アルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物
【課題】本発明の目的は、空気よりも酸素濃度が低く、水蒸気や二酸化炭素の濃度が高い条件で焼成しても、高出力の放電容量を有するアルカリ金属複合金属酸化物が得られるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物を提供することにある。
【解決手段】無機塩からなる融剤と、アルカリ金属化合物（ただし、前記融剤とは異なる化合物を少なくとも含む。）と、遷移金属化合物とからなるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物であって、前記原料混合物を焼成するときの保持温度で、前記融剤がアルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有するアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【解決手段】無機塩からなる融剤と、アルカリ金属化合物（ただし、前記融剤とは異なる化合物を少なくとも含む。）と、遷移金属化合物とからなるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物であって、前記原料混合物を焼成するときの保持温度で、前記融剤がアルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有するアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ金属複合金属酸化物の製造用の原料混合物に関する。特に、非水電解質二次電池用電極活物質に用いられるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ金属複合金属酸化物は、リチウム二次電池などの非水電解質二次電池の電極活物質として用いられている。リチウム二次電池は、既に携帯電話用途、ノートパソコン用途などの小型電源として実用化されている。さらに自動車用途や電力貯蔵用途などの大型電源においても、その適用が試みられている。
【０００３】
従来、アルカリ金属複合金属酸化物は、アルカリ金属化合物と遷移金属化合物とを混合して得られる原料混合物を焼成して製造される。
そして、より結晶性の高いアルカリ金属複合金属酸化物を製造できる製造方法として、アルカリ金属化合物である水酸化リチウム一水和物または炭酸リチウムと、遷移金属化合物であるニッケル−マンガン−鉄共沈物（遷移金属複合金属水酸化物）と、融剤として塩化カリウムとを混合して得られるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物を焼成する製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、アルカリ金属複合金属酸化物は、アルカリ金属化合物と遷移金属化合物とを混合して得られる原料混合物を焼成して製造される。特に、アルカリ金属複合金属酸化物を構成する遷移金属元素の平均酸化数が遷移金属化合物を構成する遷移金属元素の平均酸化数よりも高い場合には、空気中もしくは空気より高い酸素濃度の雰囲気で焼成する。酸素濃度が不十分であると、十分な酸化が進行せず、アルカリ金属複合金属酸化物の結晶化が不十分であったり、電極活物質として不活性な遷移金属元素および酸素元素のみからなる酸化物が生成したりするためである。
【０００６】
アルカリ金属複合金属酸化物の焼成では、反応生成物として二酸化炭素や水蒸気が発生する場合がある。アルカリ化合物や遷移金属化合物として水酸化物を使用するときに、水蒸気が発生する。アルカリ化合物や遷移金属化合物として炭酸塩を使用するときに、二酸化炭素が発生する。アルカリ金属複合金属酸化物の焼成のときに二酸化炭素や水蒸気が雰囲気中に存在すると、アルカリ金属複合金属酸化物の結晶化が不十分であったり、電極活物質として不活性な遷移金属元素および酸素元素のみからなる酸化物が生成したりする。
【０００７】
アルカリ金属複合金属酸化物の工業的な生産を考慮した場合、量産化、省エネルギー化、低コスト化のために、一定体積の炉内空間において、大量の原料混合物を焼成できることが望ましい。しかしながら、焼成では雰囲気中の酸素が消費されるため酸素濃度が低下する。また焼成中に水蒸気や二酸化炭素が生成する場合があり、このとき雰囲気中の水蒸気や二酸化炭素の濃度が上昇する場合がある。
さらに省エネルギー化や低コスト化のためには、焼成炉としてメタンやプロパンなどの炭化水素の燃焼熱を熱源とするガス炉を使用できることが望ましい。ガス炉においては、熱源を得るための燃料の燃焼において、酸素が消費され、水蒸気と二酸化炭素が発生し、結果的に、焼成雰囲気の酸素濃度の低下と水蒸気および二酸化炭素の濃度の上昇が生ずる。
そのため、一度に大量に焼成して得られたアルカリ金属複合金属酸化物や、ガス炉で焼成して得られたアルカリ金属複合金属酸化物では、結晶化が不十分であったり、電極活物質として不活性な遷移金属元素および酸素元素のみからなる酸化物が生成したりするため、該アルカリ金属複合金属酸化物を用いてなるリチウム二次電池の高出力の放電容量は十分ではない。
【０００８】
＜補足：焼成反応＞
Ｍ（ＯＨ）２＋０．５Ｌｉ２ＣＯ３＋０．２５Ｏ２→ＬｉＭＯ２＋０．５ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ
Ｍ：遷移金属元素、Ｌｉ：リチウム（アルカリ金属元素）
【０００９】
本発明の目的は、空気よりも酸素濃度が低く、水蒸気や二酸化炭素の濃度が高い条件で焼成しても、高出力の放電容量を有するアルカリ金属複合金属酸化物が得られるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物を提供することにある。
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明者は、アルカリ金属化合物と、遷移金属化合物と、融剤との混合物の焼成について鋭意検討した結果、本発明を完成させるに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち本発明は、下記の発明を提供する。
無機塩からなる融剤と、アルカリ金属化合物（ただし、前記融剤とは異なる化合物を少なくとも含む。）と、遷移金属化合物とからなるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物であって、前記原料混合物を焼成するときの保持温度で、前記融剤がアルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有するアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のアルカリ金属複合金属酸化物を用いれば、高い放電容量と高い出力特性を有する非水電解質二次電池を与えることができる。該二次電池は、特に、高い出力特性を要求される用途、例えば自動車用途や電動工具用途などの非水電解質二次電池に極めて有用となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】アルカリ金属複合金属酸化物の生成に必要な酸化力と各種酸化剤との酸化力の比較
【図２】アルカリ金属複合金属酸化物の生成に必要な酸化力と各種硫酸塩の酸化力の比較（１）
【図３】アルカリ金属複合金属酸化物の生成に必要な酸化力と各種硫酸塩の酸化力の比較（２）
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物は、無機塩からなる融剤と、アルカリ金属化合物（ただし、前記融剤とは異なる化合物を少なくとも含む。）と、遷移金属化合物とからなるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物であって、前記原料混合物を焼成するときの保持温度で、前記融剤がアルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有する。
【００１５】
＜無機塩からなる融剤＞
本発明において、無機塩からなる融剤は、焼成温度において、アルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を発揮できるものである。融剤の全部もしくは一部が、アルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有する無機塩からなるものであればよい。
【００１６】
＜アルカリ金属複合金属酸化物の生成に必要な酸化力＞
本発明におけるアルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力および融剤の有する酸化力は、下記の計算により、酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）を用いて推定できる。
【００１７】
＜ＬｉＦｅＯ２の生成に必要な酸化力＞
アルカリ金属複合金属酸化物の生成に必要な酸化力の一例を下記の例に従って説明する。
ここで、一例として、アルカリ金属化合物としてＬｉ２ＣＯ３を用い、遷移金属化合物としてＦｅ（ＯＨ）２を用いて、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成する反応について、アルカリ金属複合金属酸化物の生成に必要な酸化力を計算する。
アルカリ金属化合物としてＬｉ２ＣＯ３を用い、遷移金属化合物としてＦｅ（ＯＨ）２を用いて、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成する平衡は次のように与えられる。
４ＬｉＦｅＯ２＋２ＣＯ２＋４Ｈ２Ｏ＝２Ｌｉ２ＣＯ３＋４Ｆｅ（ＯＨ）２＋Ｏ２
・・・平衡（ａ）
平衡（ａ）の平衡定数（Ｋｅｑ（ａ））には下記の関係がある。
・・・式（１）
平衡（ａ）の酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）は、次のように与えられる。
・・・式（２）
ここで式（２）の右辺第１項である
は、酸化還元系に特有の酸素ポテンシャルを表し、右辺第２項である
はその酸化還元系に関与する物質の濃度による酸素ポテンシャルの変化を表す。
各種の酸化還元系の酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）を比較する上では、右辺第１項である
は、右辺第２項である
よりも大きく変化するため、酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）の変化に与える影響が大きい。そこで、平衡（ａ）の酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）を式（２）の右辺第１項のｌｏｇ［Ｋｅｑ（ａ）］のみで表す。
すなわち平衡（ａ）の酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）は、式（３）で与えられる。
ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]＝ｌｏｇ［Ｋｅｑ（ａ）］・・・式（３）
ここでｌｏｇ［Ｋｅｑ（ａ）］は、所定の温度Ｔ［℃］における反応の自由エネルギー変化ΔｒＧＴ゜［Ｊ／ｍｏｌ］により計算される。
・・・式（４）
ここで、Ｒは気体定数（８．３１４［Ｊ／（Ｋ／ｍｏｌ）］）である。
自由エネルギー変化ΔｒＧＴ゜［Ｊ／ｍｏｌ］は、反応に関与する物質の所定の温度における生成自由エネルギーΔｆＧＴ゜により計算される。平衡（ａ）においては、次のように計算される。
ΔｒＧＴ゜（ｅｑ（a））
＝２ΔｆＧＴ゜（Ｌｉ２ＣＯ３）＋４ΔｆＧＴ゜（Ｆｅ（ＯＨ）２）＋ΔｆＧＴ゜（Ｏ２）
−４ΔｆＧＴ゜（ＬｉＦｅＯ２）−２ΔｆＧＴ゜（ＣＯ２）−４ΔｆＧＴ゜（ＣＯ２）
・・・式（５）
式（５）における、各物質の生成自由エネルギーΔｆＧＴ゜は熱力学データベースより調べることができる。また、ΔｆＧＴ゜は熱力学計算ソフトで計算できる。熱力学データベースおよび熱力学計算ソフトとしては、例えばＭＡＬＴ２（著作権者：日本熱測定学会、発売元：株式会社科学技術社）を使用できる。
９００℃におけるｌｏｇ［Ｋｅｑ（ａ）］を計算すると−３７である。すなわち、９００℃におけるＬｉＦｅＯ２を得るために必要な酸化力ｌｏｇ［Ｋｅｑ（ａ）］＝−３７である。
アルカリ金属化合物をＬｉ２ＣＯ３とし、遷移金属化合物をＦｅ（ＯＨ）２として、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力を各温度について計算し、図１から図３に示した。
【００１８】
＜無機塩の酸化力の計算＞
酸化力を有する融剤の例として、Ｋ２ＳＯ４を用いて計算例を示す。
Ｋ２ＳＯ４を含有する融剤では、下記の平衡式で表されるＫ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓの酸化還元平衡が生ずる。
０．５Ｋ２ＳＯ４＝０．５Ｋ２Ｓ＋Ｏ２・・・平衡（ｂ）
平衡（ｂ）の平衡定数（Ｋｅｑ（ｂ））には下記の関係がある。
・・・式（６）
Ｋ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓの酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）は、次のように与えられる。
・・・式（７）
ここで、式（７）の右辺第１項である
は、酸化還元系に特有の酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）を表し、右辺第２項である
はその酸化還元系に関与する物質の濃度による酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）の変化を表す。
各種の酸化還元系に酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）を比較する上では、右辺第１項である
は、右辺第２項である
よりも大きく変化するため、酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）の変化に与える影響が大きい。そこで、Ｋ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓの酸化還元平衡の有する酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）を式（６）の右辺第１項ｌｏｇ［Ｋｅｑ（ｂ）］のみで表す。
すなわち、Ｋ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓの酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）は式（８）で与えられる。
ｌｏｇ［Ｐ（Ｏ２）］＝ｌｏｇ［Ｋ（Ｋ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓ）］ ・・・式（８）
ここでｌｏｇ［Ｋ（Ｋ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓ）］は、所定の温度Ｔ［℃］における反応の自由エネルギー変化ΔｒＧＴ゜［Ｊ／ｍｏｌ］により計算される。
・・・式（９）
ここで、Ｒは気体定数（８．３１４［Ｊ／（Ｋ／ｍｏｌ）］）である。
ΔｒＧＴ゜（ｅｑ（ｂ））
＝０．５ΔｆＧＴ゜（Ｋ２Ｓ）＋ΔｆＧＴ゜（Ｏ２）−０．５ΔｆＧＴ゜（Ｋ２ＳＯ４）
・・・式（１０）
ここでｌｏｇ［Ｋｅｑ（ｂ）］は例えば熱力学データベースソフトＭＡＬＴ２を使用して計算される。
９００℃におけるｌｏｇ［Ｋｅｑ（ｂ）］は−１５である。すなわち、Ｋ２ＳＯ４融剤の９００℃における酸化力ｌｏｇ［Ｋｅｑ（ｂ）（Ｋ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓ）］＝−１５である。
Ｋ２ＳＯ４を含有する融剤で生ずるＫ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓの酸化還元平衡の酸化力を各温度について計算し、図２の（ｂ−３）に示した。
【００１９】
図２では、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力（０）とＫ２ＳＯ４を含有する融剤の酸化力（ｂ−３）を比較できる。
Ｋ２ＳＯ４を含有する融剤の酸化力（ｂ−３）は、３００℃以上で、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力（０）よりも高くなる。
すなわちＫ２ＳＯ４を含有する融剤は３００℃以上でアルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力を有する。
【００２０】
アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力（０）を、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）の酸化力（ａ−１）と、タングステン酸ナトリウム（Ｎａ２ＷＯ４）の酸化力（ａ−２）と、バナジウム酸ナトリウム（ＮａＶＯ３）の酸化力（ａ−３）と、モリブデン酸ナトリウム（Ｎａ２ＭｏＯ４）の酸化力（ａ−４）と、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）の酸化力（ａ−５）と、ニオブ酸ナトリウム（ＮａＮｂＯ３）の酸化力（ａ−６）と、ホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯ２）の酸化力（ａ−７）とそれぞれ比較し、図１に示した。
アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力（０）に比較して、これらの酸化力はある温度以上において、高くなる。
すなわち硫酸塩、タングステン酸塩、バナジウム酸塩、モリブデン酸塩、硝酸塩、ニオブ酸塩およびホウ酸塩は、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力を有する。
そして硫酸塩、硝酸塩、タングステン酸塩、バナジウム酸塩、モリブデン酸塩、ニオブ酸塩、ホウ酸塩からなる群より選ばれる１種以上を含有する融剤は酸化力、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力を有する。
【００２１】
アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力（０）を、Ｌｉ２ＳＯ４の酸化力（ｂ−１）、Ｎａ２ＳＯ４の酸化力（ｂ−２）、Ｋ２ＳＯ４の酸化力（ｂ−３）、Ｒｂ２ＳＯ４の酸化力（ｂ−４）、ＭｇＳＯ４の酸化力（ｂ−５）、ＣａＳＯ４の酸化力（ｂ−６）、ＣｓＳＯ４の酸化力（ｂ−７）、ＢａＳＯ４の酸化力（ｂ−８）のそれぞれと図２および図３で比較した。
アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力（０）に比較して、これらの酸化力はある温度以上において高くなる。
すなわちカチオンが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる硫酸塩は、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力を有する。
そしてカチオンが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる硫酸塩を含有する融剤は酸化力、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力を有する。
【００２２】
アルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有する無機塩として、硫酸塩、タングステン酸塩、バナジウム酸塩、モリブデン酸塩、硝酸塩、ニオブ酸塩およびホウ酸塩からなる群より選ばれる１種以上を用いることができる。
【００２３】
より好ましくは、前記無機塩を構成するカチオンがＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選ばれる１種以上である。
【００２４】
アルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有する無機塩からなる融剤を用いて、原料混合物を焼成すると、アルカリ金属複合金属酸化物を構成する遷移金属元素の平均酸化数が遷移金属化合物を構成する遷移金属元素の平均酸化数よりも高いことが好ましい。
【００２５】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとする硫酸塩としては、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｎａ２ＳＯ４、Ｋ２ＳＯ４、Ｒｂ２ＳＯ４、Ｃｓ２ＳＯ４、ＣａＳＯ４、ＭｇＳＯ４、ＳｒＳＯ４およびＢａＳＯ４を挙げることができる。
これらの融点は、Ｌｉ２ＳＯ４（８５９℃）、Ｎａ２ＳＯ４（８８４℃）、Ｋ２ＳＯ４（１０６９℃）、Ｒｂ２ＳＯ４（１０６６℃）、Ｃｓ２ＳＯ４（１００５℃）、ＭｇＳＯ４（１１３７℃）、ＣａＳＯ４（１４６０℃）、ＳｒＳＯ４（１６０５℃）、ＢａＳＯ４（１５８０℃）である。
【００２６】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとするタングステン酸塩としては、Ｌｉ２ＷＯ４、Ｎａ２ＷＯ４、Ｋ２ＷＯ４、Ｒｂ２ＷＯ４、Ｃｓ２ＷＯ４、ＭｇＷＯ４、ＣａＷＯ４、ＳｒＷＯ４およびＢａＷＯ４を挙げることができる。
これらの融点は、Ｌｉ２ＷＯ４（７４２℃）、Ｎａ２ＷＯ４（６８７℃）、Ｋ２ＷＯ４（９２６℃）である。
【００２７】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとするバナジウム酸塩としては、ＬｉＶＯ３、ＮａＶＯ３、ＫＶＯ３、ＲｂＶＯ３、ＣｓＶＯ３、Ｍｇ（ＶＯ３）２、Ｃａ（ＶＯ３）２、Ｓｒ（ＶＯ３）２およびＢａ（ＶＯ３）２を挙げることができる。
これらの融点は、ＮａＶＯ３（６３０℃）、Ｂａ（ＶＯ３）２（Ｂａ２Ｖ２Ｏ７として８６３℃）である。
【００２８】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとするモリブデン酸塩としては、Ｌｉ２ＭｏＯ４、Ｎａ２ＭｏＯ４、Ｋ２ＭｏＯ４、Ｒｂ２ＭｏＯ４、Ｃｓ２ＭｏＯ４、ＭｇＭｏＯ４、ＣａＭｏＯ４、ＳｒＭｏＯ４およびＢａＭｏＯ４を挙げることができる。
これらの融点は、Ｌｉ２ＭｏＯ４（７０５℃）、Ｎａ２ＭｏＯ４（６９８℃）、Ｋ２ＭｏＯ４（９１９℃）、Ｒｂ２ＭｏＯ４（９５８℃）、Ｃｓ２ＭｏＯ４（９５６℃）、ＭＧＭｏＯ４（１０６０℃）、ＣａＭｏＯ４（１５２０℃）、ＳｒＭｏＯ４（１０４０℃）、ＢａＭｏＯ４（１４６０℃）である。
【００２９】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとする硝酸塩としては、ＬｉＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３、ＲｂＮＯ３、ＣｓＮＯ３、Ｍｇ（ＮＯ３）２、Ｃａ（ＮＯ３）２、Ｓｒ（ＮＯ３）２およびＢａ（ＮＯ３）２を挙げることができる。
これらの融点は、ＬｉＮＯ３（２５４℃）、ＮａＮＯ３（３１０℃）、ＫＮＯ３（３３７℃）、ＲｂＮＯ３（３１６℃）、ＣｓＮＯ３（４１７℃）、Ｃａ（ＮＯ３）２（５６１℃）、Ｓｒ（ＮＯ３）２（６４５℃）、Ｂａ（ＮＯ３）２（５９６℃）である。
【００３０】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとするニオブ酸塩としては、ＬｉＮｂＯ３、ＮａＮｂＯ３、ＫＮｂＯ３、ＲｂＮｂＯ３、ＣｓＮｂＯ３、Ｍｇ（ＮｂＯ３）２、Ｃａ（ＮｂＯ３）２、Ｓｒ（ＮｂＯ３）２およびＢａ（ＮｂＯ３）２を挙げることができる。
これらの融点は、ＬｉＮｂＯ３（１２５５℃）、ＮａＮｂＯ３（１２５０℃）、ＫＮｂＯ３（１０５０℃）である。
【００３１】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとするホウ酸塩としては、ＬｉＢＯ２、ＮａＢＯ２、ＫＢＯ２、ＲｂＢＯ２、ＣｓＢＯ２、Ｍｇ（ＢＯ２）２、Ｃａ（ＢＯ２）２、Ｓｒ（ＢＯ２）２およびＢａ（ＢＯ２）２を挙げことができる。
