特許7004959リチウム遷移金属複合酸化物、遷移金属水酸化物前駆体、遷移金属水酸化物前駆体の製造方法、リチウム遷移金属複合酸化物の製造方法、非水電解質二次電池用正極活物質、非水電解質二次電池用電極、非水電解質二次電池及び蓄電装置
(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】
(24)【登録日】2022-01-07
(45)【発行日】2022-01-21
(54)【発明の名称】リチウム遷移金属複合酸化物、遷移金属水酸化物前駆体、遷移金属水酸化物前駆体の製造方法、リチウム遷移金属複合酸化物の製造方法、非水電解質二次電池用正極活物質、非水電解質二次電池用電極、非水電解質二次電池及び蓄電装置
(51)【国際特許分類】
C01G 53/00 20060101AFI20220114BHJP
H01M 4/525 20100101ALI20220114BHJP
H01M 4/505 20100101ALI20220114BHJP
【ＦＩ】
C01G53/00 A
H01M4/525
H01M4/505
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2018527553
(86)(22)【出願日】2017-07-05
(86)【国際出願番号】 JP2017024740
(87)【国際公開番号】W WO2018012384
(87)【国際公開日】2018-01-18
【審査請求日】2020-04-21
(31)【優先権主張番号】P 2016139727
(32)【優先日】2016-07-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】507151526
【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ
(74)【代理人】
【識別番号】100127513
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 悟
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 大輔
(72)【発明者】
【氏名】村松 弘将
【審査官】宮崎 園子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０１７０１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／０４７５６９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－２６９５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－４９２３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－６３７０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－６３７０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１５３５５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／００４８５６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２００２／０８６９９３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－１９５６０８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０１Ｇ ５３／００
Ｈ０１Ｍ ４／５２５
Ｈ０１Ｍ ４／５０５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
リチウム遷移金属複合酸化物であって、α－ＮａＦｅＯ2型結晶構造を有し、
前記リチウム遷移金属複合酸化物を構成するＬｉと遷移金属（Ｍｅ）のモル比（Ｌｉ／Ｍｅ）が１より大きく、
前記遷移金属（Ｍｅ）がＭｎ及びＮｉ、又はＭｎ、Ｎｉ及びＣｏを含み、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下であり、
Ｒ３－ｍに帰属可能なＸ線回折パターンを有し、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折測定によるミラー指数ｈｋｌにおける（１０４）面の回折ピークの半値幅に対する（００３）面の回折ピークの半値幅の比（ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４））が０．７２以下であるか、
又は、Ｐ３1１２に帰属可能なＸ線回折パターンを有し、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折測定によるミラー指数ｈｋｌにおける（１１４）面の回折ピークの半値幅に対する（００３）面の回折ピークの半値幅の比（ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１１４））が０．７２以下であり、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の粒子の窒素ガス吸着法を用いた吸着等温線からＢＪＨ法で求めたピーク微分細孔容積が０．５０ｍｍ3／（ｇ・ｎｍ）以下である、リチウム遷移金属複合酸化物。
【請求項2】
前記Ｌｉと前記遷移金属（Ｍｅ）のモル比（Ｌｉ／Ｍｅ）が１．４未満である、請求項１に記載のリチウム遷移金属複合酸化物。
【請求項3】
前記遷移金属（Ｍｅ）中のＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．１未満である、請求項１又は２に記載のリチウム遷移金属複合酸化物。
【請求項4】
リチウム遷移金属複合酸化物の製造に用いる遷移金属水酸化物前駆体の製造方法であって、
前記遷移金属水酸化物前駆体は、遷移金属（Ｍｅ）がＭｎ及びＮｉ、又はＭｎ、Ｎｉ及びＣｏを含み、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下であり、
あらかじめ錯化剤、及び、還元剤を溶存させた水溶媒を備えた反応槽に、前記遷移金属（Ｍｅ）を含有する溶液を加えて、遷移金属水酸化物を共沈させる、遷移金属水酸化物前駆体の製造方法。
【請求項5】
あらかじめ水溶媒に溶存させた前記錯化剤の濃度が、１．２５Ｍ以下である、請求項４に記載の遷移金属水酸化物前駆体の製造方法。
【請求項6】
あらかじめ水溶媒に溶存させた前記還元剤の濃度が、０．５Ｍ以下である、請求項４又は５に遷移金属水酸化物前駆体の製造方法。
【請求項7】
前記遷移金属（Ｍｅ）を含有する溶液と共に、アルカリ金属水酸化物、錯化剤、及び、還元剤を含有するアルカリ溶液を加える、請求項４～６のいずれかに記載の遷移金属水酸化物前駆体の製造方法。
【請求項8】
前記反応槽の溶液のｐＨが９～１０である、請求項４～６のいずれかに記載の遷移金属水酸化物前駆体の製造方法。
【請求項9】
請求項４～８のいずれかに記載の製造方法によって製造された遷移金属水酸化物前駆体と、リチウム化合物とを混合して、焼成する、リチウム遷移金属複合酸化物の製造方法であって、
前記遷移金属水酸化物前駆体と、リチウム化合物とを混合して、８００～９４０℃で焼成し、
α－ＮａＦｅＯ 2 型結晶構造を有し、
前記リチウム遷移金属複合酸化物を構成するＬｉと遷移金属（Ｍｅ）のモル比（Ｌｉ／Ｍｅ）が１より大きく、
前記遷移金属（Ｍｅ）がＭｎ及びＮｉ、又はＭｎ、Ｎｉ及びＣｏを含み、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下であるリチウム遷移金属複合酸化物を製造する、
リチウム遷移金属複合酸化物の製造方法。
【請求項10】
請求項１～３のいずれかに記載のリチウム遷移金属複合酸化物を含む非水電解質二次電池用正極活物質。
【請求項11】
請求項１０に記載の正極活物質を含有する、非水電解質二次電池用電極。
【請求項12】
請求項１１に記載の非水電解質二次電池用電極を備えた非水電解質二次電池。
【請求項13】
請求項１２に記載の非水電解質二次電池を複数個集合した蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、リチウム遷移金属複合酸化物、その複合酸化物の製造に用いる遷移金属水酸化物前駆体、遷移金属水酸化物前駆体の製造方法、その前駆体を用いるリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法、その複合酸化物を含む非水電解質二次電池用正極活物質、非水電解質二次電池用電極、非水電解質二次電池及び蓄電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、リチウム二次電池に代表される非水電解質二次電池用の正極活物質として、α－ＮａＦｅＯ２型結晶構造を有する「ＬｉＭｅＯ２型」活物質（Ｍｅは遷移金属）が検討され、ＬｉＣｏＯ２を用いた非水電解質二次電池が広く実用化されていた。しかし、ＬｉＣｏＯ２の放電容量は１２０～１３０ｍＡｈ／ｇ程度であった。前記Ｍｅとして、地球資源として豊富なＭｎを用いることが望まれてきた。しかし、ＭｅとしてＭｎを含有させた「ＬｉＭｅＯ２型」活物質は、Ｍｅ中のＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅが０．５を超える場合には、充電をするとスピネル型へと構造変化が起こり、結晶構造が維持できないため、充放電サイクル性能が著しく劣るという問題があった。
【0003】
そこで、Ｍｅ中のＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅが０．５以下であり、充放電サイクル性能の点でも優れる「ＬｉＭｅＯ２型」活物質が種々提案され、一部実用化されている。例えば、リチウム遷移金属複合酸化物であるＬｉＮｉ１／２Ｍｎ１／２Ｏ２やＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２を含有する正極活物質は１５０～１８０ｍＡｈ／ｇの放電容量を有する。
【0004】
一方、上記のようないわゆる「ＬｉＭｅＯ２型」活物質に対し、遷移金属（Ｍｅ）の比率に対するリチウム（Ｌｉ）の組成比率Ｌｉ／Ｍｅが１より大きく、例えばＬｉ／Ｍｅが１．２～１．６であり、組成式Ｌｉ１＋αＭｅ１－αＯ２（α＞０）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を含む、いわゆる「リチウム過剰型」活物質も知られている。上記のリチウム遷移金属複合酸化物を水酸化物前駆体から製造することも知られている（例えば、特許文献１～４参照）。
【0005】
特許文献１には、「α－ＮａＦｅＯ２型結晶構造を有し、組成式Ｌｉ１＋αＭｅ１－αＯ２（ＭｅはＣｏ、Ｎｉ及びＭｎを含む遷移金属、α＞０）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を含有するリチウム二次電池用正極活物質であって、・・・であることを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。」（請求項１）、「（１＋α）／（１－α）で表される前記Ｍｅに対するＬｉのモル比Ｌｉ／Ｍｅが１．２５～１．５であることを特徴とする請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質。」（請求項２）、「請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法であって、前記リチウム遷移金属複合酸化物の合成にあたる前駆体は、Ｃｏ、Ｎｉ及びＭｎを含む遷移金属の水酸化物であることを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。」（請求項３）が記載されている。
【0006】
また、特許文献１には、「溶液中でＣｏ、Ｎｉ及びＭｎを含有する化合物を共沈させて前駆体を製造する工程におけるｐＨは限定されるものではないが、前記共沈前駆体を共沈水酸化物前駆体として作製しようとする場合には、１０．５～１４とすることができる。タップ密度を大きくするためには、ｐＨを制御することが好ましい。ｐＨを１１．５以下とすることにより、タップ密度を１．００ｇ／ｃｍ３以上とすることができ、高率放電性能を向上させることができる。さらに、ｐＨを１１．０以下とすることにより、粒子成長速度を促進できるので、原料水溶液滴下終了後の撹拌継続時間を短縮できる。」（段落［００３２］）と記載されている。
そして、実施例には、「硫酸コバルト７水和物１４．０８ｇ、硫酸ニッケル６水和物２１．００ｇ及び硫酸マンガン５水和物６５．２７ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水２００ｍｌに溶解させ、Ｃｏ：Ｎｉ：Ｍｎのモル比が１２．５０：１９．９４：６７．５６となる２．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製した。一方、２Ｌの反応槽に７５０ｍｌのイオン交換水を注ぎ、Ａｒガスを３０ｍｉｎバブリングさせることにより、イオン交換水中の溶存酸素を脱気した。反応槽の温度を５０℃（±２℃）に設定し、攪拌モーターを備えたパドル翼を用いて反応槽内を７００ｒｐｍの回転速度で攪拌しながら、前記硫酸塩水溶液を３ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴下した。ここで、滴下の開始から終了までの間、２．０Ｍの水酸化ナトリウム及び０．５Ｍのアンモニアを含有する水溶液を適宜滴下することにより、反応槽中のｐＨが常に１１．０（±０．０５）を保つように制御した。・・・このようにして、共沈水酸化物前駆体を作製した。」（段落［００６８］）と記載されている。
そして、実施例には、「硫酸コバルト７水和物１４．０８ｇ、硫酸ニッケル６水和物２１．００ｇ及び硫酸マンガン５水和物６５．２７ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水２００ｍｌに溶解させ、Ｃｏ：Ｎｉ：Ｍｎのモル比が１２．５０：１９．９４：６７．５６となる２．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製した。一方、２Ｌの反応槽に７５０ｍｌのイオン交換水を注ぎ、Ａｒガスを３０ｍｉｎバブリングさせることにより、イオン交換水中の溶存酸素を脱気した。反応槽の温度を５０℃（±２℃）に設定し、攪拌モーターを備えたパドル翼を用いて反応槽内を７００ｒｐｍの回転速度で攪拌しながら、前記硫酸塩水溶液を３ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴下した。ここで、滴下の開始から終了までの間、２．０Ｍの水酸化ナトリウム及び０．５Ｍのアンモニアを含有する水溶液を適宜滴下することにより、反応槽中のｐＨが常に１１．０（±０．０５）を保つように制御した。・・・このようにして、共沈水酸化物前駆体を作製した。」（段落［００６８］）と記載されている。
【0007】
特許文献２には、「請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用活物質の製造方法であって、溶液中でＣｏ、Ｎｉ及びＭｎを含む遷移金属元素Ｍｅの化合物を共沈させて遷移金属水酸化物の共沈前駆体を得る工程、前記共沈前駆体を乾燥する工程、及び、前記共沈前駆体とリチウム化合物とを、前記リチウム遷移金属複合酸化物の遷移金属元素Ｍｅに対するＬｉのモル比が１＜（１＋α）／（１－α）≦１．５となるように混合し、７００～８００℃で焼成する工程を含むことを特徴とするリチウム二次電池用活物質の製造方法。」（請求項３）が記載されている。
【0008】
また、特許文献２には、「溶液中でＣｏ、Ｎｉ及びＭｎを含有する化合物を共沈させて前駆体を製造する工程におけるｐＨは限定されるものではないが、前記共沈前駆体を共沈水酸化物前駆体として作製しようとする場合には、１０～１４とすることができ、前記共沈前駆体を共沈炭酸塩前駆体として作製しようとする場合には、７．５～１１とすることができる。タップ密度を大きくするためには、ｐＨを制御することが好ましい。共沈炭酸塩前駆体については、ｐＨを９．４以下とすることにより、タップ密度を１．２５ｇ／ｃｍ３以上とすることができ、高率放電性能を向上させることができる。」（段落［００３５］）と記載されている。
そして、実施例には、「硫酸コバルト７水和物１４．０８ｇ、硫酸ニッケル６水和物２１．００ｇ及び硫酸マンガン５水和物６５．２７ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水２００ｍｌに溶解させ、Ｃｏ：Ｎｉ：Ｍｎのモル比が１２．５０：１９．９４：６７．５６となる２．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製した。一方、２Ｌの反応槽に７５０ｍｌのイオン交換水を注ぎ、Ａｒガスを３０ｍｉｎバブリングさせることにより、イオン交換水中の溶存酸素を脱気した。反応槽の温度を５０℃（±２℃）に設定し、攪拌モーターを備えたパドル翼を用いて反応槽内を７００ｒｐｍの回転速度で攪拌しながら、前記硫酸塩水溶液を３ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴下した。ここで、滴下の開始から終了までの間、１．０Ｍの水酸化ナトリウム、１．０Ｍの水酸化カリウム、０．５Ｍのアンモニアおよび０．０５Ｍのヒドラジン水溶液を含有する水溶液を適宜滴下することにより、反応槽中のｐＨが常に１１．０（±０．０５）を保つように制御した。・・・このようにして、共沈水酸化物前駆体を作製した。」（段落［００７２］）と記載されている。
