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WO2024042852A1 - 非水電解質二次電池用正極活物質、及び非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池用正極活物質、及び非水電解質二次電池 Download PDF

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WO2024042852A1
WO2024042852A1 PCT/JP2023/023999 JP2023023999W WO2024042852A1 WO 2024042852 A1 WO2024042852 A1 WO 2024042852A1 JP 2023023999 W JP2023023999 W JP 2023023999W WO 2024042852 A1 WO2024042852 A1 WO 2024042852A1
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WO
WIPO (PCT)
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positive electrode
active material
electrode active
metal oxide
content
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2023/023999
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
良憲 青木
毅 小笠原
勝哉 井之上
尚也 藤谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to JP2024542609A priority patent/JPWO2024042852A1/ja
Priority to CN202380058433.XA priority patent/CN119678265A/zh
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • Patent Document 1 discloses a positive electrode active material in which the proportion of primary particles with a large aspect ratio in the surface area of the secondary particles is larger than the proportion of primary particles with a large aspect ratio in the center of the secondary particles. has been done.
  • Non-aqueous electrolyte secondary batteries are sometimes required to improve charging and discharging efficiency from the viewpoint of increasing output.
  • the technique described in Patent Document 1 does not consider improving charging and discharging efficiency, and there is still room for improvement.
  • An object of the present disclosure is to provide a positive electrode active material that contributes to improving the charging and discharging efficiency of non-aqueous electrolyte secondary batteries.
  • a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery that is an embodiment of the present disclosure includes Li, B, Na, Mg, Al, Si, P, K, Ti, Mn, Fe, Co, Zr, Nb, Mo, and Sn. , W, and Bi, and the composite metal oxide includes secondary particles formed by agglomeration of primary particles.
  • the proportion of primary particles with an aspect ratio of 2 or more is 35% or more based on the total number of primary particles
  • the surface of the primary particles including the surface of the secondary particles contains at least one of Ca and Sr. It is characterized by the presence of a surface modification layer containing one of the two.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery that is one aspect of the present disclosure is characterized by comprising a positive electrode containing the above-described positive electrode active material, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte.
  • the positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery that is one aspect of the present disclosure, it is possible to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery with improved charging and discharging efficiency.
  • FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a non-aqueous electrolyte secondary battery that is an example of an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of high aspect ratio primary particles.
  • the present inventors found that while protecting the surface of the positive electrode active material with a surface modification layer containing Ca or Sr, the positive electrode active material consisting of secondary particles has a primary particle with an aspect ratio of 2 or more. It has been found that the charging and discharging efficiency is specifically improved by including a predetermined proportion or more.
  • the positive electrode active material Before the positive electrode active material is incorporated into a battery, it may react with moisture during manufacturing and storage to form a degraded layer on the surface. Furthermore, after being incorporated into a battery, the positive electrode active material may react with the non-aqueous electrolyte to form an altered layer on the surface. The altered layer inhibits insertion and removal of alkaline components between the positive electrode active material and the non-aqueous electrolyte, reducing charge and discharge efficiency. It is presumed that the surface modification layer containing Ca or Sr suppresses the formation of the altered layer.
  • the positive electrode active material consisting of secondary particles improves the diffusivity of the nonaqueous electrolyte into the interior of the secondary particles, and It is surmised that this makes it possible to insert and remove alkaline components.
  • a cylindrical battery in which a wound type electrode body is housed in a cylindrical exterior body is illustrated, but the electrode body is not limited to the wound type, and a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes are housed in a separator. It may also be of a laminated type in which the sheets are alternately laminated one by one. Further, the exterior body is not limited to a cylindrical shape, and may be, for example, square, coin-shaped, etc., or may be a battery case made of a laminate sheet including a metal layer and a resin layer.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a cylindrical secondary battery 10 that is an example of an embodiment.
  • the secondary battery 10 includes a wound electrode body 14, an electrolyte, and an exterior body 16 that houses the electrode body 14 and the electrolyte.
  • the electrode body 14 includes a positive electrode 11, a negative electrode 12, and a separator 13, and has a wound structure in which the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are spirally wound with the separator 13 in between.
  • the exterior body 16 is a bottomed cylindrical metal container with an opening on one side in the axial direction, and the opening of the exterior body 16 is closed by a sealing body 17 .
  • the sealing body 17 side of the battery will be referred to as the top
  • the bottom side of the exterior body 16 will be referred to as the bottom.
  • the positive electrode 11, the negative electrode 12, and the separator 13 that constitute the electrode body 14 are all rectangular elongated bodies, and are wound in a spiral shape in the longitudinal direction so that they are arranged alternately in the radial direction of the electrode body 14. Laminated. Separator 13 isolates positive electrode 11 and negative electrode 12 from each other.
  • the negative electrode 12 is formed to be one size larger than the positive electrode 11 in order to prevent precipitation of lithium. That is, the negative electrode 12 is formed longer than the positive electrode 11 in the longitudinal and lateral directions.
  • the two separators 13 are formed to be at least one size larger than the positive electrode 11, and are arranged to sandwich the positive electrode 11, for example.
  • the electrode body 14 includes a positive electrode lead 20 connected to the positive electrode 11 by welding or the like, and a negative electrode lead 21 connected to the negative electrode 12 by welding or the like.
  • the longitudinal direction of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 is the winding direction
  • the lateral direction of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 is the axial direction. That is, the end surfaces of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 in the lateral direction form the end surfaces of the electrode body 14 in the axial direction.
  • Insulating plates 18 and 19 are arranged above and below the electrode body 14, respectively.
  • the positive electrode lead 20 passes through the through hole of the insulating plate 18 and extends toward the sealing body 17, and the negative electrode lead 21 passes through the outside of the insulating plate 19 and extends toward the bottom side of the exterior body 16.
  • the positive electrode lead 20 is connected by welding or the like to the lower surface of the internal terminal plate 23 of the sealing body 17, and the cap 27, which is the top plate of the sealing body 17 and electrically connected to the internal terminal plate 23, serves as a positive electrode terminal.
  • the negative electrode lead 21 is connected to the bottom inner surface of the exterior body 16 by welding or the like, and the exterior body 16 serves as a negative electrode terminal.
  • a gasket 28 is provided between the exterior body 16 and the sealing body 17 to ensure airtightness inside the battery.
  • the exterior body 16 is formed with a grooved portion 22 that supports the sealing body 17 and has a part of the side surface protruding inward.
  • the grooved portion 22 is preferably formed in an annular shape along the circumferential direction of the exterior body 16, and supports the sealing body 17 on its upper surface.
  • the sealing body 17 is fixed to the upper part of the exterior body 16 by the grooved portion 22 and the open end of the exterior body 16 caulked to the sealing body 17 .
  • the sealing body 17 has a structure in which an internal terminal plate 23, a lower valve body 24, an insulating member 25, an upper valve body 26, and a cap 27 are laminated in order from the electrode body 14 side.
  • Each member constituting the sealing body 17 has, for example, a disk shape or a ring shape, and each member except the insulating member 25 is electrically connected to each other.
  • the lower valve body 24 and the upper valve body 26 are connected at their respective central portions, and an insulating member 25 is interposed between their respective peripheral portions.
  • the positive electrode 11, negative electrode 12, separator 13, and non-aqueous electrolyte that constitute the secondary battery 10 will be explained in detail, especially the positive electrode 11.
  • the positive electrode 11 includes, for example, a positive electrode current collector and a positive electrode mixture layer formed on the surface of the positive electrode current collector.
  • the positive electrode mixture layer is preferably formed on both sides of the positive electrode current collector.
  • a metal foil such as aluminum or an aluminum alloy that is stable in the potential range of the positive electrode 11, a film having the metal disposed on the surface, or the like can be used.
  • the thickness of the positive electrode current collector is, for example, 10 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the positive electrode mixture layer includes, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder.
  • the thickness of the positive electrode mixture layer is, for example, 10 ⁇ m to 150 ⁇ m on one side of the positive electrode current collector.
  • the positive electrode 11 can be made, for example, by coating a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material, a conductive agent, etc. on the surface of a positive electrode current collector, drying the coating film, and then rolling the positive electrode mixture layer to form a positive electrode current collector. It can be produced by forming it on both sides of.
  • Examples of the conductive agent contained in the positive electrode mixture layer include carbon-based particles such as carbon black (CB), acetylene black (AB), Ketjen black, carbon nanotubes (CNT), graphene, and graphite. These may be used alone or in combination of two or more.
  • binder contained in the positive electrode mixture layer examples include fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVDF), polyimide resins, acrylic resins, polyolefin resins, and polyacrylonitrile ( PAN), etc. These may be used alone or in combination of two or more.
  • fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVDF), polyimide resins, acrylic resins, polyolefin resins, and polyacrylonitrile ( PAN), etc. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the positive electrode active material contained in the positive electrode mixture layer contains a composite metal oxide.
  • the composite metal oxide is selected from the group consisting of Li, Na, B, Ni, Mg, Al, Si, P, K, Ti, Mn, Fe, Co, Zr, Nb, Mo, Sn, W, and Bi. and at least one of Ca and Sr.
  • the composite metal oxide contains, for example, an alkali metal.
  • the alkali metal is Li.
  • the Ni content in the composite metal oxide is, for example, 50 mol% ⁇ Ni content ⁇ 95 mol% with respect to the total number of moles of metal elements excluding alkali metals.
  • the Ni content is preferably within this range from the viewpoint of achieving both high capacity and structural stability.
  • the lower limit of the Ni content is preferably 70 mol%, more preferably 80 mol%.
  • the Co content in the composite metal oxide is, for example, 0 mol% ⁇ Co content ⁇ 15 mol% with respect to the total number of moles of metal elements excluding alkali metals.
  • the Co content is preferably within this range from the viewpoint of cost control.
  • the upper limit of the Co content is preferably 12 mol%.
  • the Mn content in the composite metal oxide is, for example, 0 mol% ⁇ Mn content ⁇ 40 mol% with respect to the total number of moles of metal elements excluding alkali metals.
  • the Mn content is preferably within this range from the viewpoint of achieving both high capacity and safety.
  • the lower limit of the Mn content is preferably 1 mol%, more preferably 3 mol%.
  • the upper limit of the Mn content is preferably 30 mol%, more preferably 10 mol%.
  • the Co content and the Mn content satisfy 0 ⁇ Co content/Mn content ⁇ 2.
  • Complex metal oxides include Me (Me is B, Mg, Al, Si, P, Ti, Fe, Zr, Nb, Mo, Sn, W) in addition to alkali metals, Ni, Co, Mn, Ca, and Sr. , and at least one element selected from the group consisting of Bi.
  • the Me content in the composite metal oxide is, for example, 0 mol% ⁇ Me content ⁇ 20 mol% with respect to the total number of moles of metal elements excluding alkali metals.
  • the Me content is preferably within this range from the viewpoint of achieving both high capacity and structural stability.
  • the upper limit of Me content is preferably 10 mol%.
  • the total content of Ca and Sr in the composite metal oxide is preferably 0 mol % ⁇ Ca content+Sr content ⁇ 2 mol with respect to the total number of moles of metal elements excluding alkali metals.
  • the lower limit of the sum of Ca content and Sr content is preferably 0.01 mol%, more preferably 0.1 mol%.
  • the upper limit of the total of Ca content and Sr content is, for example, 1.9 mol%.
  • the composite metal oxide satisfies the relationship Ca content>Sr content. Thereby, the charging and discharging efficiency of the secondary battery can be significantly improved.
  • the composite metal oxide contains both Ca and Sr. Thereby, the charging and discharging efficiency of the secondary battery can be significantly improved.
  • the proportion of metal elements contained in the composite metal oxide can be measured by, for example, an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES).