これらの融点は、ＬｉＢＯ２（８４５℃）、ＮａＢＯ２（９６６℃）、ＫＢＯ２（９５０℃）、Ｃａ（ＢＯ２）２（１１５４℃）である。
【００３２】
本発明における融剤とは、焼成時の保持温度で、その一部もしくは全体が融解するものを示す。２種以上の融剤を組み合わせることで、各融剤の単体の融点よりも、組み合わせた融剤の融点は低くなる。また融剤はアルカリ金属化合物と共存することで、融点が下がる。融剤の一部がアルカリ金属化合物と同じであってもよい。
【００３３】
＜その他の融剤＞
アルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有する無機塩以外にも、その他の無機塩として、水酸化物、炭酸塩、リン酸塩およびハロゲン化物（フッ化物、塩化物、臭素化物、ヨウ素化物）からなる群より選ばれる１種以上を用いることができる。好ましくは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選ばれる１種以上を構成元素とする。また、これらの無機塩を２種以上用いることができる。
【００３４】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとする水酸化物としては、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＲｂＯＨ、ＣｓＯＨ、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｓｒ（ＯＨ）２およびＢａ（ＯＨ）２を挙げることができる。
これらの融点は、ＬｉＯＨ（４６２℃）、ＮａＯＨ（３１８℃）、ＫＯＨ（３６０℃）、ＲｂＯＨ（３０１℃）、ＣｓＯＨ（２７２℃）、Ｍｇ（ＯＨ）２（３５０℃）、Ｃａ（ＯＨ）２（４０８℃）、Ｓｒ（ＯＨ）２（３７５℃）、Ｂａ（ＯＨ）２（８５３℃）である。
【００３５】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとする炭酸塩としては，Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、Ｒｂ２ＣＯ３、Ｃｓ２ＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＳｒＣＯ３およびＢａＣＯ３を挙げることができる。
これらの融点は、Ｌｉ２ＣＯ３（７３５℃）、Ｎａ２ＣＯ３（８５４℃）、Ｋ２ＣＯ３（８９９℃）、Ｒｂ２ＣＯ３（８３７℃）、Ｃｓ２ＣＯ３（７９３℃）、ＭｇＣＯ３（９９０℃）、ＣａＣＯ３（８２５℃）、ＳｒＣＯ３（１４９７℃）、ＢａＣＯ３（１３８０℃）である。
【００３６】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとするリン酸塩としては、Ｌｉ３ＰＯ４、Ｎａ３ＰＯ４、Ｋ３ＰＯ４、Ｒｂ３ＰＯ４、Ｃｓ３ＰＯ４、Ｍｇ３（ＰＯ４）２、Ｃａ３（ＰＯ４）２、Ｓｒ３（ＰＯ４）２およびＢａ３（ＰＯ４）２を挙げることができる。
これらの融点は、Ｌｉ３ＰＯ４（８５７℃）、Ｋ３ＰＯ４（１３４０℃）、Ｍｇ３（ＰＯ４）２（１１８４℃）、Ｓｒ３（ＰＯ４）２（１７２７℃）、Ｂａ３（ＰＯ４）２（１７６７℃）である。
【００３７】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとする塩化物としては、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＲｂＣｌ、ＣｓＣｌ、ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＳｒＣｌ２およびＢａＣｌ２を挙げることができる。
これらの融点は、ＬｉＣｌ（６０５℃）、ＮａＣｌ（８０１℃）、ＫＣｌ（７７０℃）、ＲｂＣｌ、（７１８℃）、ＣｓＣｌ（６４５℃）、ＭｇＣｌ２（７１４℃）、ＣａＣｌ２（７８２℃）、ＳｒＣｌ２（８５７℃）、ＢａＣｌ２（９６３℃）である。
【００３８】
本発明において、原料混合物中の融剤の割合は、通常、遷移金属化合物１００重量部に対して、０．１〜１０００重量部である。好ましくは、０．５〜２００重量部、より好ましくは１〜１００重量部である。
【００３９】
＜アルカリ金属化合物＞
本発明においてアルカリ金属化合物としては、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の硝酸塩、アルカリ金属の硫酸塩、アルカリ金属のリン酸塩、およびアルカリ金属のハロゲン化物（フッ化物、塩化物、臭素化物、ヨウ素化物）を挙げることができる。これらのアルカリ金属化合物は水和物でもよい。これらのアルカリ金属化合物は２種以上併用してもよい。ただし、前記融剤とは異なる化合物を少なくとも含む。
【００４０】
アルカリ金属の水酸化物としては、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＲｂＯＨおよびＣｓＯＨを挙げることができる。
【００４１】
アルカリ金属の炭酸塩としては，Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、Ｒｂ２ＣＯ３およびＣｓ２ＣＯ３を挙げることができる。
【００４２】
アルカリ金属の硝酸塩としては、ＬｉＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３、ＲｂＮＯ３およびＣｓＮＯ３を挙げることができる。
【００４３】
アルカリ金属の硫酸塩としては、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｎａ２ＳＯ４、Ｋ２ＳＯ４、Ｒｂ２ＳＯ４およびＣｓ２ＳＯ４を挙げることができる。
【００４４】
アルカリ金属の硝酸塩としては、Ｌｉ３ＰＯ４、Ｎａ３ＰＯ４、Ｋ３ＰＯ４、Ｒｂ３ＰＯ４およびＣｓ３ＰＯ４を挙げることができる。
【００４５】
アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば塩化物が挙げられる。アルカリ金属の塩化物としては、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＲｂＣｌおよびＣｓＣｌを挙げることができる。
【００４６】
＜遷移金属化合物＞
本発明において、遷移金属化合物は、遷移金属の酸化物、水酸化物（オキシ水酸化物も含む。以下同じ。）、塩化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩および酢酸塩を挙げることができる。これらの遷移金属化合物は水和物でもよい。これらの遷移金属化合物を２種以上併用してもよい。
【００４７】
前記遷移金属化合物を構成する遷移金属元素が、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群より選ばれる１種以上であることが好ましい。
【００４８】
また、得られる非水電解質二次電池のレート特性をさらにより高めるためには、前記遷移金属化合物を構成する遷移金属元素が、Ｆｅと、さらにＭｎ、ＣｏおよびＮｉからなる群より選ばれる１種以上とであることが好ましい。より好ましくは前記遷移金属化合物を構成する遷移金属元素が、Ｆｅと、さらにＮｉまたはＭｎである。
【００４９】
さらに好ましくは、前記遷移金属化合物を構成する遷移金属元素として少なくともＦｅを有することである。好ましいＦｅの量としては、遷移金属元素の中のＦｅのモル分率が０．０１〜０．５であり、より好ましくは０．０２〜０．２である。
【００５０】
Ｍを遷移金属元素とすると、遷移金属の酸化物としては、例えば、ＭＯ、Ｍ２Ｏ３およびＭＯ２を挙げることができる。
【００５１】
遷移金属の水酸化物としては、例えば、Ｍ（ＯＨ）２およびＭ（ＯＨ）３を挙げることができる。遷移金属の水酸化物としては、遷移金属のオキシ水酸化物でもよい。遷移金属のオキシ水酸化物としては、例えば、ＭＯＯＨを挙げることができる。
【００５２】
遷移金属の塩化物としては、例えば、ＭＣｌ２およびＭＣｌ３を挙げることができる。
【００５３】
遷移金属の炭酸塩としては、例えば、ＭＣＯ３およびＭ２（ＣＯ３）３を挙げることができる。
【００５４】
遷移金属の硫酸塩としては、例えば、ＭＳＯ４およびＭ２（ＳＯ４）３を挙げることができる。
【００５５】
遷移金属の硝酸塩としては、例えば、Ｍ（ＮＯ３）２を挙げることができる。
【００５６】
遷移金属のシュウ酸塩としては、例えば、ＭＣ２Ｏ４を挙げることができる。
【００５７】
遷移金属の酢酸塩としては、例えば、Ｍ（ＣＨ３ＣＯＯ）２を挙げることができる。
【００５８】
遷移金属化合物は、水酸化物が好ましく用いられる。
遷移金属化合物は、複数の遷移金属元素で構成されることが好ましい。該遷移金属化合物は、共沈により得ることができ、水酸化物であることが好ましい。
【００５９】
＜正極活物質の製造＞
前記焼成における保持温度は、得られるアルカリ金属複合金属酸化物の比表面積を調整するために重要な因子である。通常、保持温度が高いほど、比表面積は小さくなる傾向にある。保持温度が低いほど、比表面積は大きくなる傾向にある。
焼成の保持温度として好ましくは２００〜１０５０℃である。さらに好ましくは３００〜１０５０℃であり、特に好ましくは６００〜１０５０℃である。
保持温度の設定は、融剤の種類にも依存し、前記の融剤の融点および酸化力を考慮すればよい。
保持温度で保持する時間は、通常０．１〜２０時間であり、好ましくは０．５〜８時間である。
保持温度までの昇温速度は、通常５０〜４００℃／時間であり、保持温度から室温までの降温速度は、通常１０〜４００℃／時間である。
また融剤は、アルカリ金属複合金属酸化物に残留していてもよいし、洗浄、分解、蒸発などにより除去されていてもよい。
【００６０】
また、焼成後において、得られるアルカリ金属複合金属酸化物を、ボールミルやジェットミルなどを用いて粉砕してもよい。粉砕によって、アルカリ金属複合金属酸化物の比表面積を調整することが可能な場合がある。また、焼成と粉砕とを２回以上繰り返してもよい。また、アルカリ金属複合金属酸化物は必要に応じて洗浄または分級できる。
【００６１】
本発明の原料混合物を用いて得られるアルカリ金属複合金属酸化物は、高い出力特性を要する非水電解質二次電池の正極活物質として有用となる。
【００６２】
本発明の原料混合物を用いて得られるアルカリ金属複合金属酸化物は、通常０．０５〜１μｍの粒径の一次粒子からなる。一次粒子の粒径は、アルカリ金属複合金属酸化物の電子顕微鏡写真から測定できる。
【００６３】
本発明の原料混合物を用いて得られるアルカリ金属複合金属酸化物の結晶構造は、層状構造であることが好ましい。さらに非水電解質二次電池の放電容量を大きくするために、結晶構造はＲ−３ｍまたはＣ２／ｍの空間群に帰属することが好ましい。空間群Ｒ−３ｍは、六方晶型の結晶構造に含まれる。前記六方晶型の結晶構造は、Ｐ３、Ｐ３1、Ｐ３2、Ｒ３、Ｐ−３、Ｒ−３、Ｐ３１２、Ｐ３２１、Ｐ３1１２、Ｐ３1２１、Ｐ３2１２、Ｐ３2２１、Ｒ３２、Ｐ３ｍ１、Ｐ３１ｍ、Ｐ３ｃ１、Ｐ３１ｃ、Ｒ３ｍ、Ｒ３ｃ、Ｐ−３１ｍ、Ｐ−３１ｃ、Ｐ−３ｍ１、Ｐ−３ｃ１、Ｒ−３ｍ、Ｒ−３ｃ、Ｐ６、Ｐ６1、Ｐ６5、Ｐ６2、Ｐ６4、Ｐ６3、Ｐ−６、Ｐ６／ｍ、Ｐ６3／ｍ、Ｐ６２２、Ｐ６1２２、Ｐ６5２２、Ｐ６2２２、Ｐ６4２２、Ｐ６3２２、Ｐ６ｍｍ、Ｐ６ｃｃ、Ｐ６3ｃｍ、Ｐ６3ｍｃ、Ｐ−６ｍ２、Ｐ−６ｃ２、Ｐ−６２ｍ、Ｐ−６２ｃ、Ｐ６／ｍｍｍ、Ｐ６／ｍｃｃ、Ｐ６3／ｍｃｍおよびＰ６3／ｍｍｃからなる群より選ばれるいずれか一つの空間群に帰属する。
また、空間群Ｃ２／ｍは、単斜晶型の結晶構造に含まれる。前記単斜晶型の結晶構造は、Ｐ２、Ｐ２1、Ｃ２、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｃｍ、Ｃｃ、Ｐ２／ｍ、Ｐ２1／ｍ、Ｃ２／ｍ、Ｐ２／ｃ、Ｐ２1／ｃおよびＣ２／ｃからなる群より選ばれるいずれか一つの空間群に帰属する。
なお、アルカリ金属複合金属酸化物の結晶構造は粉末Ｘ線回折測定により得られる粉末Ｘ線回折図形から同定することができる。粉末Ｘ線回折測定におけるＸ線の線源としてはＣｕＫα線、ＣｏＫα線、ＭｏＫα線およびＷＫα線を用いることができる。
【００６４】
また、本発明において、アルカリ金属複合金属酸化物を構成する遷移金属元素が、Ｎｉ、Ｍｎ、ＣｏおよびＦｅからなる群より選ばれる１種以上の遷移金属元素である場合には、本発明の効果を損なわない範囲で、該遷移金属元素の一部を、他元素で置換してもよい。ここで、他元素としては、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎなどの元素を挙げることができる。
【００６５】
また、本発明の効果を損なわない範囲で、本発明のアルカリ金属複合金属酸化物の粒子の表面に、該酸化物とは異なる化合物を付着させてもよい。該化合物としては、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｍｇおよび遷移金属元素からからなる群より選ばれる１種以上の元素から構成される化合物であり、好ましくはＢ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｇａ、ＩｎおよびＳｎからなる群より選ばれる１種以上の元素から構成される化合物、より好ましくはＡｌの化合物を挙げることができる。
前記化合物として具体的には、前記元素の酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩、硝酸塩および有機酸塩を挙げることができ、好ましくは、酸化物、水酸化物およびオキシ水酸化物である。また、これらの化合物を混合して用いてもよい。これら化合物の中でも、特に好ましい化合物はアルミナである。また、付着後に加熱を行ってもよい。
【００６６】
本発明の製造方法によって得られるアルカリ金属複合金属酸化物を有する正極活物質は、非水電解質二次電池に好適である。
【００６７】
＜正極の製造＞
前記正極活物質を用いて、正極を製造する方法として、非水電解質二次電池用の正極を製造する場合を例に挙げて、次に説明する。
【００６８】
正極は、正極活物質、導電材およびバインダーを含む正極合剤を正極集電体に担持させて製造する。
前記導電材としては炭素材料を用いることができ、炭素材料として黒鉛粉末、カーボンブラック（例えば、アセチレンブラック）および繊維状炭素材料を挙げることができる。正極中の導電材の割合を高めることで、正極の導電性が高くなり、充放電効率およびレート特性を向上させることができる。正極中の導電材の割合が大きすぎると、正極合剤と正極集電体との結着性が低下させ、内部抵抗が増大することがある。通常、正極合剤中の導電材の割合は、正極活物質１００重量部に対して５〜２０重量部である。
導電材として黒鉛化炭素繊維、カーボンナノチューブなどの繊維状炭素材料を用いる場合には、この割合を下げることも可能である。またカーボンブラックは、少量を正極合剤中に添加することで、正極内部の導電性を高め、充放電効率およびレート特性を向上させることができる。
【００６９】
前記バインダーとしては、熱可塑性樹脂を用いることができ、具体的には、ポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶｄＦということがある。）、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥということがある。）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体および四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル系共重合体などのフッ素樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂；が挙げられる。
また、これらの二種以上を混合して用いてもよい。
また、バインダーとしてフッ素樹脂およびポリオレフィン樹脂を用い、正極合剤１００重量％中の該フッ素樹脂の割合が１〜１０重量％、該ポリオレフィン樹脂の割合が０．１〜２重量％となるように含有させることによって、正極集電体との結着性に優れた正極合剤を得ることができる。
【００７０】
前記正極集電体としては、Ａｌ、Ｎｉ、ステンレスなどの導電体を用いることができる。さらに、薄膜に加工しやすく、安価であるという点でＡｌが好ましい。
正極集電体に正極合剤を担持させる方法としては、加圧成型する方法や正極合剤ペーストを固着する方法が挙げられる。
正極活物質と導電材とバインダーと溶媒とを用いて、正極合剤ペーストが作製される。該正極合剤ペーストを正極集電体上に塗布し、そして乾燥後プレスするなどして固着させる。
該溶媒としては、水系溶媒または有機溶媒を用いることができる。
溶媒には必要に応じて増粘剤を添加してもよい。該増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンが挙げられる。
該有機溶媒としては、Ｎ，Ｎ―ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチレントリアミンなどのアミン系溶媒；テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒；メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒；酢酸メチルなどのエステル系溶媒；ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどのアミド系溶媒；が挙げられる。
【００７１】
正極合剤を正極集電体へ塗布する方法としては、スリットダイ塗工法、スクリーン塗工法、カーテン塗工法、ナイフ塗工法、グラビア塗工法および静電スプレー法が挙げられる。以上に挙げた方法により、非水電解質二次電池用正極を製造することができる。
【００７２】
前記の正極を用いて、非水電解質二次電池を製造する方法として、リチウム二次電池を製造する場合を例に挙げて、次に説明する。
セパレータ、負極および前記の正極を、積層および巻回することにより電極群を作製する。該電極群を電池ケース内に収納し、電解液を含浸させることで、リチウム二次電池は製造される。
【００７３】
前記電極群の形状としては、例えば、該電極群を巻回の軸と垂直方向に切断したときの断面が、円、楕円、長方形、角がとれたような長方形などの形状を挙げることができる。また、電池の形状としては、ペーパー型、コイン型、円筒型、角型などの形状を挙げることができる。
【００７４】
前記負極は、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープかつ脱ドープが可能であればよく、負極活物質を含む負極合剤が負極集電体に担持されてなる電極または負極活物質単独からなる電極を挙げることができる。負極活物質としては、炭素材料、カルコゲン化合物（酸化物、硫化物など）、窒化物、金属または合金で、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープかつ脱ドープが可能な材料が挙げられる。これらの負極活物質を混合して用いてもよい。
【００７５】
＜負極＞
前記負極活物質につき、以下に例示する。
前記炭素材料として、具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維および有機高分子化合物焼成体などを挙げることができる。
前記酸化物として、具体的には、ＳｉＯ2、ＳｉＯなど式ＳｉＯx（ここで、ｘは正の実数）で表されるケイ素の酸化物；ＴｉＯ2、ＴｉＯなど式ＴｉＯx（ここで、ｘは正の実数）で表されるチタンの酸化物；Ｖ2Ｏ5、ＶＯ2など式ＶＯx（ここで、ｘは正の実数）で表されるバナジウムの酸化物；Ｆｅ3Ｏ4、Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＯなど式ＦｅＯx（ここで、ｘは正の実数）で表される鉄の酸化物；ＳｎＯ2、ＳｎＯなど式ＳｎＯx（ここで、ｘは正の実数）で表されるスズの酸化物；ＷＯ3、ＷＯ2など一般式ＷＯx（ここで、ｘは正の実数）で表されるタングステンの酸化物；Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12、ＬｉＶＯ2などのリチウムとチタンおよび／またはバナジウムとを含有する複合金属酸化物；を挙げることができる。
前記硫化物として、具体的には、Ｔｉ2Ｓ3、ＴｉＳ2、ＴｉＳなど式ＴｉＳx（ここで、ｘは正の実数）で表されるチタンの硫化物；Ｖ3Ｓ4、ＶＳ2、ＶＳなど式ＶＳx（ここで、ｘは正の実数）で表されるバナジウムの硫化物；Ｆｅ3Ｓ4、ＦｅＳ2、ＦｅＳなど式ＦｅＳx（ここで、ｘは正の実数）で表される鉄の硫化物；Ｍｏ2Ｓ3、ＭｏＳ2など式ＭｏＳx（ここで、ｘは正の実数）で表されるモリブデンの硫化物；ＳｎＳ2、ＳｎＳなど式ＳｎＳx（ここで、ｘは正の実数）で表されるスズの硫化物；ＷＳ2など式ＷＳx（ここで、ｘは正の実数）で表されるタングステンの硫化物；Ｓｂ2Ｓ3など式ＳｂＳx（ここで、ｘは正の実数）で表されるアンチモンの硫化物；Ｓｅ5Ｓ3、ＳｅＳ2、ＳｅＳなど式ＳｅＳx（ここで、ｘは正の実数）で表されるセレンの硫化物；を挙げることができる。
前記窒化物として、具体的には、Ｌｉ3Ｎ、Ｌｉ3-xＡxＮ（ここで、ＡはＮｉおよび／またはＣｏであり、０＜ｘ＜３である。）などのリチウム含有窒化物を挙げることができる。
これらの炭素材料、酸化物、硫化物、窒化物は、併用して用いてもよく、結晶質または非晶質のいずれでもよい。また、これらの炭素材料、酸化物、硫化物、窒化物は、主に、負極集電体に担持して、電極として用いられる。
【００７６】
また、前記金属として、具体的には、リチウム金属、シリコン金属およびスズ金属が挙げられる。
また、前記合金としては、Ｌｉ−Ａｌ、Ｌｉ−Ｎｉ、Ｌｉ−Ｓｉなどのリチウム合金；Ｓｉ−Ｚｎなどのシリコン合金；Ｓｎ−Ｍｎ、Ｓｎ−Ｃｏ、Ｓｎ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｌａなどのスズ合金；Ｃｕ2Ｓｂ、Ｌａ3Ｎｉ2Ｓｎ7などの合金；を挙げることもできる。
【００７７】
前記負極活物質の中で、電位平坦性が良好である、平均放電電位が低い、サイクル性が良いために、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛を主成分とする炭素材料が好ましく用いられる。炭素材料の形状としては、例えば天然黒鉛のような薄片状、メソカーボンマイクロビーズのような球状、黒鉛化炭素繊維のような繊維状または微粉末の凝集体のいずれでもよい。
【００７８】
前記負極合剤は、必要に応じて、バインダーを含有してもよい。バインダーとしては、熱可塑性樹脂を挙げることができ、具体的には、ＰＶｄＦ、熱可塑性ポリイミド、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンおよびポリプロピレンを挙げることができる。
【００７９】
前記負極集電体としては、Ｃｕ、Ｎｉ、ステンレスなどの導電体を挙げることができ、リチウムと合金を作り難い点、薄膜に加工しやすいという点で、Ｃｕを用いればよい。
負極集電体に負極合剤を担持させる方法としては、正極の場合と同様であり、加圧成型する方法や負極合剤ペーストを固着する方法が挙げられる。
【００８０】
＜セパレータ＞
前記セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、含窒素芳香族重合体などの材質からなる、多孔質膜、不織布、織布などの形態を有する材料を用いることができ、また、前記材質を２種以上用いてセパレータとしてもよいし、前記材料が積層されていてもよい。セパレータとしては、例えば特開２０００−３０６８６号公報、特開平１０−３２４７５８号公報などに記載のセパレータを挙げることができる。セパレータの厚みは電池の体積エネルギー密度が上がり、内部抵抗が小さくなるという点で、機械的強度が保たれる限り薄くした方がよく、通常５〜２００μｍ程度、好ましくは５〜４０μｍ程度である。
【００８１】
