JP5687169B2 - Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for producing the same, and lithium secondary battery - Google Patents
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Description
本発明はリチウム二次電池用正極活物質粉体、その製造方法及びリチウム二次電池に関するものである。 The present invention relates to a positive electrode active material powder for a lithium secondary battery, a production method thereof, and a lithium secondary battery.
近年、電子機器のポータブル化およびコードレス化が急速に進んでいる。また、環境・エネルギー問題の解決から電気自動車の開発も盛んに行われている。
これに伴い、電子機器の駆動用電源として、高電圧および高エネルギー密度を有するリチウム二次電池が注目されている。
In recent years, electronic devices have become rapidly portable and cordless. In addition, electric vehicles have been actively developed to solve environmental and energy problems.
Accordingly, lithium secondary batteries having high voltage and high energy density are attracting attention as power sources for driving electronic devices.
高エネルギー密度のリチウム二次電池を得る一つの手段として、固溶体系正極が検討されている。
例えば、下記特許文献1には、正極活物質としてLiNiO2 とLi2 MnO3との固溶体を用いることが提案されている。
As one means for obtaining a high energy density lithium secondary battery, a solid solution positive electrode has been studied.
For example, Patent Document 1 below proposes using a solid solution of LiNiO 2 and Li 2 MnO 3 as the positive electrode active material.
しかしながら、特許文献1の固溶体を用いたリチウム二次電池は、放電容量は大きいものの、充放電電位を高くして使用すると、サイクル特性が悪く充放電の繰り返しで容易に劣化してしまうという問題がある。 However, although the lithium secondary battery using the solid solution of Patent Document 1 has a large discharge capacity, when it is used with a high charge / discharge potential, the cycle characteristics are poor and the battery is easily deteriorated by repeated charge / discharge. is there.
また、前記固溶体を酸化処理したものを正極活物質として用いる方法(例えば、特許文献2及び特許文献3参照。)、或いは一般式:xLi2MO3・(1−x)Li[Ni1−y−zCoyAz]O2(xは、0.4≦x≦1.0を満たす数であり、Mは、Mn、TiおよびZrよりなる群から選ばれる一つ以上の元素であり、Aは、B、Al、GaおよびInよりなる群から選ばれる一つ以上の元素であり、0<y≦0.3、0<z≦0.1である。)で表されるものを正極活物質として用いる方法等も提案されているが、高容量で、更にサイクル特性が向上したものが要望されている。 In addition, a method in which the solid solution is subjected to oxidation treatment as a positive electrode active material (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3), or a general formula: xLi 2 MO 3. (1-x) Li [Ni 1-y -Z Co y A z ] O 2 (x is a number satisfying 0.4 ≦ x ≦ 1.0, M is one or more elements selected from the group consisting of Mn, Ti and Zr; A is one or more elements selected from the group consisting of B, Al, Ga and In, and 0 <y ≦ 0.3 and 0 <z ≦ 0.1.) A method for use as an active material has been proposed, but a high capacity and further improved cycle characteristics are desired.
従って、本発明の目的は高容量で、高電位での充放電での劣化を抑制し、サイクル特性に優れたリチウム二次電池とすることができるリチウム二次電池用正極活物質粉体、その製造方法及びそれを用いた高容量で、サイクル特性に優れたリチウム二次電池を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is a positive electrode active material powder for a lithium secondary battery that has a high capacity, suppresses deterioration due to charge / discharge at a high potential, and can be a lithium secondary battery excellent in cycle characteristics, and It is an object of the present invention to provide a production method and a lithium secondary battery having high cycle capacity and excellent cycle characteristics using the same.
本発明者らは、上記実情に鑑みて、鋭意研究を重ねた結果、L*a*b*表色系における特定範囲の色を有する前記一般式(1)で表されるリチウムニッケル系複合酸化物は、正極活物質として優れた電池性能、具体的には、高容量で、高電位での充放電での劣化を抑制し、サイクル特性に優れるという電池性能を、リチウム二次電池に付与することができることを見出し本発明を完成するに到った。 As a result of intensive studies in view of the above circumstances, the present inventors have determined that the lithium nickel composite oxide represented by the general formula (1) having a specific range of colors in the L * a * b * color system. The product imparts to the lithium secondary battery excellent battery performance as a positive electrode active material, specifically, high capacity, low battery charge / discharge deterioration, and excellent cycle characteristics. As a result, the present invention has been completed.