  • the composite metal oxide includes secondary particles formed by agglomeration of primary particles.
  • the particle size of the primary particles is, for example, 0.02 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the particle size of the primary particles is measured as the diameter of the circumscribed circle in a particle image observed with a scanning electron microscope (hereinafter referred to as SEM, eg, JSM-7900F manufactured by JEOL Ltd.).
  • SEM scanning electron microscope
  • the average particle diameter of the secondary particles is, for example, 2 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the average particle diameter means the volume-based median diameter (D50).
  • D50 means a particle size at which the cumulative frequency is 50% from the smallest particle size in the volume-based particle size distribution, and is also called the median diameter.
  • the particle size distribution of the secondary particles can be measured using a laser diffraction type particle size distribution measuring device (for example, MT3000II manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.) using water as a dispersion medium.
  • a surface modification layer containing at least one of Ca and Sr is present on the surface of the primary particle, including the surface of the secondary particle. Thereby, side reactions between the primary particles and the non-aqueous electrolyte can be significantly suppressed.
  • the surface modification layer may be uniformly dispersed over the entire surface of the primary particle including the surface of the secondary particle of the composite metal oxide, or may be present on a portion thereof.
  • the presence of Ca and Sr in the surface modification layer can be confirmed by, for example, energy dispersive X-ray spectroscopy (TEM-EDX).
  • TEM-EDX energy dispersive X-ray spectroscopy
  • Ca and Sr exist, for example, as oxides.
  • At least one of Ca and Sr may be present in the surface modification layer and 30 nm near the surface of the primary particle. This makes the effect of suppressing side reactions more pronounced.
  • the proportion of primary particles 30 with an aspect ratio of 2 or more (hereinafter sometimes referred to as high aspect ratio primary particles 30) is 35% or more with respect to the total number of primary particles. This improves the diffusivity of the non-aqueous electrolyte into the interior of the secondary particles, making it possible to insert and remove the alkali component throughout the secondary particles. From the viewpoint of high capacity, the proportion of high aspect ratio primary particles 30 is preferably 75% or less based on the total number of primary particles.
  • the proportion of high aspect ratio primary particles 30 can be calculated as follows. (1) Expose the cross section of the secondary particles. As a method for exposing the cross section, for example, a method of embedding the secondary particles in resin and processing with a cross section polisher (for example, IB19520CCP manufactured by JEOL Ltd.) to expose the cross section of the secondary particles can be mentioned. (2) Using a SEM, take a backscattered electron image of the cross section of the exposed secondary particles. (3) The cross-sectional image obtained above is imported into a computer, and the aspect ratio of each primary particle is calculated using image analysis software (for example, ImageJ, manufactured by the National Institutes of Health).
  • image analysis software for example, ImageJ, manufactured by the National Institutes of Health
  • the aspect ratio of the primary particle is obtained by dividing the length of the long side of the primary particle by the length of the short side in the direction perpendicular to the longest diameter.
  • the content of high aspect ratio primary particles 30 is calculated based on the following formula.
  • (Content of high aspect ratio primary particles 30) (Number of high aspect ratio primary particles 30)/(Total number of primary particles) x 100 (5)
  • the above measurements are performed on five secondary particles contained in the same composite metal oxide, and the average value is taken as the proportion of the high aspect ratio primary particles 30.
  • the composite metal oxide may have a layered structure in which alkali metal layers and Me layers are alternately laminated.
  • Examples of the layered structure of the composite metal oxide include a layered structure belonging to space group R-3m, a layered structure belonging to space group C2/m, and a layered structure belonging to P6 3 mc.
  • the composite metal oxide preferably has a layered structure belonging to space group R-3m from the viewpoint of high capacity and stability of crystal structure.
  • the proportion of primary particles in which the edge surfaces of the alkali metal layer and the edge surface of the Me layer are oriented in the major axis direction is preferably 70% or more based on the total number of primary particles. Thereby, the charging/discharging efficiency is more significantly improved.
  • the proportion of primary particles in which the edge surface of the alkali metal layer and the edge surface of the Me layer are oriented in the long axis direction may be 100% or less, and may be 90% of the total number of primary particles. It may be the following.
  • the proportion of primary particles in which the edge surface of the alkali metal layer and the edge surface of the Me layer are oriented in the long axis direction is determined using electron backscatter diffraction (EBSD) (for example, manufactured by Velocity EDAX) of a cross section of the positive electrode active material. This can be obtained from the results of orientation analysis for the edge surface under the following conditions. Acceleration voltage: 10kV WD: 15mm Sample tilt: 70° Orientation analysis: Inverse Pole Figure Map Step: 0.05 ⁇ m
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of the high aspect ratio primary particles 30.
  • the edge surface 32 of the alkali metal layer and the edge surface 34 of the Me layer are oriented in the long axis direction of the high aspect ratio primary particles 30.
  • the edge surfaces 32 of the alkali metal layer and the edge surfaces 34 of the Me layer are alternately stacked in the short axis direction of the high aspect ratio primary particles 30.
  • the edge surfaces 32 of the alkali metal layer 32 and the edge surface 34 of the Me layer are oriented perpendicularly to the short axis direction of the high aspect ratio primary particles 30.
  • the expression that the edge surfaces are oriented in the major axis direction means that the edge surfaces are arranged substantially parallel to the major axis direction.
  • edge surface oriented in the major axis direction means that the inclination of the edge surface with respect to the major axis direction is within a range of one-half of the angle formed by the edge surface and the basal surface.
  • the edge surface refers to the end of the layered structure (the surface where the laminated state is exposed), and the basal surface refers to the surface of the layered structure (the surface where one side of the layer is exposed).
  • the alkali metal may be Li, and the alkali metal layer may be a Li layer.
  • the composite metal oxide may have a layered structure in which Li layers and Me layers are alternately laminated.
  • the proportion of metal elements other than Li present in the Li layer of the layered structure is 8 mol % or less with respect to the total number of moles of metal elements other than Li in the composite metal oxide. If the proportion of metal elements other than Li in the Li layer exceeds 8 mol %, the diffusivity of Li ions in the Li layer may decrease, resulting in a decrease in battery capacity.
  • the metal element other than Li present in the Li layer is mainly Ni, but may also contain other metal elements.
  • the proportion of metal elements other than Li in the Li layer is, for example, 0.1 mol% or more.
  • the proportion of metal elements other than Li present in the Li layer of the layered structure can be obtained from the Rietveld analysis results of the X-ray diffraction pattern obtained by the above-mentioned X-ray diffraction measurement of the composite metal oxide.
  • PDXL2 Rivest Cipher Co., Ltd.
  • Rietveld analysis software can be used for Rietveld analysis of the X-ray diffraction pattern.
  • the ratio m/n of the half-width m of the diffraction peak of the (003) plane to the half-width n of the diffraction peak of the (110) plane in the X-ray diffraction pattern obtained by X-ray diffraction is 0.75 ⁇ m. /n.
  • m/n is less than 0.75, the strain in the layered structure is too large and the layered structure becomes brittle.
  • the upper limit of m/n is, for example, 0.85. When m/n exceeds 0.85, battery capacity may decrease.
  • the crystallite size s of the composite metal oxide which is calculated from the half-width of the diffraction peak of the (104) plane of the X-ray diffraction pattern obtained by the above X-ray diffraction, using the Scherrer equation, can be used to increase the capacity of the battery and improve the output characteristics of the battery. From the viewpoint of improvement, it is preferable that 300 ⁇ s ⁇ 700 ⁇ .
  • the positive electrode mixture layer may contain other positive electrode active materials in addition to the positive electrode active material of this embodiment described above.
  • Other positive electrode active materials include, for example, composite metal oxides in which the proportion of primary particles with an aspect ratio of 2 or more is less than 35%, and composite metal oxides in which no surface modification layer is present.
  • a method for producing a positive electrode active material includes, for example, a step of mixing a metal oxide containing at least Ni, a Li raw material, and at least one of a Ca raw material and an Sr raw material to obtain a mixture, and firing the mixture to obtain a positive electrode active material. and obtaining a substance.
  • Metal oxides are prepared by separately dropping a solution of metal salts containing Ni, Co, Mn, etc. and an alkaline solution such as sodium hydroxide into a reaction tank in which the pH-adjusted solution is being stirred. It can be produced by precipitating (co-precipitating) a composite hydroxide by adjusting it to the alkaline side (for example, 8.5 to 12.5) and heat-treating the composite hydroxide.
  • the conditions for precipitating the composite hydroxide concentration of the solution dropped, pH in the reaction tank, temperature of the solution in the reaction tank, complexing agent, etc.
  • conditions for heat treatment heat treatment temperature, heat treatment time, heat treatment atmosphere, etc.
  • the heat treatment temperature is preferably 600°C or less.
  • concentrations of the metal salt solution and alkaline solution to be dropped may be lowered, and heat treatment may be performed within a specific temperature range.
  • a mixture is obtained by mixing the metal oxide containing at least Ni, the Li raw material, and at least one of the Ca raw material and the Sr raw material.
  • the Li raw material include Li 2 CO 3 , LiOH, Li 2 O 2 , Li 2 O, LiNO 3 , LiNO 2 , Li 2 SO 4 , LiOH ⁇ H 2 O, LiH, and LiF.
  • Ca raw materials include Ca(OH) 2 , CaHPO4 , Ca ( H2PO4 ) 2 , Ca3 ( PO4 ) 2 , CaO, CaCO3 , CaSO4 , Ca( NO3 ) 2, CaCl2 , CaAlO. 4th grade is mentioned.
  • Sr raw materials include Sr(OH) 2 , SrHPO4 , Sr ( H2PO4 ) 2 , Sr3 ( PO4 ) 2 , SrO, SrCO3 , SrSO4 , Sr( NO3 ) 2, SrCl2 , SrAlO. 4th grade is mentioned. Further, during mixing, Me raw material may be mixed.
  • Me raw materials include ZrO 2 , Nb 2 O 5 , Nb 2 O 5 .nH 2 O, TiO 2 , Ti(OH) 4 , SiO, SiO 2 , Li 2 MoO 4 , MoO 3 , H 2 MoO 4 , WO 3 , Li2WO4 , Al(OH) 2 , Al2O3 , Al2 ( SO4 ) 3 , Al ( NO3 ) 3 , Mg(OH) 2 , MgO, P2O5 , Fe(OH) 2 , Fe 2 O 3 , SnO 2 , Bi(OH) 3 , Bi 2 O 3 , H 3 BO 3 , B 2 O 3 and the like.
  • a composite metal oxide as a positive electrode active material By firing the above mixture, a composite metal oxide as a positive electrode active material can be obtained.
  • the mixture is fired, for example, in an oxygen stream with an oxygen concentration of 60% or more, and the flow rate of the oxygen stream is in the range of 0.1 L/min to 4 L/min per 10 cm of the firing furnace, or 1 L/min or more per 1 kg of the mixture.
  • Ru In the firing conditions, the first set temperature is set at 450°C or less, the holding time of the first set temperature is in the range of 0 hours or more and 8 hours or less, and the temperature increase rate at 450°C or less is 1.5°C / The range is more than 6.0°C/min.
  • the second set temperature is set at 450°C or more and 680°C or less, the holding time of the second set temperature is in the range of 0 hours or more and 8 hours or less, and the temperature increase rate at 450°C or more and 680°C or less is 1.0 It is in the range of more than 4.5°C/min. Further, the maximum temperature reached is in the range of 690°C or more and 900°C or less. The temperature increase rate from over 680°C to the maximum temperature reached may be, for example, 0.1°C/min to 3.5°C/min. Further, the maximum temperature reached may be maintained for 1 hour or more and 10 hours or less.
