6460400 安定化リチウム粉、及びそれを用いたリチウムイオン二次電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6460400

(24)【登録日】2019年1月11日

(45)【発行日】2019年1月30日

(54)【発明の名称】安定化リチウム粉、及びそれを用いたリチウムイオン二次電池

(51)【国際特許分類】

   B22F 1/00 20060101AFI20190121BHJP

   H01M 4/13 20100101ALI20190121BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20190121BHJP

   B22F 1/02 20060101ALI20190121BHJP

【ＦＩ】

   B22F1/00 R

   H01M4/13

   H01M4/139

   B22F1/02 D

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-70686(P2015-70686)

(22)【出願日】2015年3月31日

(65)【公開番号】特開2016-191102(P2016-191102A)

(43)【公開日】2016年11月10日

【審査請求日】2017年11月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】秋元 一摩

(72)【発明者】

【氏名】土屋 匡広

(72)【発明者】

【氏名】山本 裕司

【審査官】 米田 健志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１６７９３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｆ １／００〜８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リチウム粒子の表面に被膜を有する安定化リチウム粉であって、安息角が３５度以下であることを特徴とする安定化リチウム粉。

【請求項2】

前記安定化リチウム粉は、個数基準累積粒度分布の微粒側から累積１０％、累積５０％の粒径をＤ１０、Ｄ５０としたとき、Ｄ１０／Ｄ５０≧０．６４であることを特徴とする請求項１に記載の安定化リチウム粉。

【請求項3】

前記被膜は、パーフルオロ基を有する界面活性剤がリチウム塩化した化合物を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の安定化リチウム粉。

【請求項4】

前記安定化リチウム粉は、Ｄ５０≧３８μｍであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の安定化リチウム粉。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項に記載の安定化リチウム粉を用いてリチウムをドープした負極と、正極と、電解質と、を有するリチウムイオン二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は安定化リチウム粉、及びそれを用いたリチウムイオン二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン二次電池は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池等と比べ、軽量、高容量であるため、携帯電子機器用電源として広く応用されている。また、ハイブリッド自動車や、電気自動車用に搭載される電源として有力な候補ともなっている。そして、近年の携帯電子機器の小型化、高機能化に伴い、これらの電源となるリチウムイオン二次電池への更なる高容量化が期待されている。

【0003】

リチウムイオン二次電池の容量は主に電極の活物質に依存する。負極活物質には、一般に黒鉛が利用されているが、上記の要求に対応するためにはより高容量な負極活物質を用いることが必要である。そのため、黒鉛の理論容量（３７２ｍＡｈ／ｇ）に比べてはるかに大きな理論容量（４２１０ｍＡｈ／ｇ）をもつ金属シリコン（Ｓｉ）が注目されている。

【0004】

一方、金属シリコンよりもサイクル特性が優れる酸化シリコン（ＳｉＯ）の使用も検討されている。しかし、酸化シリコンは金属シリコンに比べ不可逆容量が大きい。充放電に寄与するリチウムの量は正極中のリチウム量で一義的に決定されるため、負極における不可逆容量の増加は電池全体の容量低下に繋がる。

【0005】

この不可逆容量を低減するため、充放電を開始する前にあらかじめ金属リチウムを負極に接触させ、リチウムを負極にドープする技術（Ｌｉプレドープ）が提案されている。

【0006】

また、このようなドープ作業に用いるリチウムとして、リチウムの反応性の高さを抑えるため、リチウム粒子の表面を安定な被膜で覆い、取扱い性を向上させた安定化リチウム粉が提案されている（特許文献１参照）。

【0007】

特許文献２には、金属リチウム粉とバインダと導電材に脱水した溶剤を加えてスラリーとした後、上記スラリーを負極上に塗布することで負極にリチウムをドープする方法が提案されている。

【0008】

したがって、安定化リチウム粉に求められる特性は、リチウムの安定性向上のみならず、優れた電池特性を生み出すためにリチウムが均一にドープできることも求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特表平８−５０５４４０号公報

