ｆｅ源としては、たとえば、塩化鉄（ＩＩ）（ＦｅＣｌ２）、硫酸鉄（ＩＩ）（ＦｅＳＯ４）および酢酸鉄（ＩＩ）（Ｆｅ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）等の鉄化合物またはその水和物；硝酸鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ（ＮＯ３）３）、塩化鉄（ＩＩＩ）（ＦｅＣｌ３）、クエン酸鉄（ＩＩＩ）（ＦｅＣ６Ｈ５Ｏ７）等の３価の鉄化合物；ならびにリン酸鉄リチウムからなる群から選択される少なくとも１種が好適に用いられる。
【００３５】
Ｍｎ源としては、たとえば、塩化マンガン(ＩＩ)（ＭｎＣｌ２）、硫酸マンガン(ＩＩ)（ＭｎＳＯ４）、硝酸マンガン(ＩＩ)（Ｍｎ（ＮＯ３）２）、酢酸マンガン(ＩＩ)（Ｍｎ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、および、これらの水和物からなる群から選択される少なくとも１種が好適に用いられる。
【００３６】
Ｍｇ源としては、たとえば、塩化マグネシウム（ＩＩ）（ＭｇＣｌ２）、硫酸マグネシウム（ＩＩ）（ＭｇＳＯ４）、硝酸マグネシウム（ＩＩ）（Ｍｇ（ＮＯ３）２）、酢酸マグネシウム（ＩＩ）（Ｍｇ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、および、これらの水和物からなる群から選択される少なくとも１種が好適に用いられる。
【００３７】
Ｃａ源としては、たとえば、塩化カルシウム（ＩＩ）（ＣａＣｌ２）、硫酸カルシウム（ＩＩ）（ＣａＳＯ４）、硝酸カルシウム（ＩＩ）（Ｃａ（ＮＯ３）２）、酢酸カルシウム（ＩＩ）（Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、これらの水和物、および、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）からなる群から選択される少なくとも１種が好適に用いられる。
【００３８】
Ａ源としては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａからなる群から選択される少なくとも１種を含む化合物が挙げられる。中でもＣｏを含む化合物が好ましく、例えば、塩化コバルト(ＩＩ)（ＣｏＣｌ２）、硫酸コバルト(ＩＩ)（ＣｏＳＯ４）、硝酸コバルト(ＩＩ)（Ｃｏ（ＮＯ３）２）、酢酸コバルト(ＩＩ)（Ｃｏ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、および、これらの水和物からなる群から選択される少なくとも１種が好適に用いられる。
【００３９】
Ｐ源としては、例えば、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、リン酸２水素アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）、リン酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）等が挙げられる。
【００４０】
〔工程（Ｂ）〕
工程（Ｂ）では、前記工程（Ａ）で得られた活物質に、熱分解炭素質被膜源となる有機化合物を添加して混合物を調製する。
まず、上記活物質に溶媒を添加し、次いで、有機化合物を添加する。
上記活物質に溶媒を添加する際、その固形分が好ましくは５〜５５質量％、より好ましくは６〜５０質量％、更に好ましくは７〜４５質量％となるように調製する。固形分を上記範囲内とすることすることで、得られる電極材料のかさ密度を上述の範囲内とすることができる。その結果、電極材料のＤＥＣ吸油量及び比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）がそれぞれ上述の範囲内となり、本発明の効果を発揮することができる。
【００４１】