そして、実施例には、「硫酸コバルト７水和物１４．０８ｇ、硫酸ニッケル６水和物２１．００ｇ及び硫酸マンガン５水和物６５．２７ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水２００ｍｌに溶解させ、Ｃｏ：Ｎｉ：Ｍｎのモル比が１２．５０：１９．９４：６７．５６となる２．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製した。一方、２Ｌの反応槽に７５０ｍｌのイオン交換水を注ぎ、Ａｒガスを３０ｍｉｎバブリングさせることにより、イオン交換水中の溶存酸素を脱気した。反応槽の温度を５０℃（±２℃）に設定し、攪拌モーターを備えたパドル翼を用いて反応槽内を７００ｒｐｍの回転速度で攪拌しながら、前記硫酸塩水溶液を３ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴下した。ここで、滴下の開始から終了までの間、１．０Ｍの水酸化ナトリウム、１．０Ｍの水酸化カリウム、０．５Ｍのアンモニアおよび０．０５Ｍのヒドラジン水溶液を含有する水溶液を適宜滴下することにより、反応槽中のｐＨが常に１１．０（±０．０５）を保つように制御した。・・・このようにして、共沈水酸化物前駆体を作製した。」（段落［００７２］）と記載されている。
【0009】
特許文献３には、「α－ＮａＦｅＯ２構造を有し、遷移金属（Ｍｅ）がＣｏ、Ｎｉ及びＭｎを含み、前記遷移金属に対するリチウム（Ｌｉ）のモル比Ｌｉ／Ｍｅが１より大きい、粒子径の異なる２種類のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を含有するリチウム二次電池用混合活物質であって、粒子径の大きい第一のリチウム遷移金属複合酸化物粒子は、窒素ガス吸着法を用いた吸着等温線からＢＪＨ法で求めた微分細孔容積が最大値を示す細孔径が３０～４０ｎｍの範囲で、ピーク微分細孔容積が０．８ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以上であり、粒子径の小さい第二のリチウム遷移金属複合酸化物粒子は、窒素ガス吸着法を用いた吸着等温線からＢＪＨ法で求めた微分細孔容積が最大値を示す細孔径が５０～７０ｎｍの範囲で、ピーク微分細孔容積が０．５ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以下であることを特徴とするリチウム二次電池用混合活物質。」（請求項１）が記載されている。
【0010】
また、特許文献３には、「・・・タップ密度を大きくするためには、ｐＨを制御することが好ましい。共沈炭酸塩前駆体については、ｐＨを９．４以下とすることにより、タップ密度を１．２５ｇ／ｃｍ３以上とすることができ、高率放電性能を向上させることができる。」（段落［００３６］）と記載されている。
そして、実施例には、「［第二のリチウム遷移金属複合酸化物粒子の作製］
硫酸コバルト７水和物１４．０８ｇ、硫酸ニッケル６水和物２１．００ｇ及び硫酸マンガン５水和物６５．２７ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水２００ｍｌに溶解させ、Ｃｏ：Ｎｉ：Ｍｎのモル比が１２．５：２０．０：６７．５となる２．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製した。一方、２Ｌの反応槽に７５０ｍｌのイオン交換水を注ぎ、Ａｒガスを３０ｍｉｎバブリングさせることにより、イオン交換水中の溶存酸素を除去した。反応槽の温度を５０℃（±２℃）に設定し、攪拌モーターを備えたパドル翼を用いて反応槽内を７００ｒｐｍの回転速度で攪拌しながら、前記硫酸塩水溶液を３ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴下した。ここで、滴下の開始から終了までの間、２．０Ｍの水酸化ナトリウム及び１．０Ｍのアンモニアを含有する水溶液を適宜滴下することにより、反応槽中のｐＨが常に１１．５（±０．０５）を保つように制御した。・・・このようにして、共沈水酸化物前駆体を作製した。」（段落［００７８］～［００７９］）と記載されている。さらに、前記共沈水酸化物前駆体に水酸化リチウム一水和物を混合し、焼成することにより、第二のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を作製したこと（段落［００８０］参照）が示され、「・・・実施例１～１６、比較例１、４～６、８の第二のリチウム遷移金属複合酸化物粒子は、細孔径が５０～７０ｎｍの範囲でピーク微分細孔容積は０．３～０．５ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）であった。」（段落［０１１６］）と記載されている。
そして、実施例には、「［第二のリチウム遷移金属複合酸化物粒子の作製］
硫酸コバルト７水和物１４．０８ｇ、硫酸ニッケル６水和物２１．００ｇ及び硫酸マンガン５水和物６５．２７ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水２００ｍｌに溶解させ、Ｃｏ：Ｎｉ：Ｍｎのモル比が１２．５：２０．０：６７．５となる２．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製した。一方、２Ｌの反応槽に７５０ｍｌのイオン交換水を注ぎ、Ａｒガスを３０ｍｉｎバブリングさせることにより、イオン交換水中の溶存酸素を除去した。反応槽の温度を５０℃（±２℃）に設定し、攪拌モーターを備えたパドル翼を用いて反応槽内を７００ｒｐｍの回転速度で攪拌しながら、前記硫酸塩水溶液を３ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴下した。ここで、滴下の開始から終了までの間、２．０Ｍの水酸化ナトリウム及び１．０Ｍのアンモニアを含有する水溶液を適宜滴下することにより、反応槽中のｐＨが常に１１．５（±０．０５）を保つように制御した。・・・このようにして、共沈水酸化物前駆体を作製した。」（段落［００７８］～［００７９］）と記載されている。さらに、前記共沈水酸化物前駆体に水酸化リチウム一水和物を混合し、焼成することにより、第二のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を作製したこと（段落［００８０］参照）が示され、「・・・実施例１～１６、比較例１、４～６、８の第二のリチウム遷移金属複合酸化物粒子は、細孔径が５０～７０ｎｍの範囲でピーク微分細孔容積は０．３～０．５ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）であった。」（段落［０１１６］）と記載されている。
【0011】
特許文献４には、「ＬｉｘＮｉａＣｏｂＭｎｃＭｄＯｙ（ただし、ｘは１．１～１．７であり、ａは、０．１５～０．５であり、ｂは、０～０．３３であり、ｃは、０．３３～０．８５であり、Ｍは、Ｌｉ、Ｎｉ、ＣｏおよびＭｎ以外の他の金属元素であり、ｄは、０～０．０５であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１であり、ｙは、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＭの原子価を満足するのに必要な酸素（Ｏ）のモル数である。）で表される化合物であり、
Ｘ線回折パターンにおける、空間群Ｒ－３ｍの結晶構造に帰属する（００３）面のピークの積分強度（Ｉ００３）に対する、空間群Ｃ２／ｍの結晶構造に帰属する（０２０）面のピークの積分強度（Ｉ０２０）の比（Ｉ０２０／Ｉ００３）が０．０２～０．３であり、かつ
タップ密度が１．８～２．５ｇ／ｃｍ３であるリチウム含有複合酸化物を製造する際に、
ＮｉおよびＭｎを必須として含み、ＣｏおよびＭを任意として含み、比表面積が２０～５０ｍ２／ｇである水酸化物と、リチウム化合物とを混合し、得られた混合物を焼成し、得られた焼成物を解砕する、リチウム含有複合酸化物の製造方法。」（請求項１）が記載されている。
Ｘ線回折パターンにおける、空間群Ｒ－３ｍの結晶構造に帰属する（００３）面のピークの積分強度（Ｉ００３）に対する、空間群Ｃ２／ｍの結晶構造に帰属する（０２０）面のピークの積分強度（Ｉ０２０）の比（Ｉ０２０／Ｉ００３）が０．０２～０．３であり、かつ
タップ密度が１．８～２．５ｇ／ｃｍ３であるリチウム含有複合酸化物を製造する際に、
ＮｉおよびＭｎを必須として含み、ＣｏおよびＭを任意として含み、比表面積が２０～５０ｍ２／ｇである水酸化物と、リチウム化合物とを混合し、得られた混合物を焼成し、得られた焼成物を解砕する、リチウム含有複合酸化物の製造方法。」（請求項１）が記載されている。
【0012】
また、特許文献４には、「（例１）・・・錯化剤として、硫酸アンモニウムを、濃度が１．５ｍｏｌ／ｋｇとなるように蒸留水に溶解して硫酸アンモニウム水溶液を得た。」（段落［００８８］）、「２Ｌのバッフル付きガラス製反応槽に蒸留水を入れてマントルヒータで５０℃に加熱した。反応槽内の溶液をパドル型の撹拌翼で撹拌しながら、硫酸塩水溶液を５．０ｇ／分、硫酸アンモニウム水溶液を０．５ｇ／分の速度で２８時間添加し、かつ混合液のｐＨを１０．５に保つようにｐＨ調整液を添加して、ＮｉおよびＭｎを含む水酸化物（共沈物）を析出させた。原料溶液を添加している間、反応槽内に窒素ガスを流量１．０Ｌ／分で流した。また、反応槽内の液量が２Ｌを超えないようにろ布を用いて連続的に水酸化物を含まない液の抜き出しを行った。得られた水酸化物から不純物イオンを取り除くため、加圧ろ過と蒸留水への分散を繰り返し、洗浄を行った。ろ液の電気伝導度が２０ｍＳ／ｍとなった時点で洗浄を終了し、水酸化物を１２０℃で１５時間乾燥させた。」（段落［００８９］）、「（例３）・・・硫酸アンモニウム水溶液の代わりにアンモニア水溶液を用いた以外は、例１と同様にして水酸化物を得た。」（段落［００９３］）と記載されている。
そして、表２には、例３として、Ｎｉ：３０．０ｍｏｌ％、Ｍｎ：７０．０ｍｏｌ％、錯化剤：アンモニア、Ｄ５０：６．７μｍ、タップ密度：１．４１ｇ／ｃｍ３、比表面積：１８．０ｍ２／ｇの水酸化物が示され（段落［０１０３］参照）、「例３は、水酸化物のタップ密度を高くすることによって、解砕することとなくタップ密度の高いリチウム含有複合酸化物を得ている例である。しかし、リチウム含有複合酸化物の比表面積が小さいため、正極活物質の単位質量あたりのリチウム二次電池の放電容量が低く、その結果、正極活物質の単位体積あたりのリチウム二次電池の放電容量も低い。」（段落［０１０６］）と記載されている。
そして、表２には、例３として、Ｎｉ：３０．０ｍｏｌ％、Ｍｎ：７０．０ｍｏｌ％、錯化剤：アンモニア、Ｄ５０：６．７μｍ、タップ密度：１．４１ｇ／ｃｍ３、比表面積：１８．０ｍ２／ｇの水酸化物が示され（段落［０１０３］参照）、「例３は、水酸化物のタップ密度を高くすることによって、解砕することとなくタップ密度の高いリチウム含有複合酸化物を得ている例である。しかし、リチウム含有複合酸化物の比表面積が小さいため、正極活物質の単位質量あたりのリチウム二次電池の放電容量が低く、その結果、正極活物質の単位体積あたりのリチウム二次電池の放電容量も低い。」（段落［０１０６］）と記載されている。
【0013】
また、Ｘ線回折測定による（００３）面と（１０４）面の回折ピークの半値幅を規定したリチウム遷移金属複合酸化物を含有する非水電解質二次電池用正極活物質が公知である（例えば、特許文献５～８参照）。
【0014】
特許文献５には、「集電体と、前記集電体に保持された活物質粒子を含む活物質層とを備え、前記活物質粒子は、リチウム遷移金属酸化物の一次粒子が複数集合した二次粒子であって、該二次粒子の内側に形成された中空部と、該中空部を囲む殻部とを有する中空構造を構成しており、前記二次粒子には、外部から前記中空部まで貫通する貫通孔が形成されており、ここで前記活物質粒子の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、（００３）面により得られる回折ピークの半値幅Ａと、（１０４）面により得られる回折ピークの半値幅Ｂとの比（Ａ／Ｂ）が次式：（Ａ／Ｂ）≦０．７を満たす、リチウム二次電池。」（請求項１）、「前記リチウム遷移金属酸化物は、以下の一般式：
Ｌｉ1＋ｘＮｉｙＣｏｚＭｎ（１－ｙ－ｚ）ＷαＭβＯ2
（式（１）中のｘ，ｙ，ｚ，αおよびβは、０≦ｘ≦０．２、０．１＜ｙ＜０．９、０．１＜ｚ＜０．４、０．０００５≦α≦０．０１、０≦β≦０．０１を全て満足する実数であり、Ｍは、存在しないか或いはＺｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｎａ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌ、ＢおよびＦから成る群から選択される１種又は２種以上の元素である。）
で示される層状結晶構造の化合物である、請求項１・・・に記載のリチウム二次電池。」（請求項６）が記載されている。
そして、段落［００７３］～［００８２］には、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が０．３３：０．３３：０．３３の原料１００モル％に対してＷ添加量が０．５モル％になるように調節して得られた複合水酸化物粒子と、炭酸リチウムとを、Ｌｉ／Ｍｅが約１．１５となるように混合して焼成することにより、リチウム遷移金属複合酸化物よりなる中空構造又は中実構造を備える活物質粒子を製造したことが記載されている。
Ｌｉ1＋ｘＮｉｙＣｏｚＭｎ（１－ｙ－ｚ）ＷαＭβＯ2
（式（１）中のｘ，ｙ，ｚ，αおよびβは、０≦ｘ≦０．２、０．１＜ｙ＜０．９、０．１＜ｚ＜０．４、０．０００５≦α≦０．０１、０≦β≦０．０１を全て満足する実数であり、Ｍは、存在しないか或いはＺｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｎａ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌ、ＢおよびＦから成る群から選択される１種又は２種以上の元素である。）
で示される層状結晶構造の化合物である、請求項１・・・に記載のリチウム二次電池。」（請求項６）が記載されている。
そして、段落［００７３］～［００８２］には、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が０．３３：０．３３：０．３３の原料１００モル％に対してＷ添加量が０．５モル％になるように調節して得られた複合水酸化物粒子と、炭酸リチウムとを、Ｌｉ／Ｍｅが約１．１５となるように混合して焼成することにより、リチウム遷移金属複合酸化物よりなる中空構造又は中実構造を備える活物質粒子を製造したことが記載されている。
【0015】
特許文献６には、「層状構造を有し、下記式（１）で表される組成を有し、粉末Ｘ線回折図における（００３）面の半値幅ＦＷＨＭ００３と（１０４）面の半値幅ＦＷＨＭ１０４との比が下記式（２）で表され、かつ、平均一次粒子径が０．２μｍ～０．５μｍであることを特徴とする活物質。
ＬｉｙＮｉａＣｏｂＭｎｃＭｄＯｘ ・・・（１）
［上記式（１）中、元素ＭはＡｌ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｎｂ，Ｂａ及びＶからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素であり、１．９≦（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｙ）≦２．１、１．０＜ｙ≦１．３、０＜ａ≦０．３、０＜ｂ≦０．２５、０．３≦ｃ≦０．７、０≦ｄ≦０．１、１．９≦ｘ≦２．１である。］
ＦＷＨＭ００３／ＦＷＨＭ１０４≦０．５７ ・・・（２）」（請求項１）が記載されている。
そして、実施例においては、酢酸リチウム二水和物、酢酸コバルト四水和物、酢酸マンガン四水和物、酢酸ニッケル四水和物等の原料混合物の水溶液にクエン酸を添加して反応させ、前駆体を得た後、この前駆体を焼成して、Ｌｉ１．２Ｎｉ０．１７Ｃｏ０．０７Ｍｎ０．５６Ｏ２等のリチウム化合物（活物質）を得ることが示されている（段落［００５０］、［００５１］、［００６２］参照）。
ＬｉｙＮｉａＣｏｂＭｎｃＭｄＯｘ ・・・（１）
［上記式（１）中、元素ＭはＡｌ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｎｂ，Ｂａ及びＶからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素であり、１．９≦（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｙ）≦２．１、１．０＜ｙ≦１．３、０＜ａ≦０．３、０＜ｂ≦０．２５、０．３≦ｃ≦０．７、０≦ｄ≦０．１、１．９≦ｘ≦２．１である。］
ＦＷＨＭ００３／ＦＷＨＭ１０４≦０．５７ ・・・（２）」（請求項１）が記載されている。
そして、実施例においては、酢酸リチウム二水和物、酢酸コバルト四水和物、酢酸マンガン四水和物、酢酸ニッケル四水和物等の原料混合物の水溶液にクエン酸を添加して反応させ、前駆体を得た後、この前駆体を焼成して、Ｌｉ１．２Ｎｉ０．１７Ｃｏ０．０７Ｍｎ０．５６Ｏ２等のリチウム化合物（活物質）を得ることが示されている（段落［００５０］、［００５１］、［００６２］参照）。
【0016】
特許文献７には、「α－ＮａＦｅＯ２型結晶構造を有するナトリウム含有リチウム遷移金属複合酸化物の固溶体を含むリチウム二次電池用活物質であって、前記固溶体の化学組成式が、Ｌｉ１＋ｘ－ｙＮａｙＣｏａＮｉｂＭｎｃＯ２＋ｄ（０＜ｙ≦０．１、０．４≦ｃ≦０．７、ｘ＋ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０．１≦ｘ≦０．２５、－０．２≦ｄ≦０．２）を満たし、かつ、六方晶（空間群Ｐ３１１２）に帰属可能なＸ線回折パターンを有し、ミラー指数ｈｋｌにおける（００３）面の回折ピークの半値幅が０．３０°以下であり、かつ、（１１４）面の回折ピークの半値幅が０．５０°以下であることを特徴とするリチウム二次電池用活物質。」（請求項１）が記載されている。
また、段落［００５２］には、「結晶化の度合いを示すものとして先に述べたＸ線回折ピークの半値幅がある。本発明において、低温特性を改善するためには、空間群Ｐ３１１２に帰属されるＸ線回折パターンにおいて（００３）面の回折ピークの半値幅を０．３０゜以下とし、かつ、（１１４）面の回折ピークの半値幅を０．５０゜以下とすることが必要である。（００３）面の回折ピークの半値幅は０．１７°～０．３０゜が好ましく、（１１４）面の回折ピークの半値幅は０．３５°～０．５０゜が好ましい。」と記載されている。