【特許文献2】特開２００８−９８１５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、特許文献１及び２に記載される従来の安定化リチウム粉を用いてもリチウムイオン二次電池のサイクル特性が向上しないという問題があった。
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ドープ工程においてリチウムの不均一なドープが進行していることが原因だということを見出した。

【0011】

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、リチウムを均一にドープすることができる安定化リチウム粉を提供することと、それを用いてサイクル特性を向上させたリチウムイオン二次電池を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するために本発明にかかる安定化リチウム粉は、リチウム粒子の表面に被膜を有する安定化リチウム粉であって、安息角が３５度以下であることを特徴としている。これによれば、脱水した溶剤中に分散させた安定化リチウム粉を負極上に塗布し、乾燥させる工程において、負極上に安定化リチウム粉を均一に存在させることが可能となる。これにより、負極にリチウムを均一にドープすることができ、サイクル特性が改善する。

【0013】

本発明にかかる安定化リチウム粉は、さらに、個数基準累積粒度分布の微粒側から累積１０％、累積５０％の粒径をＤ１０、Ｄ５０としたとき、Ｄ１０／Ｄ５０≧０．６４であることが好ましい。これによれば、小さな粒子径を有する安定化リチウム粉の存在割合が少なくなるため、安定化リチウム粉同士の接触面積が小さくなるので３５度以下の安息角がもたらされる。

【0014】

本発明にかかる安定化リチウム粉は、さらに、安定化リチウム粉の被膜がパーフルオロ基を有する界面活性剤がリチウム塩化した化合物を含むことが好ましい。これによれば、安定化リチウム粉の被膜にパーフルオロ基を有する界面活性剤がリチウム塩化した化合物が含まれることで安定化リチウム粉同士のすべり性の向上および帯電防止効果によって、３５度以下の安息角がもたらされる。

【0015】

本発明にかかる安定化リチウム粉末は、さらに、Ｄ５０≧３８μｍであることが好ましい。これによれば、より小さな安息角がもたらされる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、均一にリチウムをドープできる安定化リチウム粉を得ることができ、またそれを用いてサイクル特性が改善されたリチウムイオン二次電池を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態のリチウムイオン二次電池の模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明について本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

【0019】

＜安定化リチウム粉＞
本実施形態の安定化リチウム粉は、リチウム粒子の表面に被膜を有する安定化リチウム粉であって、安息角が３５度以下であることを特徴とする。

【0020】

前記安息角は３０度以下であることがより好ましい。これによれば、脱水した溶剤中に分散させた安定化リチウム粉を負極上に塗布し、乾燥させることによって、安定化リチウム粉を均一にドープすることが出来るためサイクル特性がより改善する。なお、生産性や歩留まりの観点から安息角は２０度から３０度の範囲であることがさらに好ましい。

【0021】

上記安定化リチウム粉は、Ｄ１０／Ｄ５０≧０．６４であることが好ましく、Ｄ１０／Ｄ５０≧０．７０であることがより好ましい。Ｄ１０／Ｄ５０が１．００に近いほど平均粒径よりも小さな粒径の安定化リチウム粉の存在割合が少なくなるめ、小さな安息角がもたらされる。

【0022】

前記被膜に含まれる化合物としては、炭酸塩、水酸化物、酸化物、硫化物等が挙げられ、具体的にはＬｉＯＨ、Ｌｉ_２ＣＯ_３、Ｌｉ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｓなどが挙げられる。なお、より小さな安息角を得るために、上記被膜はパーフルオロ基を有する界面活性剤がリチウム塩化した化合物を含むことが好ましい。これによれば、安定化リチウム粉の被膜にパーフルオロ基を有する界面活性剤がリチウム塩化した化合物が含まれることで安定化リチウム粉同士のすべり性の向上および帯電防止効果によって、小さな安息角がもたらされる。

【0023】

前記パーフルオロ基を有する界面活性剤がリチウム塩化した化合物の例としてはパーフルオロアルキルスルホン酸リチウム、パーフルオロアルキルカルボン酸リチウムなどが挙げられる。

【0024】

前記安定化リチウム粉のＤ５０は、３８μｍ以上であることが好ましい。この場合、安息角がより小さくなる傾向がある。さらに、Ｄ５０は５４μｍ以上７５μｍ以下であることがより好ましい。