  • this firing step may be a multi-stage firing, and a plurality of firing steps may be set for each temperature range as long as it is within the range specified above. For example, by changing the first set temperature, second set temperature, each heating rate to reach the maximum, and each holding time, the crystallinity of the composite metal oxide changes, and the half-width ratio m/n The value of can be adjusted.
  • the produced composite metal oxide may then undergo a washing and drying process and a heat treatment process.
  • the water washing and drying step can be performed using known methods and conditions. Note that Me raw material may be added to the cake-like composition after washing with water or during the heat treatment step.
  • the heat treatment step is performed at a temperature of 150° C. to 600° C., for example, in a vacuum, in an oxygen stream, or in the atmosphere.
  • Me raw materials added after water washing or during the heat treatment process include, for example, tungsten oxide (WO 3 ), lithium tungstate (Li 2 WO 4 , Li 4 WO 5 , Li 6 W 2 O 9 ), boric acid (H 3 BO 3 ), lithium borate (Li 2 B 4 O 7 , Li 3 BO 3 , LiB 3 O 5 , LiBO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ), etc. Can be mentioned.
  • the negative electrode 12 includes, for example, a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer formed on the surface of the negative electrode current collector.
  • the negative electrode mixture layer is preferably formed on both sides of the negative electrode current collector.
  • a metal foil such as copper or copper alloy that is stable in the potential range of the negative electrode 12, a film having the metal disposed on the surface layer, or the like can be used.
  • the thickness of the negative electrode current collector is, for example, 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the negative electrode mixture layer includes, for example, a negative electrode active material and a binder. The thickness of the negative electrode mixture layer is, for example, 10 ⁇ m to 150 ⁇ m on one side of the negative electrode current collector.
  • the negative electrode 12 is made by applying a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material, a binder, etc. to the surface of a negative electrode current collector, drying the coating film, and then rolling the negative electrode mixture layer to form a negative electrode current collector. It can be made by forming it on both sides of the body.
  • the negative electrode active material contained in the negative electrode mixture layer is not particularly limited as long as it can reversibly insert and release lithium ions, and carbon materials such as graphite are generally used.
  • the graphite may be natural graphite such as flaky graphite, lumpy graphite, or earthy graphite, or artificial graphite such as lumpy artificial graphite or graphitized mesophase carbon microbeads.
  • metals that alloy with Li such as Si and Sn, metal compounds containing Si, Sn, etc., lithium titanium composite oxide, etc. may be used.
  • those provided with a carbon coating may also be used.
  • fine particles of Si may be present in a Si-containing compound represented by SiO x (0.5 ⁇ x ⁇ 1.6) or in a lithium silicate phase represented by Li 2y SiO (2+y) (0 ⁇ y ⁇ 2).
  • a dispersed Si-containing compound or the like may be used in combination with graphite.
  • binder contained in the negative electrode mixture layer examples include styrene-butadiene rubber (SBR), nitrile-butadiene rubber (NBR), carboxymethyl cellulose (CMC) or its salt, polyacrylic acid (PAA) or its salt (PAA), etc. -Na, PAA-K, etc. (may also be partially neutralized salts), polyvinyl alcohol (PVA), and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • a porous sheet having ion permeability and insulation properties is used.
  • porous sheets include microporous thin films, woven fabrics, and nonwoven fabrics.
  • Suitable materials for the separator include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, cellulose, and the like.
  • the separator 13 may have a single layer structure or a laminated structure. Further, the surface of the separator 13 may be provided with a resin layer having high heat resistance such as an aramid resin, and a filler layer containing an inorganic compound filler.
  • the non-aqueous electrolyte includes, for example, a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.
  • non-aqueous solvents examples include esters, ethers, nitriles such as acetonitrile, amides such as dimethylformamide, and mixed solvents of two or more of these.
  • the non-aqueous solvent may contain a halogen-substituted product in which at least a portion of hydrogen in these solvents is replaced with a halogen atom such as fluorine.
  • halogen-substituted product examples include fluorinated cyclic carbonate esters such as fluoroethylene carbonate (FEC), fluorinated chain carbonate esters, fluorinated chain carboxylic acid esters such as methyl fluoropropionate (FMP), and the like.
  • FEC fluoroethylene carbonate
  • FMP fluorinated chain carboxylic acid esters
  • esters examples include cyclic carbonate esters such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate, dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC), and methylpropyl carbonate.
  • chain carbonate esters such as ethylpropyl carbonate and methyl isopropyl carbonate
  • cyclic carboxylic acid esters such as ⁇ -butyrolactone (GBL) and ⁇ -valerolactone (GVL), methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, and methyl propionate (MP).
  • chain carboxylic acid esters such as ethyl propionate (EP), and the like.
  • ethers examples include 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, propylene oxide, 1,2-butylene oxide, 1,3-dioxane, 1,4 - Cyclic ethers such as dioxane, 1,3,5-trioxane, furan, 2-methylfuran, 1,8-cineole, crown ether, 1,2-dimethoxyethane, diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether , dihexyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, methyl phenyl ether, ethyl phenyl ether, butylphenyl ether, pentylphenyl ether, methoxytoluene, benzyl ethyl ether, diphenyl ether, dibenzyl
  • the electrolyte salt is a lithium salt.
  • lithium salts include LiBF4 , LiClO4 , LiPF6 , LiAsF6 , LiSbF6 , LiAlCl4 , LiSCN, LiCF3SO3 , LiCF3CO2 , Li(P( C2O4 ) F4 ) , LiPF 6-x (C n F 2n+1 ) x (1 ⁇ x ⁇ 6, n is 1 or 2), LiB 10 Cl 10 , LiCl, LiBr, LiI, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, Li 2 B 4 O 7 , borates such as Li(B(C 2 O 4 )F 2 ), LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , LiN(C 1 F 2l+1 SO 2 )(C m F 2m+1 SO 2 ) ⁇ l , m is an integer of 0 or more ⁇ .
  • the lithium salts may be used alone or in combination.
  • LiPF 6 is preferably used from the viewpoint of ionic conductivity, electrochemical stability, etc.
  • the concentration of the lithium salt is, for example, 0.5 mol to 2 mol per liter of nonaqueous solvent.
  • vinylene carbonate or propane sultone additives may be added.
  • Example 1-1 [Preparation of positive electrode active material]
  • the composite hydroxide represented by [Ni 0.80 Co 0.12 Mn 0.08 ](OH) 2 obtained by the coprecipitation method was calcined at 600°C for 8 hours to form a metal oxide (Ni 0.80 Co 0.12 Mn 0.08 O 2 ) was obtained.
  • ZrO 2 and Ca(OH) 2 were added to the metal oxide so that the molar ratio of Zr to the total amount of metal elements was 0.3 mol% and the molar ratio of Ca was 0.2 mol%.
  • lithium hydroxide monohydrate LiOH ⁇ H 2 O
  • This mixture was heated from room temperature to 400°C at a heating rate of 4°C/min under an oxygen stream with an oxygen concentration of 95% (flow rate of 3 L/min per 1 kg of mixture), and then at a heating rate of 2°C/min.
  • the temperature was raised from 400°C to 650°C. Thereafter, the temperature was raised from 650°C to 850°C at a temperature increase rate of 1°C/min and held for 6 hours to obtain a composite metal oxide.
  • This composite metal oxide was washed with water and dried to obtain a positive electrode active material of Example 1-1.
  • the elements shown in Table 1 below were confirmed as elements other than Li and O. Furthermore, it was confirmed by TEM-EDX that a surface modification layer containing Ca was present on the surface of the primary particles, including the surface of the secondary particles, of this positive electrode active material.
  • Preparation of positive electrode Mix 95 parts by mass of the above positive electrode active material, 3 parts by mass of acetylene black (AB), and 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF), and further add an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).
  • a positive electrode mixture slurry was prepared.
  • the positive electrode mixture slurry is applied to both sides of a positive electrode current collector made of aluminum foil, and after the coating film is dried, the coating film is rolled using a rolling roller and cut into a predetermined electrode size to produce a positive electrode. did. Note that an exposed portion where the surface of the positive electrode current collector was exposed was provided in a part of the positive electrode.
  • Ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) were mixed at a volume ratio of 3:3:4.
  • a nonaqueous electrolyte was prepared by dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in the mixed solvent to a concentration of 1.2 mol/liter.
  • a positive electrode lead is attached to the exposed part of the positive electrode, and a negative electrode lead is attached to the Li metal foil serving as the negative electrode.
  • the positive and negative electrodes are spirally wound through a polyolefin separator, they are press-formed in the radial direction to form a flat shape.
  • a wound type electrode body was fabricated. This electrode body was housed in an exterior body made of an aluminum laminate sheet, and after the nonaqueous electrolyte was injected, the opening of the exterior body was sealed to obtain a test cell.
  • Example 1- except that in the preparation of the positive electrode active material, a metal oxide was obtained by baking the composite hydroxide at 300°C for 8 hours, and TiO 2 was added to the metal oxide instead of ZrO 2 .
  • a test cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1.
  • Example 1-3 A test cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1-1, except that the following points were changed in the preparation of the positive electrode active material. It was confirmed by TEM-EDX that a surface modification layer containing Ca and Sr was present on the surface of the primary particles, including the surface of the secondary particles, of this positive electrode active material.
  • the composite hydroxide was baked at 300° C. for 4 hours to obtain a metal oxide.
  • the molar ratio of Nb to the total amount of metal elements is 0.5 mol%
  • the molar ratio of Ca is 0.3 mol%
  • the molar ratio of Sr is 0.2 mol%.
  • Nb 2 O 5 , Ca(OH) 2 and Sr(OH) 2 were added.
  • Lithium hydroxide monohydrate (LiOH ⁇ H 2 O) was mixed so that the molar ratio of Li to the total amount of Ni, Co, Mn, Nb, Sr, and Ca was 105 mol %.
  • Example 1-4 A test cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1-1, except that the following points were changed in the preparation of the positive electrode active material.
  • a composite hydroxide represented by [Ni 0.82 Co 0.12 Mn 0.06 ](OH) 2 obtained by the coprecipitation method was calcined at 400°C for 10 hours to form a metal oxide (Ni 0.82 Co 0.12 Mn 0.06 O 2 ) was obtained.
  • SiO 2 , Al(OH) 3 , and Ca(OH) 2 are added to the metal oxide so that the molar ratio of Si, Al, and Ca to the total amount of metal elements is each 0.5 mol%. Added.
  • ⁇ Comparative example 1-1> In producing the positive electrode active material, a metal oxide was obtained by baking the composite hydroxide at 700°C for 8 hours, and while changing the amount of ZrO 2 added to the metal oxide to 0.5 mol%, Ca A test cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1-1, except that .
  • ⁇ Comparative example 1-2> In the preparation of the positive electrode active material, the amount of ZrO 2 added to the metal oxide was changed to 0.5 mol%, but Ca was not added, and the amount of Li relative to the total amount of Ni, Co, Mn, and Zr was changed. A test cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1-1, except that lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) was mixed so that the molar ratio was 101 mol%. .
  • LiOH.H 2 O lithium hydroxide monohydrate
  • Example 2-1> In preparing the positive electrode active material, a composite hydroxide represented by [Ni 0.92 Co 0.02 Mn 0.06 ](OH) 2 obtained by a coprecipitation method was calcined at 400°C for 4 hours to form a metal An oxide (Ni 0.80 Co 0.12 Mn 0.08 O 2 ) was obtained. Next, Mg(OH) 2 , Fe 2 O 3 , Li 2 MoO 4 , and Ca(OH ) 2 was added, and lithium hydroxide monohydrate (LiOH ⁇ H 2 O ) to obtain a mixture.