即ち、本発明(1)は、下記一般式;
xLi2MO3・(1−x)Li[Ni1−y−zMyMez]O2 (1)
(式中、Mは、Mn、Ti及びZrから選ばれる金属元素を示す。MeはMn、Ti、Zr及びNi以外の原子番号11以上の元素を示す。xは0.4≦x≦0.6、yは0≦y≦0.6、zは0≦z≦0.1を示す。)で表されるリチウムニッケル系複合酸化物からなり、L*a*b*表色系における、L*値が15.0〜25.0、a値*が1.00〜15.0、b*値が−5.0〜5.0であり、粒度分布測定値から求めた平均粒径(D 50 )が1μm以上30μm以下で、10%累積径(D 10 )が1μm以上10μm以下、90%累積径(D 90 )が15μm以上50μm以下で、且つD 50 の粒径における相対頻度が10%以下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粉体を提供するものである。
That is, the present invention (1) has the following general formula:
xLi 2 MO 3 · (1- x) Li [Ni 1-y-z M y Me z] O 2 (1)
(In the formula, M represents a metal element selected from Mn, Ti and Zr. Me represents an element having an atomic number of 11 or more other than Mn, Ti, Zr and Ni . X represents 0.4 ≦ x ≦ 0. 6 and y are 0 ≦ y ≦ 0.6, and z is 0 ≦ z ≦ 0.1.), And L in the L * a * b * color system, * value from 15.0 to 25.0, a value * is 1.00-15.0, b * value Ri der -5.0~5.0, average particle diameter determined from the particle size distribution measurement ( D 50 ) is 1 μm or more and 30 μm or less, 10% cumulative diameter (D 10 ) is 1 μm or more and 10 μm or less, 90% cumulative diameter (D 90 ) is 15 μm or more and 50 μm or less, and the relative frequency in the particle size of D 50 is 10 % Or less of the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery.
また、本発明(2)は、下記一般式;
xLi2MO3・(1−x)Li[Ni1−y−zMyMez]O2 (1)
(式中、Mは、Mn、Ti及びZrから選ばれる金属元素を示す。MeはMn、Ti、Zr及びNi以外の原子番号11以上の元素を示す。xは0.4≦x≦0.6、yは0<y≦0.6、zは0≦z≦0.1を示す。)で表されるリチウムニッケル系複合酸化物からなるリチウム二次電池用正極活物質の製造方法であって、
ニッケル源及びM源、又はニッケル源、M源及びMe源を含有し、固形分の平均粒径が0.1〜2.0μmのスラリーを4流体ノズルを備えた噴霧乾燥装置にて、スラリーの供給速度が50〜150kg/時間で、噴霧ガスの圧力が0.1MPa以上で、噴霧乾燥処理して噴霧乾燥品を得る噴霧乾燥工程、次に該噴霧乾燥品と、リチウム源とを混合して、焼成原料混合物を得る焼成原料混合工程と、
該焼成原料混合物を焼成し、前記一般式(1)で表されるリチウムニッケル系複合酸化物からなるリチウム二次電池用正極活物質粉体を得る焼成工程と、
を有し、前記噴霧乾燥品は粒度分布測定値から求めた平均粒径(D 50 )が1.0μm以上30.0μm以下で、10%累積径(D 10 )が1.0μm以上10.0μm以下、90%累積径(D 90 )が15.0μm以上50.0μm以下であり、且つD 50 の粒径における相対頻度が10.0%以下に調製したもの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粉体の製造方法を提供するものである。
The present invention (2) has the following general formula:
xLi 2 MO 3 · (1- x) Li [Ni 1-y-z M y Me z] O 2 (1)
(In the formula, M represents a metal element selected from Mn, Ti and Zr. Me represents an element having an atomic number of 11 or more other than Mn, Ti, Zr and Ni . X represents 0.4 ≦ x ≦ 0. 6 and y are 0 <y ≦ 0.6, and z is 0 ≦ z ≦ 0.1.) A method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery comprising a lithium nickel composite oxide. And
A slurry containing a nickel source and an M source, or a nickel source, an M source and a Me source and having an average solid content of 0.1 to 2.0 μm in a spray drying apparatus equipped with a four-fluid nozzle, A spray-drying step in which the feed rate is 50 to 150 kg / hour and the pressure of the spray gas is 0.1 MPa or more to obtain a spray-dried product by spray-drying, and then the spray-dried product and the lithium source are mixed. A firing raw material mixing step for obtaining a firing raw material mixture;