セパレータは、好ましくは、熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムを有する。非水電解質二次電池においては、通常、正極−負極間の短絡などが原因で電池内に異常電流が流れた際に、電流を遮断して、過大電流が流れることを阻止（シャットダウン）する機能を有することが好ましい。ここで、シャットダウンは、通常の使用温度を越えた場合に、セパレータにおける多孔質フィルムの微細孔を閉塞することによりなされる。そしてシャットダウンした後、ある程度の高温まで電池内の温度が上昇しても、その温度により破膜することなく、シャットダウンした状態を維持することが好ましい。かかるセパレータとしては、耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層されてなる積層フィルムが挙げられ、該フィルムをセパレータとして用いることにより、本発明における二次電池の耐熱性をより高めることが可能となる。ここで、耐熱多孔層は、多孔質フィルムの両面に積層されていてもよい。
【００８２】
以下、前記耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層されてなる積層フィルムについて説明する。
【００８３】
前記積層フィルムにおいて、耐熱多孔層は、多孔質フィルムよりも耐熱性の高い層であり、該耐熱多孔層は、無機粉末から形成されていてもよいし、耐熱樹脂を含有していてもよい。耐熱多孔層が、耐熱樹脂を含有することにより、塗工などの容易な手法で、耐熱多孔層を形成することができる。
耐熱樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、芳香族ポリエステル、ポリエーテルサルホンおよびポリエーテルイミドを挙げることができる。耐熱性をより高めるためには、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルホンおよびポリエーテルイミドが好ましい。より好ましくは、ポリアミド、ポリイミドまたはポリアミドイミドである。さらにより好ましくは、芳香族ポリアミド（パラ配向芳香族ポリアミド、メタ配向芳香族ポリアミド）、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミドイミドなどの含窒素芳香族重合体である。とりわけ好ましくは芳香族ポリアミドであり、製造面で、特に好ましいのは、パラ配向芳香族ポリアミド（以下、パラアラミドということがある。）である。
また、耐熱樹脂として、ポリ−４−メチルペンテン−１、環状オレフィン系重合体を挙げることもできる。これらの耐熱樹脂を用いることにより、積層フィルムの耐熱性、すなわち、積層フィルムの熱破膜温度をより高めることができる。
【００８４】
前記積層フィルムの熱破膜温度は、耐熱樹脂の種類に依存し、使用場面、使用目的に応じ、選択使用される。より具体的には、耐熱樹脂として、前記含窒素芳香族重合体を用いる場合には４００℃程度に、ポリ−４−メチルペンテン−１を用いる場合には２５０℃程度に、環状オレフィン系重合体を用いる場合には３００℃程度に、夫々、熱破膜温度をコントロールすることができる。また、耐熱多孔層が、無機粉末からなる場合には、熱破膜温度を５００℃以上にコントロールすることも可能である。
【００８５】
前記パラアラミドは、パラ配向芳香族ジアミンとパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドとの縮合重合により得られるものであり、アミド結合が芳香族環のパラ位またはそれに準じた配向位（例えば、４，４’−ビフェニレン、１，５−ナフタレン、２，６−ナフタレンなどのような反対方向に同軸または平行に延びる配向位）で結合される繰り返し単位から実質的になるものである。
具体的には、ポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）、ポリ（パラベンズアミド）、ポリ（４，４’−ベンズアニリドテレフタルアミド）、ポリ（パラフェニレン−４，４’−ビフェニレンジカルボン酸アミド）、ポリ（パラフェニレン−２，６−ナフタレンジカルボン酸アミド）、ポリ（２−クロロ−パラフェニレンテレフタルアミド）、パラフェニレンテレフタルアミド／２，６−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体などのパラ配向型またはパラ配向型に準じた構造を有するパラアラミドが例示される。
【００８６】
前記芳香族ポリイミドとしては、芳香族の二酸無水物とジアミンの縮重合で製造される全芳香族ポリイミドが好ましい。
該二酸無水物の具体例としては、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２’−ビス（３，４―ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパンおよび３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。該ジアミンの具体例としては、オキシジアニリン、パラフェニレンジアミン、ベンゾフェノンジアミン、３，３’−メチレンジアニリン、３，３’−ジアミノベンソフェノン、３，３’−ジアミノジフェニルスルフォンおよび１，５−ナフタレンジアミンが挙げられる。
また、溶媒に可溶なポリイミドが好適に使用できる。このようなポリイミドとしては、例えば、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの重縮合物のポリイミドが挙げられる。
【００８７】
前記芳香族ポリアミドイミドとしては、芳香族ジカルボン酸および芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるもの、ならびに、芳香族二酸無水物および芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるものが挙げられる。
芳香族ジカルボン酸の具体例としてはイソフタル酸およびテレフタル酸が挙げられる。また芳香族二酸無水物の具体例としては無水トリメリット酸が挙げられる。
芳香族ジイソシアネートの具体例としては、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、オルソトリランジイソシアネートおよびｍ−キシレンジイソシアネートが挙げられる。
【００８８】
また、イオン透過性をより高めるために、耐熱多孔層の厚みは、１〜１０μｍ、さらには１〜５μｍ、特に１〜４μｍが好ましい。また、耐熱多孔層は微細孔を有し、その孔径は、通常３μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以下である。
また、耐熱多孔層が、耐熱樹脂を含有する場合には、耐熱多孔層は後述のフィラーを含有することもできる。
【００８９】
前記積層フィルムにおいて、多孔質フィルムは、微細孔を有し、シャットダウン機能を有することが好ましい。この場合、多孔質フィルムは、熱可塑性樹脂を含有する。
多孔質フィルムにおける微細孔のサイズは通常３μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以下である。
多孔質フィルムの空孔率は、通常３０〜８０体積％、好ましくは４０〜７０体積％である。
熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムを用いた非水電解質二次電池では、通常の使用温度を越えると、熱可塑性樹脂が軟化して、微細孔を閉塞する。
【００９０】
前記熱可塑性樹脂には、非水電解質二次電池における電解液に溶解しないものが選択される。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂および熱可塑性ポリウレタン樹脂を挙げることができ、これらの２種以上の混合物を用いてもよい。より低温で軟化してシャットダウンさせるためには、ポリエチレンを含有することが好ましい。
前記ポリエチレンとして、具体的には、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレンおよび分子量が１００万以上の超高分子量ポリエチレンを挙げることもできる。
前記多孔質フィルムを構成する熱可塑性樹脂には、該フィルムの突刺し強度をより高めるために、少なくとも超高分子量ポリエチレンを含有することが好ましい。
また、多孔質フィルムの製造面において、熱可塑性樹脂には、重量平均分子量１万以下の低分子量のポリオレフィンからなるワックスを含有することが好ましい場合もある。
【００９１】
また、積層フィルムにおける多孔質フィルムの厚みは、通常、３〜３０μｍであり、さらに好ましくは３〜２５μｍである。また、本発明において、積層フィルムの厚みとしては、通常４０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下である。
また、耐熱多孔層の厚みをＡ（μｍ）、多孔質フィルムの厚みをＢ（μｍ）としたときには、Ａ／Ｂの値が、０．１以上１以下であることが好ましい。
【００９２】
また、耐熱多孔層に耐熱樹脂を含有する場合には、耐熱多孔層には１種以上のフィラーを含有していてもよい。フィラーは、有機粉末、無機粉末またはこれらの混合物のいずれから選ばれるものであってもよい。フィラーを構成する粒子の平均粒子径は０．０１〜１μｍであることが好ましい。
【００９３】
前記有機粉末としては、例えば、スチレン、ビニルケトン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、アクリル酸メチルなどの単独または２種類以上の共重合体；ポリテトラフルオロエチレン、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体、４フッ化エチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライドなどのフッ素系樹脂；メラミン樹脂；尿素樹脂；ポリオレフィン；ポリメタクリレート；が挙げられる。
該有機粉末は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いることもできる。
これらの有機粉末の中でも、化学的安定性の点で、ポリテトラフルオロエチレン粉末が好ましい。
【００９４】
前記無機粉末としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物、炭酸塩、硫酸塩などの無機物からなる粉末が挙げられる。これらの中でも、導電性の低い無機物からなる粉末が好ましく用いられる。
具体的に該無機粉末を例示すると、アルミナ、シリカ、二酸化チタンまたは炭酸カルシウムからなる粉末が挙げられる。該無機粉末は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いることもできる。これらの無機粉末の中でも、化学的安定性の点で、アルミナ粉末が好ましい。
より好ましくは、フィラーがアルミナ粒子のみで構成されることである。さらに好ましくは、フィラーを構成するアルミナ粒子の一部または全部が略球状をしていることである。
耐熱多孔層が無機粉末から構成される場合には、前記例示の無機粉末を用いればよく、必要に応じてバインダーと混ぜて用いればよい。
【００９５】
フィラーを構成する粒子のすべてがアルミナ粒子である場合には、耐熱多孔層の総重量を１００重量部としたときには、フィラーの重量は、通常５〜９５重量部であり、２０〜９５重量部であることが好ましい。より好ましくは３０〜９０重量部である。これらの範囲は、フィラーの材質の比重により、適宜設定できる。
【００９６】
フィラーの形状については、略球状、板状、柱状、針状、ウィスカー状および繊維状が挙げられ、いずれの粒子も用いることができる。さらに、均一な孔を形成しやすいことから、略球状粒子であることが好ましい。略球状粒子としては、粒子のアスペクト比（粒子の長径／粒子の短径）が１〜１．５である粒子が挙げられる。粒子のアスペクト比は、電子顕微鏡写真から測定することができる。
【００９７】
イオン透過性を高めるために、前記セパレータのガーレー法による透気度は、５０〜３００秒／１００ｃｃであることが好ましい。さらに好ましくは、５０〜２００秒／１００ｃｃである。
また、セパレータの空孔率は、通常３０〜８０体積％であり、好ましくは４０〜７０体積％である。セパレータは空孔率の異なるセパレータを積層したものであってもよい。
【００９８】
＜電解液および固体電解質＞
二次電池において、電解液は、通常、電解質および有機溶媒から構成される。
電解質としては、アルカリ金属をカチオンとする過塩素酸塩、六フッ化リン塩、六フッ化ヒ素塩、六フッ化アンチモン塩、四フッ化ホウ素塩、トリフルオロメタンスルホナート塩、スルホンアミド化合物のトリフルオロメタンスルホン酸塩、ホウ素化合物塩およびホウ酸塩が挙げられる。これらの２種以上の混合物を使用してもよい。
リチウム塩について例を示すと、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）（ＣＯＣＦ3）、Ｌｉ（Ｃ4Ｆ9ＳＯ3）、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、Ｌｉ2Ｂ10Ｃｌ10、ＬｉＢＯＢ（ここで、ＢＯＢは、ｂｉｓ（ｏｘａｌａｔｅ）ｂｏｒａｔｅのことである。）、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、ＬｉＡｌＣｌ4などのリチウム塩が挙げられる。リチウム塩として、通常、これらの中でもフッ素を含むＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2およびＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むものを用いる。
【００９９】
また前記電解液において、有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、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、４−トリフルオロメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、１，２−ジ（メトキシカルボニルオキシ）エタンなどのカーボネート類；１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、２，２，３，３−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類；ギ酸メチル、酢酸メチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル類；アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなどのアミド類；３−メチル−２−オキサゾリドンなどのカーバメート類；スルホラン、ジメチルスルホキシド、１，３−プロパンサルトンなどの含硫黄化合物；が挙げられる。
または、前記の有機溶媒にさらにフッ素置換基を導入したものを用いることができる。通常は前記有機溶媒のうちの二種以上を混合して用いる。
中でもカーボネート類を含む混合溶媒が好ましく、環状カーボネートと非環状カーボネートとの混合溶媒、または環状カーボネートとエーテル類との混合溶媒がさらに好ましい。
環状カーボネートと非環状カーボネートとの混合溶媒としては、動作温度範囲が広く、負荷特性に優れ、かつ負極の活物質として天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛材料を用いた場合でも難分解性であるという点で、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートを含む混合溶媒が好ましい。
また、特に安全性を向上する効果があることから、ＬｉＰＦ6などのフッ素を含むアルカリ金属塩およびフッ素置換基を有する有機溶媒を含む電解液を用いることが好ましい。
ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、２，２，３，３−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテルなどのフッ素置換基を有するエーテル類とジメチルカーボネートとを含む混合溶媒は、大電流放電特性にも優れており、さらに好ましい。
【０１００】
前記の電解液の代わりに固体電解質を用いてもよい。
固体電解質としては、例えばポリエチレンオキサイド系の高分子化合物、ポリオルガノシロキサン鎖もしくはポリオキシアルキレン鎖の少なくとも１種以上を含む高分子化合物などの有機系高分子電解質を用いることができる。また、高分子化合物に非水電解液を保持させた、いわゆるゲルタイプのものを用いることもできる。
また、Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2、Ｌｉ2Ｓ−ＧｅＳ2、Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5、Ｌｉ2Ｓ−Ｂ2Ｓ3、Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2−Ｌｉ3ＰＯ4、Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2−Ｌｉ2ＳＯ4などの硫化物を含む無機系固体電解質を用いてもよい。
これら固体電解質を用いて、安全性をより高めることができることがある。
また、本発明の非水電解質二次電池において、固体電解質を用いる場合には、固体電解質がセパレータの役割を果たす場合もあり、その場合には、セパレータを必要としないこともある。
【実施例】
【０１０１】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
なお、アルカリ金属複合金属酸化物の物性の測定、アルカリ金属複合金属酸化物を正極活物質として用いた電池による充放電試験は、次のようにして行った。
【０１０２】
＜アルカリ金属複合金属酸化物を正極活物質として用いた電池による充放電試験＞
１．充放電試験
正極活物質と導電材とバインダー溶液とを調整して、正極活物質：導電材：バインダーの重量比がそれぞれ８７：１０：３とした。これらをメノウ乳鉢を用いて混練して、正極合剤ペーストを作製した。
ここで導電材にはアセチレンブラックと黒鉛とを重量割合で１：９として混合したものを使用した。
バインダー溶液としては、ＰＶｄＦを溶解したＮ−メチル−２−ピロリドン（以下、ＮＭＰということがある。）溶液を使用した。
該正極合剤ペーストをＡｌ箔集電体に塗布した後、１５０℃で８時間真空乾燥して、正極を得た。
【０１０３】
得られた正極と、電解液と、セパレータと、負極とを組み合わせて、非水電解質二次電池（コイン型電池Ｒ２０３２）を作製した。なお、電池の組み立てはアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
電解液として、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネートとをそれぞれ体積比で３０：３５：３５とした混合溶媒に、電解質としてＬｉＰＦ6を１モル／リットルとなるように溶解したものを使用した。
セパレータとしてポリエチレン製多孔質フィルムの上に、耐熱多孔層を積層した積層フィルムセパレータを使用した。
また、負極として金属リチウムを使用した。
【０１０４】
前記のコイン型電池を用いて、２５℃保持下、以下に示す条件で充放電試験を実施した。充放電試験は、放電時の放電電流を変えて放電容量を測定した。
充電最大電圧４．３Ｖ、充電時間８時間、充電電流０．２ｍＡ／ｃｍ2
放電時は放電最小電圧を２．５Ｖで一定とし、各サイクルにおける放電電流を下記のように変えて放電を行った。
１０Ｃにおける放電容量が大きいほど、高い出力特性が得られることを示す。
１サイクル目の放電（０．２Ｃ）：放電電流０．２ｍＡ／ｃｍ2
２サイクル目の放電（０．２Ｃ）：放電電流０．２ｍＡ／ｃｍ2
３サイクル目の放電（１Ｃ） ：放電電流１．０ｍＡ／ｃｍ2
４サイクル目の放電（２Ｃ） ：放電電流２．０ｍＡ／ｃｍ2
５サイクル目の放電（５Ｃ） ：放電電流５．０ｍＡ／ｃｍ2
６サイクル目の放電（１０Ｃ） ：放電電流１０ｍＡ／ｃｍ2
【０１０５】
＜アルカリ金属複合金属酸化物の物性測定＞
２．アルカリ金属複合金属酸化物の粉末Ｘ線回折測定
アルカリ金属複合金属酸化物の粉末Ｘ線回折測定には株式会社リガク製ＲＩＮＴ２５００ＴＴＲ型を用いた。Ｘ線の線源にはＣｕＫα線源を用いた。アルカリ金属複合金属酸化物を専用のホルダーに充填し、回折角２θ＝１０〜９０°の範囲にて行い、粉末Ｘ線回折図形を得た。
【０１０６】
３．アルカリ金属複合金属酸化物の比表面積の測定
アルカリ金属複合金属酸化物０．５ｇを窒素雰囲気中１５０℃、１５分間乾燥した後、マイクロメリティックス製フローソーブＩＩ２３００を用いてＢＥＴ比表面積を測定した。前記方法で測定された比表面積をアルカリ金属複合金属酸化物の比表面積とした。
【０１０７】
・実施例１
＜遷移金属化合物の製造＞
ポリプロピレン製ビーカー内で、蒸留水に、水酸化カリウムを１０重量％となるように添加した。さらに攪拌して水酸化カリウムを完全に溶解させて、アルカリ水溶液として水酸化カリウム水溶液を調製した。
ガラス製ビーカー内で、蒸留水２００ｍｌに、目的とするニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を基準として、塩化ニッケル（ＩＩ）六水和物を９重量％となるように、塩化マンガン（ＩＩ）四水和物を８重量％となるように、さらに塩化鉄（ＩＩ）四水和物を１重量％となるように添加した。さらに攪拌して遷移金属塩を完全に溶解させて、ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を得た。
前記水酸化カリウム水溶液を攪拌しながら、これに前記ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を滴下した。水溶液中に共沈物が生成し、共沈物スラリーを得た。
次いで、共沈物スラリーについて、濾過・蒸留水洗浄を行い、１２０℃で乾燥させて共沈物を得た。
【０１０８】
＜アルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物の調整＞
遷移金属化合物を構成する遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤である硫酸カリウムと炭酸カリウムがそれぞれ５モルと５モルなるように調整した。
遷移金属化合物として共沈物と、アルカリ金属化合物として炭酸リチウムと、無機塩からなる融剤として硫酸カリウムと、その他の融剤として炭酸カリウムとを、メノウ乳鉢を用いて乾式混合して、前記原料混合物を得た。
【０１０９】
＜焼成によるアルカリ金属複合金属酸化物の作製＞
アルミナ製焼成容器に前記原料混合物を１０ｇ入れ、電気炉に設置した。
酸素濃度が１０体積％、二酸化炭素濃度が１０体積％となるように調整したガスを毎分５Ｌで電気炉内に流通して、電気炉内の雰囲気を調整した。雰囲気を調整した該電気炉で、９００℃まで加熱し、その温度で６時間保持して焼成を行なった。その後、室温まで冷却し、焼成品を得た。
該焼成品を粉砕し、蒸留水でデカンテーションによる洗浄を行い、濾過し、３００℃で６時間乾燥して、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ１を得た。
＜アルカリ金属複合金属酸化物の物性とそれを正極活物質とした充放電試験＞
Ａ１の比表面積と、結晶構造と、Ａ１を正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表１に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、後述の比較例１におけるＢ1を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、Ａ１を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった。
【０１１０】
・比較例１
比較例１では、遷移金属化合物を構成する遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムが１０モルとなるように調製した。
遷移金属化合物として実施例１と同様にして作製された共沈物と、空気中で安定なアルカリ金属化合物として炭酸リチウムと、その他の融剤として炭酸カリウムとを、メノウ乳鉢を用いて乾式混合して、原料混合物を得た。