上記溶媒としては、たとえば、水；メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール（イソプロピルアルコール：ＩＰＡ）、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノールおよびジアセトンアルコール等のアルコール類、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートおよびγ−ブチロラクトン等のエステル類；ジエチルエーテル、エチレングルコールモノメチルエーテル（メチルセロソルブ）、エチレングルコールモノエチルエーテル（エチルセロソルブ）、エチレングルコールモノブチルエーテル（ブチルセロソルブ）、ジエチレングリコールモノメチルエーテルおよびジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、アセチルアセトンおよびシクロヘキサノン等のケトン類；ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアセトアミドおよびＮ−メチルピロリドン等のアミド類；ならびにエチレングリコール、ジエチレングリコールおよびプロピレングリコール等のグリコール類等が挙げられる。これらの溶媒は、１種を用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。これらの溶媒の中で、好ましい溶媒は水である。
【００４２】
活物質に対する有機化合物の配合量は、この有機化合物の全質量を炭素元素に換算したとき、活物質１００質量部に対して、好ましくは０．１５質量部以上１５質量部以下であり、より好ましくは０．４５質量部以上４．５質量部以下である。
活物質に対する有機化合物の配合量が０．１５質量部以上であると、この有機化合物を熱処理することにより生じる熱分解炭素質被膜の活物質の表面における被覆率を８０％以上にすることができる。これにより、リチウムイオン電池の高速充放電レートにおける放電容量を高くすることができ、十分な充放電レート性能を実現できる。一方、活物質に対する有機化合物の配合量が１５質量部以下であると、相対的に活物質の配合比が低下してリチウムイオン電池の容量が低くなることを抑制できる。また、活物質に対する有機化合物の配合量が１５質量部以下であると、活物質に対する熱分解炭素質被膜の過剰な担持により、活物質の嵩密度が高くなることを抑制できる。なお、活物質の嵩密度が高くなると、電極密度が低下し、単位体積あたりのリチウムイオン電池の電池容量が低下する。
【００４３】
混合物の調製に使用する有機化合物として、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、フェノール、フェノール樹脂、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、ポリエーテルおよび多価アルコール等からなる群から選択される少なくとも１種が好適に用いられる。
多価アルコールには、たとえば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリグリセリンおよびグリセリン等が挙げられる。
【００４４】
スクロースやラクトースなどの低分子の有機化合物を用いることで、電極材料の一次粒子表面に満遍なく熱分解炭素質被膜を形成することが容易になるが、一方で熱分解によって得られる熱分解炭素質被膜の炭化度が低くなる傾向があり、十分な抵抗低下を達成可能な熱分解炭素質被膜の形成が難しい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンなどの高分子の有機化合物を用いることで、熱分解によって得られる熱分解炭素質被膜の炭化度が高くなる傾向があり、十分な抵抗低下を達成できるが、一方で電極材料の一次粒子表面に満遍なく熱分解炭素質被膜を形成することが難しくなる傾向があり、電極材料の十分な抵抗低下の達成が難しいなどの問題ある。そのため、低分子の有機化合物と高分子の有機化合物を適宜混合して用いることが好ましい。
特に、低分子の有機化合物については粉末状で用いることが、活物質と有機化合物とを混合し易く、活物質の一次粒子表面に満遍なく熱分解炭素質被膜を形成された電極材料を得ることができるために好ましい。また、低分子の有機化合物は、高分子の有機化合物と異なり溶液中に溶解し易く、事前の溶解作業などが必要ないために作業工程の削減や溶解作業に掛かるコストの低減が可能である。
【００４５】
なお、必要に応じて分散剤を添加してもよい。
【００４６】
活物質と有機化合物とを、溶媒に分散させる方法としては、活物質が均一に分散し、かつ有機化合物が溶解または分散する方法であれば、とくに限定されない。このような分散に使用する装置としては、たとえば、遊星ボールミル、振動ボールミル、ビーズミル、ペイントシェーカー、アトライタ等の媒体粒子を高速で撹拌する媒体撹拌型分散装置が挙げられる。
【００４７】
噴霧熱分解法を用いて、上記スラリーを高温雰囲気中、たとえば、１１０℃以上かつ２００℃以下の大気中に噴霧し、乾燥して、混合物の造粒体を生成してもよい。