そして、実施例１～３１には、遷移金属の共沈水酸化物前駆体と、水酸化リチウム１水和物と、炭酸ナトリウムを種々の組成となるように混合し、１０００℃で焼成した活物質について結晶構造解析を行ったところ、（００３）面の回折ピークの半値幅が「０．１９～０．２１°」、（１１４）面の回折ピークの半値幅が「０．３９～０．４１°」であったことが示されている（段落［００７４］～［００７８］、［０１０２］表１参照）。
また、段落［００５２］には、「結晶化の度合いを示すものとして先に述べたＸ線回折ピークの半値幅がある。本発明において、低温特性を改善するためには、空間群Ｐ３１１２に帰属されるＸ線回折パターンにおいて（００３）面の回折ピークの半値幅を０．３０゜以下とし、かつ、（１１４）面の回折ピークの半値幅を０．５０゜以下とすることが必要である。（００３）面の回折ピークの半値幅は０．１７°～０．３０゜が好ましく、（１１４）面の回折ピークの半値幅は０．３５°～０．５０゜が好ましい。」と記載されている。
そして、実施例１～３１には、遷移金属の共沈水酸化物前駆体と、水酸化リチウム１水和物と、炭酸ナトリウムを種々の組成となるように混合し、１０００℃で焼成した活物質について結晶構造解析を行ったところ、（００３）面の回折ピークの半値幅が「０．１９～０．２１°」、（１１４）面の回折ピークの半値幅が「０．３９～０．４１°」であったことが示されている（段落［００７４］～［００７８］、［０１０２］表１参照）。
【0017】
特許文献８には、「組成式Ｌｉ１＋αＭｅ１－αＯ２（ＭｅはＣｏ、Ｎｉ及びＭｎを含む遷移金属元素、１．２＜（１＋α）／（１－α）＜１．６）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を含有するリチウム二次電池用正極活物質であって、前記リチウム遷移金属複合酸化物は、前記Ｍｅ中のＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．２４～０．３６であり、エックス線回折パターンを元に空間群Ｒ３－ｍを結晶構造モデルに用いたときに（００３）面に帰属される回折ピークの半値幅が０．２０４°～０．３０３°の範囲であるか、又は、（１０４）面に帰属される回折ピークの半値幅が０．２７８°～０．４２４°の範囲であることを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質。」（請求項１）が記載されている。
また、段落［００２５］には、「ピーク微分細孔容積が０．８５ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以上であることが好ましい。ピーク微分細孔容積が０．８５ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以上であることにより、初期効率が優れたリチウム二次電池を得ることができる。」と記載されている。
そして、実施例３～６には、炭酸塩前駆体から作製され、Ｌｉ／Ｍｅ比が１．３、Ｍｎ／Ｍｅ比が０．５２～０．４４、Ｃｏ／Ｍｅ比が０．２８～０．３６のリチウム遷移金属複合酸化物が示されている（段落［００６６］～［００６８］、［００９６］表１参照）。
また、段落［００２５］には、「ピーク微分細孔容積が０．８５ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以上であることが好ましい。ピーク微分細孔容積が０．８５ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以上であることにより、初期効率が優れたリチウム二次電池を得ることができる。」と記載されている。
そして、実施例３～６には、炭酸塩前駆体から作製され、Ｌｉ／Ｍｅ比が１．３、Ｍｎ／Ｍｅ比が０．５２～０．４４、Ｃｏ／Ｍｅ比が０．２８～０．３６のリチウム遷移金属複合酸化物が示されている（段落［００６６］～［００６８］、［００９６］表１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0018】
【文献】特開２０１４－２９８２８号公報
【文献】特開２０１４－６３７０７号公報
【文献】特開２０１５－２６５９４号公報
【文献】特開２０１６－１７０１７号公報
【文献】特開２０１３－５１１７２号公報
【文献】特開２０１３－２０６５５２号公報
【文献】ＷＯ２０１２／０３９４１３
【文献】特開２０１４－４４９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0019】
上記のいわゆる「リチウム過剰型」活物質の放電容量は、特許文献１～８に記載されるように、概して、いわゆる「ＬｉＭｅＯ２型」活物質よりも大きい。
また、「リチウム過剰型」正極活物質の前駆体として、上記のように、水酸化物前駆体と、炭酸塩前駆体が知られている。
炭酸塩前駆体を用いると、高いエネルギー密度（質量当たり）を維持しつつ、高率放電性能を高めることができる。しかしながら、粉体密度が低いため、電極充填性に乏しく、体積当たりのエネルギー密度の向上には寄与しにくいという課題がある。
そこで、本発明は、「リチウム過剰型」正極活物質の前駆体として、水酸化物前駆体を用いることにより、上記課題を解決しようとするものである。
しかしながら、水酸化物前駆体の高密度化は、 Ｍｎ／Ｍｅ比率が高いことに由来して、非常に困難である。これは、Ｎｉ（ＯＨ）２やＣｏ（ＯＨ）２の一次粒子の結晶形態は粒状であるのに対し、Ｍｎ（ＯＨ）２の一次粒子の結晶形態は薄片状であるという特徴と関連する。くわえて、Ｃｏ／Ｍｅ比率が低い組成（Ｃｏ／Ｍｅ＜０．１５）ではさらに水酸化物前駆体を高密度化することは難しい。
また、「リチウム過剰型」正極活物質の前駆体として、上記のように、水酸化物前駆体と、炭酸塩前駆体が知られている。
炭酸塩前駆体を用いると、高いエネルギー密度（質量当たり）を維持しつつ、高率放電性能を高めることができる。しかしながら、粉体密度が低いため、電極充填性に乏しく、体積当たりのエネルギー密度の向上には寄与しにくいという課題がある。
そこで、本発明は、「リチウム過剰型」正極活物質の前駆体として、水酸化物前駆体を用いることにより、上記課題を解決しようとするものである。
しかしながら、水酸化物前駆体の高密度化は、 Ｍｎ／Ｍｅ比率が高いことに由来して、非常に困難である。これは、Ｎｉ（ＯＨ）２やＣｏ（ＯＨ）２の一次粒子の結晶形態は粒状であるのに対し、Ｍｎ（ＯＨ）２の一次粒子の結晶形態は薄片状であるという特徴と関連する。くわえて、Ｃｏ／Ｍｅ比率が低い組成（Ｃｏ／Ｍｅ＜０．１５）ではさらに水酸化物前駆体を高密度化することは難しい。
【0020】
従来、水酸化物前駆体の製造方法は、特許文献１～４に記載されるように、アンモニア等の錯化剤とヒドラジン等の還元剤を遷移金属化合物の水溶液の滴下前の反応槽には含有させず、遷移金属化合物の水溶液の滴下と同時にアンモニア、又はアンモニアとヒドラジンを含有するアルカリ溶液を滴下していた。
しかし、Ｃｏ／Ｍｅ比率が低い組成で従来法により製造した水酸化物前駆体は、結晶形態が高密度の粒状にならず、図２のＳＥＭ写真に示されるようなポーラスな形態になってしまう。したがって、水酸化物前駆体の密度が低く、活物質の高密度化が困難であり、ひいては体積当たりのエネルギー密度を向上させることは困難であった。
しかし、Ｃｏ／Ｍｅ比率が低い組成で従来法により製造した水酸化物前駆体は、結晶形態が高密度の粒状にならず、図２のＳＥＭ写真に示されるようなポーラスな形態になってしまう。したがって、水酸化物前駆体の密度が低く、活物質の高密度化が困難であり、ひいては体積当たりのエネルギー密度を向上させることは困難であった。
【0021】
特許文献２及び３に記載されているように、炭酸塩前駆体については、遷移金属化合物の水溶液から共沈させる際のｐＨを９．４以下とする方法により、タップ密度を１．２５ｇ／ｃｍ３以上にできることが知られているが、水酸化物前駆体については、上記のような方法を採用して、高密度の前駆体を製造することは知られていない。
特許文献４には、水酸化物前駆体のタップ密度を高くし、タップ密度の高いリチウム含有複合酸化物を得ることが記載されているが、この水酸化物前駆体を用いて正極活物質の体積あたりの放電容量の高いリチウム二次電池を得ることは示されていない。
特許文献４には、水酸化物前駆体のタップ密度を高くし、タップ密度の高いリチウム含有複合酸化物を得ることが記載されているが、この水酸化物前駆体を用いて正極活物質の体積あたりの放電容量の高いリチウム二次電池を得ることは示されていない。
【0022】
特許文献５に記載された発明は、低ＳＯＣ域における出力を向上させるために、正極活物質を中空構造とするものであるから、むしろ体積当たりの容量が減少し、体積当たりの容量を向上させようとする動機付けとはなり得ない。
特許文献６に記載された発明は、酢酸塩水溶液にクエン酸を加えてゾルゲル法により前駆体を作製し、焼成したものであるから、高密度の活物質を得ることは困難である。
特許文献７に記載された発明は、低温特性を改善するために、リチウム遷移金属複合酸化物にナトリウムを含有させたものであり、体積当たりの容量の向上を目的とするものでない。
特許文献８に記載された発明は、炭酸塩前駆体から製造されたリチウム遷移金属複合酸化物を活物質とするものであり、ピーク微分細孔容積が０．８５ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以上であるから、ポーラスな活物質であって、体積当たりの容量の向上を目的とするものでない。
特許文献６に記載された発明は、酢酸塩水溶液にクエン酸を加えてゾルゲル法により前駆体を作製し、焼成したものであるから、高密度の活物質を得ることは困難である。
特許文献７に記載された発明は、低温特性を改善するために、リチウム遷移金属複合酸化物にナトリウムを含有させたものであり、体積当たりの容量の向上を目的とするものでない。
特許文献８に記載された発明は、炭酸塩前駆体から製造されたリチウム遷移金属複合酸化物を活物質とするものであり、ピーク微分細孔容積が０．８５ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以上であるから、ポーラスな活物質であって、体積当たりの容量の向上を目的とするものでない。
【0023】
本発明は、高密度の水酸化物前駆体を製造し、その前駆体を用いてリチウム遷移金属複合酸化物の製造すること、そのリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、体積当たりの放電容量が大きい正極活物質、非水電解質二次電池用電極、及び非水電解質二次電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0024】
上記課題を解決するために、本発明の一側面は、「リチウム遷移金属複合酸化物であって、α－ＮａＦｅＯ２型結晶構造を有し、前記リチウム遷移金属複合酸化物を構成するＬｉと遷移金属（Ｍｅ）のモル比（Ｌｉ／Ｍｅ）が１より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）がＭｎ及びＮｉ、又はＭｎ、Ｎｉ及びＣｏを含み、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下であり、Ｒ３－ｍに帰属可能なＸ線回折パターンを有し、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折測定によるミラー指数ｈｋｌにおける（１０４）面の回折ピークの半値幅に対する（００３）面の回折ピークの半値幅の比（ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４））が０．７２以下であるか、又は、Ｐ３１１２に帰属可能なＸ線回折パターンを有し、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折測定によるミラー指数ｈｋｌにおける（１１４）面の回折ピークの半値幅に対する（００３）面の回折ピークの半値幅の比（ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１１４））が０．７２以下であり、前記リチウム遷移金属複合酸化物の粒子の窒素ガス吸着法を用いた吸着等温線からＢＪＨ法で求めたピーク微分細孔容積が０．５０ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以下である、リチウム遷移金属複合酸化物。」を採用する。
【0025】
本発明の他の一側面は、「前記リチウム遷移金属複合酸化物の製造に用いる遷移金属水酸化物前駆体であって、前記遷移金属水酸化物前駆体は、遷移金属（Ｍｅ）がＭｎ及びＮｉ、又はＭｎ、Ｎｉ及びＣｏを含み、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下であり、タップ密度が１．２以上である、遷移金属水酸化物前駆体。」である。
【0026】
本発明の他の一側面は、「リチウム遷移金属複合酸化物の製造に用いる遷移金属水酸化物前駆体の製造方法であって、前記遷移金属水酸化物前駆体は、遷移金属（Ｍｅ）がＭｎ及びＮｉ、又はＭｎ、Ｎｉ及びＣｏを含み、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下であり、あらかじめ錯化剤、及び、還元剤を溶存させた水溶媒を備えた反応槽に、前記遷移金属（Ｍｅ）を含有する溶液を加えて、遷移金属水酸化物を共沈させる、遷移金属水酸化物前駆体の製造方法。」である。
【0027】
本発明の他の一側面は、「前記遷移金属水酸化物前駆体の製造方法によって製造された遷移金属水酸化物前駆体と、リチウム化合物とを混合して、焼成する、リチウム遷移金属複合酸化物の製造方法であって、前記遷移金属水酸化物前駆体と、リチウム化合物とを混合して、８００～９４０℃で焼成し、α－ＮａＦｅＯ２型結晶構造を有し、前記リチウム遷移金属複合酸化物を構成するＬｉと遷移金属（Ｍｅ）のモル比（Ｌｉ／Ｍｅ）が１より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）がＭｎ及びＮｉ、又はＭｎ、Ｎｉ及びＣｏを含み、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下であるリチウム遷移金属複合酸化物を製造する、リチウム遷移金属複合酸化物の製造方法。」である。
【0028】
本発明の他の一側面は、前記リチウム遷移金属複合酸化物を含む非水電解質二次電池用正極活物質であり、前記正極活物質を含有する非水電解質二次電池用電極であり、前記電極を備えた非水電解質二次電池である。
【発明の効果】
【0029】
本発明によれば、高密度の水酸化物前駆体、それを用いたリチウム遷移金属複合酸化物を提供することができ、また、体積当たりの放電容量（エネルギー密度）が大きい正極活物質、その正極活物質を含有する非水電解質二次電池用電極、及びその電極を備えた非水電解質二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】実施例２の水酸化物前駆体のＳＥＭ写真
【図2】従来の水酸化物前駆体のＳＥＭ写真
【図3】本発明の一態様に係る非水電解質二次電池を示す外観斜視図
【図4】本発明の一態様に係る非水電解質二次電池を複数個集合した蓄電装置を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【0031】
［水酸化物前駆体の製造方法］
本発明者らは、リチウム遷移金属複合酸化物の製造に用いる遷移金属水酸化物前駆体を製造する際に、遷移金属化合物水溶液の滴下前の反応槽にあらかじめ錯化剤と還元剤を溶存させておくことによって、水酸化物前駆体粒子の高密度化をはかることができることを知見した。
上記の知見に基づく本発明の一実施形態（以下、「本実施形態」という。）は、リチウム遷移金属複合酸化物の製造に用いる遷移金属水酸化物前駆体であって、前記遷移金属水酸化物前駆体は、遷移金属（Ｍｅ）がＭｎ及びＮｉ、又はＭｎ、Ｎｉ及びＣｏを含み、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下であり、あらかじめ錯化剤、及び、還元剤を溶存させた水溶媒を備えた反応槽に、前記遷移金属（Ｍｅ）を含有する溶液を加えて、遷移金属水酸化物を共沈させる、遷移金属水酸化物前駆体の製造方法である。
この方法で製造した水酸化物前駆体は、図１のＳＥＭ写真に示されるように、結晶形態が高密度の粒状となり、タップ密度が１．２ｇ／ｃｍ３以上となる。
本発明者らは、リチウム遷移金属複合酸化物の製造に用いる遷移金属水酸化物前駆体を製造する際に、遷移金属化合物水溶液の滴下前の反応槽にあらかじめ錯化剤と還元剤を溶存させておくことによって、水酸化物前駆体粒子の高密度化をはかることができることを知見した。
上記の知見に基づく本発明の一実施形態（以下、「本実施形態」という。）は、リチウム遷移金属複合酸化物の製造に用いる遷移金属水酸化物前駆体であって、前記遷移金属水酸化物前駆体は、遷移金属（Ｍｅ）がＭｎ及びＮｉ、又はＭｎ、Ｎｉ及びＣｏを含み、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下であり、あらかじめ錯化剤、及び、還元剤を溶存させた水溶媒を備えた反応槽に、前記遷移金属（Ｍｅ）を含有する溶液を加えて、遷移金属水酸化物を共沈させる、遷移金属水酸化物前駆体の製造方法である。
この方法で製造した水酸化物前駆体は、図１のＳＥＭ写真に示されるように、結晶形態が高密度の粒状となり、タップ密度が１．２ｇ／ｃｍ３以上となる。
【0032】
（前駆体のタップ密度の測定）
本明細書において、水酸化物前駆体及び炭酸塩前駆体のタップ密度は、以下の方法により測定する。１０－２ｄｍ３のメスシリンダーに被測定試料の紛体を２ｇ±０．２ｇ投入し、ＲＥＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯ．ＬＴＤ．社製のタッピング装置を用いて、３００回カウント後の被測定試料の体積を投入した質量で除した値を採用する。
本明細書において、水酸化物前駆体及び炭酸塩前駆体のタップ密度は、以下の方法により測定する。１０－２ｄｍ３のメスシリンダーに被測定試料の紛体を２ｇ±０．２ｇ投入し、ＲＥＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯ．ＬＴＤ．社製のタッピング装置を用いて、３００回カウント後の被測定試料の体積を投入した質量で除した値を採用する。
【0033】