次いで、実施例１と同様の条件で焼成、粉砕、洗浄、乾燥の過程を経てアルカリ金属複合金属酸化物としてＢ１を得た。
Ｂ１の比表面積と、結晶構造と、Ｂ１を正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表１に示す。
【０１１１】
・実施例２、比較例２
実施例２、比較例２では、焼成における雰囲気を酸素濃度が１０体積％、二酸化炭素濃度が５体積％となるように調整した。
実施例２では、焼成における雰囲気以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ２を得た。
比較例２では、焼成における雰囲気以外の条件は、比較例２と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＢ２を得た。
Ａ２とＢ２の比表面積と、結晶構造と、Ａ２とＢ２とをそれぞれ正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表１に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、比較例２におけるＢ２を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、実施例２におけるＡ２を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった。
【０１１２】
・実施例３、比較例３
実施例３、比較例３では、焼成における雰囲気を酸素濃度が１０体積％、二酸化炭素濃度が０体積％となるように調整した。
実施例３では、焼成における雰囲気以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ３を得た。
比較例３では、焼成における雰囲気以外の条件は、比較例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＢ３を得た。
Ａ３とＢ３の比表面積と、結晶構造と、Ａ３とＢ３とをそれぞれ正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表１に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、比較例３におけるＢ３を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、実施例３におけるＡ３を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった。
【０１１３】
・実施例４、実施例５、比較例４
実施例４、実施例５、比較例４では、焼成における保持温度を９００℃として、雰囲気を酸素濃度が２０体積％、二酸化炭素濃度が１０体積％となるように調整した。
実施例４では、焼成における雰囲気以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ４を得た。
実施例５では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１４０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ５モルと５モルとなるように調製した。焼成における雰囲気と原料混合物の比率以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ５を得た。
比較例４では、焼成における雰囲気以外の条件は、比較例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＢ４を得た。
Ａ４とＡ５とＢ４との、比表面積と、結晶構造と、Ａ４とＡ５とＢ４とをそれぞれ正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表２に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、比較例４におけるＢ４を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、実施例４におけるＡ４を正極活物質としたコイン型電池の値および実施例５におけるＡ５を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった。
【０１１４】
・実施例６、実施例７、実施例８、実施例９、比較例５
実施例６、実施例７、実施例８、実施例９、比較例５では、焼成における保持温度を８５０℃として、雰囲気を酸素濃度が２０体積％、二酸化炭素濃度が１０体積％となるように調整した。
実施例６では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ１モルと１モルとなるように調製した。焼成雰囲気その他の条件は実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ６を得た。
実施例７では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１４０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ１モルと１モルとなるように調製した。焼成における雰囲気と原料混合物の比率以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ７を得た。
実施例８では、焼成における雰囲気以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ８を得た。
実施例９では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１４０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ５モルと５モルとなるように調製した。焼成における雰囲気と原料混合物の比率以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ９を得た。
比較例５では、焼成における雰囲気以外の条件は、比較例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＢ５を得た。
Ａ６とＡ７とＡ８とＡ９とＢ５との、比表面積と、結晶構造と、Ａ６とＡ７とＡ８とＡ９とＢ５とをそれぞれ正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表３に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、比較例５におけるＢ５を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、実施例６におけるＡ６を正極活物質としたコイン型電池の値や、実施例７におけるＡ７を正極活物質としたコイン型電池の値や実施例８におけるＡ８を正極活物質としたコイン型電池の値や、実施例９におけるＡ９を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった
【０１１５】
・実施例１０、実施例１１、実施例１２、実施例１３、比較例６
実施例１０、実施例１１、実施例１２、実施例１３、比較例６では、焼成における保持温度を９５０℃として、雰囲気を酸素濃度が２０体積％、二酸化炭素濃度が１０体積％となるように調整した。
実施例１０では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ１モルと１モルとなるように調製した。焼成における雰囲気と原料混合物の比率以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ１０を得た。
実施例１１では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１４０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ１モルと１モルとなるように調製した。焼成における雰囲気と原料混合物の比率以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ１１を得た。
実施例１２では、焼成における雰囲気以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ１２を得た。
実施例１３では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１４０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ５モルと５モルとなるように調製した。焼成における雰囲気と原料混合物の比率以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ１３を得た。
比較例６では、焼成における雰囲気以外の条件は、比較例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＢ６を得た。
Ａ１０とＡ１１とＡ１２とＡ１３とＢ６との、比表面積と、結晶構造と、Ａ１０とＡ１１とＡ１２とＡ１３とＢ６とをそれぞれ正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表４に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、比較例６におけるＢ６を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、実施例１０におけるＡ１０を正極活物質としたコイン型電池の値や、実施例１１におけるＡ１１を正極活物質としたコイン型電池の値や、実施例１２におけるＡ１２を正極活物質としたコイン型電池の値や、実施例１３におけるＡ１３を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった。
【０１１６】
・実施例１４
＜アルカリ金属複合金属酸化物の製造＞
ポリエチレン製の反応容器内で、蒸留水に、水酸化カリウムを１５重量％となるように添加した。さらに攪拌して水酸化カリウムを完全に溶解させて、アルカリ水溶液として水酸化カリウム水溶液を調製した。
ガラスコーティングされた鉄鋼製の反応容器内で、蒸留水に、目的とするニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を基準として、塩化ニッケル（ＩＩ）六水和物を２２重量％となるように、塩化マンガン（ＩＩ）四水和物を１８重量％となるように、さらに塩化鉄（ＩＩ）四水和物を２重量％となるように添加した。さらに攪拌して遷移金属塩を完全に溶解させて、ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を得た。実施例１４におけるニッケル−マンガン−鉄混合水溶液中のニッケルとマンガンと鉄のモル比は、実施例１のニッケル−マンガン−鉄混合水溶液と同じとした。
前記水酸化カリウム水溶液を攪拌しながら、これに前記ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を滴下した。水溶液中に共沈物が生成し、共沈物スラリーを得た。
次いで、共沈物スラリーについて、濾過・蒸留水洗浄を行い、１２０℃で乾燥させて共沈物を得た。
【０１１７】
＜原料混合物の調整＞
実施例１４では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ５モルと５モルとになるように調製した。
遷移金属化合物として共沈物と、アルカリ金属化合物として炭酸リチウムと、無機塩からなる融剤として硫酸カリウムと、その他の融剤として炭酸カリウムとを、ロッキングミル（愛知電機株式会社製。以下同じ。）を用いて乾式混合して、原料混合物を得た。
【０１１８】
＜焼成によるアルカリ金属複合金属酸化物の作製＞
次いで、該混合物を□３００ｍｍの多孔質セラミックス製焼成容器に１．８ｋｇ入れた。このときの混合物の層厚は３０ｍｍであった。
プロパンガスを燃料として、その燃焼熱により炉内を加熱するシャトルキルン焼成炉を用いて焼成した。１００℃／ｈで昇温して、８６０℃において６時間保持した。その後、常温になるまで冷却した。
炉内の酸素濃度は、焼成直前において２１体積％であった。ガス燃焼により温度が上昇するとともに酸素濃度は低下し、８６０℃の保持温度に達した直後に最も低くなり、１１体積％であった。炉内の二酸化炭素濃度は、焼成直前において０体積％であった。ガス燃焼により温度が上昇するとともに二酸化炭素濃度は上昇し、８６０℃の保持温度に達した直後に最も高くなり、８体積％であった。
シャトルキルン焼成炉から焼成品を取り出して、これを粉砕し、蒸留水でデカンテーションによる洗浄を行い、濾過し、３００℃で６時間乾燥して、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ１４を得た。
【０１１９】
＜アルカリ金属複合金属酸化物の物性とそれを正極活物質とした充放電試験＞
Ａ１４の比表面積と、結晶構造と、Ａ１４を正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表５に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、後述の比較例７におけるＢ７を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、実施例１４におけるＡ１４を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった。
【０１２０】
・比較例７
遷移金属化合物として実施例１４と同様して得られた共沈物と、アルカリ金属化合物として炭酸リチウムと、その他の融剤として炭酸カリウムとを、混合して、原料混合物を得た。
このとき、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤の炭酸カリウムが１０モルとなるように調製した。
次いで、実施例１４と同様の条件で焼成、粉砕、洗浄、乾燥の過程を経てアルカリ金属複合金属酸化物としてＢ７を得た。
Ｂ７の比表面積と、結晶構造と、Ｂ７を正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表５に示す。
【０１２１】
・実施例１５、実施例１６、実施例１７
＜アルカリ金属複合金属酸化物の製造＞
ポリエチレン製の反応容器内で、蒸留水に、水酸化カリウムを１５重量％となるように添加した。さらに攪拌して水酸化カリウムを完全に溶解させて、アルカリ水溶液として水酸化カリウム水溶液を調製した。
また、ガラスコーティングされた鋼鉄製の反応容器内で、蒸留水に、目的とするニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を基準として、硫酸ニッケル（ＩＩ）六水和物を２４重量％となるように、硫酸マンガン（ＩＩ）一水和物を１６重量％となるように、さらに塩化鉄（ＩＩ）七水和物を３重量％となるように添加した。さらに攪拌して遷移金属塩を完全に溶解させて、ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を得た。実施例１５、実施例１６、実施例１７におけるニッケル−マンガン−鉄混合水溶液中のニッケルとマンガンと鉄のモル比は、実施例１のニッケル−マンガン−鉄混合水溶液と同じとした。
前記水酸化カリウム水溶液を攪拌しながら、これに前記ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を滴下した。水溶液中に共沈物が生成し、共沈物スラリーを得た。
次いで、共沈物スラリーについて、濾過・蒸留水洗浄を行い、１２０℃で乾燥させて共沈物を得た。
【０１２２】
＜原料混合物の調整＞
実施例１５では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤として硫酸カリウムが１０モルとになるように調製した。
実施例１６では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤として硫酸カリウムが５モルとになるように調製した。
実施例１７では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤として硫酸カリウムが２モルとになるように調製した。
遷移金属化合物として共沈物と、アルカリ金属化合物として炭酸リチウムと、無機塩からなる融剤として硫酸カリウムとをロッキングミルを用いて乾式混合して、原料混合物を得た。
【０１２３】
＜焼成によるアルカリ金属複合金属酸化物の作製＞
次いで、該混合物を□３００ｍｍの多孔質セラミックス製焼成容器に１．８kg入れた。このときの混合物の層厚は３０ｍｍであった。
プロパンガスを燃料として、その燃焼熱により炉内を加熱するシャトルキルン焼成炉を用いて焼成した。１００℃／ｈで昇温して、８８０℃において６時間保持した。その後、常温になるまで冷却した。
炉内の酸素濃度は、焼成直前において２１体積％であった。ガス燃焼により温度が上昇するとともに酸素濃度は低下し、８８０℃の保持温度に達した直後に最も低くなり、１１体積％であった。炉内の二酸化炭素濃度は、焼成直前において０体積％であった。ガス燃焼により温度が上昇するとともに二酸化炭素濃度は上昇し、８８０℃の保持温度に達した直後に最も高くなり、８体積％であった。
シャトルキルン焼成炉から焼成品を取り出して、これを粉砕し、蒸留水でデカンテーションによる洗浄を行い、濾過し、３００℃で６時間乾燥して、アルカリ金属複合金属酸化物を得た。実施例１５、実施例１６、実施例１７で得られたアルカリ金属複合金属酸化物をそれぞれＡ１５、Ａ１６、Ａ１７とした。
【０１２４】
＜アルカリ金属複合金属酸化物の物性とそれを正極活物質とした充放電試験＞
Ａ１５とＡ１６とＡ１７との比表面積と、結晶構造と、Ａ１５とＡ１６とＡ１７とをそれぞれ正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表５に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、前述の比較例７におけるＢ７を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、実施例１５におけるＡ１５を正極活物質としたコイン型電池の値や、実施例１６におけるＡ１６を正極活物質としたコイン型電池の値や、実施例１７におけるＡ１７を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった。
【０１２５】
製造例１（積層フィルムの製造）
（１）塗工液の製造
ＮＭＰ４２００ｇに塩化カルシウム２７２．７ｇを溶解した後、パラフェニレンジアミン１３２．９ｇを添加して完全に溶解させた。得られた溶液に、テレフタル酸ジクロライド２４３．３ｇを徐々に添加して重合し、パラアラミドを得て、さらにＮＭＰで希釈して、濃度２．０重量％のパラアラミド溶液（Ａ）を得た。得られたパラアラミド溶液１００ｇに、アルミナ粉末（ａ）２ｇ（日本アエロジル社製、アルミナＣ、平均粒子径０．０２μｍ）とアルミナ粉末（ｂ）２ｇ（住友化学株式会社製スミコランダム、ＡＡ０３、平均粒子径０．３μｍ）とをフィラーとして計４ｇ添加して混合し、ナノマイザーで３回処理し、さらに１０００メッシュの金網で濾過、減圧下で脱泡して、スラリー状塗工液（Ｂ）を製造した。パラアラミドおよびアルミナ粉末の合計重量中のアルミナ粉末（フィラー）の重量は、６７重量％となる。
【０１２６】
（２）積層フィルムの製造および評価
多孔質フィルムとしては、ポリエチレン製多孔質膜（膜厚１２μｍ、透気度１４０秒／１００ｃｃ、平均孔径０．１μｍ、空孔率５０％）を用いた。厚み１００μｍのＰＥＴフィルムの上に上記ポリエチレン製多孔質膜を固定し、テスター産業株式会社製バーコーターにより、該多孔質膜の上にスラリー状塗工液（Ｂ）を塗工した。ＰＥＴフィルム上の塗工された該多孔質膜を一体にしたまま、水中に浸漬させ、パラアラミド多孔質膜（耐熱多孔層）を析出させた後、溶媒を乾燥させて、耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層された積層フィルム１を得た。積層フィルム１の厚みは１６μｍであり、パラアラミド多孔質膜（耐熱多孔層）の厚みは４μｍであった。積層フィルム１の透気度は１８０秒／１００ｃｃ、空孔率は５０％であった。積層フィルム１における耐熱多孔層の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察をしたところ、０．０３〜０．０６μｍ程度の比較的小さな微細孔と０．１〜１μｍ程度の比較的大きな微細孔とを有することがわかった。尚、積層フィルムの評価は以下の方法で行った。
【０１２７】
＜積層フィルムの評価＞
（ｉ）厚み測定
積層フィルムの厚み、多孔質フィルムの厚みは、ＪＩＳ規格（Ｋ７１３０−１９９２）に従い、測定した。また、耐熱多孔層の厚みとしては、積層フィルムの厚みから多孔質フィルムの厚みを差し引いた値を用いた。
（ｉｉ）ガーレー法による透気度の測定
積層フィルムの透気度は、ＪＩＳ Ｐ８１１７に基づいて、株式会社安田精機製作所製のデジタルタイマー式ガーレー式デンソメータで測定した。
（ｉｉｉ）空孔率
得られた積層フィルムのサンプルを一辺の長さ１０ｃｍの正方形に切り取り、重量Ｗ（ｇ）と厚みＤ（ｃｍ）を測定した。サンプル中のそれぞれの層の重量（Ｗｉ（ｇ））を求め、Ｗｉとそれぞれの層の材質の真比重（真比重ｉ（ｇ／ｃｍ3））とから、それぞれの層の体積を求めて、次式より空孔率（体積％）を求めた。
空孔率（体積％）＝１００×｛１−（Ｗ１／真比重１＋Ｗ２／真比重２＋・・＋Ｗｎ／真比重ｎ）／（１０×１０×Ｄ）｝
表１
表２
表３
表４
表５
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ金属複合金属酸化物の製造用の原料混合物に関する。特に、非水電解質二次電池用電極活物質に用いられるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ金属複合金属酸化物は、リチウム二次電池などの非水電解質二次電池の電極活物質として用いられている。リチウム二次電池は、既に携帯電話用途、ノートパソコン用途などの小型電源として実用化されている。さらに自動車用途や電力貯蔵用途などの大型電源においても、その適用が試みられている。
【０００３】
従来、アルカリ金属複合金属酸化物は、アルカリ金属化合物と遷移金属化合物とを混合して得られる原料混合物を焼成して製造される。
そして、より結晶性の高いアルカリ金属複合金属酸化物を製造できる製造方法として、アルカリ金属化合物である水酸化リチウム一水和物または炭酸リチウムと、遷移金属化合物であるニッケル−マンガン−鉄共沈物（遷移金属複合金属水酸化物）と、融剤として塩化カリウムとを混合して得られるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物を焼成する製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、アルカリ金属複合金属酸化物は、アルカリ金属化合物と遷移金属化合物とを混合して得られる原料混合物を焼成して製造される。特に、アルカリ金属複合金属酸化物を構成する遷移金属元素の平均酸化数が遷移金属化合物を構成する遷移金属元素の平均酸化数よりも高い場合には、空気中もしくは空気より高い酸素濃度の雰囲気で焼成する。酸素濃度が不十分であると、十分な酸化が進行せず、アルカリ金属複合金属酸化物の結晶化が不十分であったり、電極活物質として不活性な遷移金属元素および酸素元素のみからなる酸化物が生成したりするためである。
【０００６】
アルカリ金属複合金属酸化物の焼成では、反応生成物として二酸化炭素や水蒸気が発生する場合がある。アルカリ化合物や遷移金属化合物として水酸化物を使用するときに、水蒸気が発生する。アルカリ化合物や遷移金属化合物として炭酸塩を使用するときに、二酸化炭素が発生する。アルカリ金属複合金属酸化物の焼成のときに二酸化炭素や水蒸気が雰囲気中に存在すると、アルカリ金属複合金属酸化物の結晶化が不十分であったり、電極活物質として不活性な遷移金属元素および酸素元素のみからなる酸化物が生成したりする。