この噴霧熱分解法では、速やかに乾燥して略球状の造粒体を生成するためには、噴霧の際の液滴の粒子径は、０．０１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００４８】
〔工程（Ｃ）〕
工程（Ｃ）では、前記工程（Ｂ）で得られた混合物を焼成鞘に入れて焼成する。
【００４９】
焼成鞘として、たとえば、カーボン等の熱伝導性に優れる物質からなる焼成鞘が好適に用いられる。
焼成温度は、好ましくは６３０℃以上７９０℃以下であり、より好ましくは６８０℃以上７７０℃以下ある。
焼成温度が６３０℃以上であると、有機化合物の分解及び反応が充分に進行し、有機化合物を充分に炭化させることができる。その結果、得られた電極材料に低抵抗の熱分解炭素質被膜を形成することができる。一方、焼成温度が７９０℃以下であると、電極材料の粒成長が進行せず十分に高い比表面積を保つことができる。その結果、リチウムイオン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が大きくなり、十分な充放電レート性能を実現することができる。
焼成時間は、有機化合物が十分に炭化する時間であればよく、とくに制限はないが、たとえば、０．１時間以上１００時間以下である。
焼成雰囲気は、好ましくは窒素（Ｎ２）およびアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスからなる不活性雰囲気または水素（Ｈ２）等の還元性ガスを含む還元性雰囲気である。混合物の酸化をより抑えたい場合には、焼成雰囲気は還元性雰囲気であることがより好ましい。
【００５０】
工程（Ｃ）の焼成により、有機化合物は、焼成により分解および反応して、炭素が生成する。そして、この炭素は活物質の表面に付着して熱分解炭素質被膜となる。これにより、活物質の表面は熱分解炭素質被膜により覆われる。
【００５１】
本実施形態では、工程（Ｃ）で、活物質より熱伝導率が高い熱伝導補助物質を混合物に添加した後、混合物を焼成することが好ましい。これにより、焼成中の焼成鞘内の温度分布をより均一にすることができる。その結果、焼成鞘内の温度ムラによって有機化合物の炭化が不十分な部分が生じたり、活物質が炭素で還元される部分が生じたりすることを抑制できる。
【００５２】
熱伝導補助物質は、上記活物質より熱伝導度が高い物質であればとくに限定されないが、活物質と反応し難い物質であることが好ましい。これは熱伝導補助物質が活物質と反応することで、焼成後に得られる活物質の電池活性を損なうおそれがあることや、熱伝導補助物質を焼成後に回収して、再利用することができなくなるおそれがあるためである。
【００５３】
熱伝導補助物質としては、たとえば、炭素質材料、アルミナ質セラミックス、マグネシア質セラミックス、ジルコニア質セラミックス、シリカ質セラミックス、カルシア質セラミックスおよび窒化アルミニウム等が挙げられる。これらの熱伝導補助物質は１種を用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００５４】
熱伝導補助物質は好ましくは炭素質材料である。熱伝導助剤として使用できる炭素質材料には、黒鉛、アセチレンブラック（ＡＢ）、気相法炭素繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）およびグラフェン等が挙げられる。これらの熱伝導補助物質は１種を用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。これらの炭素質材料の中で、黒鉛が熱伝導補助物質としてより好ましい。
【００５５】
熱伝導補助物質の寸法はとくに限定されない。しかし、熱伝導効率の点で、焼成鞘内の温度分布を十分に均一にすることができ、かつ、熱伝導補助物質の添加量を減少させるために、熱伝導補助物質の長手方向の長さの平均は、好ましくは１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、より好ましくは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。また、熱伝導補助物質の長手方向の長さの平均が１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であると、篩を用いて、電極材料から熱伝導助剤を分離することが容易になる。
また、電極材料より比重が大きい方が気流式分級機等を用いた分離が容易であるため好ましい。
【００５６】