本実施形態に係る遷移金属水酸化物前駆体を用いて製造されるリチウム遷移金属複合酸化物は「リチウム過剰型」活物質であるから、水酸化物前駆体中の遷移金属元素Ｍｅに対するＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅは、０．５より大きい。この範囲であると、水酸化物前駆体のタップ密度を向上させることが可能である。
また、反応槽にあらかじめ錯化剤、及び、還元剤を溶存させる上記の方法を採用した場合、Ｃｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．１５を超えると、後述する比較例のように水酸化物前駆体のタップ密度が低くなるから、水酸化物前駆体のタップ密度を１．２ｇ／ｃｍ３以上とするために、Ｃｏ／Ｍｅは、０．１５以下とする。
遷移金属元素Ｍｅに対するＮｉのモル比Ｎｉ／Ｍｅは０．３～０．５が好ましい。この範囲であると、水酸化物前駆体のタップ密度を向上させることが可能である。
また、反応槽にあらかじめ錯化剤、及び、還元剤を溶存させる上記の方法を採用した場合、Ｃｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．１５を超えると、後述する比較例のように水酸化物前駆体のタップ密度が低くなるから、水酸化物前駆体のタップ密度を１．２ｇ／ｃｍ３以上とするために、Ｃｏ／Ｍｅは、０．１５以下とする。
遷移金属元素Ｍｅに対するＮｉのモル比Ｎｉ／Ｍｅは０．３～０．５が好ましい。この範囲であると、水酸化物前駆体のタップ密度を向上させることが可能である。
【0034】
錯化剤としては、アンモニア、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム等を用いることができ、アンモニアが好ましい。錯化剤を用いた晶析反応によって、よりタップ密度の大きな前駆体を作製することができる。錯化剤と共に還元剤を用いることが好ましい。還元剤としては、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム等を用いることができ、ヒドラジンが好ましい。
反応槽にあらかじめ溶存させておく錯化剤の濃度は、０．２～１．２５Ｍであることが好ましい。錯化剤の濃度を１．２５Ｍ以下とすることにより、晶析反応による前駆体の生成が促進されるため、好ましい。
還元剤の濃度は、０．０５～０．５Ｍであることが好ましい。還元剤の濃度を０．５Ｍ以下とすることにより、生成する前駆体中に０価の遷移金属が混入する虞を低減できるため、好ましい。
反応槽にあらかじめ溶存させておく錯化剤の濃度は、０．２～１．２５Ｍであることが好ましい。錯化剤の濃度を１．２５Ｍ以下とすることにより、晶析反応による前駆体の生成が促進されるため、好ましい。
還元剤の濃度は、０．０５～０．５Ｍであることが好ましい。還元剤の濃度を０．５Ｍ以下とすることにより、生成する前駆体中に０価の遷移金属が混入する虞を低減できるため、好ましい。
【0035】
水酸化物前駆体を作製するにあたって、Ｎｉ，Ｃｏ，ＭｎのうちＭｎは酸化されやすく、Ｎｉ，Ｍｎ、又はＮｉ，Ｃｏ，Ｍｎが２価の状態で均一に分布した共沈前駆体を作製することが容易ではないため、Ｎｉ，Ｍｎ、又はＮｉ，Ｃｏ，Ｍｎの原子レベルでの均一な混合は不十分なものとなりやすい。特に本実施形態の組成範囲においては、Ｍｎ比率がＮｉ，Ｃｏ比率に比べて高いので、水溶液中の溶存酸素を除去することが特に重要である。溶存酸素を除去する方法としては、酸素を含まないガスをバブリングする方法が挙げられる。酸素を含まないガスとしては、限定されるものではないが、窒素ガス、アルゴンガス、二酸化炭素（ＣＯ２）等を用いることができる。
【0036】
溶液中でＮｉ，Ｍｎ、又はＮｉ，Ｃｏ，Ｍｎを含有する化合物を共沈させて水酸化物前駆体を製造する工程におけるｐＨは限定されるものではないが、８～１４とすることができる。タップ密度を大きくするためには、ｐＨを制御することが好ましい。ｐＨを９～１０とすることが好ましく、１０より小さくすることがより好ましい。低いｐＨで共沈させることにより、タップ密度を１．２ｇ／ｃｍ３以上とすることができる。また、粒子成長速度を促進できるので、原料水溶液滴下終了後の撹拌継続時間を短縮できる。
【0037】
前記水酸化物前駆体の原料は、Ｍｎ化合物としては酸化マンガン、炭酸マンガン、硫酸マンガン、硝酸マンガン、酢酸マンガン等を、Ｎｉ化合物としては、水酸化ニッケル、炭酸ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、酢酸ニッケル等を、Ｃｏ化合物としては、硫酸コバルト、硝酸コバルト、酢酸コバルト等を一例として挙げることができる。
【0038】
本実施形態においては、アルカリ性を保った反応槽に、遷移金属を含有する水溶液（水酸化物前駆体の原料水溶液）を滴下供給して水酸化物前駆体を得る反応晶析法を採用する。ここで、中和剤には水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物を使用することができる。
水酸化物前駆体の原料水溶液を滴下供給する間、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物（中和剤）、アンモニア等の錯化剤、及び、ヒドラジン等の還元剤を含有する混合アルカリ溶液を適宜滴下する方法が好ましい。滴下するアルカリ金属水酸化物の濃度は、１．０～８．０Ｍであることが好ましい。錯化剤の濃度は、０．０５～２．０Ｍであることが好ましく、還元剤の濃度は、０．０２～１．０Ｍであることが好ましい。
水酸化物前駆体の原料水溶液を滴下供給する間、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物（中和剤）、アンモニア等の錯化剤、及び、ヒドラジン等の還元剤を含有する混合アルカリ溶液を適宜滴下する方法が好ましい。滴下するアルカリ金属水酸化物の濃度は、１．０～８．０Ｍであることが好ましい。錯化剤の濃度は、０．０５～２．０Ｍであることが好ましく、還元剤の濃度は、０．０２～１．０Ｍであることが好ましい。
【0039】
前記原料水溶液の滴下速度は、生成する水酸化物前駆体の１粒子内における元素分布の均一性に大きく影響を与える。特にＭｎは、ＮｉやＣｏと均一な元素分布を形成しにくいので注意が必要である。好ましい滴下速度については、反応槽の大きさ、攪拌条件、ｐＨ、反応温度等にも影響されるが、３０ｍＬ／ｍｉｎ以下が好ましい。放電容量を向上させるためには、滴下速度は１０ｍＬ／ｍｉｎ以下がより好ましく、５ｍＬ／ｍｉｎ以下が最も好ましい。
【0040】
また、反応槽内にアンモニア等の錯化剤が存在し、かつ一定の対流条件を適用した場合、前記原料水溶液の滴下終了後、さらに攪拌を続けることにより、粒子の自転および攪拌槽内における公転が促進され、この過程で、粒子同士が衝突しつつ、粒子が段階的に同心円球状に成長する。即ち、水酸化物前駆体は、反応槽内に原料水溶液が滴下された際の金属錯体形成反応、及び、前記金属錯体が反応槽内の滞留中に生じる沈殿形成反応という２段階での反応を経て形成される。従って、前記原料水溶液の滴下終了後、さらに攪拌を続ける時間を適切に選択することにより、目的とする粒子径を備えた水酸化物前駆体を得ることができる。
【0041】
原料水溶液滴下終了後の好ましい攪拌継続時間については、反応槽の大きさ、攪拌条件、ｐＨ、反応温度等にも影響されるが、粒子を均一な球状粒子として成長させるために０．５ｈ以上が好ましく、１ｈ以上がより好ましい。また、粒子径が大きくなりすぎることで電池の低ＳＯＣ領域における出力性能が充分でないものとなる虞を低減させるため、１５ｈ以下が好ましく、１０ｈ以下がより好ましく、５ｈ以下が最も好ましい。
【0042】
また、水酸化物前駆体及びリチウム遷移金属複合酸化物の２次粒子の粒度分布における累積体積が５０％となる粒子径であるＤ５０を１３μｍ以下とするための好ましい攪拌継続時間は、制御するｐＨによって異なる。例えば、ｐＨを８～１４に制御した場合には、撹拌継続時間は０．５～５ｈが好ましく、ｐＨを９～１０に制御した場合には、撹拌継続時間は１～３ｈが好ましい。
【0043】
水酸化物前駆体の粒子を、中和剤として水酸化ナトリウム等のナトリウム化合物を使用して作製した場合、その後の洗浄工程において粒子に付着しているナトリウムイオンを洗浄除去する。例えば、作製した水酸化物前駆体を吸引ろ過して取り出す際に、イオン交換水１００ｍＬによる洗浄回数を５回以上とするような条件を採用することができる。
【0044】
［リチウム遷移金属複合酸化物の製造方法］
本実施形態のリチウム遷移金属複合酸化物は、前記水酸化物前駆体とリチウム化合物（Ｌｉ化合物）とを混合した後、焼成する方法で好適に製造することができる。
この方法で製造されたリチウム遷移金属複合酸化物は、α－ＮａＦｅＯ２型結晶構造を有し、前記リチウム遷移金属複合酸化物を構成するＬｉと遷移金属（Ｍｅ）のモル比（Ｌｉ／Ｍｅ）が１より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）がＭｎ及びＮｉ、又はＭｎ、Ｎｉ及びＣｏを含み、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下である。
Ｌｉ化合物としては、水酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム等を用いることができる。但し、Ｌｉ化合物の量については、焼成中にＬｉ化合物の一部が消失することを見込んで、１～５％程度過剰に仕込むことが好ましい。
前記水酸化物前駆体とリチウム化合物との最適な混合比率は、溶液中で水酸化物前駆体を製造する際に制御したｐＨの値とも関連する。本発明に係る製造方法では、前記したように、制御するｐＨの値は１４以下が好ましく、１０以下がより好ましく、１０より小さいことがさらに好ましいが、このように制御するｐＨを比較的小さい値に設定した場合には、Ｌｉ／Ｍｅを比較的小さい値とすることにより、高率放電性能に優れた非水電解質電池とすることのできる正極活物質が得られるため、好ましい。具体的には、Ｌｉ／Ｍｅの値は、１．４未満が好ましく、１．３以下がより好ましく、１．２以下がさらに好ましい。
本実施形態のリチウム遷移金属複合酸化物は、前記水酸化物前駆体とリチウム化合物（Ｌｉ化合物）とを混合した後、焼成する方法で好適に製造することができる。
この方法で製造されたリチウム遷移金属複合酸化物は、α－ＮａＦｅＯ２型結晶構造を有し、前記リチウム遷移金属複合酸化物を構成するＬｉと遷移金属（Ｍｅ）のモル比（Ｌｉ／Ｍｅ）が１より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）がＭｎ及びＮｉ、又はＭｎ、Ｎｉ及びＣｏを含み、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、前記遷移金属（Ｍｅ）中のＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下である。
Ｌｉ化合物としては、水酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム等を用いることができる。但し、Ｌｉ化合物の量については、焼成中にＬｉ化合物の一部が消失することを見込んで、１～５％程度過剰に仕込むことが好ましい。
前記水酸化物前駆体とリチウム化合物との最適な混合比率は、溶液中で水酸化物前駆体を製造する際に制御したｐＨの値とも関連する。本発明に係る製造方法では、前記したように、制御するｐＨの値は１４以下が好ましく、１０以下がより好ましく、１０より小さいことがさらに好ましいが、このように制御するｐＨを比較的小さい値に設定した場合には、Ｌｉ／Ｍｅを比較的小さい値とすることにより、高率放電性能に優れた非水電解質電池とすることのできる正極活物質が得られるため、好ましい。具体的には、Ｌｉ／Ｍｅの値は、１．４未満が好ましく、１．３以下がより好ましく、１．２以下がさらに好ましい。
【0045】
焼成温度は、活物質の可逆容量に影響を与える。
焼成温度が高すぎると、得られた活物質が酸素放出反応を伴って崩壊すると共に、主相の六方晶に加えて単斜晶のＬｉ［Ｌｉ１／３Ｍｎ２／３］Ｏ２型に規定される相が、固溶相としてではなく、分相して観察される傾向がある。このような分相が多く含まれすぎると、活物質の可逆容量の減少を導くので好ましくない。このような材料では、Ｘ線回折図上３５°付近及び４５°付近に不純物ピークが観察される。従って、焼成温度は、活物質の酸素放出反応の影響する温度未満とすることが好ましい。活物質の酸素放出温度は、本実施形態に係る組成範囲においては、概ね１０００℃以上であるが、活物質の組成によって酸素放出温度に若干の差があるので、あらかじめ活物質の酸素放出温度を確認しておくことが好ましい。特に試料に含まれるＣｏ量が多いほど水酸化物前駆体の酸素放出温度は低温側にシフトすることが確認されているので注意が必要である。活物質の酸素放出温度を確認する方法としては、焼成反応過程をシミュレートするために、水酸化物前駆体とリチウム化合物を混合したものを熱重量分析（ＤＴＡ－ＴＧ測定）に供してもよいが、この方法では測定機器の試料室に用いている白金が揮発したＬｉ成分により腐食されて機器を傷めるおそれがあるので、あらかじめ５００℃程度の焼成温度を採用してある程度結晶化を進行させた組成物を熱重量分析に供するのが良い。
焼成温度が高すぎると、得られた活物質が酸素放出反応を伴って崩壊すると共に、主相の六方晶に加えて単斜晶のＬｉ［Ｌｉ１／３Ｍｎ２／３］Ｏ２型に規定される相が、固溶相としてではなく、分相して観察される傾向がある。このような分相が多く含まれすぎると、活物質の可逆容量の減少を導くので好ましくない。このような材料では、Ｘ線回折図上３５°付近及び４５°付近に不純物ピークが観察される。従って、焼成温度は、活物質の酸素放出反応の影響する温度未満とすることが好ましい。活物質の酸素放出温度は、本実施形態に係る組成範囲においては、概ね１０００℃以上であるが、活物質の組成によって酸素放出温度に若干の差があるので、あらかじめ活物質の酸素放出温度を確認しておくことが好ましい。特に試料に含まれるＣｏ量が多いほど水酸化物前駆体の酸素放出温度は低温側にシフトすることが確認されているので注意が必要である。活物質の酸素放出温度を確認する方法としては、焼成反応過程をシミュレートするために、水酸化物前駆体とリチウム化合物を混合したものを熱重量分析（ＤＴＡ－ＴＧ測定）に供してもよいが、この方法では測定機器の試料室に用いている白金が揮発したＬｉ成分により腐食されて機器を傷めるおそれがあるので、あらかじめ５００℃程度の焼成温度を採用してある程度結晶化を進行させた組成物を熱重量分析に供するのが良い。
【0046】
一方、焼成温度が低すぎると、結晶化が十分に進まず、電極特性が低下する傾向がある。本実施形態においては、焼成温度は７００℃より高くすることが好ましい。十分に結晶化させることにより、結晶粒界の抵抗を軽減し、円滑なリチウムイオン輸送を促すことができる。
また、発明者らは、本実施形態に係る活物質の回折ピークの半値幅を詳細に解析した結果、７５０℃未満の温度で合成した試料においては格子内にひずみが残存しており、７５０℃以上の温度で合成することでほとんどひずみを除去することができることがわかった。また、結晶子のサイズは合成温度が上昇するに比例して大きくなることがわかった。よって、本実施形態に係る活物質の組成において、系内に格子のひずみがほとんどなく、かつ結晶子サイズが十分成長した粒子とすることができ、良好な放電容量が得られることがわかった。具体的には、格子定数に及ぼすひずみ量が２％以下、かつ結晶子サイズが５０ｎｍ以上に成長する合成温度（焼成温度）及びＬｉ／Ｍｅ比組成を採用することが好ましい。この活物質を用いた電極について充放電を行うと、膨張収縮により変化するものの、充放電過程においても結晶子サイズは３０ｎｍ以上を保っていることがわかった。即ち、焼成温度を上記した活物質の酸素放出温度にできるだけ近付けるように選択することにより、はじめて、可逆容量が顕著に大きい活物質を得ることができる。
また、発明者らは、本実施形態に係る活物質の回折ピークの半値幅を詳細に解析した結果、７５０℃未満の温度で合成した試料においては格子内にひずみが残存しており、７５０℃以上の温度で合成することでほとんどひずみを除去することができることがわかった。また、結晶子のサイズは合成温度が上昇するに比例して大きくなることがわかった。よって、本実施形態に係る活物質の組成において、系内に格子のひずみがほとんどなく、かつ結晶子サイズが十分成長した粒子とすることができ、良好な放電容量が得られることがわかった。具体的には、格子定数に及ぼすひずみ量が２％以下、かつ結晶子サイズが５０ｎｍ以上に成長する合成温度（焼成温度）及びＬｉ／Ｍｅ比組成を採用することが好ましい。この活物質を用いた電極について充放電を行うと、膨張収縮により変化するものの、充放電過程においても結晶子サイズは３０ｎｍ以上を保っていることがわかった。即ち、焼成温度を上記した活物質の酸素放出温度にできるだけ近付けるように選択することにより、はじめて、可逆容量が顕著に大きい活物質を得ることができる。
【0047】
上記のように、好ましい焼成温度は、活物質の酸素放出温度により異なるから、一概に焼成温度の好ましい範囲を設定することは難しいが、モル比Ｌｉ／Ｍｅが１．１～１．３である場合に体積当たりの放電容量を充分なものとするために、焼成温度を８００～９４０℃とすることが好ましく、８００～９００℃とすることがより好ましい。
【0048】
［正極活物質及びリチウム遷移金属複合酸化物］
本実施形態に係る上記のような方法で製造されたリチウム遷移金属複合酸化物であり、非水電解質二次電池用正極活物質は、前記リチウム遷移金属複合酸化物を含む正極活物質である。
本実施形態に係るリチウム遷移金属複合酸化物の組成は、高い放電容量が得られる点から、Ｍｎ及びＮｉ、又はＭｎ、Ｎｉ及びＣｏを含む遷移金属元素Ｍｅ、並びに、Ｌｉを含有し、Ｌｉ１＋αＭｅ１－αＯ２（α＞０）と表記することができる、いわゆる「リチウム過剰型」である。
本実施形態に係る上記のような方法で製造されたリチウム遷移金属複合酸化物であり、非水電解質二次電池用正極活物質は、前記リチウム遷移金属複合酸化物を含む正極活物質である。
本実施形態に係るリチウム遷移金属複合酸化物の組成は、高い放電容量が得られる点から、Ｍｎ及びＮｉ、又はＭｎ、Ｎｉ及びＣｏを含む遷移金属元素Ｍｅ、並びに、Ｌｉを含有し、Ｌｉ１＋αＭｅ１－αＯ２（α＞０）と表記することができる、いわゆる「リチウム過剰型」である。
【0049】