【０００７】
アルカリ金属複合金属酸化物の工業的な生産を考慮した場合、量産化、省エネルギー化、低コスト化のために、一定体積の炉内空間において、大量の原料混合物を焼成できることが望ましい。しかしながら、焼成では雰囲気中の酸素が消費されるため酸素濃度が低下する。また焼成中に水蒸気や二酸化炭素が生成する場合があり、このとき雰囲気中の水蒸気や二酸化炭素の濃度が上昇する場合がある。
さらに省エネルギー化や低コスト化のためには、焼成炉としてメタンやプロパンなどの炭化水素の燃焼熱を熱源とするガス炉を使用できることが望ましい。ガス炉においては、熱源を得るための燃料の燃焼において、酸素が消費され、水蒸気と二酸化炭素が発生し、結果的に、焼成雰囲気の酸素濃度の低下と水蒸気および二酸化炭素の濃度の上昇が生ずる。
そのため、一度に大量に焼成して得られたアルカリ金属複合金属酸化物や、ガス炉で焼成して得られたアルカリ金属複合金属酸化物では、結晶化が不十分であったり、電極活物質として不活性な遷移金属元素および酸素元素のみからなる酸化物が生成したりするため、該アルカリ金属複合金属酸化物を用いてなるリチウム二次電池の高出力の放電容量は十分ではない。
【０００８】
＜補足：焼成反応＞
Ｍ（ＯＨ）２＋０．５Ｌｉ２ＣＯ３＋０．２５Ｏ２→ＬｉＭＯ２＋０．５ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ
Ｍ：遷移金属元素、Ｌｉ：リチウム（アルカリ金属元素）
【０００９】
本発明の目的は、空気よりも酸素濃度が低く、水蒸気や二酸化炭素の濃度が高い条件で焼成しても、高出力の放電容量を有するアルカリ金属複合金属酸化物が得られるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物を提供することにある。
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明者は、アルカリ金属化合物と、遷移金属化合物と、融剤との混合物の焼成について鋭意検討した結果、本発明を完成させるに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち本発明は、下記の発明を提供する。
無機塩からなる融剤と、アルカリ金属化合物（ただし、前記融剤とは異なる化合物を少なくとも含む。）と、遷移金属化合物とからなるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物であって、前記原料混合物を焼成するときの保持温度で、前記融剤がアルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有するアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のアルカリ金属複合金属酸化物を用いれば、高い放電容量と高い出力特性を有する非水電解質二次電池を与えることができる。該二次電池は、特に、高い出力特性を要求される用途、例えば自動車用途や電動工具用途などの非水電解質二次電池に極めて有用となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】アルカリ金属複合金属酸化物の生成に必要な酸化力と各種酸化剤との酸化力の比較
【図２】アルカリ金属複合金属酸化物の生成に必要な酸化力と各種硫酸塩の酸化力の比較（１）
【図３】アルカリ金属複合金属酸化物の生成に必要な酸化力と各種硫酸塩の酸化力の比較（２）
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物は、無機塩からなる融剤と、アルカリ金属化合物（ただし、前記融剤とは異なる化合物を少なくとも含む。）と、遷移金属化合物とからなるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物であって、前記原料混合物を焼成するときの保持温度で、前記融剤がアルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有する。
【００１５】
＜無機塩からなる融剤＞
本発明において、無機塩からなる融剤は、焼成温度において、アルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を発揮できるものである。融剤の全部もしくは一部が、アルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有する無機塩からなるものであればよい。
【００１６】
＜アルカリ金属複合金属酸化物の生成に必要な酸化力＞
本発明におけるアルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力および融剤の有する酸化力は、下記の計算により、酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）を用いて推定できる。
【００１７】
＜ＬｉＦｅＯ２の生成に必要な酸化力＞
アルカリ金属複合金属酸化物の生成に必要な酸化力の一例を下記の例に従って説明する。
ここで、一例として、アルカリ金属化合物としてＬｉ２ＣＯ３を用い、遷移金属化合物としてＦｅ（ＯＨ）２を用いて、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成する反応について、アルカリ金属複合金属酸化物の生成に必要な酸化力を計算する。
アルカリ金属化合物としてＬｉ２ＣＯ３を用い、遷移金属化合物としてＦｅ（ＯＨ）２を用いて、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成する平衡は次のように与えられる。
４ＬｉＦｅＯ２＋２ＣＯ２＋４Ｈ２Ｏ＝２Ｌｉ２ＣＯ３＋４Ｆｅ（ＯＨ）２＋Ｏ２
・・・平衡（ａ）
平衡（ａ）の平衡定数（Ｋｅｑ（ａ））には下記の関係がある。
・・・式（１）
平衡（ａ）の酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）は、次のように与えられる。
・・・式（２）
ここで式（２）の右辺第１項である
は、酸化還元系に特有の酸素ポテンシャルを表し、右辺第２項である
はその酸化還元系に関与する物質の濃度による酸素ポテンシャルの変化を表す。
各種の酸化還元系の酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）を比較する上では、右辺第１項である
は、右辺第２項である
よりも大きく変化するため、酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）の変化に与える影響が大きい。そこで、平衡（ａ）の酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）を式（２）の右辺第１項のｌｏｇ［Ｋｅｑ（ａ）］のみで表す。
すなわち平衡（ａ）の酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）は、式（３）で与えられる。
ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]＝ｌｏｇ［Ｋｅｑ（ａ）］・・・式（３）
ここでｌｏｇ［Ｋｅｑ（ａ）］は、所定の温度Ｔ［℃］における反応の自由エネルギー変化ΔｒＧＴ゜［Ｊ／ｍｏｌ］により計算される。
・・・式（４）
ここで、Ｒは気体定数（８．３１４［Ｊ／（Ｋ／ｍｏｌ）］）である。
自由エネルギー変化ΔｒＧＴ゜［Ｊ／ｍｏｌ］は、反応に関与する物質の所定の温度における生成自由エネルギーΔｆＧＴ゜により計算される。平衡（ａ）においては、次のように計算される。
ΔｒＧＴ゜（ｅｑ（a））
＝２ΔｆＧＴ゜（Ｌｉ２ＣＯ３）＋４ΔｆＧＴ゜（Ｆｅ（ＯＨ）２）＋ΔｆＧＴ゜（Ｏ２）
−４ΔｆＧＴ゜（ＬｉＦｅＯ２）−２ΔｆＧＴ゜（ＣＯ２）−４ΔｆＧＴ゜（ＣＯ２）
・・・式（５）
式（５）における、各物質の生成自由エネルギーΔｆＧＴ゜は熱力学データベースより調べることができる。また、ΔｆＧＴ゜は熱力学計算ソフトで計算できる。熱力学データベースおよび熱力学計算ソフトとしては、例えばＭＡＬＴ２（著作権者：日本熱測定学会、発売元：株式会社科学技術社）を使用できる。
９００℃におけるｌｏｇ［Ｋｅｑ（ａ）］を計算すると−３７である。すなわち、９００℃におけるＬｉＦｅＯ２を得るために必要な酸化力ｌｏｇ［Ｋｅｑ（ａ）］＝−３７である。
アルカリ金属化合物をＬｉ２ＣＯ３とし、遷移金属化合物をＦｅ（ＯＨ）２として、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力を各温度について計算し、図１から図３に示した。
【００１８】
＜無機塩の酸化力の計算＞
酸化力を有する融剤の例として、Ｋ２ＳＯ４を用いて計算例を示す。
Ｋ２ＳＯ４を含有する融剤では、下記の平衡式で表されるＫ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓの酸化還元平衡が生ずる。
０．５Ｋ２ＳＯ４＝０．５Ｋ２Ｓ＋Ｏ２・・・平衡（ｂ）
平衡（ｂ）の平衡定数（Ｋｅｑ（ｂ））には下記の関係がある。
・・・式（６）
Ｋ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓの酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）は、次のように与えられる。
・・・式（７）
ここで、式（７）の右辺第１項である
は、酸化還元系に特有の酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）を表し、右辺第２項である
はその酸化還元系に関与する物質の濃度による酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）の変化を表す。
各種の酸化還元系に酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）を比較する上では、右辺第１項である
は、右辺第２項である
よりも大きく変化するため、酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）の変化に与える影響が大きい。そこで、Ｋ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓの酸化還元平衡の有する酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）を式（６）の右辺第１項ｌｏｇ［Ｋｅｑ（ｂ）］のみで表す。
すなわち、Ｋ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓの酸素ポテンシャル（ｌｏｇ[Ｐ（Ｏ２）]）は式（８）で与えられる。
ｌｏｇ［Ｐ（Ｏ２）］＝ｌｏｇ［Ｋ（Ｋ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓ）］ ・・・式（８）
ここでｌｏｇ［Ｋ（Ｋ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓ）］は、所定の温度Ｔ［℃］における反応の自由エネルギー変化ΔｒＧＴ゜［Ｊ／ｍｏｌ］により計算される。
・・・式（９）
ここで、Ｒは気体定数（８．３１４［Ｊ／（Ｋ／ｍｏｌ）］）である。
ΔｒＧＴ゜（ｅｑ（ｂ））
＝０．５ΔｆＧＴ゜（Ｋ２Ｓ）＋ΔｆＧＴ゜（Ｏ２）−０．５ΔｆＧＴ゜（Ｋ２ＳＯ４）
・・・式（１０）
ここでｌｏｇ［Ｋｅｑ（ｂ）］は例えば熱力学データベースソフトＭＡＬＴ２を使用して計算される。
９００℃におけるｌｏｇ［Ｋｅｑ（ｂ）］は−１５である。すなわち、Ｋ２ＳＯ４融剤の９００℃における酸化力ｌｏｇ［Ｋｅｑ（ｂ）（Ｋ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓ）］＝−１５である。
Ｋ２ＳＯ４を含有する融剤で生ずるＫ２ＳＯ４／Ｋ２Ｓの酸化還元平衡の酸化力を各温度について計算し、図２の（ｂ−３）に示した。
【００１９】
図２では、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力（０）とＫ２ＳＯ４を含有する融剤の酸化力（ｂ−３）を比較できる。
Ｋ２ＳＯ４を含有する融剤の酸化力（ｂ−３）は、３００℃以上で、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力（０）よりも高くなる。
すなわちＫ２ＳＯ４を含有する融剤は３００℃以上でアルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力を有する。
【００２０】
アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力（０）を、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）の酸化力（ａ−１）と、タングステン酸ナトリウム（Ｎａ２ＷＯ４）の酸化力（ａ−２）と、バナジウム酸ナトリウム（ＮａＶＯ３）の酸化力（ａ−３）と、モリブデン酸ナトリウム（Ｎａ２ＭｏＯ４）の酸化力（ａ−４）と、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）の酸化力（ａ−５）と、ニオブ酸ナトリウム（ＮａＮｂＯ３）の酸化力（ａ−６）と、ホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯ２）の酸化力（ａ−７）とそれぞれ比較し、図１に示した。
アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力（０）に比較して、これらの酸化力はある温度以上において、高くなる。
すなわち硫酸塩、タングステン酸塩、バナジウム酸塩、モリブデン酸塩、硝酸塩、ニオブ酸塩およびホウ酸塩は、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力を有する。
そして硫酸塩、硝酸塩、タングステン酸塩、バナジウム酸塩、モリブデン酸塩、ニオブ酸塩、ホウ酸塩からなる群より選ばれる１種以上を含有する融剤は酸化力、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力を有する。
【００２１】
アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力（０）を、Ｌｉ２ＳＯ４の酸化力（ｂ−１）、Ｎａ２ＳＯ４の酸化力（ｂ−２）、Ｋ２ＳＯ４の酸化力（ｂ−３）、Ｒｂ２ＳＯ４の酸化力（ｂ−４）、ＭｇＳＯ４の酸化力（ｂ−５）、ＣａＳＯ４の酸化力（ｂ−６）、ＣｓＳＯ４の酸化力（ｂ−７）、ＢａＳＯ４の酸化力（ｂ−８）のそれぞれと図２および図３で比較した。
アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力（０）に比較して、これらの酸化力はある温度以上において高くなる。
すなわちカチオンが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる硫酸塩は、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力を有する。
そしてカチオンが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる硫酸塩を含有する融剤は酸化力、アルカリ金属複合金属酸化物としてＬｉＦｅＯ２を生成するために必要な酸化力を有する。
【００２２】
アルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有する無機塩として、硫酸塩、タングステン酸塩、バナジウム酸塩、モリブデン酸塩、硝酸塩、ニオブ酸塩およびホウ酸塩からなる群より選ばれる１種以上を用いることができる。
【００２３】
より好ましくは、前記無機塩を構成するカチオンがＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選ばれる１種以上である。
【００２４】
アルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有する無機塩からなる融剤を用いて、原料混合物を焼成すると、アルカリ金属複合金属酸化物を構成する遷移金属元素の平均酸化数が遷移金属化合物を構成する遷移金属元素の平均酸化数よりも高いことが好ましい。
【００２５】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとする硫酸塩としては、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｎａ２ＳＯ４、Ｋ２ＳＯ４、Ｒｂ２ＳＯ４、Ｃｓ２ＳＯ４、ＣａＳＯ４、ＭｇＳＯ４、ＳｒＳＯ４およびＢａＳＯ４を挙げることができる。
これらの融点は、Ｌｉ２ＳＯ４（８５９℃）、Ｎａ２ＳＯ４（８８４℃）、Ｋ２ＳＯ４（１０６９℃）、Ｒｂ２ＳＯ４（１０６６℃）、Ｃｓ２ＳＯ４（１００５℃）、ＭｇＳＯ４（１１３７℃）、ＣａＳＯ４（１４６０℃）、ＳｒＳＯ４（１６０５℃）、ＢａＳＯ４（１５８０℃）である。
【００２６】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとするタングステン酸塩としては、Ｌｉ２ＷＯ４、Ｎａ２ＷＯ４、Ｋ２ＷＯ４、Ｒｂ２ＷＯ４、Ｃｓ２ＷＯ４、ＭｇＷＯ４、ＣａＷＯ４、ＳｒＷＯ４およびＢａＷＯ４を挙げることができる。
これらの融点は、Ｌｉ２ＷＯ４（７４２℃）、Ｎａ２ＷＯ４（６８７℃）、Ｋ２ＷＯ４（９２６℃）である。
【００２７】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとするバナジウム酸塩としては、ＬｉＶＯ３、ＮａＶＯ３、ＫＶＯ３、ＲｂＶＯ３、ＣｓＶＯ３、Ｍｇ（ＶＯ３）２、Ｃａ（ＶＯ３）２、Ｓｒ（ＶＯ３）２およびＢａ（ＶＯ３）２を挙げることができる。
これらの融点は、ＮａＶＯ３（６３０℃）、Ｂａ（ＶＯ３）２（Ｂａ２Ｖ２Ｏ７として８６３℃）である。
【００２８】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとするモリブデン酸塩としては、Ｌｉ２ＭｏＯ４、Ｎａ２ＭｏＯ４、Ｋ２ＭｏＯ４、Ｒｂ２ＭｏＯ４、Ｃｓ２ＭｏＯ４、ＭｇＭｏＯ４、ＣａＭｏＯ４、ＳｒＭｏＯ４およびＢａＭｏＯ４を挙げることができる。
これらの融点は、Ｌｉ２ＭｏＯ４（７０５℃）、Ｎａ２ＭｏＯ４（６９８℃）、Ｋ２ＭｏＯ４（９１９℃）、Ｒｂ２ＭｏＯ４（９５８℃）、Ｃｓ２ＭｏＯ４（９５６℃）、ＭＧＭｏＯ４（１０６０℃）、ＣａＭｏＯ４（１５２０℃）、ＳｒＭｏＯ４（１０４０℃）、ＢａＭｏＯ４（１４６０℃）である。
【００２９】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとする硝酸塩としては、ＬｉＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３、ＲｂＮＯ３、ＣｓＮＯ３、Ｍｇ（ＮＯ３）２、Ｃａ（ＮＯ３）２、Ｓｒ（ＮＯ３）２およびＢａ（ＮＯ３）２を挙げることができる。
これらの融点は、ＬｉＮＯ３（２５４℃）、ＮａＮＯ３（３１０℃）、ＫＮＯ３（３３７℃）、ＲｂＮＯ３（３１６℃）、ＣｓＮＯ３（４１７℃）、Ｃａ（ＮＯ３）２（５６１℃）、Ｓｒ（ＮＯ３）２（６４５℃）、Ｂａ（ＮＯ３）２（５９６℃）である。
【００３０】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとするニオブ酸塩としては、ＬｉＮｂＯ３、ＮａＮｂＯ３、ＫＮｂＯ３、ＲｂＮｂＯ３、ＣｓＮｂＯ３、Ｍｇ（ＮｂＯ３）２、Ｃａ（ＮｂＯ３）２、Ｓｒ（ＮｂＯ３）２およびＢａ（ＮｂＯ３）２を挙げることができる。
これらの融点は、ＬｉＮｂＯ３（１２５５℃）、ＮａＮｂＯ３（１２５０℃）、ＫＮｂＯ３（１０５０℃）である。
【００３１】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとするホウ酸塩としては、ＬｉＢＯ２、ＮａＢＯ２、ＫＢＯ２、ＲｂＢＯ２、ＣｓＢＯ２、Ｍｇ（ＢＯ２）２、Ｃａ（ＢＯ２）２、Ｓｒ（ＢＯ２）２およびＢａ（ＢＯ２）２を挙げことができる。
これらの融点は、ＬｉＢＯ２（８４５℃）、ＮａＢＯ２（９６６℃）、ＫＢＯ２（９５０℃）、Ｃａ（ＢＯ２）２（１１５４℃）である。
【００３２】
本発明における融剤とは、焼成時の保持温度で、その一部もしくは全体が融解するものを示す。２種以上の融剤を組み合わせることで、各融剤の単体の融点よりも、組み合わせた融剤の融点は低くなる。また融剤はアルカリ金属化合物と共存することで、融点が下がる。融剤の一部がアルカリ金属化合物と同じであってもよい。
【００３３】
＜その他の融剤＞
アルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有する無機塩以外にも、その他の無機塩として、水酸化物、炭酸塩、リン酸塩およびハロゲン化物（フッ化物、塩化物、臭素化物、ヨウ素化物）からなる群より選ばれる１種以上を用いることができる。好ましくは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選ばれる１種以上を構成元素とする。また、これらの無機塩を２種以上用いることができる。
【００３４】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとする水酸化物としては、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＲｂＯＨ、ＣｓＯＨ、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｓｒ（ＯＨ）２およびＢａ（ＯＨ）２を挙げることができる。
これらの融点は、ＬｉＯＨ（４６２℃）、ＮａＯＨ（３１８℃）、ＫＯＨ（３６０℃）、ＲｂＯＨ（３０１℃）、ＣｓＯＨ（２７２℃）、Ｍｇ（ＯＨ）２（３５０℃）、Ｃａ（ＯＨ）２（４０８℃）、Ｓｒ（ＯＨ）２（３７５℃）、Ｂａ（ＯＨ）２（８５３℃）である。
【００３５】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとする炭酸塩としては，Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、Ｒｂ２ＣＯ３、Ｃｓ２ＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＳｒＣＯ３およびＢａＣＯ３を挙げることができる。
これらの融点は、Ｌｉ２ＣＯ３（７３５℃）、Ｎａ２ＣＯ３（８５４℃）、Ｋ２ＣＯ３（８９９℃）、Ｒｂ２ＣＯ３（８３７℃）、Ｃｓ２ＣＯ３（７９３℃）、ＭｇＣＯ３（９９０℃）、ＣａＣＯ３（８２５℃）、ＳｒＣＯ３（１４９７℃）、ＢａＣＯ３（１３８０℃）である。
【００３６】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとするリン酸塩としては、Ｌｉ３ＰＯ４、Ｎａ３ＰＯ４、Ｋ３ＰＯ４、Ｒｂ３ＰＯ４、Ｃｓ３ＰＯ４、Ｍｇ３（ＰＯ４）２、Ｃａ３（ＰＯ４）２、Ｓｒ３（ＰＯ４）２およびＢａ３（ＰＯ４）２を挙げることができる。
これらの融点は、Ｌｉ３ＰＯ４（８５７℃）、Ｋ３ＰＯ４（１３４０℃）、Ｍｇ３（ＰＯ４）２（１１８４℃）、Ｓｒ３（ＰＯ４）２（１７２７℃）、Ｂａ３（ＰＯ４）２（１７６７℃）である。
【００３７】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａをカチオンとする塩化物としては、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＲｂＣｌ、ＣｓＣｌ、ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＳｒＣｌ２およびＢａＣｌ２を挙げることができる。
これらの融点は、ＬｉＣｌ（６０５℃）、ＮａＣｌ（８０１℃）、ＫＣｌ（７７０℃）、ＲｂＣｌ、（７１８℃）、ＣｓＣｌ（６４５℃）、ＭｇＣｌ２（７１４℃）、ＣａＣｌ２（７８２℃）、ＳｒＣｌ２（８５７℃）、ＢａＣｌ２（９６３℃）である。
【００３８】
本発明において、原料混合物中の融剤の割合は、通常、遷移金属化合物１００重量部に対して、０．１〜１０００重量部である。好ましくは、０．５〜２００重量部、より好ましくは１〜１００重量部である。
【００３９】
＜アルカリ金属化合物＞