熱伝導補助物質の添加量は、熱伝導補助物質の寸法にも影響されるが、上記混合物を１００体積％とした場合、好ましくは１体積％以上５０体積％以下であり、より好ましくは５体積％以上３０体積％以下である。熱伝導補助物質の添加量が１体積％以上であると、焼成鞘内の温度分布を十分に均一にすることができる。一方、熱伝導補助物質の添加量が５０体積％以下であると、焼成鞘内で焼成する活物質および有機化合物の量が少なくなることを抑制できる。
【００５７】
焼成の後、熱伝導補助物質と電極材料との混合物を篩等に通し、熱伝導補助物質と電極
材料とを分離することが好ましい。
【００５８】
［リチウムイオン電池］
本実施形態のリチウムイオン電池は、正極と、負極と、電解質とを有するリチウムイオン電池であって、前記正極が、上述の電極材料を用いてなる正極合材層を有する。
【００５９】
〔正極〕
正極を作製するには、上記の正極材料と、バインダー樹脂からなる結着剤と、溶媒とを混合して、正極形成用塗料又は正極形成用ペーストを調製する。この際、必要に応じてカーボンブラック、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を添加してもよい。
結着剤、すなわちバインダー樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）樹脂、フッ素ゴム等が好適に用いられる。
正極材料とバインダー樹脂との配合比は、特に限定されないが、例えば、正極材料１００質量部に対してバインダー樹脂を１質量部〜３０質量部、好ましくは３質量部〜２０質量部とする。
【００６０】
正極形成用塗料又は正極形成用ペーストに用いる溶媒としては、バインダー樹脂の性質に合わせて適宜選択すればよい。
例えば、水、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール（イソプロピルアルコール：ＩＰＡ）、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、ジアセトンアルコール等のアルコール類、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類、ジエチルエーテル、エチレングルコールモノメチルエーテル（メチルセロソルブ）、エチレングルコールモノエチルエーテル（エチルセロソルブ）、エチレングルコールモノブチルエーテル（ブチルセロソルブ）、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、アセチルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミド類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類等を挙げることができる。これらは、１種のみを用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００６１】
次いで、正極形成用塗料又は正極形成用ペーストを、アルミニウム箔の一方の面に塗布し、その後、乾燥し、上記の正極材料とバインダー樹脂との混合物からなる塗膜が一方の面に形成されたアルミニウム箔を得る。
次いで、塗膜を加圧圧着し、乾燥して、アルミニウム箔の一方の面に正極合材層を有する集電体（正極）を作製する。
このようにして、直流抵抗を低下させ、放電容量を高めることができる正極を作製することができる。
【００６２】
〔負極〕
負極としては、例えば、金属Ｌｉ、天然黒鉛、ハードカーボン等の炭素材料、Ｌｉ合金及びＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、Ｓｉ（Ｌｉ４．４Ｓｉ）等の負極材料を含むものが挙げられる。
【００６３】
〔電解質〕
電解質は、特に制限されないが、非水電解質であることが好ましく、例えば、炭酸エチレン（エチレンカーボネート；ＥＣ）と、炭酸エチルメチル（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となるように溶解したものが挙げられる。
【００６４】
〔セパレータ〕
本実施形態の正極との負極とは、セパレータを介して対向させることができる。セパレータとして、例えば、多孔質プロピレン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。
【００６５】