本実施形態においては、組成式Ｌｉ１＋αＭｅ１－αＯ２（α＞０）において（１＋α）／（１－α）で表される遷移金属元素Ｍｅに対するＬｉのモル比Ｌｉ／Ｍｅは、１．１以上１．４未満とすることが好ましく、１．１以上１．３以下とすることがより好ましく、１．１以上１．２以下とすることが特に好ましい。この範囲であると、体積当たりの放電容量が向上する。
遷移金属元素Ｍｅに対するＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅは０．５より大きい。０．５１以上０．７未満が好ましく、０．５１～０．５９がより好ましい。この範囲であると、水酸化物前駆体のタップ密度を向上させることが可能であり、体積当たりの放電容量が向上する。
Ｃｏは初期効率を向上させる効果があるが、Ｃｏが多すぎると、後述する比較例のように、水酸化物前駆体のタップ密度が低くなり、ピーク微分細孔容積が大きくなり、体積当たりの放電容量が小さくなる。また、希少資源であることからコスト高である。したがって、遷移金属元素Ｍｅに対するＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅは０．１５以下とする。０．１未満が好ましく、０でもよい。この範囲であると、体積当たりの放電容量が向上する。
遷移金属元素Ｍｅに対するＮｉのモル比Ｎｉ／Ｍｅは０．３～０．５が好ましく、０．３５～０．４５がより好ましい。この範囲であると、水酸化物前駆体のタップ密度を向上させることが可能であり、体積当たりの放電容量が向上する。
このような組成によって、体積当たりの放電容量が大きい非水電解質二次電池を得ることができる。
遷移金属元素Ｍｅに対するＭｎのモル比Ｍｎ／Ｍｅは０．５より大きい。０．５１以上０．７未満が好ましく、０．５１～０．５９がより好ましい。この範囲であると、水酸化物前駆体のタップ密度を向上させることが可能であり、体積当たりの放電容量が向上する。
Ｃｏは初期効率を向上させる効果があるが、Ｃｏが多すぎると、後述する比較例のように、水酸化物前駆体のタップ密度が低くなり、ピーク微分細孔容積が大きくなり、体積当たりの放電容量が小さくなる。また、希少資源であることからコスト高である。したがって、遷移金属元素Ｍｅに対するＣｏのモル比Ｃｏ／Ｍｅは０．１５以下とする。０．１未満が好ましく、０でもよい。この範囲であると、体積当たりの放電容量が向上する。
遷移金属元素Ｍｅに対するＮｉのモル比Ｎｉ／Ｍｅは０．３～０．５が好ましく、０．３５～０．４５がより好ましい。この範囲であると、水酸化物前駆体のタップ密度を向上させることが可能であり、体積当たりの放電容量が向上する。
このような組成によって、体積当たりの放電容量が大きい非水電解質二次電池を得ることができる。
【0050】
本実施形態に係るリチウム遷移金属複合酸化物は、α－ＮａＦｅＯ２構造を有している。合成後（充放電を行う前）の上記リチウム遷移金属複合酸化物は、空間群Ｐ３１１２あるいはＲ３－ｍに帰属される。このうち、空間群Ｐ３１１２に帰属されるものには、ＣｕＫα管球を用いたエックス線回折図上、２θ＝２１°付近に超格子ピーク（Ｌｉ［Ｌｉ１／３Ｍｎ２／３］Ｏ２型の単斜晶に見られるピーク）が確認される。ところが、一度でも充電を行い、結晶中のＬｉが脱離すると結晶の対称性が変化することにより、上記超格子ピークが消滅して、上記リチウム遷移金属複合酸化物は空間群Ｒ３－ｍに帰属されるようになる。ここで、Ｐ３１１２は、Ｒ３－ｍにおける３ａ、３ｂ、６ｃサイトの原子位置を細分化した結晶構造モデルであり、Ｒ３－ｍにおける原子配置に秩序性が認められるときに該Ｐ３１１２モデルが採用される。なお、「Ｒ３－ｍ」は本来「Ｒ３ｍ」の「３」の上にバー「－」を施して表記する。
【0051】
本実施形態に係るリチウム遷移金属複合酸化物は、エックス線回折パターンを元に空間群Ｒ３－ｍを結晶構造モデルに用いたときに、（１０４）面に帰属される回折ピークの半値幅に対する（００３）面に帰属される回折ピークの半値幅の比、即ち、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）の値が０．７２以下である。このような結晶構造により、体積当たりの放電容量を大きくすることが可能となる。
なお、２θ＝１８．６°±１°の回折ピークは、空間群Ｐ３１１２及びＲ３－ｍではミラー指数ｈｋｌにおける（００３）面に指数付けされ、２θ＝４４．１°±１°の回折ピークは、空間群Ｐ３１１２では（１１４）面、空間群Ｒ３－ｍでは（１０４）面に指数付けされる。
なお、２θ＝１８．６°±１°の回折ピークは、空間群Ｐ３１１２及びＲ３－ｍではミラー指数ｈｋｌにおける（００３）面に指数付けされ、２θ＝４４．１°±１°の回折ピークは、空間群Ｐ３１１２では（１１４）面、空間群Ｒ３－ｍでは（１０４）面に指数付けされる。
【0052】
前記ＦＷＨＭ（１０４）は、全方位からの結晶化度の指標である。小さすぎると、結晶化が進みすぎて結晶子が大きくなり、Ｌｉイオンの拡散が十分に行われない。大きすぎると、結晶度が低いから、Ｌｉイオンの輸送効率が低下する。したがって、ＦＷＨＭ（１０４）は、０．２１°以上０．５５°以下の範囲とすることが好ましい。
【0053】
前記ＦＷＭＨ比は、結晶構造における全方位からの結晶化度に対するｃ軸方向に沿った結晶化度の指標である。ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）が大きすぎると、ｃ軸方向の結晶成長度合いが小さくなり、層間からのＬｉイオンの脱挿入が円滑に行われない。したがって、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）は、０．７２以下とする。また、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）が小さすぎない方が、結晶粒界と電解液との接触面積の増加によるＭｎの溶出を抑制することができる。したがって、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）は０．５６以上とすることが好ましい。
【0054】
（半値幅の測定）
リチウム遷移金属複合酸化物の半値幅は、エックス線回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社製、型名：ＭｉｎｉＦｌｅｘ ＩＩ）を用いて測定を行う。具体的には、次の条件及び手順に沿って行う。
線源はＣｕＫα、加速電圧及び電流はそれぞれ３０ｋＶ及び１５ｍＡとする。サンプリング幅は０．０１ｄｅｇ、走査時間は１４分（スキャンスピードは５．０）、発散スリット幅は０．６２５ｄｅｇ、受光スリット幅は開放、散乱スリットは８．０ｍｍとする。得られたエックス線回折データについて、Ｋα２に由来するピークを除去せず、前記エックス線回折装置の付属ソフトである「ＰＤＸＬ」を用いて、空間群Ｒ３－ｍでは（００３）面に指数付けされる、エックス線回折図上２θ＝１８．６±１°に存在する回折ピークについての半値幅ＦＷＨＭ（００３）、及び、（１０４）面に指数付けされる、エックス線回折図上２θ＝４４±１°に存在する回折ピークについての半値幅ＦＷＨＭ（１０４）を決定する。
リチウム遷移金属複合酸化物の半値幅は、エックス線回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社製、型名：ＭｉｎｉＦｌｅｘ ＩＩ）を用いて測定を行う。具体的には、次の条件及び手順に沿って行う。
線源はＣｕＫα、加速電圧及び電流はそれぞれ３０ｋＶ及び１５ｍＡとする。サンプリング幅は０．０１ｄｅｇ、走査時間は１４分（スキャンスピードは５．０）、発散スリット幅は０．６２５ｄｅｇ、受光スリット幅は開放、散乱スリットは８．０ｍｍとする。得られたエックス線回折データについて、Ｋα２に由来するピークを除去せず、前記エックス線回折装置の付属ソフトである「ＰＤＸＬ」を用いて、空間群Ｒ３－ｍでは（００３）面に指数付けされる、エックス線回折図上２θ＝１８．６±１°に存在する回折ピークについての半値幅ＦＷＨＭ（００３）、及び、（１０４）面に指数付けされる、エックス線回折図上２θ＝４４±１°に存在する回折ピークについての半値幅ＦＷＨＭ（１０４）を決定する。
【0055】
本実施形態に係る活物質は、窒素ガス吸着法を用いた吸着等温線からＢＪＨ法で求めたピーク微分細孔容積が０．５０ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以下である。このような高密度の活物質は、遷移金属水酸化物前駆体とリチウム化合物を焼成することによって得ることができる。ピーク微分細孔容積が０．４２ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以下であることが好ましい。
【0056】
（ピーク微分細孔容積の測定）
本明細書において、リチウム遷移金属複合酸化物粒子のピーク微分細孔容積は、以下の方法により測定する。被測定試料の粉体１．００ｇを測定用のサンプル管に入れ、１２０℃にて１２ｈ真空乾燥することで、測定試料中の水分を十分に除去する。次に、液体窒素を用いた窒素ガス吸着法により、相対圧力Ｐ／Ｐ０（Ｐ０＝約７７０ｍｍＨｇ）が０から１の範囲内で吸着側および脱離側の等温線を測定する。そして、脱離側の等温線を用いてＢＪＨ法により計算することにより細孔分布を評価し、ピーク微分細孔容積を求める。
本明細書において、リチウム遷移金属複合酸化物粒子のピーク微分細孔容積は、以下の方法により測定する。被測定試料の粉体１．００ｇを測定用のサンプル管に入れ、１２０℃にて１２ｈ真空乾燥することで、測定試料中の水分を十分に除去する。次に、液体窒素を用いた窒素ガス吸着法により、相対圧力Ｐ／Ｐ０（Ｐ０＝約７７０ｍｍＨｇ）が０から１の範囲内で吸着側および脱離側の等温線を測定する。そして、脱離側の等温線を用いてＢＪＨ法により計算することにより細孔分布を評価し、ピーク微分細孔容積を求める。
【0057】
以上の各種測定に供する試料は、電極作製前の活物質粉末であれば、そのまま測定に供する。電池を解体して取り出した電極から試料を採取する場合には、電池を解体する前に、次の手順によって電池を放電状態とする。まず、０．１Ｃの電流で、正極の電位が４．３Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）となる電池電圧まで定電流充電を行い、同じ電池電圧にて、電流値が０．０１Ｃに減少するまで定電圧充電を行い、充電末状態とする。３０分の休止後、０．１Ｃの電流で、正極の電位が２．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）となる電池電圧に至るまで定電流放電を行い、放電末状態とする。金属リチウム電極を負極に用いた電池であれば、当該電池を放電末状態又は充電末状態とした後に電池を解体して電極を取り出せばよいが、金属リチウム電極を負極に用いた電池でない場合は、正極電位を正確に制御するため、電池を解体して電極を取り出した後に、金属リチウム電極を対極とした電池を組立ててから、上記の手順に沿って、放電末状態に調整する。
【0058】
電池の解体から測定までの作業は露点－６０℃以下のアルゴン雰囲気中で行う。取り出した正極板は、ジメチルカーボネートを用いて電極に付着した電解液を十分に洗浄し室温にて一昼夜の乾燥後、アルミニウム箔集電体上の合剤を採取する。この合剤を小型電気炉を用いて６００℃で４時間焼成することで導電剤であるカーボンおよび結着剤であるＰＶｄＦバインダーを除去し、リチウム遷移金属複合酸化物粒子を取り出す。
【0059】
［負極活物質］
負極活物質としては、限定されない。リチウムイオンを析出あるいは吸蔵することのできる形態のものであればどれを選択してもよい。例えば、Ｌｉ［Ｌｉ１／３Ｔｉ５／３］Ｏ４に代表されるスピネル型結晶構造を有するチタン酸リチウム等のチタン系材料、ＳｉやＳｂ，Ｓｎ系などの合金系材料リチウム金属、リチウム合金（リチウム－シリコン、リチウム－アルミニウム，リチウム－鉛，リチウム－スズ，リチウム－アルミニウム－スズ，リチウム－ガリウム，及びウッド合金等のリチウム金属含有合金）、リチウム複合酸化物（リチウム－チタン）、酸化珪素の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えばグラファイト、ハードカーボン、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）等が挙げられる。
負極活物質としては、限定されない。リチウムイオンを析出あるいは吸蔵することのできる形態のものであればどれを選択してもよい。例えば、Ｌｉ［Ｌｉ１／３Ｔｉ５／３］Ｏ４に代表されるスピネル型結晶構造を有するチタン酸リチウム等のチタン系材料、ＳｉやＳｂ，Ｓｎ系などの合金系材料リチウム金属、リチウム合金（リチウム－シリコン、リチウム－アルミニウム，リチウム－鉛，リチウム－スズ，リチウム－アルミニウム－スズ，リチウム－ガリウム，及びウッド合金等のリチウム金属含有合金）、リチウム複合酸化物（リチウム－チタン）、酸化珪素の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えばグラファイト、ハードカーボン、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）等が挙げられる。
【0060】
正極活物質の粉体および負極活物質の粉体は、平均粒子サイズ１００μｍ以下であることが好ましい。特に、正極活物質の粉体は、非水電解質電池の高出力特性を向上する目的で１５μｍ以下であることが好ましい。粉体を所定の形状で得るためには、所定の大きさの前駆体を作製する方法や、粉砕機、分級機などを用いる方法がある。例えば乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、ジェットミル、カウンタージェトミル、旋回気流型ジェットミルや篩などが用いられる。粉砕時には水、あるいはヘキサン等の有機溶剤を共存させた湿式粉砕を用いることもできる。分級方法としては、特に限定はなく、篩や風力分級機などが、乾式、湿式ともに必要に応じて用いられる。
【0061】
［その他の電極構成成分］
以上、正極及び負極の主要構成成分である正極活物質及び負極活物質について詳述したが、前記正極及び負極には、前記主要構成成分の他に、導電剤、結着剤、増粘剤、フィラー等が、他の構成成分として含有されてもよい。
以上、正極及び負極の主要構成成分である正極活物質及び負極活物質について詳述したが、前記正極及び負極には、前記主要構成成分の他に、導電剤、結着剤、増粘剤、フィラー等が、他の構成成分として含有されてもよい。
【0062】
導電剤としては、電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば限定されないが、通常、天然黒鉛（鱗状黒鉛，鱗片状黒鉛，土状黒鉛等）、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウイスカー、炭素繊維、金属（銅，ニッケル，アルミニウム，銀，金等）粉、金属繊維、導電性セラミックス材料等の導電性材料を１種またはそれらの混合物として含ませることができる。
【0063】
これらの中で、導電剤としては、電子伝導性及び塗工性の観点よりアセチレンブラックが好ましい。導電剤の添加量は、正極または負極の総重量に対して０．１重量％～５０重量％が好ましく、特に０．５重量％～３０重量％が好ましい。特にアセチレンブラックを０．１～０．５μｍの超微粒子に粉砕して用いると必要炭素量を削減できるため好ましい。これらの混合方法は、物理的な混合であり、その理想とするところは均一混合である。そのため、Ｖ型混合機、Ｓ型混合機、擂かい機、ボールミル、遊星ボールミルといったような粉体混合機を用いて、乾式、あるいは湿式で混合することが可能である。
【0064】
前記結着剤としては、通常、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），ポリエチレン，ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、エチレン－プロピレン－ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ），スルホン化ＥＰＤＭ，スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム等のゴム弾性を有するポリマーを１種または２種以上の混合物として用いることができる。結着剤の添加量は、正極または負極の総重量に対して１～５０重量％が好ましく、特に２～３０重量％が好ましい。
【0065】
フィラーとしては、電池性能に悪影響を及ぼさない材料であれば何でも良い。通常、ポリプロピレン，ポリエチレン等のオレフィン系ポリマー、無定形シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス、炭素等が用いられる。フィラーの添加量は、正極または負極の総重量に対して添加量は３０重量％以下が好ましい。
【0066】
［正極及び負極の作製］
正極及び負極は、前記主要構成成分（正極においては正極活物質、負極においては負極材料）、およびその他の材料を混練し合剤とし、Ｎ－メチルピロリドン，トルエン等の有機溶媒又は水に混合させた後、得られた混合液を下記に詳述する集電体の上に塗布し、または圧着して５０℃～２５０℃程度の温度で、２時間程度加熱処理することにより好適に作製される。前記塗布方法については、例えば、アプリケーターロールなどのローラーコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレード方式、スピンコーティング、バーコータ等の手段を用いて任意の厚さ及び任意の形状に塗布することが好ましいが、これらに限定されるものではない。
正極及び負極は、前記主要構成成分（正極においては正極活物質、負極においては負極材料）、およびその他の材料を混練し合剤とし、Ｎ－メチルピロリドン，トルエン等の有機溶媒又は水に混合させた後、得られた混合液を下記に詳述する集電体の上に塗布し、または圧着して５０℃～２５０℃程度の温度で、２時間程度加熱処理することにより好適に作製される。前記塗布方法については、例えば、アプリケーターロールなどのローラーコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレード方式、スピンコーティング、バーコータ等の手段を用いて任意の厚さ及び任意の形状に塗布することが好ましいが、これらに限定されるものではない。
【0067】