本発明においてアルカリ金属化合物としては、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の硝酸塩、アルカリ金属の硫酸塩、アルカリ金属のリン酸塩、およびアルカリ金属のハロゲン化物（フッ化物、塩化物、臭素化物、ヨウ素化物）を挙げることができる。これらのアルカリ金属化合物は水和物でもよい。これらのアルカリ金属化合物は２種以上併用してもよい。ただし、前記融剤とは異なる化合物を少なくとも含む。
【００４０】
アルカリ金属の水酸化物としては、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＲｂＯＨおよびＣｓＯＨを挙げることができる。
【００４１】
アルカリ金属の炭酸塩としては，Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、Ｒｂ２ＣＯ３およびＣｓ２ＣＯ３を挙げることができる。
【００４２】
アルカリ金属の硝酸塩としては、ＬｉＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３、ＲｂＮＯ３およびＣｓＮＯ３を挙げることができる。
【００４３】
アルカリ金属の硫酸塩としては、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｎａ２ＳＯ４、Ｋ２ＳＯ４、Ｒｂ２ＳＯ４およびＣｓ２ＳＯ４を挙げることができる。
【００４４】
アルカリ金属の硝酸塩としては、Ｌｉ３ＰＯ４、Ｎａ３ＰＯ４、Ｋ３ＰＯ４、Ｒｂ３ＰＯ４およびＣｓ３ＰＯ４を挙げることができる。
【００４５】
アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば塩化物が挙げられる。アルカリ金属の塩化物としては、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＲｂＣｌおよびＣｓＣｌを挙げることができる。
【００４６】
＜遷移金属化合物＞
本発明において、遷移金属化合物は、遷移金属の酸化物、水酸化物（オキシ水酸化物も含む。以下同じ。）、塩化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩および酢酸塩を挙げることができる。これらの遷移金属化合物は水和物でもよい。これらの遷移金属化合物を２種以上併用してもよい。
【００４７】
前記遷移金属化合物を構成する遷移金属元素が、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群より選ばれる１種以上であることが好ましい。
【００４８】
また、得られる非水電解質二次電池のレート特性をさらにより高めるためには、前記遷移金属化合物を構成する遷移金属元素が、Ｆｅと、さらにＭｎ、ＣｏおよびＮｉからなる群より選ばれる１種以上とであることが好ましい。より好ましくは前記遷移金属化合物を構成する遷移金属元素が、Ｆｅと、さらにＮｉまたはＭｎである。
【００４９】
さらに好ましくは、前記遷移金属化合物を構成する遷移金属元素として少なくともＦｅを有することである。好ましいＦｅの量としては、遷移金属元素の中のＦｅのモル分率が０．０１〜０．５であり、より好ましくは０．０２〜０．２である。
【００５０】
Ｍを遷移金属元素とすると、遷移金属の酸化物としては、例えば、ＭＯ、Ｍ２Ｏ３およびＭＯ２を挙げることができる。
【００５１】
遷移金属の水酸化物としては、例えば、Ｍ（ＯＨ）２およびＭ（ＯＨ）３を挙げることができる。遷移金属の水酸化物としては、遷移金属のオキシ水酸化物でもよい。遷移金属のオキシ水酸化物としては、例えば、ＭＯＯＨを挙げることができる。
【００５２】
遷移金属の塩化物としては、例えば、ＭＣｌ２およびＭＣｌ３を挙げることができる。
【００５３】
遷移金属の炭酸塩としては、例えば、ＭＣＯ３およびＭ２（ＣＯ３）３を挙げることができる。
【００５４】
遷移金属の硫酸塩としては、例えば、ＭＳＯ４およびＭ２（ＳＯ４）３を挙げることができる。
【００５５】
遷移金属の硝酸塩としては、例えば、Ｍ（ＮＯ３）２を挙げることができる。
【００５６】
遷移金属のシュウ酸塩としては、例えば、ＭＣ２Ｏ４を挙げることができる。
【００５７】
遷移金属の酢酸塩としては、例えば、Ｍ（ＣＨ３ＣＯＯ）２を挙げることができる。
【００５８】
遷移金属化合物は、水酸化物が好ましく用いられる。
遷移金属化合物は、複数の遷移金属元素で構成されることが好ましい。該遷移金属化合物は、共沈により得ることができ、水酸化物であることが好ましい。
【００５９】
＜正極活物質の製造＞
前記焼成における保持温度は、得られるアルカリ金属複合金属酸化物の比表面積を調整するために重要な因子である。通常、保持温度が高いほど、比表面積は小さくなる傾向にある。保持温度が低いほど、比表面積は大きくなる傾向にある。
焼成の保持温度として好ましくは２００〜１０５０℃である。さらに好ましくは３００〜１０５０℃であり、特に好ましくは６００〜１０５０℃である。
保持温度の設定は、融剤の種類にも依存し、前記の融剤の融点および酸化力を考慮すればよい。
保持温度で保持する時間は、通常０．１〜２０時間であり、好ましくは０．５〜８時間である。
保持温度までの昇温速度は、通常５０〜４００℃／時間であり、保持温度から室温までの降温速度は、通常１０〜４００℃／時間である。
また融剤は、アルカリ金属複合金属酸化物に残留していてもよいし、洗浄、分解、蒸発などにより除去されていてもよい。
【００６０】
また、焼成後において、得られるアルカリ金属複合金属酸化物を、ボールミルやジェットミルなどを用いて粉砕してもよい。粉砕によって、アルカリ金属複合金属酸化物の比表面積を調整することが可能な場合がある。また、焼成と粉砕とを２回以上繰り返してもよい。また、アルカリ金属複合金属酸化物は必要に応じて洗浄または分級できる。
【００６１】
本発明の原料混合物を用いて得られるアルカリ金属複合金属酸化物は、高い出力特性を要する非水電解質二次電池の正極活物質として有用となる。
【００６２】
本発明の原料混合物を用いて得られるアルカリ金属複合金属酸化物は、通常０．０５〜１μｍの粒径の一次粒子からなる。一次粒子の粒径は、アルカリ金属複合金属酸化物の電子顕微鏡写真から測定できる。
【００６３】
本発明の原料混合物を用いて得られるアルカリ金属複合金属酸化物の結晶構造は、層状構造であることが好ましい。さらに非水電解質二次電池の放電容量を大きくするために、結晶構造はＲ−３ｍまたはＣ２／ｍの空間群に帰属することが好ましい。空間群Ｒ−３ｍは、六方晶型の結晶構造に含まれる。前記六方晶型の結晶構造は、Ｐ３、Ｐ３1、Ｐ３2、Ｒ３、Ｐ−３、Ｒ−３、Ｐ３１２、Ｐ３２１、Ｐ３1１２、Ｐ３1２１、Ｐ３2１２、Ｐ３2２１、Ｒ３２、Ｐ３ｍ１、Ｐ３１ｍ、Ｐ３ｃ１、Ｐ３１ｃ、Ｒ３ｍ、Ｒ３ｃ、Ｐ−３１ｍ、Ｐ−３１ｃ、Ｐ−３ｍ１、Ｐ−３ｃ１、Ｒ−３ｍ、Ｒ−３ｃ、Ｐ６、Ｐ６1、Ｐ６5、Ｐ６2、Ｐ６4、Ｐ６3、Ｐ−６、Ｐ６／ｍ、Ｐ６3／ｍ、Ｐ６２２、Ｐ６1２２、Ｐ６5２２、Ｐ６2２２、Ｐ６4２２、Ｐ６3２２、Ｐ６ｍｍ、Ｐ６ｃｃ、Ｐ６3ｃｍ、Ｐ６3ｍｃ、Ｐ−６ｍ２、Ｐ−６ｃ２、Ｐ−６２ｍ、Ｐ−６２ｃ、Ｐ６／ｍｍｍ、Ｐ６／ｍｃｃ、Ｐ６3／ｍｃｍおよびＰ６3／ｍｍｃからなる群より選ばれるいずれか一つの空間群に帰属する。
また、空間群Ｃ２／ｍは、単斜晶型の結晶構造に含まれる。前記単斜晶型の結晶構造は、Ｐ２、Ｐ２1、Ｃ２、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｃｍ、Ｃｃ、Ｐ２／ｍ、Ｐ２1／ｍ、Ｃ２／ｍ、Ｐ２／ｃ、Ｐ２1／ｃおよびＣ２／ｃからなる群より選ばれるいずれか一つの空間群に帰属する。
なお、アルカリ金属複合金属酸化物の結晶構造は粉末Ｘ線回折測定により得られる粉末Ｘ線回折図形から同定することができる。粉末Ｘ線回折測定におけるＸ線の線源としてはＣｕＫα線、ＣｏＫα線、ＭｏＫα線およびＷＫα線を用いることができる。
【００６４】
また、本発明において、アルカリ金属複合金属酸化物を構成する遷移金属元素が、Ｎｉ、Ｍｎ、ＣｏおよびＦｅからなる群より選ばれる１種以上の遷移金属元素である場合には、本発明の効果を損なわない範囲で、該遷移金属元素の一部を、他元素で置換してもよい。ここで、他元素としては、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎなどの元素を挙げることができる。
【００６５】
また、本発明の効果を損なわない範囲で、本発明のアルカリ金属複合金属酸化物の粒子の表面に、該酸化物とは異なる化合物を付着させてもよい。該化合物としては、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｍｇおよび遷移金属元素からからなる群より選ばれる１種以上の元素から構成される化合物であり、好ましくはＢ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｇａ、ＩｎおよびＳｎからなる群より選ばれる１種以上の元素から構成される化合物、より好ましくはＡｌの化合物を挙げることができる。
前記化合物として具体的には、前記元素の酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩、硝酸塩および有機酸塩を挙げることができ、好ましくは、酸化物、水酸化物およびオキシ水酸化物である。また、これらの化合物を混合して用いてもよい。これら化合物の中でも、特に好ましい化合物はアルミナである。また、付着後に加熱を行ってもよい。
【００６６】
本発明の製造方法によって得られるアルカリ金属複合金属酸化物を有する正極活物質は、非水電解質二次電池に好適である。
【００６７】
＜正極の製造＞
前記正極活物質を用いて、正極を製造する方法として、非水電解質二次電池用の正極を製造する場合を例に挙げて、次に説明する。
【００６８】
正極は、正極活物質、導電材およびバインダーを含む正極合剤を正極集電体に担持させて製造する。
前記導電材としては炭素材料を用いることができ、炭素材料として黒鉛粉末、カーボンブラック（例えば、アセチレンブラック）および繊維状炭素材料を挙げることができる。正極中の導電材の割合を高めることで、正極の導電性が高くなり、充放電効率およびレート特性を向上させることができる。正極中の導電材の割合が大きすぎると、正極合剤と正極集電体との結着性が低下させ、内部抵抗が増大することがある。通常、正極合剤中の導電材の割合は、正極活物質１００重量部に対して５〜２０重量部である。
導電材として黒鉛化炭素繊維、カーボンナノチューブなどの繊維状炭素材料を用いる場合には、この割合を下げることも可能である。またカーボンブラックは、少量を正極合剤中に添加することで、正極内部の導電性を高め、充放電効率およびレート特性を向上させることができる。
【００６９】
前記バインダーとしては、熱可塑性樹脂を用いることができ、具体的には、ポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶｄＦということがある。）、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥということがある。）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体および四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル系共重合体などのフッ素樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂；が挙げられる。
また、これらの二種以上を混合して用いてもよい。
また、バインダーとしてフッ素樹脂およびポリオレフィン樹脂を用い、正極合剤１００重量％中の該フッ素樹脂の割合が１〜１０重量％、該ポリオレフィン樹脂の割合が０．１〜２重量％となるように含有させることによって、正極集電体との結着性に優れた正極合剤を得ることができる。
【００７０】
前記正極集電体としては、Ａｌ、Ｎｉ、ステンレスなどの導電体を用いることができる。さらに、薄膜に加工しやすく、安価であるという点でＡｌが好ましい。
正極集電体に正極合剤を担持させる方法としては、加圧成型する方法や正極合剤ペーストを固着する方法が挙げられる。
正極活物質と導電材とバインダーと溶媒とを用いて、正極合剤ペーストが作製される。該正極合剤ペーストを正極集電体上に塗布し、そして乾燥後プレスするなどして固着させる。
該溶媒としては、水系溶媒または有機溶媒を用いることができる。
溶媒には必要に応じて増粘剤を添加してもよい。該増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンが挙げられる。
該有機溶媒としては、Ｎ，Ｎ―ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチレントリアミンなどのアミン系溶媒；テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒；メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒；酢酸メチルなどのエステル系溶媒；ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどのアミド系溶媒；が挙げられる。
【００７１】
正極合剤を正極集電体へ塗布する方法としては、スリットダイ塗工法、スクリーン塗工法、カーテン塗工法、ナイフ塗工法、グラビア塗工法および静電スプレー法が挙げられる。以上に挙げた方法により、非水電解質二次電池用正極を製造することができる。
【００７２】
前記の正極を用いて、非水電解質二次電池を製造する方法として、リチウム二次電池を製造する場合を例に挙げて、次に説明する。
セパレータ、負極および前記の正極を、積層および巻回することにより電極群を作製する。該電極群を電池ケース内に収納し、電解液を含浸させることで、リチウム二次電池は製造される。
【００７３】
前記電極群の形状としては、例えば、該電極群を巻回の軸と垂直方向に切断したときの断面が、円、楕円、長方形、角がとれたような長方形などの形状を挙げることができる。また、電池の形状としては、ペーパー型、コイン型、円筒型、角型などの形状を挙げることができる。
【００７４】
前記負極は、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープかつ脱ドープが可能であればよく、負極活物質を含む負極合剤が負極集電体に担持されてなる電極または負極活物質単独からなる電極を挙げることができる。負極活物質としては、炭素材料、カルコゲン化合物（酸化物、硫化物など）、窒化物、金属または合金で、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープかつ脱ドープが可能な材料が挙げられる。これらの負極活物質を混合して用いてもよい。
【００７５】
＜負極＞
前記負極活物質につき、以下に例示する。
前記炭素材料として、具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維および有機高分子化合物焼成体などを挙げることができる。
前記酸化物として、具体的には、ＳｉＯ2、ＳｉＯなど式ＳｉＯx（ここで、ｘは正の実数）で表されるケイ素の酸化物；ＴｉＯ2、ＴｉＯなど式ＴｉＯx（ここで、ｘは正の実数）で表されるチタンの酸化物；Ｖ2Ｏ5、ＶＯ2など式ＶＯx（ここで、ｘは正の実数）で表されるバナジウムの酸化物；Ｆｅ3Ｏ4、Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＯなど式ＦｅＯx（ここで、ｘは正の実数）で表される鉄の酸化物；ＳｎＯ2、ＳｎＯなど式ＳｎＯx（ここで、ｘは正の実数）で表されるスズの酸化物；ＷＯ3、ＷＯ2など一般式ＷＯx（ここで、ｘは正の実数）で表されるタングステンの酸化物；Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12、ＬｉＶＯ2などのリチウムとチタンおよび／またはバナジウムとを含有する複合金属酸化物；を挙げることができる。
前記硫化物として、具体的には、Ｔｉ2Ｓ3、ＴｉＳ2、ＴｉＳなど式ＴｉＳx（ここで、ｘは正の実数）で表されるチタンの硫化物；Ｖ3Ｓ4、ＶＳ2、ＶＳなど式ＶＳx（ここで、ｘは正の実数）で表されるバナジウムの硫化物；Ｆｅ3Ｓ4、ＦｅＳ2、ＦｅＳなど式ＦｅＳx（ここで、ｘは正の実数）で表される鉄の硫化物；Ｍｏ2Ｓ3、ＭｏＳ2など式ＭｏＳx（ここで、ｘは正の実数）で表されるモリブデンの硫化物；ＳｎＳ2、ＳｎＳなど式ＳｎＳx（ここで、ｘは正の実数）で表されるスズの硫化物；ＷＳ2など式ＷＳx（ここで、ｘは正の実数）で表されるタングステンの硫化物；Ｓｂ2Ｓ3など式ＳｂＳx（ここで、ｘは正の実数）で表されるアンチモンの硫化物；Ｓｅ5Ｓ3、ＳｅＳ2、ＳｅＳなど式ＳｅＳx（ここで、ｘは正の実数）で表されるセレンの硫化物；を挙げることができる。
前記窒化物として、具体的には、Ｌｉ3Ｎ、Ｌｉ3-xＡxＮ（ここで、ＡはＮｉおよび／またはＣｏであり、０＜ｘ＜３である。）などのリチウム含有窒化物を挙げることができる。
これらの炭素材料、酸化物、硫化物、窒化物は、併用して用いてもよく、結晶質または非晶質のいずれでもよい。また、これらの炭素材料、酸化物、硫化物、窒化物は、主に、負極集電体に担持して、電極として用いられる。
【００７６】
また、前記金属として、具体的には、リチウム金属、シリコン金属およびスズ金属が挙げられる。
また、前記合金としては、Ｌｉ−Ａｌ、Ｌｉ−Ｎｉ、Ｌｉ−Ｓｉなどのリチウム合金；Ｓｉ−Ｚｎなどのシリコン合金；Ｓｎ−Ｍｎ、Ｓｎ−Ｃｏ、Ｓｎ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｌａなどのスズ合金；Ｃｕ2Ｓｂ、Ｌａ3Ｎｉ2Ｓｎ7などの合金；を挙げることもできる。
【００７７】
前記負極活物質の中で、電位平坦性が良好である、平均放電電位が低い、サイクル性が良いために、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛を主成分とする炭素材料が好ましく用いられる。炭素材料の形状としては、例えば天然黒鉛のような薄片状、メソカーボンマイクロビーズのような球状、黒鉛化炭素繊維のような繊維状または微粉末の凝集体のいずれでもよい。
【００７８】
前記負極合剤は、必要に応じて、バインダーを含有してもよい。バインダーとしては、熱可塑性樹脂を挙げることができ、具体的には、ＰＶｄＦ、熱可塑性ポリイミド、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンおよびポリプロピレンを挙げることができる。
【００７９】
前記負極集電体としては、Ｃｕ、Ｎｉ、ステンレスなどの導電体を挙げることができ、リチウムと合金を作り難い点、薄膜に加工しやすいという点で、Ｃｕを用いればよい。
負極集電体に負極合剤を担持させる方法としては、正極の場合と同様であり、加圧成型する方法や負極合剤ペーストを固着する方法が挙げられる。
【００８０】
＜セパレータ＞
前記セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、含窒素芳香族重合体などの材質からなる、多孔質膜、不織布、織布などの形態を有する材料を用いることができ、また、前記材質を２種以上用いてセパレータとしてもよいし、前記材料が積層されていてもよい。セパレータとしては、例えば特開２０００−３０６８６号公報、特開平１０−３２４７５８号公報などに記載のセパレータを挙げることができる。セパレータの厚みは電池の体積エネルギー密度が上がり、内部抵抗が小さくなるという点で、機械的強度が保たれる限り薄くした方がよく、通常５〜２００μｍ程度、好ましくは５〜４０μｍ程度である。
【００８１】
セパレータは、好ましくは、熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムを有する。非水電解質二次電池においては、通常、正極−負極間の短絡などが原因で電池内に異常電流が流れた際に、電流を遮断して、過大電流が流れることを阻止（シャットダウン）する機能を有することが好ましい。ここで、シャットダウンは、通常の使用温度を越えた場合に、セパレータにおける多孔質フィルムの微細孔を閉塞することによりなされる。そしてシャットダウンした後、ある程度の高温まで電池内の温度が上昇しても、その温度により破膜することなく、シャットダウンした状態を維持することが好ましい。かかるセパレータとしては、耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層されてなる積層フィルムが挙げられ、該フィルムをセパレータとして用いることにより、本発明における二次電池の耐熱性をより高めることが可能となる。ここで、耐熱多孔層は、多孔質フィルムの両面に積層されていてもよい。
【００８２】
以下、前記耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層されてなる積層フィルムについて説明する。
【００８３】
前記積層フィルムにおいて、耐熱多孔層は、多孔質フィルムよりも耐熱性の高い層であり、該耐熱多孔層は、無機粉末から形成されていてもよいし、耐熱樹脂を含有していてもよい。耐熱多孔層が、耐熱樹脂を含有することにより、塗工などの容易な手法で、耐熱多孔層を形成することができる。
耐熱樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、芳香族ポリエステル、ポリエーテルサルホンおよびポリエーテルイミドを挙げることができる。耐熱性をより高めるためには、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルホンおよびポリエーテルイミドが好ましい。より好ましくは、ポリアミド、ポリイミドまたはポリアミドイミドである。さらにより好ましくは、芳香族ポリアミド（パラ配向芳香族ポリアミド、メタ配向芳香族ポリアミド）、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミドイミドなどの含窒素芳香族重合体である。とりわけ好ましくは芳香族ポリアミドであり、製造面で、特に好ましいのは、パラ配向芳香族ポリアミド（以下、パラアラミドということがある。）である。
また、耐熱樹脂として、ポリ−４−メチルペンテン−１、環状オレフィン系重合体を挙げることもできる。これらの耐熱樹脂を用いることにより、積層フィルムの耐熱性、すなわち、積層フィルムの熱破膜温度をより高めることができる。
【００８４】
前記積層フィルムの熱破膜温度は、耐熱樹脂の種類に依存し、使用場面、使用目的に応じ、選択使用される。より具体的には、耐熱樹脂として、前記含窒素芳香族重合体を用いる場合には４００℃程度に、ポリ−４−メチルペンテン−１を用いる場合には２５０℃程度に、環状オレフィン系重合体を用いる場合には３００℃程度に、夫々、熱破膜温度をコントロールすることができる。また、耐熱多孔層が、無機粉末からなる場合には、熱破膜温度を５００℃以上にコントロールすることも可能である。
【００８５】
前記パラアラミドは、パラ配向芳香族ジアミンとパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドとの縮合重合により得られるものであり、アミド結合が芳香族環のパラ位またはそれに準じた配向位（例えば、４，４’−ビフェニレン、１，５−ナフタレン、２，６−ナフタレンなどのような反対方向に同軸または平行に延びる配向位）で結合される繰り返し単位から実質的になるものである。
具体的には、ポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）、ポリ（パラベンズアミド）、ポリ（４，４’−ベンズアニリドテレフタルアミド）、ポリ（パラフェニレン−４，４’−ビフェニレンジカルボン酸アミド）、ポリ（パラフェニレン−２，６−ナフタレンジカルボン酸アミド）、ポリ（２−クロロ−パラフェニレンテレフタルアミド）、パラフェニレンテレフタルアミド／２，６−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体などのパラ配向型またはパラ配向型に準じた構造を有するパラアラミドが例示される。
【００８６】
前記芳香族ポリイミドとしては、芳香族の二酸無水物とジアミンの縮重合で製造される全芳香族ポリイミドが好ましい。