【0025】

前記安定化リチウム粉の平均円形度をＣとした時、Ｃ≧０．７０であることが好ましい。円形度Ｃは、安定化リチウム粉を光学顕微鏡で観察して得られた画像を二値化した時の安定化リチウム粉の面積をＳ、周囲長をＬとしたとき、Ｃ＝４πＳ／Ｌ^２で定義される。

【0026】

（安定化リチウム粉の製造方法）
本実施形態の安定化リチウム粉は、炭化水素オイルにリチウムインゴットを投入し、これをリチウムの融点以上に加熱し、この溶融リチウム−炭化水素オイル混合物を十分な時間撹拌して分散液を作ったのち、撹拌を続けた状態で徐々に冷却し、この分散液が十分に冷却された状態で二酸化炭素（ＣＯ_２）を接触させて表面に安定被膜を形成し、これを乾燥することによって製造される。撹拌には２台の攪拌機を用いており、互いの攪拌方向を逆向きになるように撹拌が行われる。なお、前記安定化被膜中にパーフルオロ基を有する界面活性剤がリチウム塩化した化合物を導入する場合にはパーフルオロ基を有する界面活性剤を添加した炭化水素オイルを用いて製造される。

【0027】

上記炭化水素オイルは、リチウムインゴットを１質量部としたとき、溶融後の均一分散性の観点から１〜３０質量部であることが好ましく、２〜１５質量部であることがより好ましい。また上記界面活性剤は０．０１〜１質量部であることが好ましく、０．１〜１質量部であることがより好ましい。

【0028】

上記溶融リチウム−炭化水素オイル混合物の撹拌時間は９０分以内が好ましく、６０分以内であることがさらに好ましい。

【0029】

また、上記溶融リチウム−炭化水素オイル混合物の撹拌速度は５５００ｒｐｍ以内が好ましく、５０００ｒｐｍ以内であることがさらに好ましい。

【0030】

上記分散液の冷却後の温度は１００℃以下が好ましく、５０℃以下がより好ましい。また、上記分散液は１時間以上かけて徐々に冷却することが好ましい。

【0031】

上記二酸化炭素は、リチウムインゴットを１質量部としたとき、０．１〜１０質量部がこの分散混合物に加えられることが好ましく、１〜３質量部であることがより好ましい。二酸化炭素はこの混合物の表面に導入されることが好ましいため、分散液製造時の攪拌条件は、導入される二酸化炭素と分散された金属との十分な接触をもたらすために１０００ｒｐｍ以上であることが好ましい。

【0032】

＜負極＞
負極２０は後述するように負極用集電体２２上に負極活物質層２４を形成することで作製することができる。

【0033】

（負極用集電体）
負極用集電体２２は、導電性の板材であればよく、例えば、銅、ニッケル又はそれらの合金、ステンレス等の金属薄板（金属箔）を用いることができる。

【0034】

（負極活物質層）
負極活物質層２４は、負極活物質、負極用バインダ、及び、必要に応じた量の負極用導電助剤から主に構成されるものである。

【0035】

（負極活物質）
負極活物質としては酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）、金属シリコン（Ｓｉ）等が挙げられる。

【0036】

（負極用バインダ）
負極用バインダは、負極活物質同士を結合すると共に、負極活物質と集電体２２とを結合している。バインダは、上述の結合が可能なものであればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂が挙げられる。更に、上記の他に、バインダとして、例えば、セルロース、スチレン・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を用いてもよい。また、バインダとして電子伝導性の導電性高分子やイオン伝導性の導電性高分子を用いてもよい。電子伝導性の導電性高分子としては、例えば、ポリアセチレン等が挙げられる。この場合は、バインダが導電助剤粒子の機能も発揮するので導電助剤を添加しなくてもよい。イオン伝導性の導電性高分子としては、例えば、リチウムイオン等のイオンの伝導性を有するものを使用することができ、例えば、高分子化合物（ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物、ポリフォスファゼン等）のモノマーと、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６等のリチウム塩又はリチウムを主体とするアルカリ金属塩と、を複合化させたもの等が挙げられる。複合化に使用する重合開始剤としては、例えば、上記のモノマーに適合する光重合開始剤または熱重合開始剤が挙げられる。