  • a composite hydroxide represented by [Ni 0.92 Co 0.02 Mn 0.06 ](OH) 2 obtained by a coprecipitation method was calcined at 400°C for 4 hours to form a metal An oxide (Ni 0.80 Co 0.12 Mn 0.08 O 2 ) was obtained. Next, Mg(OH) 2 , Fe 2 O 3 , Li 2 MoO 4 , and Ca(OH ) 2 was added, and lithium hydrox
  • This mixture was heated from room temperature to 400°C at a heating rate of 4°C/min under an oxygen stream with an oxygen concentration of 95% (flow rate of 3 L/min per 1 kg of mixture), and then held at 400°C for 2 hours. Thereafter, the temperature was raised from 400°C to 650°C at a heating rate of 3°C/min. Thereafter, the temperature was raised from 650°C to 730°C at a temperature increase rate of 0.8°C/min and held for 4 hours to obtain a composite metal oxide. This composite metal oxide was washed with water and dried to obtain a positive electrode active material of Example 1-2. Thereafter, a test cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1-1.
  • Example 2-2> In producing the positive electrode active material, a composite hydroxide is baked at 100° C. for 6 hours to obtain a metal oxide, and the metal oxide has a molar ratio of Zr and Ca of 0.5 mol each to the total amount of metal elements.
  • a test cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that ZrO 2 and Ca(OH) 2 were added in such a manner that %.
  • Example 2-3 A test cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that the following points were changed in the preparation of the positive electrode active material. It was confirmed by TEM-EDX that a surface modification layer containing Ca and Sr was present on the surface of the primary particles, including the surface of the secondary particles, of this positive electrode active material.
  • a metal oxide Ni 0.92 Mn 0.08 O 2
  • the molar ratio of Nb, W, and Ca to the total amount of metal elements in the metal oxide is 0.0.
  • Nb 2 O 5 , WO 3 , Ca(OH) 2 , and Sr(OH) 2 were added so that the molar ratio of Sr was 5 mol % and Sr was 0.1 mol % to obtain a composite metal oxide.
  • H 3 BO 4 was mixed so that the molar ratio of B to the total amount of Ni and Mn was 1 mol %, and the mixture was heated at 400°C in an oxygen stream. Heat treatment was performed.
  • Example 2-4 In the preparation of the positive electrode active material, a composite hydroxide represented by [Ni 0.93 Mn 0.04 Al 0.03 ](OH) 2 obtained by a coprecipitation method was calcined at 500°C for 8 hours to form a metal An oxide (Ni 0.93 Mn 0.04 Al 0.03 O 2 ) is obtained, and Sr(OH) 2 is added to the metal oxide so that the molar ratio of Sr to the total amount of metal elements is 1 mol %. A test cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that . It was confirmed by TEM-EDX that a surface modification layer containing Sr was present on the surface of the primary particles, including the surface of the secondary particles, of this positive electrode active material.
  • Example 2-1 A test cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that the following points were changed in the preparation of the positive electrode active material.
  • the composite hydroxide was baked at 700°C for 8 hours to obtain a metal oxide.
  • Mg(OH) 2 , Fe 2 O 3 , Li 2 MoO 4 , and Ca(OH) 2 were not added to the metal oxide.
  • the mixture was heated from room temperature to 400°C at a heating rate of 5°C/min, and then from 400°C to 650°C at a heating rate of 5°C/min. Thereafter, the temperature was raised from 650°C to 730°C at a heating rate of 5°C/min, and held for 1 hour to obtain a composite metal oxide.
  • ⁇ Comparative example 2-2> In producing the positive electrode active material, a composite hydroxide represented by [Ni 0.92 Mn 0.08 ](OH) 2 obtained by a coprecipitation method was calcined at 800°C for 8 hours to form a metal oxide (Ni 0.92 Mn 0.08 O 2 ) was obtained, and Ca(OH) 2 and Sr(OH) were added to the metal oxide so that the molar ratio of Ca and Sr to the total amount of metal elements was 1 mol% each. A test cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that 2 was added.
  • a composite hydroxide represented by [Ni 0.92 Mn 0.08 ](OH) 2 obtained by a coprecipitation method was calcined at 800°C for 8 hours to form a metal oxide (Ni 0.92 Mn 0.08 O 2 ) was obtained, and Ca(OH) 2 and Sr(OH) were added to the metal oxide so that the molar ratio of Ca and Sr to the total amount of metal
  • Tables 1 and 2 show the charging and discharging efficiency of the test cells of Examples and Comparative Examples.
  • Tables 1 and 2 also include the composition of the positive electrode active material, the proportion of high aspect ratio primary particles, the presence or absence of Ca and Sr on the surface of the primary particles, the proportion of primary particles whose edge planes are oriented in the major axis direction, and the proportion of primary particles with a high aspect ratio.
  • the value width ratio m/n, the proportion of metal elements other than Li in the Li layer, and the crystallite size s are also shown.
  • the charging and discharging efficiencies of the test cells of Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Example 1-2 shown in Table 1 are expressed relative to the charging and discharging efficiency of the test cell of Comparative Example 1-1 as 100. It is something.
  • the charging and discharging efficiencies of the test cells of Examples 2-1 to 2-4 and Comparative Example 2-2 shown in Table 2 are expressed relative to the charging and discharging efficiency of the test cell of Comparative Example 2-1 as 100. It is something
  • the test cells of the examples have improved charge/discharge efficiency than the test cells of the comparative examples. Therefore, while protecting the surface of the positive electrode active material with a surface modification layer containing Ca or Sr, the positive electrode active material consisting of secondary particles contains a predetermined proportion or more of primary particles with an aspect ratio of 2 or more, thereby making it unique. It can be seen that the charge/discharge efficiency is improved.
  • Configuration 1 A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a composite metal oxide,
  • the composite metal oxide is selected from the group consisting of Li, Na, B, Ni, Mg, Al, Si, P, K, Ti, Mn, Fe, Co, Zr, Nb, Mo, Sn, W, and Bi.
  • Configuration 2 The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to Configuration 1, wherein the composite metal oxide contains an alkali metal.
  • Configuration 3 In configuration 2, the total content of Ca and Sr in the composite metal oxide is 0 mol % ⁇ Ca content+Sr content ⁇ 2 mol with respect to the total number of moles of metal elements excluding the alkali metal.
  • Configuration 4 In the composite metal oxide, the content of Ca with respect to the total number of moles of metal elements excluding the alkali metal and the content of Sr with respect to the total number of moles of the metal elements excluding the alkali metal are such that Ca content>Sr content