該二酸無水物の具体例としては、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２’−ビス（３，４―ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパンおよび３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。該ジアミンの具体例としては、オキシジアニリン、パラフェニレンジアミン、ベンゾフェノンジアミン、３，３’−メチレンジアニリン、３，３’−ジアミノベンソフェノン、３，３’−ジアミノジフェニルスルフォンおよび１，５−ナフタレンジアミンが挙げられる。
また、溶媒に可溶なポリイミドが好適に使用できる。このようなポリイミドとしては、例えば、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの重縮合物のポリイミドが挙げられる。
【００８７】
前記芳香族ポリアミドイミドとしては、芳香族ジカルボン酸および芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるもの、ならびに、芳香族二酸無水物および芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるものが挙げられる。
芳香族ジカルボン酸の具体例としてはイソフタル酸およびテレフタル酸が挙げられる。また芳香族二酸無水物の具体例としては無水トリメリット酸が挙げられる。
芳香族ジイソシアネートの具体例としては、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、オルソトリランジイソシアネートおよびｍ−キシレンジイソシアネートが挙げられる。
【００８８】
また、イオン透過性をより高めるために、耐熱多孔層の厚みは、１〜１０μｍ、さらには１〜５μｍ、特に１〜４μｍが好ましい。また、耐熱多孔層は微細孔を有し、その孔径は、通常３μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以下である。
また、耐熱多孔層が、耐熱樹脂を含有する場合には、耐熱多孔層は後述のフィラーを含有することもできる。
【００８９】
前記積層フィルムにおいて、多孔質フィルムは、微細孔を有し、シャットダウン機能を有することが好ましい。この場合、多孔質フィルムは、熱可塑性樹脂を含有する。
多孔質フィルムにおける微細孔のサイズは通常３μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以下である。
多孔質フィルムの空孔率は、通常３０〜８０体積％、好ましくは４０〜７０体積％である。
熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムを用いた非水電解質二次電池では、通常の使用温度を越えると、熱可塑性樹脂が軟化して、微細孔を閉塞する。
【００９０】
前記熱可塑性樹脂には、非水電解質二次電池における電解液に溶解しないものが選択される。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂および熱可塑性ポリウレタン樹脂を挙げることができ、これらの２種以上の混合物を用いてもよい。より低温で軟化してシャットダウンさせるためには、ポリエチレンを含有することが好ましい。
前記ポリエチレンとして、具体的には、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレンおよび分子量が１００万以上の超高分子量ポリエチレンを挙げることもできる。
前記多孔質フィルムを構成する熱可塑性樹脂には、該フィルムの突刺し強度をより高めるために、少なくとも超高分子量ポリエチレンを含有することが好ましい。
また、多孔質フィルムの製造面において、熱可塑性樹脂には、重量平均分子量１万以下の低分子量のポリオレフィンからなるワックスを含有することが好ましい場合もある。
【００９１】
また、積層フィルムにおける多孔質フィルムの厚みは、通常、３〜３０μｍであり、さらに好ましくは３〜２５μｍである。また、本発明において、積層フィルムの厚みとしては、通常４０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下である。
また、耐熱多孔層の厚みをＡ（μｍ）、多孔質フィルムの厚みをＢ（μｍ）としたときには、Ａ／Ｂの値が、０．１以上１以下であることが好ましい。
【００９２】
また、耐熱多孔層に耐熱樹脂を含有する場合には、耐熱多孔層には１種以上のフィラーを含有していてもよい。フィラーは、有機粉末、無機粉末またはこれらの混合物のいずれから選ばれるものであってもよい。フィラーを構成する粒子の平均粒子径は０．０１〜１μｍであることが好ましい。
【００９３】
前記有機粉末としては、例えば、スチレン、ビニルケトン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、アクリル酸メチルなどの単独または２種類以上の共重合体；ポリテトラフルオロエチレン、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体、４フッ化エチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライドなどのフッ素系樹脂；メラミン樹脂；尿素樹脂；ポリオレフィン；ポリメタクリレート；が挙げられる。
該有機粉末は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いることもできる。
これらの有機粉末の中でも、化学的安定性の点で、ポリテトラフルオロエチレン粉末が好ましい。
【００９４】
前記無機粉末としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物、炭酸塩、硫酸塩などの無機物からなる粉末が挙げられる。これらの中でも、導電性の低い無機物からなる粉末が好ましく用いられる。
具体的に該無機粉末を例示すると、アルミナ、シリカ、二酸化チタンまたは炭酸カルシウムからなる粉末が挙げられる。該無機粉末は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いることもできる。これらの無機粉末の中でも、化学的安定性の点で、アルミナ粉末が好ましい。
より好ましくは、フィラーがアルミナ粒子のみで構成されることである。さらに好ましくは、フィラーを構成するアルミナ粒子の一部または全部が略球状をしていることである。
耐熱多孔層が無機粉末から構成される場合には、前記例示の無機粉末を用いればよく、必要に応じてバインダーと混ぜて用いればよい。
【００９５】
フィラーを構成する粒子のすべてがアルミナ粒子である場合には、耐熱多孔層の総重量を１００重量部としたときには、フィラーの重量は、通常５〜９５重量部であり、２０〜９５重量部であることが好ましい。より好ましくは３０〜９０重量部である。これらの範囲は、フィラーの材質の比重により、適宜設定できる。
【００９６】
フィラーの形状については、略球状、板状、柱状、針状、ウィスカー状および繊維状が挙げられ、いずれの粒子も用いることができる。さらに、均一な孔を形成しやすいことから、略球状粒子であることが好ましい。略球状粒子としては、粒子のアスペクト比（粒子の長径／粒子の短径）が１〜１．５である粒子が挙げられる。粒子のアスペクト比は、電子顕微鏡写真から測定することができる。
【００９７】
イオン透過性を高めるために、前記セパレータのガーレー法による透気度は、５０〜３００秒／１００ｃｃであることが好ましい。さらに好ましくは、５０〜２００秒／１００ｃｃである。
また、セパレータの空孔率は、通常３０〜８０体積％であり、好ましくは４０〜７０体積％である。セパレータは空孔率の異なるセパレータを積層したものであってもよい。
【００９８】
＜電解液および固体電解質＞
二次電池において、電解液は、通常、電解質および有機溶媒から構成される。
電解質としては、アルカリ金属をカチオンとする過塩素酸塩、六フッ化リン塩、六フッ化ヒ素塩、六フッ化アンチモン塩、四フッ化ホウ素塩、トリフルオロメタンスルホナート塩、スルホンアミド化合物のトリフルオロメタンスルホン酸塩、ホウ素化合物塩およびホウ酸塩が挙げられる。これらの２種以上の混合物を使用してもよい。
リチウム塩について例を示すと、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）（ＣＯＣＦ3）、Ｌｉ（Ｃ4Ｆ9ＳＯ3）、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、Ｌｉ2Ｂ10Ｃｌ10、ＬｉＢＯＢ（ここで、ＢＯＢは、ｂｉｓ（ｏｘａｌａｔｅ）ｂｏｒａｔｅのことである。）、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、ＬｉＡｌＣｌ4などのリチウム塩が挙げられる。リチウム塩として、通常、これらの中でもフッ素を含むＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2およびＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むものを用いる。
【００９９】
また前記電解液において、有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、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、４−トリフルオロメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、１，２−ジ（メトキシカルボニルオキシ）エタンなどのカーボネート類；１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、２，２，３，３−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類；ギ酸メチル、酢酸メチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル類；アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなどのアミド類；３−メチル−２−オキサゾリドンなどのカーバメート類；スルホラン、ジメチルスルホキシド、１，３−プロパンサルトンなどの含硫黄化合物；が挙げられる。
または、前記の有機溶媒にさらにフッ素置換基を導入したものを用いることができる。通常は前記有機溶媒のうちの二種以上を混合して用いる。
中でもカーボネート類を含む混合溶媒が好ましく、環状カーボネートと非環状カーボネートとの混合溶媒、または環状カーボネートとエーテル類との混合溶媒がさらに好ましい。
環状カーボネートと非環状カーボネートとの混合溶媒としては、動作温度範囲が広く、負荷特性に優れ、かつ負極の活物質として天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛材料を用いた場合でも難分解性であるという点で、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートを含む混合溶媒が好ましい。
また、特に安全性を向上する効果があることから、ＬｉＰＦ6などのフッ素を含むアルカリ金属塩およびフッ素置換基を有する有機溶媒を含む電解液を用いることが好ましい。
ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、２，２，３，３−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテルなどのフッ素置換基を有するエーテル類とジメチルカーボネートとを含む混合溶媒は、大電流放電特性にも優れており、さらに好ましい。
【０１００】
前記の電解液の代わりに固体電解質を用いてもよい。
固体電解質としては、例えばポリエチレンオキサイド系の高分子化合物、ポリオルガノシロキサン鎖もしくはポリオキシアルキレン鎖の少なくとも１種以上を含む高分子化合物などの有機系高分子電解質を用いることができる。また、高分子化合物に非水電解液を保持させた、いわゆるゲルタイプのものを用いることもできる。
また、Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2、Ｌｉ2Ｓ−ＧｅＳ2、Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5、Ｌｉ2Ｓ−Ｂ2Ｓ3、Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2−Ｌｉ3ＰＯ4、Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2−Ｌｉ2ＳＯ4などの硫化物を含む無機系固体電解質を用いてもよい。
これら固体電解質を用いて、安全性をより高めることができることがある。
また、本発明の非水電解質二次電池において、固体電解質を用いる場合には、固体電解質がセパレータの役割を果たす場合もあり、その場合には、セパレータを必要としないこともある。
【実施例】
【０１０１】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
なお、アルカリ金属複合金属酸化物の物性の測定、アルカリ金属複合金属酸化物を正極活物質として用いた電池による充放電試験は、次のようにして行った。
【０１０２】
＜アルカリ金属複合金属酸化物を正極活物質として用いた電池による充放電試験＞
１．充放電試験
正極活物質と導電材とバインダー溶液とを調整して、正極活物質：導電材：バインダーの重量比がそれぞれ８７：１０：３とした。これらをメノウ乳鉢を用いて混練して、正極合剤ペーストを作製した。
ここで導電材にはアセチレンブラックと黒鉛とを重量割合で１：９として混合したものを使用した。
バインダー溶液としては、ＰＶｄＦを溶解したＮ−メチル−２−ピロリドン（以下、ＮＭＰということがある。）溶液を使用した。
該正極合剤ペーストをＡｌ箔集電体に塗布した後、１５０℃で８時間真空乾燥して、正極を得た。
【０１０３】
得られた正極と、電解液と、セパレータと、負極とを組み合わせて、非水電解質二次電池（コイン型電池Ｒ２０３２）を作製した。なお、電池の組み立てはアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
電解液として、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネートとをそれぞれ体積比で３０：３５：３５とした混合溶媒に、電解質としてＬｉＰＦ6を１モル／リットルとなるように溶解したものを使用した。
セパレータとしてポリエチレン製多孔質フィルムの上に、耐熱多孔層を積層した積層フィルムセパレータを使用した。
また、負極として金属リチウムを使用した。
【０１０４】
前記のコイン型電池を用いて、２５℃保持下、以下に示す条件で充放電試験を実施した。充放電試験は、放電時の放電電流を変えて放電容量を測定した。
充電最大電圧４．３Ｖ、充電時間８時間、充電電流０．２ｍＡ／ｃｍ2
放電時は放電最小電圧を２．５Ｖで一定とし、各サイクルにおける放電電流を下記のように変えて放電を行った。
１０Ｃにおける放電容量が大きいほど、高い出力特性が得られることを示す。
１サイクル目の放電（０．２Ｃ）：放電電流０．２ｍＡ／ｃｍ2
２サイクル目の放電（０．２Ｃ）：放電電流０．２ｍＡ／ｃｍ2
３サイクル目の放電（１Ｃ） ：放電電流１．０ｍＡ／ｃｍ2
４サイクル目の放電（２Ｃ） ：放電電流２．０ｍＡ／ｃｍ2
５サイクル目の放電（５Ｃ） ：放電電流５．０ｍＡ／ｃｍ2
６サイクル目の放電（１０Ｃ） ：放電電流１０ｍＡ／ｃｍ2
【０１０５】
＜アルカリ金属複合金属酸化物の物性測定＞
２．アルカリ金属複合金属酸化物の粉末Ｘ線回折測定
アルカリ金属複合金属酸化物の粉末Ｘ線回折測定には株式会社リガク製ＲＩＮＴ２５００ＴＴＲ型を用いた。Ｘ線の線源にはＣｕＫα線源を用いた。アルカリ金属複合金属酸化物を専用のホルダーに充填し、回折角２θ＝１０〜９０°の範囲にて行い、粉末Ｘ線回折図形を得た。
【０１０６】
３．アルカリ金属複合金属酸化物の比表面積の測定
アルカリ金属複合金属酸化物０．５ｇを窒素雰囲気中１５０℃、１５分間乾燥した後、マイクロメリティックス製フローソーブＩＩ２３００を用いてＢＥＴ比表面積を測定した。前記方法で測定された比表面積をアルカリ金属複合金属酸化物の比表面積とした。
【０１０７】
・実施例１
＜遷移金属化合物の製造＞
ポリプロピレン製ビーカー内で、蒸留水に、水酸化カリウムを１０重量％となるように添加した。さらに攪拌して水酸化カリウムを完全に溶解させて、アルカリ水溶液として水酸化カリウム水溶液を調製した。
ガラス製ビーカー内で、蒸留水２００ｍｌに、目的とするニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を基準として、塩化ニッケル（ＩＩ）六水和物を９重量％となるように、塩化マンガン（ＩＩ）四水和物を８重量％となるように、さらに塩化鉄（ＩＩ）四水和物を１重量％となるように添加した。さらに攪拌して遷移金属塩を完全に溶解させて、ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を得た。
前記水酸化カリウム水溶液を攪拌しながら、これに前記ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を滴下した。水溶液中に共沈物が生成し、共沈物スラリーを得た。
次いで、共沈物スラリーについて、濾過・蒸留水洗浄を行い、１２０℃で乾燥させて共沈物を得た。
【０１０８】
＜アルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物の調整＞
遷移金属化合物を構成する遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤である硫酸カリウムと炭酸カリウムがそれぞれ５モルと５モルなるように調整した。
遷移金属化合物として共沈物と、アルカリ金属化合物として炭酸リチウムと、無機塩からなる融剤として硫酸カリウムと、その他の融剤として炭酸カリウムとを、メノウ乳鉢を用いて乾式混合して、前記原料混合物を得た。
【０１０９】
＜焼成によるアルカリ金属複合金属酸化物の作製＞
アルミナ製焼成容器に前記原料混合物を１０ｇ入れ、電気炉に設置した。
酸素濃度が１０体積％、二酸化炭素濃度が１０体積％となるように調整したガスを毎分５Ｌで電気炉内に流通して、電気炉内の雰囲気を調整した。雰囲気を調整した該電気炉で、９００℃まで加熱し、その温度で６時間保持して焼成を行なった。その後、室温まで冷却し、焼成品を得た。
該焼成品を粉砕し、蒸留水でデカンテーションによる洗浄を行い、濾過し、３００℃で６時間乾燥して、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ１を得た。
＜アルカリ金属複合金属酸化物の物性とそれを正極活物質とした充放電試験＞
Ａ１の比表面積と、結晶構造と、Ａ１を正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表１に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、後述の比較例１におけるＢ1を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、Ａ１を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった。
【０１１０】
・比較例１
比較例１では、遷移金属化合物を構成する遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムが１０モルとなるように調製した。
遷移金属化合物として実施例１と同様にして作製された共沈物と、空気中で安定なアルカリ金属化合物として炭酸リチウムと、その他の融剤として炭酸カリウムとを、メノウ乳鉢を用いて乾式混合して、原料混合物を得た。
次いで、実施例１と同様の条件で焼成、粉砕、洗浄、乾燥の過程を経てアルカリ金属複合金属酸化物としてＢ１を得た。
Ｂ１の比表面積と、結晶構造と、Ｂ１を正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表１に示す。
【０１１１】
・実施例２、比較例２
実施例２、比較例２では、焼成における雰囲気を酸素濃度が１０体積％、二酸化炭素濃度が５体積％となるように調整した。
実施例２では、焼成における雰囲気以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ２を得た。
比較例２では、焼成における雰囲気以外の条件は、比較例２と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＢ２を得た。
Ａ２とＢ２の比表面積と、結晶構造と、Ａ２とＢ２とをそれぞれ正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表１に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、比較例２におけるＢ２を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、実施例２におけるＡ２を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった。
【０１１２】
・実施例３、比較例３
実施例３、比較例３では、焼成における雰囲気を酸素濃度が１０体積％、二酸化炭素濃度が０体積％となるように調整した。
実施例３では、焼成における雰囲気以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ３を得た。
比較例３では、焼成における雰囲気以外の条件は、比較例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＢ３を得た。
Ａ３とＢ３の比表面積と、結晶構造と、Ａ３とＢ３とをそれぞれ正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表１に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、比較例３におけるＢ３を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、実施例３におけるＡ３を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった。
【０１１３】
・実施例４、実施例５、比較例４
実施例４、実施例５、比較例４では、焼成における保持温度を９００℃として、雰囲気を酸素濃度が２０体積％、二酸化炭素濃度が１０体積％となるように調整した。
実施例４では、焼成における雰囲気以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ４を得た。
実施例５では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１４０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ５モルと５モルとなるように調製した。焼成における雰囲気と原料混合物の比率以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ５を得た。
比較例４では、焼成における雰囲気以外の条件は、比較例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＢ４を得た。
Ａ４とＡ５とＢ４との、比表面積と、結晶構造と、Ａ４とＡ５とＢ４とをそれぞれ正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表２に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、比較例４におけるＢ４を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、実施例４におけるＡ４を正極活物質としたコイン型電池の値および実施例５におけるＡ５を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった。