集電体としては、Ａｌ箔、Ｃｕ箔等の集電箔を用いることができる。正極の集電箔としてはＡｌ箔が好ましく、負極の集電箔としてはＣｕ箔が好ましい。集電箔の厚みは１０～３０μｍが好ましい。また、合剤層の厚みはプレス後において、４０～１５０μｍ（集電箔厚みを除く）が好ましい。
【0068】
［非水電解質］
本実施形態に係る非水電解質二次電池に用いる非水電解質は、限定されるものではなく、一般にリチウム電池等への使用が提案されているものが使用可能である。非水電解質に用いる非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等の環状炭酸エステル類；γ－ブチロラクトン、γ－バレロラクトン等の環状エステル類；ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類；ギ酸メチル、酢酸メチル、酪酸メチル等の鎖状エステル類；テトラヒドロフランまたはその誘導体；１，３－ジオキサン、１，４－ジオキサン、１，２－ジメトキシエタン、１，４－ジブトキシエタン、メチルジグライム等のエーテル類；アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類；ジオキソランまたはその誘導体；エチレンスルフィド、スルホラン、スルトンまたはその誘導体等の単独またはそれら２種以上の混合物等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
本実施形態に係る非水電解質二次電池に用いる非水電解質は、限定されるものではなく、一般にリチウム電池等への使用が提案されているものが使用可能である。非水電解質に用いる非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等の環状炭酸エステル類；γ－ブチロラクトン、γ－バレロラクトン等の環状エステル類；ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類；ギ酸メチル、酢酸メチル、酪酸メチル等の鎖状エステル類；テトラヒドロフランまたはその誘導体；１，３－ジオキサン、１，４－ジオキサン、１，２－ジメトキシエタン、１，４－ジブトキシエタン、メチルジグライム等のエーテル類；アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類；ジオキソランまたはその誘導体；エチレンスルフィド、スルホラン、スルトンまたはその誘導体等の単独またはそれら２種以上の混合物等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【0069】
非水電解質に用いる電解質塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ４，ＬｉＢＦ４，ＬｉＡｓＦ６，ＬｉＰＦ６，ＬｉＳＣＮ，ＬｉＢｒ，ＬｉＩ，Ｌｉ２ＳＯ４，Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０，ＮａＣｌＯ４，ＮａＩ，ＮａＳＣＮ，ＮａＢｒ，ＫＣｌＯ４，ＫＳＣＮ等のリチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）またはカリウム（Ｋ）の１種を含む無機イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２，ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２），ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３，ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３，（ＣＨ３）４ＮＢＦ４，（ＣＨ３）４ＮＢｒ，（Ｃ２Ｈ５）４ＮＣｌＯ４，（Ｃ２Ｈ５）４ＮＩ，（Ｃ３Ｈ７）４ＮＢｒ，（ｎ－Ｃ４Ｈ９）４ＮＣｌＯ４，（ｎ－Ｃ４Ｈ９）４ＮＩ，（Ｃ２Ｈ５）４Ｎ－ｍａｌｅａｔｅ，（Ｃ２Ｈ５）４Ｎ－ｂｅｎｚｏａｔｅ，（Ｃ２Ｈ５）４Ｎ－ｐｈｔｈａｌａｔｅ、ステアリルスルホン酸リチウム、オクチルスルホン酸リチウム、ドデシルベンゼンスルホン酸リチウム等の有機イオン塩等が挙げられ、これらのイオン性化合物を単独、あるいは２種類以上混合して用いることが可能である。
【0070】
さらに、ＬｉＰＦ６又はＬｉＢＦ４と、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２のようなパーフルオロアルキル基を有するリチウム塩とを混合して用いることにより、さらに電解質の粘度を下げることができるので、低温特性をさらに高めることができ、また、自己放電を抑制することができ、より好ましい。
また、非水電解質として常温溶融塩やイオン液体を用いてもよい。
また、非水電解質として常温溶融塩やイオン液体を用いてもよい。
【0071】
非水電解質における電解質塩の濃度としては、高い電池特性を有する非水電解質電池を確実に得るために、０．１ｍｏｌ／Ｌ～５ｍｏｌ／Ｌが好ましく、さらに好ましくは、０．５ｍｏｌ／Ｌ～２．５ｍｏｌ／Ｌである。
【0072】
［セパレータ］
セパレータとしては、優れた高率放電性能を示す多孔膜や不織布等を、単独あるいは併用することが好ましい。非水電解質電池用セパレータを構成する材料としては、例えばポリエチレン，ポリプロピレン等に代表されるポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート等に代表されるポリエステル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン－パーフルオロビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン－トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン－フルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロアセトン共重合体、フッ化ビニリデン－エチレン共重合体、フッ化ビニリデン－プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン－トリフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン－エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体等を挙げることができる。
セパレータとしては、優れた高率放電性能を示す多孔膜や不織布等を、単独あるいは併用することが好ましい。非水電解質電池用セパレータを構成する材料としては、例えばポリエチレン，ポリプロピレン等に代表されるポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート等に代表されるポリエステル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン－パーフルオロビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン－トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン－フルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロアセトン共重合体、フッ化ビニリデン－エチレン共重合体、フッ化ビニリデン－プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン－トリフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン－エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体等を挙げることができる。
【0073】
セパレータの空孔率は強度の観点から９８体積％以下が好ましい。また、充放電特性の観点から空孔率は２０体積％以上が好ましい。
【0074】
また、セパレータは、例えばアクリロニトリル、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、メチルメタアクリレート、ビニルアセテート、ビニルピロリドン、ポリフッ化ビニリデン等のポリマーと電解質とで構成されるポリマーゲルを用いてもよい。非水電解質を上記のようにゲル状態で用いると、漏液を防止する効果がある点で好ましい。
【0075】
さらに、セパレータは、上述したような多孔膜や不織布等とポリマーゲルを併用して用いると、電解質の保液性が向上するため好ましい。即ち、ポリエチレン微孔膜の表面及び微孔壁面に厚さ数μｍ以下の親溶媒性ポリマーを被覆したフィルムを形成し、前記フィルムの微孔内に電解質を保持させることで、前記親溶媒性ポリマーがゲル化する。
【0076】
前記親溶媒性ポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデンの他、エチレンオキシド基やエステル基等を有するアクリレートモノマー、エポキシモノマー、イソシアナート基を有するモノマー等が架橋したポリマー等が挙げられる。該モノマーは、電子線（ＥＢ）照射、又は、ラジカル開始剤を添加して加熱若しくは紫外線（ＵＶ）照射を行うこと等により、架橋反応を行わせることが可能である。
【0077】
［非水電解質二次電池の構成］
本実施形態に係る非水電解質二次電池の構成については特に限定されるものではなく、正極、負極及びロール状のセパレータを有する円筒型電池、角型電池（矩形状の電池）、扁平型電池等が一例として挙げられる。
図３に、本発明の一態様に係る非水電解質二次電池である矩形状のリチウム二次電池１の外観斜視図を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。図３に示す非水電解質二次電池１は、電極群２が電池容器３に収納されている。電極群２は、正極活物質を備える正極と、負極活物質を備える負極とが、セパレータを介して捲回されることにより形成されている。正極は、正極リード４’を介して正極端子４と電気的に接続され、負極は、負極リード５’を介して負極端子５と電気的に接続されている。
本実施形態に係る非水電解質二次電池の構成については特に限定されるものではなく、正極、負極及びロール状のセパレータを有する円筒型電池、角型電池（矩形状の電池）、扁平型電池等が一例として挙げられる。
図３に、本発明の一態様に係る非水電解質二次電池である矩形状のリチウム二次電池１の外観斜視図を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。図３に示す非水電解質二次電池１は、電極群２が電池容器３に収納されている。電極群２は、正極活物質を備える正極と、負極活物質を備える負極とが、セパレータを介して捲回されることにより形成されている。正極は、正極リード４’を介して正極端子４と電気的に接続され、負極は、負極リード５’を介して負極端子５と電気的に接続されている。
【0078】
［蓄電装置の構成］
本実施形態は、上記の非水電解質二次電池を複数個集合した蓄電装置としても実現することができる。本発明の一態様に係る蓄電装置を図４に示す。図４において、蓄電装置３０は、複数の蓄電ユニット２０を備えている。それぞれの蓄電ユニット２０は、複数の非水電解質二次電池１を備えている。前記蓄電装置３０は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源として搭載することができる。
本実施形態は、上記の非水電解質二次電池を複数個集合した蓄電装置としても実現することができる。本発明の一態様に係る蓄電装置を図４に示す。図４において、蓄電装置３０は、複数の蓄電ユニット２０を備えている。それぞれの蓄電ユニット２０は、複数の非水電解質二次電池１を備えている。前記蓄電装置３０は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源として搭載することができる。
【実施例】
【0079】
（実施例１）
＜水酸化物前駆体の作製工程＞
実施例活物質の作製にあたって、反応晶析法を用いて水酸化物前駆体を作製した。まず、硫酸ニッケル６水和物４７３．４ｇ、硫酸マンガン５水和物５３０．４ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｍｎのモル比が４５：５５となる１．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製した。次に、５Ｌの反応槽に２Ｌのイオン交換水を注ぎ、アンモニア水を１．２５ｍｏｌ、ヒドラジンを０．４ｍｏｌ事前に添加した。さらに、Ｎ２ガスを３０ｍｉｎバブリングさせることにより、イオン交換水中に含まれる酸素を除去した。反応槽の温度は５０℃（±２℃）に設定し、攪拌モーターを備えたパドル翼を用いて反応槽内を１５００ｒｐｍの回転速度で攪拌しながら、反応槽内に対流が十分おこるように設定した。前記硫酸塩水溶液を１．３ｍＬ／ｍｉｎの速度で反応槽に５０ｈｒ滴下した。ここで、滴下の開始から終了までの間、４．０Ｍの水酸化ナトリウム、１．２５Ｍのアンモニア、及び０．１Ｍのヒドラジンからなる混合アルカリ溶液を適宜滴下することにより、反応槽の水溶液のｐＨが常に９．８（±０．１）を保つように制御すると共に、反応液の一部をオーバーフローにより排出することにより、反応液の総量が常に２Ｌを超えないように制御した。滴下終了後、反応槽内の攪拌をさらに１ｈ継続した。攪拌の停止後、室温で１２ｈ以上静置した。
次に、吸引ろ過装置を用いて、反応槽内に生成した水酸化物前駆体粒子を分離し、さらにイオン交換水を用いて粒子に付着しているナトリウムイオンを洗浄除去し、電気炉を用いて、空気雰囲気中、常圧下、８０℃にて２０ｈ乾燥させた。その後、粒径を揃えるために、瑪瑙製自動乳鉢で数分間粉砕した。このようにして、水酸化物前駆体を作製した。
＜水酸化物前駆体の作製工程＞
実施例活物質の作製にあたって、反応晶析法を用いて水酸化物前駆体を作製した。まず、硫酸ニッケル６水和物４７３．４ｇ、硫酸マンガン５水和物５３０．４ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｍｎのモル比が４５：５５となる１．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製した。次に、５Ｌの反応槽に２Ｌのイオン交換水を注ぎ、アンモニア水を１．２５ｍｏｌ、ヒドラジンを０．４ｍｏｌ事前に添加した。さらに、Ｎ２ガスを３０ｍｉｎバブリングさせることにより、イオン交換水中に含まれる酸素を除去した。反応槽の温度は５０℃（±２℃）に設定し、攪拌モーターを備えたパドル翼を用いて反応槽内を１５００ｒｐｍの回転速度で攪拌しながら、反応槽内に対流が十分おこるように設定した。前記硫酸塩水溶液を１．３ｍＬ／ｍｉｎの速度で反応槽に５０ｈｒ滴下した。ここで、滴下の開始から終了までの間、４．０Ｍの水酸化ナトリウム、１．２５Ｍのアンモニア、及び０．１Ｍのヒドラジンからなる混合アルカリ溶液を適宜滴下することにより、反応槽の水溶液のｐＨが常に９．８（±０．１）を保つように制御すると共に、反応液の一部をオーバーフローにより排出することにより、反応液の総量が常に２Ｌを超えないように制御した。滴下終了後、反応槽内の攪拌をさらに１ｈ継続した。攪拌の停止後、室温で１２ｈ以上静置した。
次に、吸引ろ過装置を用いて、反応槽内に生成した水酸化物前駆体粒子を分離し、さらにイオン交換水を用いて粒子に付着しているナトリウムイオンを洗浄除去し、電気炉を用いて、空気雰囲気中、常圧下、８０℃にて２０ｈ乾燥させた。その後、粒径を揃えるために、瑪瑙製自動乳鉢で数分間粉砕した。このようにして、水酸化物前駆体を作製した。
【0080】
＜焼成工程＞
前記水酸化物前駆体２．２６２ｇに、水酸化リチウム１水和物１．２９４ｇを加え、瑪瑙製自動乳鉢を用いてよく混合し、Ｌｉ：（Ｎｉ，Ｍｎ）のモル比が１２０：１００である混合粉体を調製した。ペレット成型機を用いて、６ＭＰａの圧力で成型し、直径２５ｍｍのペレットとした。ペレット成型に供した混合粉体の量は、想定する最終生成物の質量が２．５ｇとなるように換算して決定した。前記ペレット１個を全長約１００ｍｍのアルミナ製ボートに載置し、箱型電気炉（型番：ＡＭＦ２０）に設置し、空気雰囲気中、常圧下、常温から８５０℃まで１０時間かけて昇温し、８５０℃で４ｈ焼成した。前記箱型電気炉の内部寸法は、縦１０ｃｍ、幅２０ｃｍ、奥行き３０ｃｍであり、幅方向２０ｃｍ間隔に電熱線が入っている。焼成後、ヒーターのスイッチを切り、アルミナ製ボートを炉内に置いたまま自然放冷した。この結果、炉の温度は５時間後には約２００℃程度にまで低下するが、その後の降温速度はやや緩やかである。一昼夜経過後、炉の温度が１００℃以下となっていることを確認してから、ペレットを取り出し、粒径を揃えるために、瑪瑙製自動乳鉢で数分間粉砕した。このようにして、実施例１に係るリチウム遷移金属複合酸化物Ｌｉ１.０９Ｎｉ０．４１Ｍｎ０．５０Ｏ２を作製した。
前記水酸化物前駆体２．２６２ｇに、水酸化リチウム１水和物１．２９４ｇを加え、瑪瑙製自動乳鉢を用いてよく混合し、Ｌｉ：（Ｎｉ，Ｍｎ）のモル比が１２０：１００である混合粉体を調製した。ペレット成型機を用いて、６ＭＰａの圧力で成型し、直径２５ｍｍのペレットとした。ペレット成型に供した混合粉体の量は、想定する最終生成物の質量が２．５ｇとなるように換算して決定した。前記ペレット１個を全長約１００ｍｍのアルミナ製ボートに載置し、箱型電気炉（型番：ＡＭＦ２０）に設置し、空気雰囲気中、常圧下、常温から８５０℃まで１０時間かけて昇温し、８５０℃で４ｈ焼成した。前記箱型電気炉の内部寸法は、縦１０ｃｍ、幅２０ｃｍ、奥行き３０ｃｍであり、幅方向２０ｃｍ間隔に電熱線が入っている。焼成後、ヒーターのスイッチを切り、アルミナ製ボートを炉内に置いたまま自然放冷した。この結果、炉の温度は５時間後には約２００℃程度にまで低下するが、その後の降温速度はやや緩やかである。一昼夜経過後、炉の温度が１００℃以下となっていることを確認してから、ペレットを取り出し、粒径を揃えるために、瑪瑙製自動乳鉢で数分間粉砕した。このようにして、実施例１に係るリチウム遷移金属複合酸化物Ｌｉ１.０９Ｎｉ０．４１Ｍｎ０．５０Ｏ２を作製した。
【0081】
（実施例２）