  • the composite metal oxide contains Mn, In the composite metal oxide, the Co content relative to the total number of moles of metal elements excluding the alkali metal and the Mn content relative to the total number of moles of the metal elements excluding the alkali metal are 0 ⁇ Co content/
  • Configuration 6 The Ni content in the composite metal oxide is 50 mol% ⁇ Ni content ⁇ 95 mol% with respect to the total number of moles of metal elements excluding the alkali metal, Any one of configurations 2 to 5, wherein the Co content in the composite metal oxide is 0 mol% ⁇ Co content ⁇ 15 mol% with respect to the total number of moles of metal elements excluding the alkali metal.
  • Configuration 7 The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of Structures 2 to 6, wherein the composite metal oxide has a layered structure in which alkali metal layers and Me layers are alternately laminated.
  • Configuration 8 In the secondary particles, the proportion of the primary particles in which the edge surface of the alkali metal layer and the edge surface of the Me layer are oriented in the major axis direction is 70% or more with respect to the total number of the primary particles, The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to configuration 7.
  • Configuration 9 The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to configuration 7 or 8, wherein the alkali metal is Li, and the alkali metal layer is a Li layer.
  • Configuration 10 The non-aqueous electrolyte according to configuration 9, wherein the proportion of metal elements other than Li present in the Li layer is 8 mol% or less with respect to the total number of moles of metal elements other than Li in the composite metal oxide.
  • Positive electrode active material for secondary batteries Configuration 11: Structure 9 or 11. The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery as described in 10.
  • Configuration 12 In the composite metal oxide, the ratio m/n of the half-width m of the diffraction peak of the (003) plane to the half-width n of the diffraction peak of the (110) plane in the X-ray diffraction pattern obtained by X-ray diffraction is 0.75 ⁇ m/n, the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of configurations 9 to 11.
  • Configuration 13 A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode containing the positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of Configurations 1 to 12, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte.

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Abstract

非水電解質二次電池の充放電効率の向上に寄与する正極活物質を提供する。この非水電解質二次電池に含まれる正極活物質は、Ｌｉ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｗ、及びＢｉからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含有する複合金属酸化物を含み、複合金属酸化物は、一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含み、二次粒子において、アスペクト比が２以上の一次粒子の割合は、一次粒子の総数に対して、３５％以上であり、二次粒子の表面を含む一次粒子の表面には、Ｃａ及びＳｒの少なくともいずれか一方を含有する表面修飾層が存在する。

Description

非水電解質二次電池用正極活物質、及び非水電解質二次電池
　本開示は、非水電解質二次電池用正極活物質、及び非水電解質二次電池に関する。
　近年、非水電解質二次電池は、電気自動車用の電源や、自然エネルギーを活用するための蓄電装置などへ用途が拡大している。非水電解質二次電池に使用される正極活物質に求められる特性も用途に応じて変化する。例えば、特許文献１には、二次粒子の表面部におけるアスペクト比の大きい一次粒子の存在割合が、二次粒子の中心部におけるアスペクト比の大きい一次粒子の存在割合よりも大きい正極活物質が開示されている。
特許第６５５０５９８号公報
　非水電解質二次電池は、高出力化の観点から、充放電効率の向上が求められる場合がある。特許文献１に記載の技術は、充放電効率の向上については、検討しておらず、未だ改善の余地がある。
　本開示の目的は、非水電解質二次電池の充放電効率の向上に寄与する正極活物質を提供することである。
　本開示の一態様である非水電解質二次電池用正極活物質は、Ｌｉ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｗ、及びＢｉからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含有する複合金属酸化物を含み、複合金属酸化物は、一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含み、二次粒子において、アスペクト比が２以上の一次粒子の割合は、一次粒子の総数に対して、３５％以上であり、二次粒子の表面を含む一次粒子の表面には、Ｃａ及びＳｒの少なくともいずれか一方を含有する表面修飾層が存在することを特徴とする。
　本開示の一態様である非水電解質二次電池は、上記正極活物質を含む正極と、負極と、非水電解質とを備えることを特徴とする。
　本開示の一態様である非水電解質二次電池用正極活物質によれば、充放電効率が向上した非水電解質二次電池を提供することができる。
実施形態の一例である非水電解質二次電池の縦方向断面図である。 高アスペクト比一次粒子の構造を模式的に示す図である。
　本発明者らは、鋭意検討した結果、Ｃａ又はＳｒを含有する表面修飾層によって正極活物質の表面を保護しつつ、二次粒子からなる正極活物質が、アスペクト比が２以上の一次粒子を所定の割合以上含むことで、特異的に充放電効率が向上することを見出した。
　正極活物質は、電池に組み込まれる以前において、製造時及び保管時に水分と反応して、表面に変質層を形成することがある。また、正極活物質は、電池に組み込まれた後において、非水電解質と反応して、表面に変質層を形成することがある。変質層は、正極活物質と非水電解質との間のアルカリ成分の脱挿入を阻害し、充放電効率を低下させる。Ｃａ又はＳｒを含有する表面修飾層によって、変質層の形成が抑制されると推察される。また、二次粒子からなる正極活物質は、アスペクト比が２以上の一次粒子を所定の割合以上含むことで、二次粒子内部への非水電解質の拡散性が向上し、二次粒子全体でアルカリ成分の脱挿入が可能となると推察される。
　以下、本開示に係る非水電解質二次電池の実施形態の一例について詳細に説明する。以下では、巻回型の電極体が円筒形の外装体に収容された円筒形電池を例示するが、電極体は、巻回型に限定されず、複数の正極と複数の負極がセパレータを介して交互に１枚ずつ積層されてなる積層型であってもよい。また、外装体は円筒形に限定されず、例えば角形、コイン形等であってもよく、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートで構成された電池ケースであってもよい。
　図１は、実施形態の一例である円筒形の二次電池１０の軸方向断面図である。図１に示すように、二次電池１０は、巻回型の電極体１４と、電解液と、電極体１４及び電解質を収容する外装体１６とを備える。電極体１４は、正極１１、負極１２、及びセパレータ１３を含み、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して渦巻き状に巻回された巻回構造を有する。外装体１６は、軸方向一方側が開口した有底円筒形状の金属製容器であって、外装体１６の開口は封口体１７によって塞がれている。以下では、説明の便宜上、電池の封口体１７側を上、外装体１６の底部側を下とする。
　電極体１４を構成する正極１１、負極１２、及びセパレータ１３は、いずれも矩形形状の長尺体であって、長手方向に渦巻状に巻回されることで電極体１４の径方向に交互に積層される。セパレータ１３は、正極１１及び負極１２を相互に隔離している。負極１２は、リチウムの析出を防止するために、正極１１よりも一回り大きな寸法で形成される。即ち、負極１２は、正極１１よりも長手方向及び短手方向に長く形成される。２枚のセパレータ１３は、少なくとも正極１１よりも一回り大きな寸法で形成され、例えば正極１１を挟むように配置される。電極体１４は、溶接等により正極１１に接続された正極リード２０と、溶接等により負極１２に接続された負極リード２１とを備える。電極体１４において、正極１１及び負極１２の長手方向が巻回方向となり、正極１１及び負極１２の短手方向が軸方向となる。即ち、正極１１及び負極１２の短手方向の端面は、電極体１４の軸方向の端面を形成する。
　電極体１４の上下には、絶縁板１８，１９がそれぞれ配置される。図１に示す例では、正極リード２０が絶縁板１８の貫通孔を通って封口体１７側に延び、負極リード２１が絶縁板１９の外側を通って外装体１６の底部側に延びている。正極リード２０は封口体１７の内部端子板２３の下面に溶接等で接続され、内部端子板２３と電気的に接続された封口体１７の天板であるキャップ２７が正極端子となる。負極リード２１は外装体１６の底部内面に溶接等で接続され、外装体１６が負極端子となる。
　外装体１６と封口体１７の間にはガスケット２８が設けられ、電池内部の密閉性が確保される。外装体１６には、側面部の一部が内側に張り出した、封口体１７を支持する溝入部２２が形成されている。溝入部２２は、外装体１６の周方向に沿って環状に形成されることが好ましく、その上面で封口体１７を支持する。封口体１７は、溝入部２２と、封口体１７に対してかしめられた外装体１６の開口端部とにより、外装体１６の上部に固定される。
　封口体１７は、電極体１４側から順に、内部端子板２３、下弁体２４、絶縁部材２５、上弁体２６、及びキャップ２７が積層された構造を有する。封口体１７を構成する各部材は、例えば円板形状又はリング形状を有し、絶縁部材２５を除く各部材は互いに電気的に接続されている。下弁体２４と上弁体２６は各々の中央部で接続され、各々の周縁部の間には絶縁部材２５が介在している。異常発熱で電池の内圧が上昇すると、下弁体２４が上弁体２６をキャップ２７側に押し上げるように変形して破断することにより、下弁体２４と上弁体２６の間の電流経路が遮断される。さらに内圧が上昇すると、上弁体２６が破断し、キャップ２７の開口部からガスが排出される。
　以下、二次電池１０を構成する正極１１、負極１２、セパレータ１３及び非水電解質について、特に正極１１について詳説する。
　［正極］
　正極１１は、例えば、正極集電体と、正極集電体の表面に形成された正極合剤層とを有する。正極合剤層は、正極集電体の両面に形成されることが好ましい。正極集電体には、アルミニウム、アルミニウム合金など、正極１１の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極集電体の厚みは、例えば、１０μｍ～３０μｍである。
　正極合剤層は、例えば、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含む。正極合剤層の厚みは、例えば、正極集電体の片側で１０μｍ～１５０μｍである。正極１１は、例えば、正極集電体の表面に正極活物質、導電剤等を含む正極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延して正極合剤層を正極集電体の両面に形成することにより作製できる。
　正極合剤層に含まれる導電剤としては、例えば、カーボンブラック（ＣＢ）、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラフェン、黒鉛等のカーボン系粒子などが挙げられる。これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
　正極合剤層に含まれる結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）などが挙げられる。これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
　正極合剤層に含まれる正極活物質は、複合金属酸化物を含む。複合金属酸化物は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｂ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｗ、及びＢｉからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、並びに、Ｃａ及びＳｒの少なくともいずれか一方を含有する。
　複合金属酸化物は、例えば、アルカリ金属を含む。アルカリ金属は、Ｌｉであることが好ましい。