【0037】

負極活物質層２４中のバインダの含有量も特に限定されないが、負極活物質の質量に対して０．５〜５質量部であることが好ましい。

【0038】

（負極用導電助剤）
負極用導電助剤も、負極活物質層２４の導電性を良好にするものであれば特に限定されず、公知の導電助剤を使用できる。例えば、黒鉛、カーボンブラック等の炭素系材料や、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ＩＴＯ等の導電性酸化物が挙げられる。

【0039】

＜リチウムをドープした負極の製造方法＞
（負極の製造方法）
負極活物質と、導電助剤と、バインダとを水またはＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶媒に混合分散させてペースト状の負極スラリーを作製する。次いで、この負極スラリーを例えばコンマロールコーターを用いて、所定の厚みを有する負極スラリーを銅箔などの負極集電体の片面または両面に塗布し、乾燥炉内にて溶媒を蒸発させる。なお、負極集電体の両面に塗布された場合、負極活物質層となる塗膜の厚みは、両面とも同じ膜厚であることが望ましい。上記負極活物質が形成されたシートをローラープレスによって加圧成形し、真空中で熱処理することで負極となる。
（負極へのリチウムのドープ方法）
リチウムをドープした負極は、上記安定化リチウム粉が分散した分散液を、負極集電体上に形成した負極活物質層の上に塗布し、乾燥後にこれをプレスすることで負極活物質へのリチウムのドープが進行し、作製される。安定化リチウム粉の分散には脱水した溶媒、例えばＮ−メチルピロリドン、トルエン、キシレン、メチルエチルケトンなどを用いることができる。

【0040】

上記プレス方法としては特に限定は無く、ハンドプレスやローラープレス等、既知の方法を使うことが可能である。

【0041】

＜正極＞
正極１０は後述するように正極用集電体１２上に正極活物質層１４を形成することで作製することができる。

【0042】

（正極用集電体）
正極用集電体１２は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミニウム又はそれらの合金、ステンレス等の金属薄板（金属箔）を用いることができる。

【0043】

（正極活物質層）
正極活物質層１４は、正極活物質、正極用バインダー、及び、必要に応じた量の正極用導電助剤から主に構成されるものである。

【0044】

（正極活物質）
正極活物質としては、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入（インターカレーション）、又は、リチウムイオンと該リチウムイオンのカウンターアニオン（例えば、ＰＦ_６⁻）とのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能であれば特に限定されず、公知の電極活物質を使用できる。例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、リチウムマンガンスピネル（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、及び、一般式：ＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＭｎ_ｚＭａＯ_２（ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ａ≦１、ＭはＡｌ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒより選ばれる１種類以上の元素）で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物（ＬｉＶ_２Ｏ_５）、オリビン型ＬｉＭＰＯ_４（ただし、Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒより選ばれる１種類以上の元素又はＶＯを示す）、チタン酸リチウム（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）、ＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２（０．９＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜１．１）等の複合金属酸化物が挙げられる。

【0045】

（正極用バインダ）
正極用バインダーとしては特に限定は無く、上記で記載した負極用バインダーと同様のものを用いることが出来る。

【0046】

（正極用導電助剤）
正極用導電助剤としては特に限定は無く、上記で記載した負極用導電助剤と同様のものを用いることが出来る。
＜電解質＞
電解質としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣＦ_３、ＣＦ_２ＳＯ_３、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＣＦ_２ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）（Ｃ_４Ｆ_９ＳＯ_２）、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＣＦ_２ＣＯ）_２、ＬｉＢＯＢ等の塩が使用できる。なお、これらの塩は１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

【0047】

＜リチウムイオン二次電池＞
図１に本実施形態のリチウムイオン二次電池の模式断面図を示す。

【0048】

上記の通り作製されたリチウムをドープした負極２０と、正極１０と、電解質を含浸させたセパレータ１８とを図１のように作製することでリチウムイオン二次電池１００を作製することができる。ここで、正極１０は、正極集電体１２上に正極活物質層１４を形成することで作製することができる。なお、図面中６０と６２は、それぞれ正極と負極の引出し電極を示す。