水酸化物前駆体の作製工程において、硫酸ニッケル６水和物４２０．６ｇ、硫酸コバルト７水和物５６．２ｇ、硫酸マンガン５水和物５３０．４ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が４０：５：５５となる１．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。実施例２の水酸化物前駆体のＳＥＭ写真を図１に示す。
水酸化物前駆体の作製工程において、硫酸ニッケル６水和物４２０．６ｇ、硫酸コバルト７水和物５６．２ｇ、硫酸マンガン５水和物５３０．４ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が４０：５：５５となる１．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。実施例２の水酸化物前駆体のＳＥＭ写真を図１に示す。
【0082】
（実施例３）
水酸化物前駆体の作製工程において、硫酸ニッケル６水和物３６０．８ｇ、硫酸コバルト７水和物１１２．４ｇ、硫酸マンガン５水和物５３０．４ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が３５：１０：５５となる１．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
水酸化物前駆体の作製工程において、硫酸ニッケル６水和物３６０．８ｇ、硫酸コバルト７水和物１１２．４ｇ、硫酸マンガン５水和物５３０．４ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が３５：１０：５５となる１．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
【0083】
（実施例４）
水酸化物前駆体の作製工程において、硫酸ニッケル６水和物３６８．０ｇ、硫酸コバルト７水和物１１２．４ｇ、硫酸マンガン５水和物５３０．４ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が３０：１５：５５となる１．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例４に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
水酸化物前駆体の作製工程において、硫酸ニッケル６水和物３６８．０ｇ、硫酸コバルト７水和物１１２．４ｇ、硫酸マンガン５水和物５３０．４ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が３０：１５：５５となる１．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例４に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
【0084】
（実施例５）
水酸化物前駆体の作製工程において、硫酸ニッケル６水和物４６２．６ｇ、硫酸コバルト７水和物５６．２ｇ、硫酸マンガン５水和物４９１．８ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が４４：５：５１となる１．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例５に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
水酸化物前駆体の作製工程において、硫酸ニッケル６水和物４６２．６ｇ、硫酸コバルト７水和物５６．２ｇ、硫酸マンガン５水和物４９１．８ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が４４：５：５１となる１．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例５に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
【0085】
（実施例６）
水酸化物前駆体の作製工程において、硫酸ニッケル６水和物３７８．５ｇ、硫酸コバルト７水和物５６．２ｇ、硫酸マンガン５水和物５６９．０ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が３６：５：５９となる１．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例６に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
水酸化物前駆体の作製工程において、硫酸ニッケル６水和物３７８．５ｇ、硫酸コバルト７水和物５６．２ｇ、硫酸マンガン５水和物５６９．０ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が３６：５：５９となる１．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例６に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
【0086】
（実施例７、８）
焼成工程において、焼成温度を８５０℃から、それぞれ８００℃、９００℃に変更したこと以外は、実施例２と同様にして、実施例７、８に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
焼成工程において、焼成温度を８５０℃から、それぞれ８００℃、９００℃に変更したこと以外は、実施例２と同様にして、実施例７、８に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
【0087】
（実施例９）
水酸化物前駆体の作製工程において、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比を４０：５：５５とし、反応槽にアンモニア水を１．０ｍｏｌ、ヒドラジンを０．３ｍｏｌ事前に添加したこと、硫酸塩水溶液の滴下の開始から終了までの間、４．０Ｍの水酸化ナトリウム、１．２５Ｍのアンモニア、及び０．５Ｍのヒドラジンからなる混合アルカリ溶液を滴下することにより、反応槽の水溶液のｐＨが常に９．５（±０．１）を保つように制御したこと、焼成時に、前記水酸化物前駆体２．３１５ｇに、水酸化リチウム１水和物１．２１４ｇを加え、Ｌｉ：（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ）のモル比が１１０：１００である混合粉体を調製し、焼成温度を８００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例９に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
水酸化物前駆体の作製工程において、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比を４０：５：５５とし、反応槽にアンモニア水を１．０ｍｏｌ、ヒドラジンを０．３ｍｏｌ事前に添加したこと、硫酸塩水溶液の滴下の開始から終了までの間、４．０Ｍの水酸化ナトリウム、１．２５Ｍのアンモニア、及び０．５Ｍのヒドラジンからなる混合アルカリ溶液を滴下することにより、反応槽の水溶液のｐＨが常に９．５（±０．１）を保つように制御したこと、焼成時に、前記水酸化物前駆体２．３１５ｇに、水酸化リチウム１水和物１．２１４ｇを加え、Ｌｉ：（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ）のモル比が１１０：１００である混合粉体を調製し、焼成温度を８００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例９に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
【0088】
（比較例１～６）
水酸化物前駆体の作製工程において、反応槽にアンモニア水、ヒドラジンの事前添加を行わなかったこと以外は、実施例１～６と同様にして、それぞれ、比較例１～６に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
水酸化物前駆体の作製工程において、反応槽にアンモニア水、ヒドラジンの事前添加を行わなかったこと以外は、実施例１～６と同様にして、それぞれ、比較例１～６に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
【0089】
（比較例７）
水酸化物前駆体の作製工程において、硫酸ニッケル６水和物２６２．９ｇ、硫酸コバルト７水和物２２４．９ｇ、硫酸マンガン５水和物５３０．４ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が２５：２０：５５となる１．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例７に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
水酸化物前駆体の作製工程において、硫酸ニッケル６水和物２６２．９ｇ、硫酸コバルト７水和物２２４．９ｇ、硫酸マンガン５水和物５３０．４ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が２５：２０：５５となる１．０Ｍの硫酸塩水溶液を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例７に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
【0090】
（比較例８）
水酸化物前駆体の作製工程において、反応槽にアンモニア水、ヒドラジンの事前添加を行わなかったこと以外は、比較例７と同様にして、比較例８に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
水酸化物前駆体の作製工程において、反応槽にアンモニア水、ヒドラジンの事前添加を行わなかったこと以外は、比較例７と同様にして、比較例８に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
【0091】
（比較例９）
焼成工程において、焼成温度を８５０℃から９００℃に変更したこと以外は、比較例７と同様にして、比較例９に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
焼成工程において、焼成温度を８５０℃から９００℃に変更したこと以外は、比較例７と同様にして、比較例９に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
【0092】
（比較例１０）
焼成工程において、焼成温度を８５０℃から７００℃に変更したこと以外は、実施例２と同様にして、比較例１０に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
焼成工程において、焼成温度を８５０℃から７００℃に変更したこと以外は、実施例２と同様にして、比較例１０に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
【0093】
（比較例１１）
硫酸ニッケル６水和物３１５．４ｇ、硫酸コバルト７水和物１６８．７ｇ、及び硫酸マンガン５水和物５３０．４ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が３０：１５：５５となる１Ｍの硫酸塩水溶液を作製した。一方、５Ｌの反応槽に２Ｌのイオン交換水を注ぎ、アンモニア水を１．２５ｍｏｌ、ヒドラジンを０．４ｍｏｌ事前に添加した。さらに、ＣＯ２ガスを３０ｍｉｎバブリングさせることにより、イオン交換水中にＣＯ２を溶解させた。反応槽の温度を５０℃（±２℃）に設定し、攪拌モーターを備えたパドル翼を用いて反応槽内を１５００ｒｐｍの回転速度で攪拌しながら、前記硫酸塩水溶液を１．３ｍＬ／ｍｉｎの速度で滴下した。ここで、滴下の開始から終了までの間、１Ｍの炭酸ナトリウム、および０．５Ｍのアンモニアを含有する水溶液を適宜滴下することにより、反応槽の水溶液のｐＨが常に７．９（±０．１）を保つように制御した。滴下終了後、反応槽内の攪拌をさらに３ｈ継続した。攪拌の停止後、１２ｈ以上静置した。
次に、吸引ろ過装置を用いて、反応槽内に生成した共沈炭酸塩の粒子を分離し、さらにイオン交換水を用いて粒子に付着しているナトリウムイオンを洗浄除去し、電気炉を用いて、空気雰囲気中、常圧下、８０℃にて２０ｈ乾燥させた。その後、粒径を揃えるために、瑪瑙製自動乳鉢で数分間粉砕した。このようにして、炭酸塩前駆体を作製した。
硫酸ニッケル６水和物３１５．４ｇ、硫酸コバルト７水和物１６８．７ｇ、及び硫酸マンガン５水和物５３０．４ｇを秤量し、これらの全量をイオン交換水４Ｌに溶解させ、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が３０：１５：５５となる１Ｍの硫酸塩水溶液を作製した。一方、５Ｌの反応槽に２Ｌのイオン交換水を注ぎ、アンモニア水を１．２５ｍｏｌ、ヒドラジンを０．４ｍｏｌ事前に添加した。さらに、ＣＯ２ガスを３０ｍｉｎバブリングさせることにより、イオン交換水中にＣＯ２を溶解させた。反応槽の温度を５０℃（±２℃）に設定し、攪拌モーターを備えたパドル翼を用いて反応槽内を１５００ｒｐｍの回転速度で攪拌しながら、前記硫酸塩水溶液を１．３ｍＬ／ｍｉｎの速度で滴下した。ここで、滴下の開始から終了までの間、１Ｍの炭酸ナトリウム、および０．５Ｍのアンモニアを含有する水溶液を適宜滴下することにより、反応槽の水溶液のｐＨが常に７．９（±０．１）を保つように制御した。滴下終了後、反応槽内の攪拌をさらに３ｈ継続した。攪拌の停止後、１２ｈ以上静置した。
次に、吸引ろ過装置を用いて、反応槽内に生成した共沈炭酸塩の粒子を分離し、さらにイオン交換水を用いて粒子に付着しているナトリウムイオンを洗浄除去し、電気炉を用いて、空気雰囲気中、常圧下、８０℃にて２０ｈ乾燥させた。その後、粒径を揃えるために、瑪瑙製自動乳鉢で数分間粉砕した。このようにして、炭酸塩前駆体を作製した。
【0094】
実施例１で作製した水酸化物前駆体に代えて、上記のようにして作製した炭酸塩前駆体を用い、焼成工程において、前記炭酸塩前駆体２．２７７ｇに、炭酸リチウム０．９６５ｇを加え、Ｌｉ：（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ）のモル比が１３０：１００である混合粉体を調製して焼成した以外は、実施例１と同様にして、比較例１１に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
【0095】
（比較例１２）
水酸化物前駆体の作製工程において、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比を２５：１０：６５とし、反応槽にアンモニア水、ヒドラジンの事前添加を行わなかったこと、焼成工程において、前記水酸化物前駆体１．７３０ｇに、水酸化リチウム１水和物１．１５９ｇを加え、Ｌｉ：（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ）のモル比が１４０：１００である混合粉体を調製し、焼成温度を９００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１２に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
水酸化物前駆体の作製工程において、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比を２５：１０：６５とし、反応槽にアンモニア水、ヒドラジンの事前添加を行わなかったこと、焼成工程において、前記水酸化物前駆体１．７３０ｇに、水酸化リチウム１水和物１．１５９ｇを加え、Ｌｉ：（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ）のモル比が１４０：１００である混合粉体を調製し、焼成温度を９００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１２に係るリチウム遷移金属複合酸化物を作製した。
【0096】
（実施例１０）
反応層の水溶媒に事前添加するアンモニアを１．２５Ｍ、ヒドラジンを０．１Ｍに変更し、反応槽の水溶液のｐＨが常に１１（±０．１）を保つように制御した以外は、実施例４と同様にして、実施例１０に係る水酸化物前駆体を作製した。
反応層の水溶媒に事前添加するアンモニアを１．２５Ｍ、ヒドラジンを０．１Ｍに変更し、反応槽の水溶液のｐＨが常に１１（±０．１）を保つように制御した以外は、実施例４と同様にして、実施例１０に係る水酸化物前駆体を作製した。
【0097】
（比較例１３）
反応層の水溶媒にアンモニアを添加しないで、ヒドラジンのみを０．１Ｍ事前に添加し、反応槽の水溶液のｐＨが常に９．５（±０．１）を保つように制御した以外は、実施例４と同様にして、比較例１３に係る水酸化物前駆体を作製した。
反応層の水溶媒にアンモニアを添加しないで、ヒドラジンのみを０．１Ｍ事前に添加し、反応槽の水溶液のｐＨが常に９．５（±０．１）を保つように制御した以外は、実施例４と同様にして、比較例１３に係る水酸化物前駆体を作製した。
【0098】
（前駆体のタップ密度の測定）
実施例１～１０及び比較例１～１０、１２、１３に係る水酸化物前駆体のタップ密度、比較例１１に係る炭酸塩前駆体のタップ密度は、ＲＥＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯ．ＬＴＤ．社製のタッピング装置（１９６８年製）を用いて、上述した条件及び手順にしたがって、測定した。
実施例１～１０及び比較例１～１０、１２、１３に係る水酸化物前駆体のタップ密度、比較例１１に係る炭酸塩前駆体のタップ密度は、ＲＥＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯ．ＬＴＤ．社製のタッピング装置（１９６８年製）を用いて、上述した条件及び手順にしたがって、測定した。
【0099】
（α－ＮａＦｅＯ２型結晶構造の確認）
実施例１～９及び比較例１～１２に係るリチウム遷移金属複合酸化物が、α－ＮａＦｅＯ２型結晶構造を有することは、Ｘ線回折測定における構造モデルと回折パターンが一致したことにより確認した。