　複合金属酸化物におけるＮｉの含有率は、アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対して、例えば５０モル％≦Ｎｉ含有率≦９５モル％である。Ｎｉ含有率は、高容量化と構造の安定化の両立の観点から、この範囲であることが好ましい。Ｎｉ含有率の下限値は、好ましくは７０モル％であり、より好ましくは８０モル％である。
　複合金属酸化物におけるＣｏの含有率は、アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対して、例えば０モル％≦Ｃｏ含有率≦１５モル％である。Ｃｏ含有率は、コスト抑制の観点から、この範囲であることが好ましい。Ｃｏ含有率の上限値は、好ましくは１２モル％である。
　複合金属酸化物におけるＭｎの含有率は、アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対して、例えば０モル％＜Ｍｎ含有率≦４０モル％である。Ｍｎ含有率は、高容量化と安全性の両立の観点から、この範囲であることが好ましい。Ｍｎ含有率の下限値は、好ましくは１モル％であり、より好ましくは３モル％である。Ｍｎ含有率の上限値は、好ましくは３０モル％であり、より好ましくは１０モル％である。
　複合金属酸化物において、Ｃｏ含有率とＭｎ含有率とは、０≦Ｃｏ含有率／Ｍｎ含有率≦２を満たすことが好ましい。
　複合金属酸化物は、アルカリ金属、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃａ、及びＳｒ以外に、Ｍｅ（Ｍｅは、Ｂ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｗ、及びＢｉからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素）を含有してもよい。複合金属酸化物におけるＭｅの含有率は、アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対して、例えば０モル％≦Ｍｅ含有率≦２０モル％である。Ｍｅ含有率は、高容量化と構造の安定化の両立の観点から、この範囲であることが好ましい。Ｍｅ含有率の上限値は、好ましくは１０モル％である。
　複合金属酸化物におけるＣａ及びＳｒの含有率の合計は、アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対して、０モル％＜Ｃａ含有率＋Ｓｒ含有率＜２モルであることが好ましい。Ｃａ含有率及びＳｒ含有率の合計の下限値は、好ましくは０．０１モル％であり、より好ましくは０．１モル％である。Ｃａ含有率及びＳｒ含有率の合計の上限値は、例えば、１．９モル％である。
　複合金属酸化物は、Ｃａ含有率＞Ｓｒ含有率を満たすことが好ましい。これにより、二次電池の充放電効率を顕著に向上させることができる。
　複合金属酸化物は、Ｃａ及びＳｒのいずれも含有することが好ましい。これにより、二次電池の充放電効率を顕著に向上させることができる。
　複合金属酸化物は、例えば、一般式ＬｉａＮｉｘＣｏｙＭｎｚＭｅｗＣａｓＳｒｔＯ２－ｂ（式中、０．８≦ａ≦１．２、０．５≦ｘ≦０．９５、０≦ｙ≦０．１５、０＜ｚ≦０．４、０≦ｗ≦０．２０、０＜ｓ＋ｔ＜０．０２、０≦ｂ≦０．０５、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＋ｓ＋ｔ＝１、Ｍｅは、Ｂ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｗ、及びＢｉからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素）で表される複合酸化物である。複合金属酸化物に含有される金属元素の割合は、例えば、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ－ＡＥＳ）により測定できる。
　複合金属酸化物は、一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含む。一次粒子の粒径は、例えば、０．０２μｍ～２μｍである。一次粒子の粒径は、走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭ、例えば、日本電子社製ＪＳＭ－７９００Ｆ）により観察される粒子画像において外接円の直径として測定される。二次粒子の平均粒子径は、例えば、２μｍ～３０μｍである。ここで、平均粒子径とは、体積基準のメジアン径（Ｄ５０）を意味する。Ｄ５０は、体積基準の粒度分布において頻度の累積が粒径の小さい方から５０％となる粒径を意味し、中位径とも呼ばれる。二次粒子の粒度分布は、レーザー回折式の粒度分布測定装置（例えば、マイクロトラック・ベル株式会社製、ＭＴ３０００ＩＩ）を用い、水を分散媒として測定できる。
　二次粒子の表面を含む一次粒子の表面には、Ｃａ及びＳｒの少なくともいずれか一方を含有する表面修飾層が存在する。これにより、一次粒子と非水電解質との間の副反応を顕著に抑制することができる。表面修飾層は、複合金属酸化物の二次粒子の表面を含む一次粒子の表面全体に均一に分散していてもよいし、一部に存在していてもよい。表面修飾層におけるＣａ及Ｓｒの存在は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＴＥＭ－ＥＤＸ）で確認することができる。表面修飾層において、Ｃａ及びＳｒは、例えば、酸化物として存在する。
　Ｃａ及びＳｒの少なくともいずれか一方は、表面修飾層中、及び一次粒子の表面近傍３０ｎｍに存在してもよい。これにより、副反応を抑制する効果がより顕著となる。
　二次粒子において、アスペクト比が２以上の一次粒子３０（以下、高アスペクト比一次粒子３０ということがある）の割合は、一次粒子の総数に対して、３５％以上である。これにより、二次粒子内部への非水電解質の拡散性が向上し、二次粒子全体でアルカリ成分の脱挿入が可能となる。高アスペクト比一次粒子３０の割合は、高容量の観点から、一次粒子の総数に対して、７５％以下であることが好ましい。
　高アスペクト比一次粒子３０の割合は、以下のようにして算出できる。
（１）二次粒子の断面を露出させる。断面を露出させる方法としては、例えば、二次粒子を樹脂に埋め込み、クロスセクションポリッシャ（例えば、日本電子社製ＩＢ１９５２０ＣＣＰ）で加工して、二次粒子の断面を露出させる方法が挙げられる。
（２）ＳＥＭを用いて、上記露出させた二次粒子の断面の反射電子像を撮影する。
（３）上記により得られた断面画像をコンピュータに取り込み、画像解析ソフト（例えば、アメリカ国立衛生研究所製、ＩｍａｇｅＪ）を用いて、各一次粒子のアスペクト比を算出する。一次粒子のアスペクト比は、一次粒子の長辺の長さを、最長径に垂直な方向の短辺の長さで除して得られる。
（４）上記測定結果から、以下の式に基づいて、高アスペクト比一次粒子３０の含有率を算出する。
　　（高アスペクト比一次粒子３０の含有率）＝（高アスペクト比一次粒子３０の個数）／（一次粒子の総数）×１００
（５）同じ複合金属酸化物に含まれる５個の二次粒子について、上記測定を行い、その平均値を高アスペクト比一次粒子３０の割合とする。
　複合金属酸化物は、アルカリ金属層とＭｅ層が交互に積層した層状構造を有してもよい。複合金属酸化物の層状構造としては、例えば、空間群Ｒ－３ｍに属する層状構造、空間群Ｃ２／ｍに属する層状構造、Ｐ６３ｍｃに属する層状構造等が挙げられる。複合金属酸化物は、高容量化、結晶構造の安定性の観点から、空間群Ｒ－３ｍに属する層状構造を有することが好ましい。
　二次粒子において、アルカリ金属層のエッジ面及びＭｅ層のエッジ面が長径方向に配向している一次粒子の割合は、一次粒子の総数に対して、７０％以上であることが好ましい。これにより、充放電効率がより顕著に向上する。二次粒子において、アルカリ金属層のエッジ面及びＭｅ層のエッジ面が長径方向に配向している一次粒子の割合は、一次粒子の総数に対して、１００％以下であってもよく、９０％以下であってもよい。
　アルカリ金属層のエッジ面及びＭｅ層のエッジ面が長径方向に配向している一次粒子の割合は、正極活物質断面の電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）（例えば、Ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ＥＤＡＸ社製）を用いて、下記の条件によるエッジ面に対する方位解析の結果から得られる。
加速電圧：１０ｋＶ
ＷＤ：１５ｍｍ
試料傾斜：７０°
方位解析：Ｉｎｖｅｒｃｅ　Ｐｏｌｅ　Ｆｉｇｕｒｅ　Ｍａｐ
ｓｔｅｐ：０．０５μｍ
　図２は、高アスペクト比一次粒子３０の構造を模式的に示す図である。アルカリ金属層のエッジ面３２及びＭｅ層のエッジ面３４は、高アスペクト比一次粒子３０の長径方向に配向している。図２に示すようにアルカリ金属層のエッジ面３２とＭｅ層のエッジ面３４は、高アスペクト比一次粒子３０の短径方向に交互に積層しており、換言すれば、アルカリ金属層のエッジ面３２及びＭｅ層のエッジ面３４は、高アスペクト比一次粒子３０の短径方向に対して垂直に配向している。なお、エッジ面が長径方向に配向するとは、エッジ面が長径方向に略平行に並んでいることを意味する。具体的には、エッジ面が長径方向に配向するとは、長径方向に対するエッジ面の傾きが、エッジ面とベーサル面からなる角度の二分の一以内の範囲であることを意味する。エッジ面とは、層状構造の端部（積層状態が出ている面）を指し、ベーサル面とは、層状構造の面部（層の一面が出ている面）を指す。
　アルカリ金属がＬｉであり、アルカリ金属層がＬｉ層であってもよい。換言すれば、複合金属酸化物は、Ｌｉ層とＭｅ層が交互に積層した層状構造を有してもよい。層状構造のＬｉ層に存在するＬｉ以外の金属元素の割合は、複合金属酸化物中のＬｉを除く金属元素の総モル数に対して、８モル％以下である。Ｌｉ層におけるＬｉ以外の金属元素の割合が８モル％超の場合は、Ｌｉ層中のＬｉイオンの拡散性が低下し、電池容量が低下することがある。Ｌｉ層に存在するＬｉ以外の金属元素は、主にＮｉであるが、他の金属元素を含んでもよい。Ｌｉ層におけるＬｉ以外の金属元素の割合は、例えば、０．１モル％以上である。
　層状構造のＬｉ層に存在するＬｉ以外の金属元素の割合は、複合金属酸化物の上記Ｘ線回折測定によるＸ線回折パターンのリートベルト解析結果から得られる。Ｘ線回折パターンのリートベルト解析には、例えば、リートベルト解析ソフトであるＰＤＸＬ２（株式会社リガク）を使用することができる。
　複合金属酸化物において、Ｘ線回折によるＸ線回折パターンの（１１０）面の回折ピークの半値幅ｎに対する（００３）面の回折ピークの半値幅ｍの比ｍ／ｎは、０．７５≦ｍ／ｎである。ｍ／ｎが０．７５未満の場合、層状構造の歪みが大きすぎて層状構造が脆くなる。ｍ／ｎの上限値は、例えば、０．８５である。ｍ／ｎが０．８５超の場合、電池容量が低下する場合がある。
　Ｘ線回折パターンは、粉末Ｘ線回折装置（株式会社リガク製、商品名「ＲＩＮＴ－ＴＴＲ」、線源Ｃｕ－Ｋα）を用いて、以下の条件による粉末Ｘ線回折法によって得られる。
測定範囲：１５－１２０°
スキャン速度：４°/ｍｉｎ
解析範囲：３０－１２０°
バックグラウンド：Ｂ－スプライン
プロファイル関数：分割型擬Ｖｏｉｇｔ関数
束縛条件：Ｌｉ（３ａ）＋Ｎｉ（３ａ）＝１
　　　　　Ｎｉ（３ａ）＋Ｎｉ（３ｂ）＝α（αは各々のＮｉ含有割合）
ＩＣＳＤ　Ｎｏ.：９８－００９－４８１４
　上記のＸ線回折によるＸ線回折パターンの（１０４）面の回折ピークの半値幅からシェラーの式により算出される複合金属酸化物の結晶子サイズｓは、電池の高容量化および電池の出力特性改善の観点から、３００Å≦ｓ≦７００Åであることが好ましい。シェラーの式は、下式で表される。下式において、ｓは結晶子サイズ、λはＸ線の波長、Ｂは（１０４）面の回折ピークの半値幅、θは回折角（ｒａｄ）、Ｋはシェラー定数である。本実施形態においてＫは０．９とする。
　ｓ＝Ｋλ／Ｂｃｏｓθ
　正極合剤層は、上記の本実施形態の正極活物質以外に、その他の正極活物質を含んでもよい。その他の正極活物質としては、例えば、アスペクト比が２以上の一次粒子の割合が３５％未満の複合金属酸化物や、表面修飾層が存在しない複合金属酸化物が挙げられる。
　次に、本実施形態に係る正極活物質の製造方法の一例について説明する。正極活物質の製造方法は、例えば、少なくともＮｉを含む金属酸化物と、Ｌｉ原料と、Ｃａ原料及びＳｒ原料の少なくとも一方とを混合して混合物を得るステップと、当該混合物を焼成して正極活物質を得るステップとを含む。
　金属酸化物は、ｐＨを調整した溶液を撹拌している反応槽に、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ等を含有する金属塩の溶液と、水酸化ナトリウム等のアルカリ溶液とを別々に滴下し、ｐＨをアルカリ側（例えば８．５～１２．５）に調整することにより、複合水酸化物を析出（共沈）させ、当該複合水酸化物を熱処理することにより作製できる。複合水酸化物を析出させる際の条件（滴下する溶液濃度、反応槽内のｐＨ、反応槽内の溶液温度、錯化剤等）と熱処理の条件（熱処理温度、熱処理時間、熱処理雰囲気等）を変更することによって、複合金属酸化物のアスペクト比を調整することができる。熱処理温度は６００℃以下であることが好ましい。例えば、複合金属酸化物のアスペクト比を大きくするには、滴下する金属塩の溶液とアルカリ溶液の濃度を低くし、特定の温度範囲で熱処理をすればよい。
　次に、少なくともＮｉを含有する金属酸化物と、Ｌｉ原料と、Ｃａ原料及びＳｒ原料の少なくとも一方とを混合することで混合物が得られる。Ｌｉ原料としては、例えば、Ｌｉ２ＣＯ３、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ２、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３、ＬｉＮＯ２、Ｌｉ２ＳＯ４、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ、ＬｉＨ、ＬｉＦ等が挙げられる。Ｃａ原料としては、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＨＰＯ４、Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２、Ｃａ３（ＰＯ４）２、ＣａＯ、ＣａＣＯ３、ＣａＳＯ４、Ｃａ（ＮＯ３）２、ＣａＣｌ２、ＣａＡｌＯ４等が挙げられる。Ｓｒ原料としては、Ｓｒ（ＯＨ）２、ＳｒＨＰＯ４、Ｓｒ（Ｈ２ＰＯ４）２、Ｓｒ３（ＰＯ４）２、ＳｒＯ、ＳｒＣＯ３、ＳｒＳＯ４、Ｓｒ（ＮＯ３）２、ＳｒＣｌ２、ＳｒＡｌＯ４等が挙げられる。また、混合の際に、Ｍｅ原料を混合してもよい。Ｍｅ原料としては、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５・ｎＨ２Ｏ、ＴｉＯ２、Ｔｉ（ＯＨ）４、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｌｉ２ＭｏＯ４、ＭｏＯ３、Ｈ２ＭｏＯ４、ＷＯ３、Ｌｉ２ＷＯ４、Ａｌ（ＯＨ）２、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２（ＳＯ４）３、Ａｌ（ＮＯ３）３、Ｍｇ（ＯＨ）２、ＭｇＯ、Ｐ２Ｏ５、Ｆｅ（ＯＨ）２、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｂｉ（ＯＨ）３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｈ３ＢＯ３、Ｂ２Ｏ３等が挙げられる。