本実施形態のリチウムイオン電池は、正極が、本実施形態のリチウムイオン電池用電極材料を用いてなる正極合材層を有することから、電池構成部材のいずれの周囲においてもＬｉイオン移動に優れ、かつＬＦＭＰ活物質周囲での電解液分解量を抑制することができ、優れたサイクル特性及び入力特性を有し、電気自動車駆動用バッテリーやハイブリッド自動車駆動用バッテリーなどに好適に用いられる。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、実施例に記載の形態に限定されるものではない。
【００６７】
（実施例１）
〔リチウムイオン電池用電極材料の合成〕
Ｌｉ源、Ｐ源としてＬｉ３ＰＯ４、Ｆｅ源としてＦｅＳＯ４水溶液、Ｍｎ源としてＭｎＳＯ４水溶液、Ｍｇ源としてＭｇＳＯ４水溶液、Ｃｏ源としてＣｏＳＯ４水溶液、Ｃａ源としてＣａ（ＯＨ）２水溶液を用い、これらをモル比でＬｉ：Ｆｅ：Ｍｎ：Ｍｇ：Ｃｏ：Ｃａ：Ｐ＝３：０．２４４８：０．７０：０．０５：０．０００２：０．００５：１となるように混合して１０００Ｌの原料スラリー（混合物）を調製した。
次いで、この混合物を容量１５００Ｌの耐圧密閉容器に収容し、１５５℃で７２時間加熱反応を行った。この反応後に室温（２５℃）になるまで冷却して、沈殿物を得た。
次いで、この沈殿物を蒸留水で複数回十分に水洗し、ケーキ状の活物質を得た。
次いで、この活物質５ｋｇ（固形分換算）に、溶媒として水をケーキ状の活物質が固形分１５％となるように添加した。次いで、熱分解炭素質被膜の原料となる有機化合物として、あらかじめ固形分２０％に調整したポリビニルアルコール水溶液１８５．９ｇ、スクロース粉末２９．７ｇ、フェノール樹脂溶液６７．８ｇと、媒体粒子としての直径１ｍｍのジルコニアボールとを用いて、ビーズミルにて２時間、分散処理を行い、均一なスラリーを調製した。
次いで、このスラリーを１５０℃の大気雰囲気中に噴霧し、乾燥して、平均粒子径が９μｍの有機物で被覆された、活物質の造粒体を得た。
得られた造粒体１００体積％に対して５体積％となるように、長手方向の長さの平均が１０ｍｍである黒鉛焼結体を熱伝導補助物質として造粒体に添加し混合して焼成用原料を得た。この焼成用原料２．５ｋｇを容積が１０Ｌの黒鉛鞘に敷き詰め、７２０℃の非酸化性ガス雰囲気下にて９６時間焼成した後、４０℃にて３０分間保持し、焼成物を得た。この焼成物をφ７５μｍの篩に通し、黒鉛焼結体を取り除いて、実施例１の電極材料を得た。
【００６８】
〔リチウムイオン電池の作製〕
得られた電極材料と、バインダー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、質量比が９０：５：５となるように混合し、さらに溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を加えて流動性を付与し、スラリーを作製した。
次いで、このスラリーを厚み３０μｍのアルミニウム（Ａｌ）箔（集電体）上に塗布し、乾燥した。その後、ロールプレス機にて印加総圧５ｔ／２５０ｍｍで加圧し、実施例１の正極を作製した。
【００６９】
上記で得られたリチウムイオン電池の正極に対し、負極としてリチウム金属を配置し、これら正極と負極の間に多孔質ポリプロピレンからなるセパレータを配置し、電池用部材とした。
一方、炭酸エチレンと炭酸ジエチルとを１：１（質量比）にて混合し、さらに１ＭのＬｉＰＦ６溶液を加えて、リチウムイオン伝導性を有する電解質溶液を作製した。
次いで、上記の電池用部材を上記の電解質溶液に浸漬し、実施例１のリチウムイオン電池を作製した。
【００７０】
（実施例２）
原料スラリーを作製し、耐圧密閉容器に入れた後、加熱温度を１４５℃に変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例２の電極材料を得た。
また、実施例２の電極材料を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例２のリチウムイオン電池を得た。
【００７１】
（実施例３）
原料スラリーを作製し、耐圧密閉容器に入れた後、加熱温度を１７５℃に変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例３の電極材料を得た。
また、実施例３の電極材料を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例３のリチウムイオン電池を得た。
【００７２】
（実施例４）
活物質５ｋｇ（固形分換算）に、溶媒として水をケーキ状の活物質が固形分７．５％となるように添加した以外は、実施例１と同様にして、実施例４の電極材料を得た。
また、実施例４の電極材料を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例４のリチウムイオン電池を得た。