【0049】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

【実施例】

【0050】

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0051】

［実施例１］
（安定化リチウム粉の作製）
ステンレススチール樹脂フラスコ反応器に関東化学社のリチウムインゴット１００ｇおよびＷｉｔｃｏ社のＣａｒｎａｔｉｏｎ炭化水素オイルと炭化水素オイルに対して３Ｍ社のパーフルオロ基を有する界面活性剤を加え、容器内を乾燥アルゴンで置換した。次いでこの反応器を１９５℃まで加熱し、リチウムを溶融させた後、この混合物を撹拌した。撹拌には２台の攪拌機を用いており、互いの攪拌方向を逆向きとし１０分間、２０００ｒｐｍで撹拌した後、撹拌を維持したまま１時間かけて室温まで冷却した。冷却後、二酸化炭素１００ｇを攪拌を続けたまま５分を掛けて表面に供給して充填した。二酸化炭素が全て添加された時にこの攪拌を中止し、得られた粉末をヘキサンで洗浄することで安定化リチウム粉を得た。

【0052】

（負極の作製）
負極活物質としてＳｉＯｘ８３質量部、導電助剤としてアセチレンブラック２質量部、バインダとしてポリアミドイミド１５質量部、及び溶剤としてＮ−メチルピロリドン８２質量部を混合し、活物質層形成用のスラリーを調製した。このスラリーを、集電体として厚さ１４μｍの銅箔の一面に塗布し、１００℃で乾燥後、ローラープレスによって加圧成形し、真空中、３５０℃で３時間熱処理することで負極活物質層が２２μｍである負極を得た。

【0053】

（リチウムをドープした負極の作製）
上記の方法で作製した安定化リチウム粉を脱水したＮ−メチルピロリドンに分散させ分散液とし、これを露点マイナス５０℃〜マイナス４０℃のドライルーム中において負極活物質層上に塗布し、乾燥させた後、ハンドプレスによって負極へリチウムをドープさせ、リチウムがドープされた負極を得た。

【0054】

（評価用リチウムイオン二次電池の作製）
上記で作製した負極と、正極として銅箔にリチウム金属箔を貼り付けた対極とを、それらの間にポリエチレン微多孔膜からなるセパレータを挟んでアルミラミネートパックに入れ、このアルミラミネートパックに、電解液として１ＭのＬｉＰＦ_６溶液（溶媒：エチレンカーボネート／ジエチルカーボネート＝３／７（体積比））を注入した後、真空シールし、評価用のリチウムイオン二次電池を作製した。

【0055】

［実施例２〜１５］
安定化リチウム粉の製造条件を下記表１に示すものに変更した以外は実施例１と同様として、実施例２〜１５の安定化リチウム粉を得た。なお、実施例８、９に関してはパーフルオロ基を有する界面活性剤を加えずに製造を行った。また、得られた安定化リチウム粉を用いて、実施例１と同様にして実施例２〜１５の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。なお安定化リチウム粉のＤ１０／Ｄ５０およびＤ５０の制御は撹拌速度および撹拌時間を調節することにより行った。

【0056】

［比較例１］
安定化リチウム粉の製造条件を下記表１に示すものに変更し、パーフルオロ基を有する界面活性剤を加えずに製造を行っており、撹拌に関しては１台の攪拌機を用いて通常の撹拌を行った以外は実施例１と同様として、比較例１の安定化リチウム粉を得た。また、得られた安定化リチウム粉を用いて、実施例１と同様にして比較例１の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。

【0057】

［比較例２］
ステンレススチール樹脂フラスコ反応器に比較例１で作製した安定化リチウム粉１００ｇおよびＰｅｎｅｔｅｃｋ（商標）油（Ｐｅｎｒｅｃｏ，Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｅｎｚｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）を加え、容器内を乾燥アルゴンで置換した。次いでこの反応器を１００℃まで加熱し、１００℃に達した時点で加熱を終了した。８００ｒｐｍで撹拌しながらフッ素化剤ＦＣ７０（ペルフルオロペンチルアミン）を反応器に装入し、分散液が４５℃に冷却するまで撹拌を続けた。撹拌終了後に、得られた粉末をヘキサンで洗浄することで安定化被膜中にフッ化リチウムを含む安定化リチウム粉を得た。得られた安定化リチウム粉を用いて、実施例１と同様にして比較例２の評価用リチウムイオン二次電池を作製した。