　上記の混合物を焼成することで、正極活物質としての複合金属酸化物が得られる。混合物は、例えば、酸素濃度６０％以上の酸素気流中で行い、酸素気流の流量を、焼成炉１０ｃｍ３あたり０．１Ｌ／ｍｉｎ～４Ｌ／ｍｉｎの範囲、又は混合物１ｋｇあたり１Ｌ／ｍｉｎ以上で焼成される。焼成条件における、第一設定温度は４５０℃以下で設定され、第一設定温度の保持時間は、０時間以上８時間以下の範囲であり、４５０℃以下での昇温速度は１．５℃／分超６．０℃／分以下の範囲である。第二設定温度は４５０℃以上６８０℃以下で設定され、第二設定温度の保持時間は、０時間以上８時間以下の範囲であり、４５０℃以上６８０℃以下での昇温速度は１．０℃／分超４．５℃／分以下の範囲である。また、到達最高温度が６９０℃以上９００℃以下の範囲である。６８０℃超から到達最高温度までの昇温速度は、例えば、０．１℃／分～３．５℃／分としてもよい。また、到達最高温度の保持時間は１時間以上１０時間以下であってもよい。また、この焼成工程は、多段階焼成であってもよく、上記規定した範囲内であれば、温度領域毎に複数設定してもよい。例えば、第一設定温度、第二設定温度、最高到達までの各々の昇温速度、各々の保持時間を変更することで、複合金属酸化物の結晶性が変化し、半値幅の比ｍ／ｎの値を調整することができる。
　作製した複合金属酸化物は、その後、水洗乾燥工程、熱処理工程を経てもよい。水洗乾燥工程は、公知の方法及び条件で行うことができる。なお、水洗後のケーキ状組成物、又は熱処理工程時にＭｅ原料を添加してもよい。熱処理工程は、例えば、真空中や酸素気流中、大気中で、１５０℃～６００℃の温度で行われる。水洗後、又は熱処理工程時に加えるＭｅ原料としては、例えば、酸化タングステン（ＷＯ３）、タングステン酸リチウム（Ｌｉ２ＷＯ４、Ｌｉ４ＷＯ５、Ｌｉ６Ｗ２Ｏ９）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、Ｌｉ３ＢＯ３、ＬｉＢ３Ｏ５、ＬｉＢＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、硫酸アルミニウム（Ａｌ２（ＳＯ４）３）等が挙げられる。
　［負極］
　負極１２は、例えば、負極集電体と、負極集電体の表面に形成された負極合剤層とを有する。負極合剤層は、負極集電体の両面に形成されることが好ましい。負極集電体には、銅、銅合金等の負極１２の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルムなどを用いることができる。負極集電体の厚みは、例えば、５μｍ～３０μｍである。負極合剤層は、例えば、負極活物質と結着剤とを含む。負極合剤層の厚みは、例えば、負極集電体の片側で１０μｍ～１５０μｍである。負極１２は、例えば、負極集電体の表面に負極活物質、結着剤等を含む負極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延して負極合剤層を負極集電体の両面に形成することにより作製できる。
　負極合剤層に含まれる負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるものであれば特に限定されず、一般的には黒鉛等の炭素材料が用いられる。黒鉛は、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛、塊状人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボンマイクロビーズ等の人造黒鉛のいずれであってもよい。また、負極活物質として、Ｓｉ、Ｓｎ等のＬｉと合金化する金属、Ｓｉ、Ｓｎ等を含む金属化合物、リチウムチタン複合酸化物などを用いてもよい。また、これらに炭素被膜を設けたものを用いてもよい。例えば、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．６）で表されるＳｉ含有化合物、又はＬｉ２ｙＳｉＯ（２＋ｙ）（０＜ｙ＜２）で表されるリチウムシリケート相中にＳｉの微粒子が分散したＳｉ含有化合物などが、黒鉛と併用されてもよい。
　負極合剤層に含まれる結着剤としては、例えば、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）又はその塩（ＰＡＡ－Ｎａ、ＰＡＡ－Ｋ等、また部分中和型の塩であってもよい）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等が挙げられる。これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
　［セパレータ］
　セパレータ１３には、例えば、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、セルロースなどが好適である。セパレータ１３は、単層構造であってもよく、積層構造を有していてもよい。また、セパレータ１３の表面には、アラミド樹脂等の耐熱性の高い樹脂層、無機化合物のフィラーを含むフィラー層が設けられていてもよい。
　［非水電解質］
　非水電解質は、例えば、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水溶媒には、例えばエステル類、エーテル類、アセトニトリル等のニトリル類、ジメチルホルムアミド等のアミド類、及びこれらの２種以上の混合溶媒等を用いることができる。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有していてもよい。ハロゲン置換体としては、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）等のフッ素化環状炭酸エステル、フッ素化鎖状炭酸エステル、フルオロプロピオン酸メチル（ＦＭＰ）等のフッ素化鎖状カルボン酸エステルなどが挙げられる。
　上記エステル類の例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート等の環状炭酸エステル、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート等の鎖状炭酸エステル、γ－ブチロラクトン（ＧＢＬ）、γ－バレロラクトン（ＧＶＬ）等の環状カルボン酸エステル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル（ＭＰ）、プロピオン酸エチル（ＥＰ）等の鎖状カルボン酸エステルなどが挙げられる。
　上記エーテル類の例としては、１，３－ジオキソラン、４－メチル－１，３－ジオキソラン、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、プロピレンオキシド、１，２－ブチレンオキシド、１，３－ジオキサン、１，４－ジオキサン、１，３，５－トリオキサン、フラン、２－メチルフラン、１，８－シネオール、クラウンエーテル等の環状エーテル、１，２－ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、メチルフェニルエーテル、エチルフェニルエーテル、ブチルフェニルエーテル、ペンチルフェニルエーテル、メトキシトルエン、ベンジルエチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、o－ジメトキシベンゼン、１，２－ジエトキシエタン、１，２－ジブトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、１，１－ジメトキシメタン、１，１－ジエトキシエタン、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等の鎖状エーテルなどが挙げられる。
　電解質塩は、リチウム塩であることが好ましい。リチウム塩の例としては、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、Ｌｉ（Ｐ（Ｃ２Ｏ４）Ｆ４）、ＬｉＰＦ６－ｘ（ＣｎＦ２ｎ＋１）ｘ（１＜ｘ＜６，ｎは１又は２）、ＬｉＢ１０Ｃｌ１０、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、クロロボランリチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、Ｌｉ（Ｂ（Ｃ２Ｏ４）Ｆ２）等のホウ酸塩類、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（Ｃ１Ｆ２ｌ＋１ＳＯ２）（ＣｍＦ２ｍ＋１ＳＯ２）｛ｌ，ｍは０以上の整数｝等のイミド塩類などが挙げられる。リチウム塩は、これらを１種単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。これらのうち、イオン伝導性、電気化学的安定性等の観点から、ＬｉＰＦ６を用いることが好ましい。リチウム塩の濃度は、例えば非水溶媒１Ｌ当り０．５モル～２モルである。また、さらにビニレンカーボネートやプロパンスルトン系添加剤を添加してもよい。
　以下、実施例及び比較例により本開示をさらに説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。
　＜実施例１－１＞
　［正極活物質の作製］
　共沈法により得られた［Ｎｉ０．８０Ｃｏ０．１２Ｍｎ０．０８］（ＯＨ）２で表される複合水酸化物を６００℃で８時間焼成し、金属酸化物（Ｎｉ０．８０Ｃｏ０．１２Ｍｎ０．０８Ｏ２）を得た。次に、金属元素の総量に対するＺｒのモル比が０．３モル％、Ｃａのモル比が０．２モル％となるように上記金属酸化物に、ＺｒＯ２、及びＣａ（ＯＨ）２を添加し、さらに、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｒ、及びＣａの総量に対するＬｉのモル比が１０３モル％となるように水酸化リチウム一水和物（ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ）を混合して、混合物を得た。この混合物を酸素濃度９５％の酸素気流下（混合物１ｋｇあたり３Ｌ／ｍｉｎの流量）で、昇温速度４℃／ｍｉｎで、室温から４００℃まで昇温した後、昇温速度２℃／ｍｉｎで４００℃から６５０℃まで昇温した。その後、昇温速度１℃／ｍｉｎで６５０℃から８５０℃まで昇温した後、６時間保持して、複合金属酸化物を得た。この複合金属酸化物に対して、水洗、乾燥を行い、実施例１－１の正極活物質を得た。
　ＩＣＰ発光分光分析装置（Ｔｈｅｒｍｏ　Ｆｉｓｈｅｒ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製、ｉＣＡＰ６３００）により、得られた正極活物質を測定した結果、Ｌｉ、Ｏを除く元素として、後述の表１に示す元素が確認された。また、ＴＥＭ―ＥＤＸにより、この正極活物質の二次粒子の表面を含む一次粒子の表面に、Ｃａを含有する表面修飾層が存在することを確認した。
　［正極の作製］
　９５質量部の上記正極活物質と、３質量部のアセチレンブラック（ＡＢ）と、２質量部のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）とを混合し、さらにＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）を適量加えて、正極合剤スラリーを調製した。次いで、正極合剤スラリーをアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥した後、圧延ローラーにより、塗膜を圧延し、所定の電極サイズに切断して、正極を作製した。なお、正極の一部に正極集電体の表面が露出した露出部を設けた。
　［非水電解質の調製］
　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、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とを、３：３：４の体積比で混合した。当該混合溶媒に対して、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１．２モル／リットルの濃度となるように溶解させて、非水電解質を調製した。
　［試験セルの作製］
　正極の露出部に正極リードを、負極としてのＬｉ金属箔に負極リードをそれぞれ取り付け、ポリオレフィン製のセパレータを介して正極と負極を渦巻き状に巻回した後、径方向にプレス成形して扁平状の巻回型電極体を作製した。この電極体をアルミラミネートシートで構成される外装体内に収容し、上記非水電解質を注入した後、外装体の開口部を封止して試験セルを得た。
　［充放電効率の評価］
　２５℃の温度環境下、０．２Ｃの定電流でセル電圧が４．３Ｖになるまで定電流充電を行い、４．３Ｖで電流値が０．０１Ｃになるまで定電圧充電を行い、充電容量Ｃ１を測定した。その後、０．５Ｃの定電流でセル電圧が２．５Ｖになるまで定電流放電を行い、０．５Ｃにおける放電容量Ｃ２を測定した。０．５Ｃの充放電効率は、以下の式より算出した。
　充放電効率（％）＝Ｃ２／Ｃ１×１００
　＜実施例１－２＞
　正極活物質の作製において、複合水酸化物を３００℃で８時間焼成して金属酸化物を得て、当該金属酸化物にＺｒＯ２の代わりにＴｉＯ２を添加したこと以外は、実施例１－１と同様にして試験セルを作製し、評価を行った。
　＜実施例１－３＞
　正極活物質の作製において、以下の点を変更したこと以外は、実施例１－１と同様にして試験セルを作製し、評価を行った。ＴＥＭ―ＥＤＸにより、この正極活物質の二次粒子の表面を含む一次粒子の表面に、Ｃａ及びＳｒを含有する表面修飾層が存在することを確認した。
（１）複合水酸化物を３００℃で４時間焼成して金属酸化物を得た。
（２）当該金属酸化物に、金属元素の総量に対するＮｂのモル比が０．５モル％、Ｃａのモル比が０．３モル％、Ｓｒのモル比が０．２モル％となるようにＮｂ２Ｏ５、Ｃａ（ＯＨ）２、及びＳｒ（ＯＨ）２を添加した。
（３）Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｓｒ及びＣａの総量に対するＬｉのモル比が１０５モル％となるように水酸化リチウム一水和物（ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ）を混合した。
　＜実施例１－４＞
　正極活物質の作製において、以下の点を変更したこと以外は、実施例１－１と同様にして試験セルを作製し、評価を行った。
（１）共沈法により得られた［Ｎｉ０．８２Ｃｏ０．１２Ｍｎ０．０６］（ＯＨ）２で表される複合水酸化物を４００℃で１０時間焼成し、金属酸化物（Ｎｉ０．８２Ｃｏ０．１２Ｍｎ０．０６Ｏ２）を得た。
（２）当該金属酸化物に、金属元素の総量に対するＳｉ、Ａｌ、及びＣａのモル比が各々０．５モル％となるようにＳｉＯ２、Ａｌ（ＯＨ）３、及びＣａ（ＯＨ）２を添加した。
（３）混合物を、昇温速度２℃／ｍｉｎで、室温から５００℃まで昇温した後、昇温速度２℃／ｍｉｎで５００℃から６８０℃まで昇温した。その後、昇温速度２℃／ｍｉｎで６８０℃から８２０℃まで昇温した後、４時間保持して、複合金属酸化物を得た。
　＜比較例１－１＞
　正極活物質の作製において、複合水酸化物を７００℃で８時間焼成して金属酸化物を得て、当該金属酸化物に添加するＺｒＯ２の量を０．５モル％に変更しつつ、Ｃａを添加しなかったこと以外は、実施例１－１と同様にして試験セルを作製し、評価を行った。
　＜比較例１－２＞
　正極活物質の作製において、金属酸化物に添加するＺｒＯ２の量を０．５モル％に変更しつつ、Ｃａを添加しなかったことと、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＺｒの総量に対するＬｉのモル比が１０１モル％となるように水酸化リチウム一水和物（ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ）を混合したこと以外は、実施例１－１と同様にして試験セルを作製し、評価を行った。
　＜実施例２－１＞