【００７３】
（実施例５）
活物質５ｋｇ（固形分換算）に、溶媒として水をケーキ状の活物質が固形分４０％となるように添加した以外は、実施例１と同様にして、実施例５の電極材料を得た。
また、実施例５の電極材料を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例５のリチウムイオン電池を得た。
【００７４】
（比較例１）
原料スラリーを作製し、耐圧密閉容器に入れた後、加熱温度を１２５℃に変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例１の電極材料を得た。
また、比較例１の電極材料を用いた以外は実施例１と同様にして、比較例１のリチウムイオン電池を得た。
【００７５】
（比較例２）
原料スラリーを作製し、耐圧密閉容器に入れた後、加熱温度を１９５℃に変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例２の電極材料を得た。
また、比較例２の電極材料を用いた以外は実施例１と同様にして、比較例２のリチウムイオン電池を得た。
【００７６】
（比較例３）
活物質５ｋｇ（固形分換算）に、溶媒として水をケーキ状の活物質が固形分４％となるように添加した以外は、実施例１と同様にして、比較例３の電極材料を得た。
また、比較例３の電極材料を用いた以外は実施例１と同様にして、比較例３のリチウムイオン電池を得た。
【００７７】
（比較例４）
活物質５ｋｇ（固形分換算）に、溶媒として水をケーキ状の活物質が固形分６０％となるように添加した以外は、実施例１と同様にして、比較例４の電極材料を得た。
また、比較例４の電極材料を用いた以外は実施例１と同様にして、比較例４のリチウムイオン電池を得た。
【００７８】
以下の方法により、得られた電極材料について評価を行った。結果を表１に示す。
（１）炭素量
炭素分析計（商品名：ＥＭＩＡ−２２０Ｖ、ＨＯＲＩＢＡ社製）を用いてリチウムイオン電池用電極材料における炭素量を測定した。
【００７９】
（２）比表面積
比表面積計（商品名：ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ、日本ベル社製）を用いて、リチウムイオン電池用電極材料の比表面積を、窒素（Ｎ２）吸着によるＢＥＴ法により測定した。
【００８０】
（３）かさ密度測定
粉体（電極材料）のかさ密度はＪＩＳ  Ｒ  １６２８：１９９７ ファインセラミックス粉末のかさ密度測定方法に則った手法にて測定した。
【００８１】
（４）ＮＭＰ吸油量測定
Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を用いた吸油量は、ＪＩＳ  Ｋ５１０１−１３−１（精製あまに油法）に則った手法にて、あまに油をＮＭＰに代えて測定した。
【００８２】
（５）ＤＥＣ吸油量測定
炭酸ジエチル（ＤＥＣ）を用いた吸油量は、ＪＩＳ  Ｋ５１０１−１３−１（精製あまに油法）に則った手法にて、あまに油をＤＥＣに代えて測定した。
【００８３】
（６）比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）
上記（４）で測定したＮＭＰ吸油量及び上記（５）で測定したＤＥＣ吸油量から比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）を算出した。
【００８４】
〔リチウムイオン電池の評価〕
以下の方法により、得られたリチウムイオン電池について評価を行った。結果を表１に示す。
【００８５】
（１）３ＣＡ定電流充電容量
リチウムイオン電池の入力特性評価は以下のように行った。環境温度２５℃、電流値３ＣＡにて、正極の電圧がＬｉの平衡電圧に対して４．３Ｖになるまで定電流充電を行い、その容量を評価した。
【００８６】
（２）寿命試験（容量維持率）
リチウムイオン電池の寿命試験は以下のように行った。
まず、電池のエージングとして、環境温度２５℃にて、正極の電圧がＬｉの平衡電圧に対して４．３Ｖになるまで電流値１ＣＡにて定電流充電を行い、４．３Ｖに到達した後、電流値が０．１ＣＡになるまで定電圧充電を行った。その後、１分間休止した後、環境温度２５℃、正極の電圧がＬｉの平衡電圧に対して２．５Ｖになるまで１ＣＡの定電流放電を行った。この操作を３サイクル繰り返し、エージングとした。