【0058】

＜安息角の測定＞
実施例１〜１５および比較例１、２で作製した安定化リチウム粉について、安息角の測定を行った。ここで安息角とは一定の高さから粉体を落下させて、自発的に崩れることなく安定を保つ時に形成する粉体の山の斜面と水平面とのなす角度のことを示す。安息角の測定は露点マイナス５０℃〜マイナス４０℃のドライルーム中において次のように行った。安定化リチウム粉１ｇを出口径４ｍｍのロートを通過させ、ロート出口より２ｃｍ下方にある平板上に落下し、堆積させ、この堆積物を写真撮影して写真上で安定化リチウム粉の山の斜面と水平面のなす角度を測定した。

【0059】

＜Ｄ５０、円形度およびＤ１０／Ｄ５０の測定＞
実施例１〜１５および比較例１、２で作製した安定化リチウム粉について、光学顕微鏡を用いて安定化リチウム粉を観察した。得られた観察像を二値化し、画像解析によって安定化リチウム粉のＤ５０、平均円形度およびＤ１０／Ｄ５０を求めた。最低５００個以上の安定化リチウム粉に対して上記画像解析を行った。また円形度Ｃは、安定化リチウム粉の面積をＳ、周囲長をＬとしたとき、Ｃ＝４πＳ／Ｌ^２で定義する。実施例１〜１５で作製した安定化リチウム粉の平均円形度はすべてＣ≧０．７０であった。

【0060】

＜安定化リチウム粉の被膜に含まれるフッ素の分析＞
実施例１〜１５および比較例１、２で作製した安定化リチウム粉について、Ｘ線光電子分光分析および^１９ＦＮＭＲを用いて前記安定化リチウム粉の被膜の定性分析を行った。結果を表１に示す。

【0061】

＜サイクル容量維持率の測定＞
０．５Ｃの電流値での充放電を１サイクルとし、３００サイクルの充放電を行い、サイクル特性として、３００サイクル後の容量維持率を３００サイクル時放電容量／初期放電容量より求めた。結果を表１に示す。

【0062】

【表1】

【0063】

表１に示すように実施例１〜１５では安息角が３５度以下であり、３００サイクル後の容量維持率が全比較例に比べ高い値が得られたことが確認された。これは安息角が３５度以下の安定化リチウム粉を用いることでドープ時の不均一さが改善されたためであると考えられる。

【0064】

安息角が３５度より大きい比較例１は３００サイクル後の容量維持率が全実施例より低い値であることが確認された。

【0065】

実施例１〜１２および実施例１３〜１５との対比から、Ｄ１０／Ｄ５０の値を０．６５以上とすることにより、Ｄ１０／Ｄ５０が０．６５未満である場合に比べて３００サイクル後の容量維持率が高くなることが確認された。

【0066】

実施例７と実施例８との対比から、被膜に含まれる成分がパーフルオロ基を有する界面活性剤がリチウム塩化した化合物である場合、被膜にパーフルオロ基を有する界面活性剤がリチウム塩化した化合物を含まないと比べて３００サイクル後の容量維持率が高くなることが確認された。

【0067】

実施例２〜７の対比から、Ｄ５０の値を３８μｍ以上とすることにより、Ｄ５０の値が３８μｍ未満である場合に比べて３００サイクル後の容量維持率が高くなることが確認された。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本発明の安定化リチウム粉をドープに用いることで均一にドープが進行した電極が作製できる。また、この電極を用いることで、サイクル特性が改善されたリチウムイオン二次電池を提供することができる。

【符号の説明】

【0069】

１０…正極、１２…正極集電体、１４…正極活物質層、１８…セパレータ、２０…負極、２２…負極集電体、２４…負極活物質層、３０…積層体、５０…ケース、６０，６２…リード、１００…リチウムイオン二次電池。

【図1】