　正極活物質の作製において、共沈法により得られた［Ｎｉ０．９２Ｃｏ０．０２Ｍｎ０．０６］（ＯＨ）２で表される複合水酸化物を４００℃で４時間焼成し、金属酸化物（Ｎｉ０．８０Ｃｏ０．１２Ｍｎ０．０８Ｏ２）を得た。次に、金属元素の総量に対するＭｇ、Ｆｅ、Ｍｏ、及びＣａのモル比が各々０．５モル％となるようにＭｇ（ＯＨ）２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｌｉ２ＭｏＯ４、及びＣａ（ＯＨ）２を添加し、さらに、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｏ、及びＣａの総量に対するＬｉのモル比が１０５モル％となるように水酸化リチウム一水和物（ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ）を混合して、混合物を得た。この混合物を酸素濃度９５％の酸素気流下（混合物１ｋｇあたり３Ｌ／ｍｉｎの流量）で、昇温速度４℃／ｍｉｎで、室温から４００℃まで昇温した後、４００℃で２時間保持した。その後、昇温速度３℃／ｍｉｎで４００℃から６５０℃まで昇温した。その後、昇温速度０．８℃／ｍｉｎで６５０℃から７３０℃まで昇温した後、４時間保持して、複合金属酸化物を得た。この複合金属酸化物に対して、水洗、乾燥を行い、実施例１－２の正極活物質を得た。その後、実施例１－１と同様にして試験セルを作製し、評価を行った。
　＜実施例２－２＞
　正極活物質の作製において、複合水酸化物を１００℃で６時間焼成して金属酸化物を得て、当該金属酸化物に、金属元素の総量に対するＺｒ及びＣａのモル比が各々０．５モル％となるようにＺｒＯ２、及びＣａ（ＯＨ）２を添加したこと以外は、実施例２－１と同様にして試験セルを作製し、評価を行った。
　＜実施例２－３＞
　正極活物質の作製において、以下の点を変更したこと以外は、実施例２－１と同様にして試験セルを作製し、評価を行った。ＴＥＭ―ＥＤＸにより、この正極活物質の二次粒子の表面を含む一次粒子の表面に、Ｃａ及びＳｒを含有する表面修飾層が存在することを確認した。
（１）共沈法により金属酸化物（Ｎｉ０．９２Ｍｎ０．０８Ｏ２）を得て、当該金属酸化物に、金属元素の総量に対するＮｂ、Ｗ、及びＣａのモル比が各々０．５モル％、Ｓｒのモル比が０．１モル％となるようにＮｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、及びＳｒ（ＯＨ）２を添加し複合金属酸化物を得た。
（２）この複合金属酸化物に対し、水洗・乾燥を実施後、Ｎｉ及びＭｎの総量に対するＢのモル比が１モル％となるように、Ｈ３ＢＯ４を混合し、酸素気流中４００℃で熱処理を行った。
　＜実施例２－４＞
　正極活物質の作製において、共沈法により得られた［Ｎｉ０．９３Ｍｎ０．０４Ａｌ０．０３］（ＯＨ）２で表される複合水酸化物を５００℃で８時間焼成し、金属酸化物（Ｎｉ０．９３Ｍｎ０．０４Ａｌ０．０３Ｏ２）を得て、当該金属酸化物に、金属元素の総量に対するＳｒのモル比が１モル％となるようにＳｒ（ＯＨ）２を添加したこと以外は、実施例２－１と同様にして試験セルを作製し、評価を行った。ＴＥＭ―ＥＤＸにより、この正極活物質の二次粒子の表面を含む一次粒子の表面に、Ｓｒを含有する表面修飾層が存在することを確認した。
　＜比較例２－１＞
　正極活物質の作製において、以下の点を変更したこと以外は、実施例２－１と同様にして試験セルを作製し、評価を行った。
（１）複合水酸化物を７００℃で８時間焼成して金属酸化物を得た。
（２）当該金属酸化物にＭｇ（ＯＨ）２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｌｉ２ＭｏＯ４、及びＣａ（ＯＨ）２を添加しなかった。
（３）混合物を、昇温速度５℃／ｍｉｎで、室温から４００℃まで昇温した後、昇温速度５℃／ｍｉｎで４００℃から６５０℃まで昇温した。その後、昇温速度５℃／ｍｉｎで６５０℃から７３０℃まで昇温した後、１時間保持して、複合金属酸化物を得た。
　＜比較例２－２＞
　正極活物質の作製において、共沈法により得られた［Ｎｉ０．９２Ｍｎ０．０８］（ＯＨ）２で表される複合水酸化物を８００℃で８時間焼成し、金属酸化物（Ｎｉ０．９２Ｍｎ０．０８Ｏ２）を得て、当該金属酸化物に、金属元素の総量に対するＣａ及びＳｒのモル比が各々１モル％となるようにＣａ（ＯＨ）２及びＳｒ（ＯＨ）２を添加したこと以外は、実施例２－１と同様にして試験セルを作製し、評価を行った。
　実施例及び比較例の試験セルの充放電効率を表１及び２に示す。また、表１及び２には、正極活物質の組成、高アスペクト比一次粒子の割合、一次粒子表面におけるＣａ、Ｓｒの存在の有無、長軸方向にエッジ面が配向した一次粒子の割合、半値幅の比ｍ／ｎ、Ｌｉ層におけるＬｉ以外の金属元素の割合、及び、結晶子サイズｓを併せて示す。表１に示した実施例１－１～１－４及び比較例１－２の試験セルの充放電効率は、比較例１－１の試験セルの充放電効率を１００として、相対的に表したものである。表２に示した実施例２－１～２－４及び比較例２－２の試験セルの充放電効率は、比較例２－１の試験セルの充放電効率を１００として、相対的に表したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１及び２において、実施例の試験セルは、比較例の試験セルよりも充放電効率が向上している。よって、Ｃａ又はＳｒを含有する表面修飾層によって正極活物質の表面を保護しつつ、二次粒子からなる正極活物質が、アスペクト比が２以上の一次粒子を所定の割合以上含むことで、特異的に充放電効率が向上することがわかる。
　本開示は、以下の実施形態によりさらに説明される。
構成１：
　複合金属酸化物を含む非水電解質二次電池用正極活物質であって、
　前記複合金属酸化物は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｂ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｗ、及びＢｉからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、並びに、Ｃａ及びＳｒの少なくともいずれか一方を含有し、且つ、一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含み、
　前記二次粒子において、アスペクト比が２以上の前記一次粒子の割合は、前記一次粒子の総数に対して、３５％以上であり、
　前記二次粒子の表面を含む前記一次粒子の表面には、Ｃａ及びＳｒの少なくともいずれか一方を含有する表面修飾層が存在する、非水電解質二次電池用正極活物質。
構成２：
　前記複合金属酸化物は、アルカリ金属を含む、構成１に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
構成３：
　前記複合金属酸化物におけるＣａ及びＳｒの含有率の合計は、前記アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対して、０モル％＜Ｃａ含有率＋Ｓｒ含有率＜２モルである、構成２に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
構成４：
　前記複合金属酸化物において、前記アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対するＣａの含有率と、前記アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対するＳｒの含有率とは、Ｃａ含有率＞Ｓｒ含有率を満たす、構成２又は３に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
構成５：
　前記複合金属酸化物は、Ｍｎを含有し、
　前記複合金属酸化物において、前記アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対するＣｏの含有率と、前記アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対するＭｎの含有率とは、０≦Ｃｏ含有率／Ｍｎ含有率≦２を満たす、構成２～４のいずれか１つに記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
構成６：
　前記複合金属酸化物におけるＮｉの含有率は、前記アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対して、５０モル％≦Ｎｉ含有率≦９５モル％であり、
　前記複合金属酸化物におけるＣｏの含有率は、前記アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対して、０モル％≦Ｃｏ含有率≦１５モル％である、構成２～５のいずれか１つに記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
構成７：
　前記複合金属酸化物は、アルカリ金属層とＭｅ層が交互に積層した層状構造を有する、構成２～６のいずれか１つに記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
構成８：
　前記二次粒子において、前記アルカリ金属層のエッジ面及び前記Ｍｅ層のエッジ面が長径方向に配向している前記一次粒子の割合は、前記一次粒子の総数に対して、７０％以上である、構成７に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
構成９：
　前記アルカリ金属は、Ｌｉであり、前記アルカリ金属層は、Ｌｉ層である、構成７又は８に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
構成１０：
　前記Ｌｉ層に存在するＬｉ以外の金属元素の割合は、前記複合金属酸化物中のＬｉを除く金属元素の総モル数に対して、８モル％以下である、構成９に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
構成１１：
　Ｘ線回折によるＸ線回折パターンの（１０４）面の回折ピークの半値幅からシェラーの式により算出される前記複合金属酸化物の結晶子サイズｓは、３００Å≦ｓ≦７００Åである、構成９又は１０に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
構成１２：
　前記複合金属酸化物において、Ｘ線回折によるＸ線回折パターンの（１１０）面の回折ピークの半値幅ｎに対する（００３）面の回折ピークの半値幅ｍの比ｍ／ｎは、０．７５≦ｍ／ｎである、構成９～１１のいずれか１つに記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
構成１３：
　構成１～１２のいずれか１つに記載の非水電解質二次電池用正極活物質を含む正極と、負極と、非水電解質とを備える、非水電解質二次電池。
　１０　二次電池、１１　正極、１２　負極、１３　セパレータ、１４　電極体、１６　外装体、１７　封口体、１８，１９　絶縁板、２０　正極リード、２１　負極リード、２２　溝入部、２３　内部端子板、２４　下弁体、２５　絶縁部材、２６　上弁体、２７　キャップ、２８　ガスケット、３０　高アスペクト比一次粒子、３２　Ｌｉ層のエッジ面、３４　Ｍｅ層のエッジ面

Claims (13)

  1. 　複合金属酸化物を含む非水電解質二次電池用正極活物質であって、
    　前記複合金属酸化物は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｂ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｗ、及びＢｉからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、並びに、Ｃａ及びＳｒの少なくともいずれか一方を含有し、且つ、一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含み、
    　前記二次粒子において、アスペクト比が２以上の前記一次粒子の割合は、前記一次粒子の総数に対して、３５％以上であり、
    　前記二次粒子の表面を含む前記一次粒子の表面には、Ｃａ及びＳｒの少なくともいずれか一方を含有する表面修飾層が存在する、非水電解質二次電池用正極活物質。
  2. 　前記複合金属酸化物は、アルカリ金属を含む、請求項１に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
  3. 　前記複合金属酸化物におけるＣａ及びＳｒの含有率の合計は、前記アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対して、０モル％＜Ｃａ含有率＋Ｓｒ含有率＜２モルである、請求項２に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
  4. 　前記複合金属酸化物において、前記アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対するＣａの含有率と、前記アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対するＳｒの含有率とは、Ｃａ含有率＞Ｓｒ含有率を満たす、請求項２に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
  5. 　前記複合金属酸化物は、Ｍｎを含有し、
    　前記複合金属酸化物において、前記アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対するＣｏの含有率と、前記アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対するＭｎの含有率とは、０≦Ｃｏ含有率／Ｍｎ含有率≦２を満たす、請求項２に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
  6. 　前記複合金属酸化物におけるＮｉの含有率は、前記アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対して、５０モル％≦Ｎｉ含有率≦９５モル％であり、
    　前記複合金属酸化物におけるＣｏの含有率は、前記アルカリ金属を除く金属元素の総モル数に対して、０モル％≦Ｃｏ含有率≦１５モル％である、請求項２に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
  7. 　前記複合金属酸化物は、アルカリ金属層とＭｅ層が交互に積層した層状構造を有する、請求項２に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
  8. 　前記二次粒子において、前記アルカリ金属層のエッジ面及び前記Ｍｅ層のエッジ面が長径方向に配向している前記一次粒子の割合は、前記一次粒子の総数に対して、７０％以上である、請求項７に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
  9. 　前記アルカリ金属は、Ｌｉであり、前記アルカリ金属層は、Ｌｉ層である、請求項７に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
  10. 　前記Ｌｉ層に存在するＬｉ以外の金属元素の割合は、前記複合金属酸化物中のＬｉを除く金属元素の総モル数に対して、８モル％以下である、請求項９に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
  11. 　Ｘ線回折によるＸ線回折パターンの（１０４）面の回折ピークの半値幅からシェラーの式により算出される前記複合金属酸化物の結晶子サイズｓは、３００Å≦ｓ≦７００Åである、請求項９に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
  12. 　前記複合金属酸化物において、Ｘ線回折によるＸ線回折パターンの（１１０）面の回折ピークの半値幅ｎに対する（００３）面の回折ピークの半値幅ｍの比ｍ／ｎは、０．７５≦ｍ／ｎである、請求項９に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
  13. 　請求項１～１２のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質を含む正極と、負極と、非水電解質とを備える、非水電解質二次電池。
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