実施例１～９及び比較例１～１２に係るリチウム遷移金属複合酸化物が、α－ＮａＦｅＯ２型結晶構造を有することは、Ｘ線回折測定における構造モデルと回折パターンが一致したことにより確認した。
【0100】
（半値幅の測定）
実施例１～９及び比較例１～１２に係るリチウム遷移金属複合酸化物の半値幅は、上述した条件及び手順にしたがって、エックス線回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社製、型名：ＭｉｎｉＦｌｅｘ ＩＩ）を用いて測定を行った。前記エックス線回折装置の付属ソフトである「ＰＤＸＬ」を用いて、空間群Ｒ３－ｍでは（００３）面に指数付けされる、エックス線回折図上２θ＝１８．６°±１°に存在する回折ピークについての半値幅ＦＷＨＭ（００３）、及び、（１０４）面に指数付けされる、エックス線回折図上２θ＝４４±１°に存在する回折ピークについての半値幅ＦＷＨＭ（１０４）を決定した。その測定結果より、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）を求めた。
実施例１～９及び比較例１～１２に係るリチウム遷移金属複合酸化物の半値幅は、上述した条件及び手順にしたがって、エックス線回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社製、型名：ＭｉｎｉＦｌｅｘ ＩＩ）を用いて測定を行った。前記エックス線回折装置の付属ソフトである「ＰＤＸＬ」を用いて、空間群Ｒ３－ｍでは（００３）面に指数付けされる、エックス線回折図上２θ＝１８．６°±１°に存在する回折ピークについての半値幅ＦＷＨＭ（００３）、及び、（１０４）面に指数付けされる、エックス線回折図上２θ＝４４±１°に存在する回折ピークについての半値幅ＦＷＨＭ（１０４）を決定した。その測定結果より、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）を求めた。
【0101】
［非水電解質二次電池用電極の作製］
実施例１～９及び比較例１～１２に係るリチウム遷移金属複合酸化物をそれぞれ正極活物質として用いて、以下の手順で実施例１～９及び比較例１～１２に係る非水電解質二次電池用電極を作製した。
実施例１～９及び比較例１～１２に係るリチウム遷移金属複合酸化物をそれぞれ正極活物質として用いて、以下の手順で実施例１～９及び比較例１～１２に係る非水電解質二次電池用電極を作製した。
【0102】
Ｎ－メチルピロリドンを分散媒とし、活物質、アセチレンブラック（ＡＢ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）が質量比９０：５：５の割合で混練分散されている塗布用ペーストを作製した。該塗布ペーストを厚さ２０μｍのアルミニウム箔集電体の片方の面に塗布し、正極板を作製した。なお、全ての実施例及び比較例に係るリチウム二次電池同士で体積当たりの放電容量を求める試験条件が同一になるように、一定面積当たりに塗布されている活物質の塗布厚みを統一した。このようにして作製した非水電解質二次電池用電極は、一部を切り出し、以下の手順で非水電解質二次電池（リチウム二次電池）である試験電池を作製し、電池特性を評価した。
【0103】
［非水電解質二次電池の作製及び評価］
正極の単独挙動を正確に観察する目的のため、対極、即ち負極には金属リチウムをニッケル箔集電体に密着させて用いた。ここで、リチウム二次電池の容量が負極によって制限されないよう、負極には十分な量の金属リチウムを配置した。
正極の単独挙動を正確に観察する目的のため、対極、即ち負極には金属リチウムをニッケル箔集電体に密着させて用いた。ここで、リチウム二次電池の容量が負極によって制限されないよう、負極には十分な量の金属リチウムを配置した。
【0104】
電解液として、エチレンカーボネート（ＥＣ）／エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）／ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）が体積比６：７：７である混合溶媒に濃度が１ｍｏｌ／ＬとなるようにＬｉＰＦ６を溶解させた溶液を用いた。セパレータとして、ポリアクリレートで表面改質したポリプロピレン製の微孔膜を用いた。外装体には、ポリエチレンテレフタレート（１５μｍ）／アルミニウム箔（５０μｍ）／金属接着性ポリプロピレンフィルム（５０μｍ）からなる金属樹脂複合フィルムを用いた。正極端子及び負極端子の開放端部が外部露出するように電極を収納し、前記金属樹脂複合フィルムの内面同士が向かい合った融着代を注液孔となる部分を除いて気密封止し、前記電解液を注液後、注液孔を封止した。
【0105】
以上の手順にて作製されたリチウム二次電池は、２５℃の下、初期充放電工程に供した。充電は、電流０．１Ｃ、電圧４．６Ｖの定電流定電圧充電とし、充電終止条件は電流値が１／６に減衰した時点とした。放電は、電流０．１Ｃ、終止電圧２．０Ｖの定電流放電とした。この充放電を２サイクル行った。ここで、充電後及び放電後にそれぞれ３０分の休止過程を設けた。
【0106】
次に、１サイクルの充放電試験を行った。充電は、電流０．１Ｃ、電圧４．４５Ｖの定電流定電圧充電とし、充電終止条件は電流値が１／６に減衰した時点とした。放電は、電流０．１Ｃ、終止電圧２．０Ｖの定電流放電とした。ここで、充電後及び放電後にそれぞれ１０分の休止過程を設けた。このサイクルにおける正極活物質の放電容量（ｍＡｈ/ｇ）を記録した。
【0107】
（限界合剤密度の測定）
上記で作製した実施例１～９及び比較例１～１２に係る非水電解質二次電池用電極をそれぞれ２ｃｍ×２ｃｍの大きさに複数枚ずつ切り出し、平板プレス機（ＲＩＫＥＮ ＳＥＩＫＩ Ｃｏ．ＬＴＤ．製、ＣＤＭ－２０Ｍ ＴＹＰＥ Ｐ－１Ｂ）を用いて、１ＭＰａから１５ＭＰａまでの種々のプレス圧力を適用することによって、極板厚みの異なる種々のプレス後電極を作製した。それぞれのプレス後電極の厚みと重量から、合剤密度（ｇ／ｃｍ３）を算出した。
それぞれのプレス後電極は、１２０℃の温度環境下にて１２ｈの減圧乾燥を行い、含有水分を十分に除去した後、２ｃｍ×２ｃｍの正方形の対向する二辺の各中点を結ぶ線を折り目として、谷部に何も挟まず、手で半分に折り曲げ、他の対向する二辺同士を一致させた。さらに、湾曲してＵ字状となっている折り目の山部分を押圧し、当該電極の表面同士を全面にわたって接触させた。次に、元の平面状に再び広げ、該電極を可視光源の方向に向けて折り曲げ部分を目視観察し、可視光が折り曲げ部分を透過して観察されるか否かによって、合剤層の部分の破損の有無を確認した。そして、破損の認められなかった電極のうち、最も小さな厚みを有する電極を決定し、当該電極に係る上記合剤密度（ｇ／ｃｍ３）を当該実施例又は比較例に係る非水電解質二次電池用電極の「限界合剤密度（ｇ／ｃｍ３）」と定義した。
上記で作製した実施例１～９及び比較例１～１２に係る非水電解質二次電池用電極をそれぞれ２ｃｍ×２ｃｍの大きさに複数枚ずつ切り出し、平板プレス機（ＲＩＫＥＮ ＳＥＩＫＩ Ｃｏ．ＬＴＤ．製、ＣＤＭ－２０Ｍ ＴＹＰＥ Ｐ－１Ｂ）を用いて、１ＭＰａから１５ＭＰａまでの種々のプレス圧力を適用することによって、極板厚みの異なる種々のプレス後電極を作製した。それぞれのプレス後電極の厚みと重量から、合剤密度（ｇ／ｃｍ３）を算出した。
それぞれのプレス後電極は、１２０℃の温度環境下にて１２ｈの減圧乾燥を行い、含有水分を十分に除去した後、２ｃｍ×２ｃｍの正方形の対向する二辺の各中点を結ぶ線を折り目として、谷部に何も挟まず、手で半分に折り曲げ、他の対向する二辺同士を一致させた。さらに、湾曲してＵ字状となっている折り目の山部分を押圧し、当該電極の表面同士を全面にわたって接触させた。次に、元の平面状に再び広げ、該電極を可視光源の方向に向けて折り曲げ部分を目視観察し、可視光が折り曲げ部分を透過して観察されるか否かによって、合剤層の部分の破損の有無を確認した。そして、破損の認められなかった電極のうち、最も小さな厚みを有する電極を決定し、当該電極に係る上記合剤密度（ｇ／ｃｍ３）を当該実施例又は比較例に係る非水電解質二次電池用電極の「限界合剤密度（ｇ／ｃｍ３）」と定義した。
【0108】
それぞれの実施例及び比較例について、上記放電容量（ｍＡｈ／ｇ）の値にそれぞれの限界合剤密度（ｇ／ｃｍ３）の値を乗ずることによって、体積当たりの放電容量である「０．１Ｃ容量（ｍＡｈ／ｃｍ３）」を算出した。
【0109】
（ピーク微分細孔容積の測定）
実施例１～９及び比較例１～１２に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のピーク微分細孔容積の測定については、放電状態の上記の試験電池を解体して正極板を取り出し、上述した手順により採取した正極板中の活物質であるリチウム遷移金属複合酸化物の粒子について、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製の「ａｕｔｏｓｏｒｂ ｉＱ」及び制御・解析ソフト「ＡＳｉＱｗｉｎ」を用いて行った。
実施例１～９及び比較例１～１２に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のピーク微分細孔容積の測定については、放電状態の上記の試験電池を解体して正極板を取り出し、上述した手順により採取した正極板中の活物質であるリチウム遷移金属複合酸化物の粒子について、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製の「ａｕｔｏｓｏｒｂ ｉＱ」及び制御・解析ソフト「ＡＳｉＱｗｉｎ」を用いて行った。
【0110】
実施例１～９及び比較例１～１２に係るリチウム遷移金属複合酸化物のＬｉ／Ｍｅ比、Ｎｉ／Ｍｅ比、Ｃｏ／Ｍｅ比、Ｍｎ／Ｍｅ比、遷移金属元素の共沈前駆体の種類、焼成温度、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）、ピーク微分細孔容積、前記リチウム遷移金属複合酸化物をそれぞれ正極活物質として用いたリチウム二次電池の０．１Ｃ容量、前駆体のタップ密度、反応槽の水溶媒にあらかじめアンモニア及びヒドラジンを溶存させること（表１では、「事前添加」と表記）の有無を表１に示す。
実施例１０、比較例１３に係る前駆体のＮｉ／Ｍｅ比、Ｃｏ／Ｍｅ比、Ｍｎ／Ｍｅ比、前駆体の種類、反応槽のｐＨ、事前添加するアンモニア、ヒドラジンの濃度、前駆体のタップ密度を表２に示す。
実施例１０、比較例１３に係る前駆体のＮｉ／Ｍｅ比、Ｃｏ／Ｍｅ比、Ｍｎ／Ｍｅ比、前駆体の種類、反応槽のｐＨ、事前添加するアンモニア、ヒドラジンの濃度、前駆体のタップ密度を表２に示す。
【0111】
【表1】
【0112】
【表2】
【0113】
表１より、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）が０．７２以下である結晶構造を有し、ピーク微分細孔容積が０．５０ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以下である実施例１～９に係るリチウム遷移金属複合酸化物を用いたリチウム二次電池は、体積当たりの０．１Ｃ容量が大きくなっていることが分かる。
このような結晶構造、微細構造は、Ｌｉ／Ｍｅが１より大きく１．４より小さく、Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下である組成を有し、共沈前駆体が水酸化物であり、水酸化物前駆体作製時の反応槽にアンモニア及びヒドラジンの事前添加を行い、８００～９００℃の温度で焼成された場合に得られている。上記の事前添加を行うと、水酸化物前駆体のタップ密度は１．２ｇ／ｃｍ３以上になる。
このような結晶構造、微細構造は、Ｌｉ／Ｍｅが１より大きく１．４より小さく、Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下である組成を有し、共沈前駆体が水酸化物であり、水酸化物前駆体作製時の反応槽にアンモニア及びヒドラジンの事前添加を行い、８００～９００℃の温度で焼成された場合に得られている。上記の事前添加を行うと、水酸化物前駆体のタップ密度は１．２ｇ／ｃｍ３以上になる。
【0114】
表２の実施例１０に示されるように、水酸化物前駆体作製時の反応槽にアンモニア及びヒドラジンの事前添加を行うと、反応槽のｐＨを１１と高くした場合でも、水酸化物前駆体のタップ密度は、１．２ｇ／ｃｍ３以上になる。比較例１３に示されるように、アンモニアを事前添加しないで、ヒドラジンのみを事前添加した場合には、水酸化物前駆体のタップ密度は、向上しない。
【0115】
比較例１～６に係るリチウム遷移金属複合酸化物のように、水酸化物前駆体作製時の反応槽にアンモニア及びヒドラジンの事前添加を行わない場合、水酸化物前駆体のタップ密度は、０．７ｇ／ｃｍ３と低い。また、これらの水酸化物前駆体を焼成して得たリチウム遷移金属複合酸化物は、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）が０．７２以下になるが、ピーク微分細孔容積が０．５０ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）より大きくなり、体積当たりの０．１Ｃ容量は小さくなる。
【0116】
比較例７及び８に係るリチウム遷移金属複合酸化物のように、Ｃｏ／Ｍｅが０．２である（０．１５より大きい）場合、反応槽へのアンモニア、ヒドラジンの事前添加の有無にかかわらず、水酸化物前駆体のタップ密度は、０．７ｇ／ｃｍ３と低く、１．２ｇ／ｃｍ３以上にならない。これらの水酸化物前駆体を８５０℃で焼成した場合、リチウム遷移金属複合酸化物は、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）が０．７２以下になるが、ピーク微分細孔容積が０．５０ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）より大きくなり、体積当たりの０．１Ｃ容量は小さくなる。
反応槽にアンモニア及びヒドラジンの事前添加を行って作製したＣｏ／Ｍｅが０．２である水酸化物前駆体を、９００℃で焼成した場合（比較例９）、リチウム遷移金属複合酸化物は、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）が０．７２以下になり、ピーク微分細孔容積が０．５０ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以下になるが、体積当たりの０．１Ｃ容量は小さい。
反応槽にアンモニア及びヒドラジンの事前添加を行って作製したＣｏ／Ｍｅが０．２である水酸化物前駆体を、９００℃で焼成した場合（比較例９）、リチウム遷移金属複合酸化物は、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）が０．７２以下になり、ピーク微分細孔容積が０．５０ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以下になるが、体積当たりの０．１Ｃ容量は小さい。
【0117】
反応槽にアンモニア及びヒドラジンの事前添加を行って作製した、Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下である水酸化物前駆体を７００℃で焼成した場合（比較例１０）、得られたリチウム遷移金属複合酸化物は、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）が０．７２以下になるが、ピーク微分細孔容積が０．５０ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）より大きくなり、体積当たりの０．１Ｃ容量は小さくなる。
【0118】
比較例１１のように、共沈前駆体として炭酸塩前駆体を採用すると、共沈前駆体作製時の反応槽にアンモニア及びヒドラジンの事前添加を行った場合でも、リチウム遷移金属複合酸化物は、ピーク微分細孔容積が０．５０ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）より大きくなり、体積当たりの０．１Ｃ容量は小さくなる。
【0119】
反応槽にアンモニア及びヒドラジンの事前添加を行って作製した、Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下である水酸化物前駆体を採用した場合、リチウム遷移金属複合酸化物は、Ｌｉ／Ｍｅが１．４になる（比較例１２）と、ピーク微分細孔容積が０．５０ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以下になるが、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）が０．７２より大きくなり、体積当たりの０．１Ｃ容量は小さくなる。
【0120】
以上のとおりであるから、Ｌｉ／Ｍｅが１より大きく、Ｍｎ／Ｍｅが０．５より大きく、Ｃｏ／Ｍｅが０．１５以下であり、ＦＷＨＭ（００３）／ＦＷＨＭ（１０４）が０．７２以下であり、ピーク微分細孔容積が０．５０ｍｍ３／（ｇ・ｎｍ）以下であるという要件を全て満たすリチウム遷移金属複合酸化物を非水電解質二次電池の正極活物質として用いることにより、体積当たりの放電容量が大きくなるといえる。
そして、このようなリチウム遷移金属複合酸化物は、水酸化物前駆体作製時の反応槽に錯化剤（アンモニア水）及び還元剤（ヒドラジン）の事前添加を行い、８００～９４０℃の温度で焼成された場合に得られる。
そして、このようなリチウム遷移金属複合酸化物は、水酸化物前駆体作製時の反応槽に錯化剤（アンモニア水）及び還元剤（ヒドラジン）の事前添加を行い、８００～９４０℃の温度で焼成された場合に得られる。
【産業上の利用可能性】
【0121】
本発明の一側面に係るリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極活物質を用いることにより、体積当たりの放電容量が大きい非水電解質二次電池を提供することができるので、この非水電解質二次電池は、ハイブリッド自動車用、電気自動車用の非水電解質二次電池として有用である。
【符号の説明】
【0122】
１ 非水電解質二次電池（リチウム二次電池）
２ 電極群
３ 電池容器
４ 正極端子
４’ 正極リード
５ 負極端子
５’ 負極リード
２０ 蓄電ユニット
３０ 蓄電装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】