その後、環境温度４０℃にて、正極の電圧がＬｉの平衡電圧に対して４．３Ｖになるまで電流値１ＣＡにて定電流充電を行い、４．３Ｖに到達した後、電流値が０．１ＣＡになるまで定電圧充電を行った。その後、１分間休止した後、環境温度４０℃、正極の電圧がＬｉの平衡電圧に対して２．５Ｖになるまで１ＣＡの定電流放電を行った。この操作を３００サイクル繰り返し、寿命評価とした。また、寿命評価の１サイクル目の放電容量に対する３００サイクル目の放電容量の比を算出し、容量維持率とした。
【００８７】
【表１】
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【００８８】
炭酸ジエチルを用いた吸油量（ＤＥＣ吸油量）が５０ｃｃ／１００ｇ以上８０ｃｃ／１００ｇ以下、及び比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）が１．３以上１．８以下を満たす実施例１〜５の電極材料を用いたリチウムイオン電池は、いずれもサイクル特性及び入力特性に優れていた。
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月23日(2018.3.23)
【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】
ＬｉＭＰＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｃａからなる群から選択される少なくとも１種)で表される活物質を含み、前記活物質は熱分解炭素質被膜で被覆されており、
炭酸ジエチルを用いた吸油量（ＤＥＣ吸油量）が５０ｃｃ／１００ｇ以上８０ｃｃ／１００ｇ以下であり、該ＤＥＣ吸油量とＮ−メチル−２−ピロリドンを用いた吸油量（ＮＭＰ吸油量）との比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）が１．３以上１．８以下であり、
比表面積が５ｍ２／ｇ以上３０ｍ２／ｇ以下であることを特徴とするリチウムイオン電池用電極材料。
【請求項２】
前記ＬｉＭＰＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｃａからなる群から選択される少なくとも１種)で表される活物質が、ＬｉＦｅｘＭｎ１−ｗ−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＣａｚＡｗＰＯ４(ＡはＣｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａからなる群から選択される少なくとも１種、０．００１≦ｗ≦０．０２、０．０５≦ｘ≦０．３５、０．０１≦ｙ≦０．１０、０．０００１≦ｚ≦０．００１)で表される活物質である、請求項１に記載のリチウムイオン電池用電極材料。
【請求項３】
前記電極材料のかさ密度が０．６ｇ／ｃｃ以上１．０ｇ／ｃｃ以下である、請求項１又は２に記載のリチウムイオン電池用電極材料。
【請求項４】
正極と、負極と、電解質とを有するリチウムイオン電池であって、
前記正極が、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極材料を用いてなる正極合材層を有するリチウムイオン電池。
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月10日(2018.7.10)
【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】
ＬｉＦｅｘＭｎ１−ｗ−ｘ−ｙ−ｚＭｇｙＣａｚＡｗＰＯ４(ＡはＣｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａからなる群から選択される少なくとも１種、０．００１≦ｗ≦０．０２、０．０５≦ｘ≦０．３５、０．０１≦ｙ≦０．１０、０．０００１≦ｚ≦０．００１)で表される活物質を含み、前記活物質は熱分解炭素質被膜で被覆されており、
炭酸ジエチルを用いた吸油量（ＤＥＣ吸油量）が５０ｃｃ／１００ｇ以上８０ｃｃ／１００ｇ以下であり、該ＤＥＣ吸油量とＮ−メチル−２−ピロリドンを用いた吸油量（ＮＭＰ吸油量）との比（ＤＥＣ／ＮＭＰ）が１．３以上１．８以下であり、
比表面積が５ｍ２／ｇ以上３０ｍ２／ｇ以下であることを特徴とするリチウムイオン電池用電極材料。
【請求項２】
前記電極材料のかさ密度が０．６ｇ／ｃｃ以上１．０ｇ／ｃｃ以下である、請求項１に記載のリチウムイオン電池用電極材料。
【請求項３】
正極と、負極と、電解質とを有するリチウムイオン電池であって、
前記正極が、請求項１又は２に記載の電極材料を用いてなる正極合材層を有するリチウムイオン電池。