【０１１４】
・実施例６、実施例７、実施例８、実施例９、比較例５
実施例６、実施例７、実施例８、実施例９、比較例５では、焼成における保持温度を８５０℃として、雰囲気を酸素濃度が２０体積％、二酸化炭素濃度が１０体積％となるように調整した。
実施例６では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ１モルと１モルとなるように調製した。焼成雰囲気その他の条件は実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ６を得た。
実施例７では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１４０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ１モルと１モルとなるように調製した。焼成における雰囲気と原料混合物の比率以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ７を得た。
実施例８では、焼成における雰囲気以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ８を得た。
実施例９では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１４０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ５モルと５モルとなるように調製した。焼成における雰囲気と原料混合物の比率以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ９を得た。
比較例５では、焼成における雰囲気以外の条件は、比較例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＢ５を得た。
Ａ６とＡ７とＡ８とＡ９とＢ５との、比表面積と、結晶構造と、Ａ６とＡ７とＡ８とＡ９とＢ５とをそれぞれ正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表３に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、比較例５におけるＢ５を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、実施例６におけるＡ６を正極活物質としたコイン型電池の値や、実施例７におけるＡ７を正極活物質としたコイン型電池の値や実施例８におけるＡ８を正極活物質としたコイン型電池の値や、実施例９におけるＡ９を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった
【０１１５】
・実施例１０、実施例１１、実施例１２、実施例１３、比較例６
実施例１０、実施例１１、実施例１２、実施例１３、比較例６では、焼成における保持温度を９５０℃として、雰囲気を酸素濃度が２０体積％、二酸化炭素濃度が１０体積％となるように調整した。
実施例１０では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ１モルと１モルとなるように調製した。焼成における雰囲気と原料混合物の比率以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ１０を得た。
実施例１１では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１４０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ１モルと１モルとなるように調製した。焼成における雰囲気と原料混合物の比率以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ１１を得た。
実施例１２では、焼成における雰囲気以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ１２を得た。
実施例１３では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１４０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ５モルと５モルとなるように調製した。焼成における雰囲気と原料混合物の比率以外の条件は、実施例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ１３を得た。
比較例６では、焼成における雰囲気以外の条件は、比較例１と同様にして、アルカリ金属複合金属酸化物としてＢ６を得た。
Ａ１０とＡ１１とＡ１２とＡ１３とＢ６との、比表面積と、結晶構造と、Ａ１０とＡ１１とＡ１２とＡ１３とＢ６とをそれぞれ正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表４に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、比較例６におけるＢ６を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、実施例１０におけるＡ１０を正極活物質としたコイン型電池の値や、実施例１１におけるＡ１１を正極活物質としたコイン型電池の値や、実施例１２におけるＡ１２を正極活物質としたコイン型電池の値や、実施例１３におけるＡ１３を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった。
【０１１６】
・実施例１４
＜アルカリ金属複合金属酸化物の製造＞
ポリエチレン製の反応容器内で、蒸留水に、水酸化カリウムを１５重量％となるように添加した。さらに攪拌して水酸化カリウムを完全に溶解させて、アルカリ水溶液として水酸化カリウム水溶液を調製した。
ガラスコーティングされた鉄鋼製の反応容器内で、蒸留水に、目的とするニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を基準として、塩化ニッケル（ＩＩ）六水和物を２２重量％となるように、塩化マンガン（ＩＩ）四水和物を１８重量％となるように、さらに塩化鉄（ＩＩ）四水和物を２重量％となるように添加した。さらに攪拌して遷移金属塩を完全に溶解させて、ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を得た。実施例１４におけるニッケル−マンガン−鉄混合水溶液中のニッケルとマンガンと鉄のモル比は、実施例１のニッケル−マンガン−鉄混合水溶液と同じとした。
前記水酸化カリウム水溶液を攪拌しながら、これに前記ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を滴下した。水溶液中に共沈物が生成し、共沈物スラリーを得た。
次いで、共沈物スラリーについて、濾過・蒸留水洗浄を行い、１２０℃で乾燥させて共沈物を得た。
【０１１７】
＜原料混合物の調整＞
実施例１４では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤中の炭酸カリウムと硫酸カリウムとがそれぞれ５モルと５モルとになるように調製した。
遷移金属化合物として共沈物と、アルカリ金属化合物として炭酸リチウムと、無機塩からなる融剤として硫酸カリウムと、その他の融剤として炭酸カリウムとを、ロッキングミル（愛知電機株式会社製。以下同じ。）を用いて乾式混合して、原料混合物を得た。
【０１１８】
＜焼成によるアルカリ金属複合金属酸化物の作製＞
次いで、該混合物を□３００ｍｍの多孔質セラミックス製焼成容器に１．８ｋｇ入れた。このときの混合物の層厚は３０ｍｍであった。
プロパンガスを燃料として、その燃焼熱により炉内を加熱するシャトルキルン焼成炉を用いて焼成した。１００℃／ｈで昇温して、８６０℃において６時間保持した。その後、常温になるまで冷却した。
炉内の酸素濃度は、焼成直前において２１体積％であった。ガス燃焼により温度が上昇するとともに酸素濃度は低下し、８６０℃の保持温度に達した直後に最も低くなり、１１体積％であった。炉内の二酸化炭素濃度は、焼成直前において０体積％であった。ガス燃焼により温度が上昇するとともに二酸化炭素濃度は上昇し、８６０℃の保持温度に達した直後に最も高くなり、８体積％であった。
シャトルキルン焼成炉から焼成品を取り出して、これを粉砕し、蒸留水でデカンテーションによる洗浄を行い、濾過し、３００℃で６時間乾燥して、アルカリ金属複合金属酸化物としてＡ１４を得た。
【０１１９】
＜アルカリ金属複合金属酸化物の物性とそれを正極活物質とした充放電試験＞
Ａ１４の比表面積と、結晶構造と、Ａ１４を正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表５に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、後述の比較例７におけるＢ７を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、実施例１４におけるＡ１４を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった。
【０１２０】
・比較例７
遷移金属化合物として実施例１４と同様して得られた共沈物と、アルカリ金属化合物として炭酸リチウムと、その他の融剤として炭酸カリウムとを、混合して、原料混合物を得た。
このとき、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤の炭酸カリウムが１０モルとなるように調製した。
次いで、実施例１４と同様の条件で焼成、粉砕、洗浄、乾燥の過程を経てアルカリ金属複合金属酸化物としてＢ７を得た。
Ｂ７の比表面積と、結晶構造と、Ｂ７を正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表５に示す。
【０１２１】
・実施例１５、実施例１６、実施例１７
＜アルカリ金属複合金属酸化物の製造＞
ポリエチレン製の反応容器内で、蒸留水に、水酸化カリウムを１５重量％となるように添加した。さらに攪拌して水酸化カリウムを完全に溶解させて、アルカリ水溶液として水酸化カリウム水溶液を調製した。
また、ガラスコーティングされた鋼鉄製の反応容器内で、蒸留水に、目的とするニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を基準として、硫酸ニッケル（ＩＩ）六水和物を２４重量％となるように、硫酸マンガン（ＩＩ）一水和物を１６重量％となるように、さらに塩化鉄（ＩＩ）七水和物を３重量％となるように添加した。さらに攪拌して遷移金属塩を完全に溶解させて、ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を得た。実施例１５、実施例１６、実施例１７におけるニッケル−マンガン−鉄混合水溶液中のニッケルとマンガンと鉄のモル比は、実施例１のニッケル−マンガン−鉄混合水溶液と同じとした。
前記水酸化カリウム水溶液を攪拌しながら、これに前記ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を滴下した。水溶液中に共沈物が生成し、共沈物スラリーを得た。
次いで、共沈物スラリーについて、濾過・蒸留水洗浄を行い、１２０℃で乾燥させて共沈物を得た。
【０１２２】
＜原料混合物の調整＞
実施例１５では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤として硫酸カリウムが１０モルとになるように調製した。
実施例１６では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤として硫酸カリウムが５モルとになるように調製した。
実施例１７では、遷移金属化合物中の遷移金属元素（ニッケル、マンガン、鉄）の合計を１００モルとしたときに、アルカリ金属化合物中のリチウムが１３０モルとなるように調製し、融剤として硫酸カリウムが２モルとになるように調製した。
遷移金属化合物として共沈物と、アルカリ金属化合物として炭酸リチウムと、無機塩からなる融剤として硫酸カリウムとをロッキングミルを用いて乾式混合して、原料混合物を得た。
【０１２３】
＜焼成によるアルカリ金属複合金属酸化物の作製＞
次いで、該混合物を□３００ｍｍの多孔質セラミックス製焼成容器に１．８kg入れた。このときの混合物の層厚は３０ｍｍであった。
プロパンガスを燃料として、その燃焼熱により炉内を加熱するシャトルキルン焼成炉を用いて焼成した。１００℃／ｈで昇温して、８８０℃において６時間保持した。その後、常温になるまで冷却した。
炉内の酸素濃度は、焼成直前において２１体積％であった。ガス燃焼により温度が上昇するとともに酸素濃度は低下し、８８０℃の保持温度に達した直後に最も低くなり、１１体積％であった。炉内の二酸化炭素濃度は、焼成直前において０体積％であった。ガス燃焼により温度が上昇するとともに二酸化炭素濃度は上昇し、８８０℃の保持温度に達した直後に最も高くなり、８体積％であった。
シャトルキルン焼成炉から焼成品を取り出して、これを粉砕し、蒸留水でデカンテーションによる洗浄を行い、濾過し、３００℃で６時間乾燥して、アルカリ金属複合金属酸化物を得た。実施例１５、実施例１６、実施例１７で得られたアルカリ金属複合金属酸化物をそれぞれＡ１５、Ａ１６、Ａ１７とした。
【０１２４】
＜アルカリ金属複合金属酸化物の物性とそれを正極活物質とした充放電試験＞
Ａ１５とＡ１６とＡ１７との比表面積と、結晶構造と、Ａ１５とＡ１６とＡ１７とをそれぞれ正極活物質としたコイン型電池による充放電試験で測定された放電容量とを表５に示す。
１０Ｃにおける放電容量を比較すると、前述の比較例７におけるＢ７を正極活物質としたコイン型電池の値よりも、実施例１５におけるＡ１５を正極活物質としたコイン型電池の値や、実施例１６におけるＡ１６を正極活物質としたコイン型電池の値や、実施例１７におけるＡ１７を正極活物質としたコイン型電池の値の方が大きかった。
【０１２５】
製造例１（積層フィルムの製造）
（１）塗工液の製造
ＮＭＰ４２００ｇに塩化カルシウム２７２．７ｇを溶解した後、パラフェニレンジアミン１３２．９ｇを添加して完全に溶解させた。得られた溶液に、テレフタル酸ジクロライド２４３．３ｇを徐々に添加して重合し、パラアラミドを得て、さらにＮＭＰで希釈して、濃度２．０重量％のパラアラミド溶液（Ａ）を得た。得られたパラアラミド溶液１００ｇに、アルミナ粉末（ａ）２ｇ（日本アエロジル社製、アルミナＣ、平均粒子径０．０２μｍ）とアルミナ粉末（ｂ）２ｇ（住友化学株式会社製スミコランダム、ＡＡ０３、平均粒子径０．３μｍ）とをフィラーとして計４ｇ添加して混合し、ナノマイザーで３回処理し、さらに１０００メッシュの金網で濾過、減圧下で脱泡して、スラリー状塗工液（Ｂ）を製造した。パラアラミドおよびアルミナ粉末の合計重量中のアルミナ粉末（フィラー）の重量は、６７重量％となる。
【０１２６】
（２）積層フィルムの製造および評価
多孔質フィルムとしては、ポリエチレン製多孔質膜（膜厚１２μｍ、透気度１４０秒／１００ｃｃ、平均孔径０．１μｍ、空孔率５０％）を用いた。厚み１００μｍのＰＥＴフィルムの上に上記ポリエチレン製多孔質膜を固定し、テスター産業株式会社製バーコーターにより、該多孔質膜の上にスラリー状塗工液（Ｂ）を塗工した。ＰＥＴフィルム上の塗工された該多孔質膜を一体にしたまま、水中に浸漬させ、パラアラミド多孔質膜（耐熱多孔層）を析出させた後、溶媒を乾燥させて、耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層された積層フィルム１を得た。積層フィルム１の厚みは１６μｍであり、パラアラミド多孔質膜（耐熱多孔層）の厚みは４μｍであった。積層フィルム１の透気度は１８０秒／１００ｃｃ、空孔率は５０％であった。積層フィルム１における耐熱多孔層の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察をしたところ、０．０３〜０．０６μｍ程度の比較的小さな微細孔と０．１〜１μｍ程度の比較的大きな微細孔とを有することがわかった。尚、積層フィルムの評価は以下の方法で行った。
【０１２７】
＜積層フィルムの評価＞
（ｉ）厚み測定
積層フィルムの厚み、多孔質フィルムの厚みは、ＪＩＳ規格（Ｋ７１３０−１９９２）に従い、測定した。また、耐熱多孔層の厚みとしては、積層フィルムの厚みから多孔質フィルムの厚みを差し引いた値を用いた。
（ｉｉ）ガーレー法による透気度の測定
積層フィルムの透気度は、ＪＩＳ Ｐ８１１７に基づいて、株式会社安田精機製作所製のデジタルタイマー式ガーレー式デンソメータで測定した。
（ｉｉｉ）空孔率
得られた積層フィルムのサンプルを一辺の長さ１０ｃｍの正方形に切り取り、重量Ｗ（ｇ）と厚みＤ（ｃｍ）を測定した。サンプル中のそれぞれの層の重量（Ｗｉ（ｇ））を求め、Ｗｉとそれぞれの層の材質の真比重（真比重ｉ（ｇ／ｃｍ3））とから、それぞれの層の体積を求めて、次式より空孔率（体積％）を求めた。
空孔率（体積％）＝１００×｛１−（Ｗ１／真比重１＋Ｗ２／真比重２＋・・＋Ｗｎ／真比重ｎ）／（１０×１０×Ｄ）｝
表１
表２
表３
表４
表５
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機塩からなる融剤と、アルカリ金属化合物（ただし、前記融剤とは異なる化合物を少なくとも含む。）と、遷移金属化合物とからなるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物であって、前記原料混合物を焼成するときの保持温度で、前記融剤がアルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有するアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【請求項２】
前記無機塩が、硫酸塩、硝酸塩、タングステン酸塩、バナジウム酸塩、モリブデン酸塩、ニオブ酸塩およびホウ酸塩からなる群より選ばれる１種以上である請求項１に記載のアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【請求項３】
前記無機塩を構成するカチオンが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選ばれる１種以上である請求項１または２に記載のアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【請求項４】
前記アルカリ金属化合物を構成するアルカリ金属元素が、ＬｉおよびＮａからなる群より選ばれる１種以上である請求項１〜３のいずれかに記載のアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【請求項５】
前記遷移金属化合物を構成する遷移金属元素が、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群より選ばれる１種以上である請求項１〜４のいずれかに記載のアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【請求項６】
前記遷移金属化合物を構成する遷移金属元素が、Ｆｅと、さらにＭｎ、ＣｏおよびＮｉからなる群より選ばれる１種以上とである請求項１〜５のいずれかに記載のアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物を２００〜１０５０℃の保持温度で焼成するアルカリ金属複合金属酸化物の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の製造方法で製造されるアルカリ金属複合金属酸化物。
【請求項９】
結晶構造が層状構造である請求項８に記載のアルカリ金属複合金属酸化物。
【請求項１０】
アルカリ金属複合金属酸化物を構成する遷移金属元素の平均酸化数が遷移金属化合物を構成する遷移金属元素の平均酸化数よりも高い請求項８または９に記載のアルカリ金属複合金属酸化物。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれかに記載のアルカリ金属複合金属酸化物を有する正極活物質。
【請求項１２】
請求項８に記載の正極活物質を有する正極。
【請求項１３】
請求項１２に記載の正極を有する非水電解質二次電池。
【請求項１４】
さらにセパレータを有する請求項１３に記載の非水電解質二次電池。
【請求項１】
無機塩からなる融剤と、アルカリ金属化合物（ただし、前記融剤とは異なる化合物を少なくとも含む。）と、遷移金属化合物とからなるアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物であって、前記原料混合物を焼成するときの保持温度で、前記融剤がアルカリ金属複合金属酸化物を生成するために必要な酸化力を有するアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【請求項２】
前記無機塩が、硫酸塩、硝酸塩、タングステン酸塩、バナジウム酸塩、モリブデン酸塩、ニオブ酸塩およびホウ酸塩からなる群より選ばれる１種以上である請求項１に記載のアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【請求項３】
前記無機塩を構成するカチオンが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選ばれる１種以上である請求項１または２に記載のアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【請求項４】
前記アルカリ金属化合物を構成するアルカリ金属元素が、ＬｉおよびＮａからなる群より選ばれる１種以上である請求項１〜３のいずれかに記載のアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【請求項５】
前記遷移金属化合物を構成する遷移金属元素が、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群より選ばれる１種以上である請求項１〜４のいずれかに記載のアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【請求項６】
前記遷移金属化合物を構成する遷移金属元素が、Ｆｅと、さらにＭｎ、ＣｏおよびＮｉからなる群より選ばれる１種以上とである請求項１〜５のいずれかに記載のアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のアルカリ金属複合金属酸化物の原料混合物を２００〜１０５０℃の保持温度で焼成するアルカリ金属複合金属酸化物の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の製造方法で製造されるアルカリ金属複合金属酸化物。
【請求項９】
結晶構造が層状構造である請求項８に記載のアルカリ金属複合金属酸化物。
【請求項１０】
アルカリ金属複合金属酸化物を構成する遷移金属元素の平均酸化数が遷移金属化合物を構成する遷移金属元素の平均酸化数よりも高い請求項８または９に記載のアルカリ金属複合金属酸化物。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれかに記載のアルカリ金属複合金属酸化物を有する正極活物質。
【請求項１２】
請求項８に記載の正極活物質を有する正極。
【請求項１３】
請求項１２に記載の正極を有する非水電解質二次電池。
【請求項１４】
さらにセパレータを有する請求項１３に記載の非水電解質二次電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１２２７２（Ｐ２０１２−１２２７２Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５２７７８（Ｐ２０１０−１５２７７８）
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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