A firing step of firing the firing raw material mixture to obtain a positive electrode active material powder for a lithium secondary battery comprising the lithium nickel-based composite oxide represented by the general formula (1);
Have a, the spray-dried product with an average particle diameter determined from the particle size distribution measurement value (D 50) is 1.0μm or more 30.0μm or less, 10% cumulative diameter (D 10) is 1.0μm or more 10.0μm In the following, lithium 90 having a 90% cumulative diameter (D 90 ) of not less than 15.0 μm and not more than 50.0 μm and a relative frequency in the particle size of D 50 adjusted to 10.0% or less. The manufacturing method of the positive electrode active material powder for secondary batteries is provided.
また、本発明(3)は、前記本発明(1)記載のリチウム二次電池用正極活物質粉体を、正極活物質として用いて得られることを特徴とするリチウム二次電池を提供するものである。 In addition, the present invention (3) provides a lithium secondary battery obtained by using the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery according to the present invention (1) as a positive electrode active material. It is.
本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体によれば、高容量で、高電位での充放電での劣化を抑制し、サイクル特性に優れたリチウム二次電池を提供することができる。 According to the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery of the present invention, it is possible to provide a lithium secondary battery having a high capacity, suppressing deterioration due to charge / discharge at a high potential, and having excellent cycle characteristics.
本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体は、下記一般式(1):
xLi2MO3・(1−x)Li[Ni1−y−zMyMez]O2 (1)
(式中、Mは、Mn、Ti及びZrから選ばれる金属元素を示す。MeはMn、Ti、Zr及び以外の原子番号11以上の元素を示す。xは0.4≦x≦0.6、yは0≦y≦0.6、zは0≦z≦0.1を示す。)で表されるリチウムニッケル系複合酸化物からなり、L*a*b*表色系における、L*値が15.0〜25.0、a値*が1.00〜15.0、b*値が−5.0〜5.0であり、粒度分布測定値から求めた平均粒径(D 50 )が1μm以上30μm以下で、10%累積径(D 10 )が1μm以上10μm以下、90%累積径(D 90 )が15μm以上50μm以下で、且つD 50 の粒径における相対頻度が10%以下である。
The positive electrode active material powder for a lithium secondary battery of the present invention has the following general formula (1):
xLi 2 MO 3 · (1- x) Li [Ni 1-y-z M y Me z] O 2 (1)
(In the formula, M represents a metal element selected from Mn, Ti and Zr. Me represents Mn, Ti, Zr and other elements having an atomic number of 11 or more. X represents 0.4 ≦ x ≦ 0.6. , Y is 0 ≦ y ≦ 0.6, and z is 0 ≦ z ≦ 0.1.), L * a * b * L * in the color system value from 15.0 to 25.0, a value * is 1.00 to 15.0, b * values Ri der -5.0~5.0, average particle size (D determined from the particle size distribution measurement value 50 ) is from 1 μm to 30 μm, the 10% cumulative diameter (D 10 ) is from 1 μm to 10 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is from 15 μm to 50 μm, and the relative frequency in the particle size of D 50 is 10%. It is as follows .
一般式(1)中のMは、Mn、Ti及びZrから選ばれる金属元素を示し、この中、Mnが高い放電容量が得られる観点から特に好ましい。
また、前記一般式(1)中のMeは必要により添加される元素であり、Mn、Ti、Zr及びNi以外の原子番号11以上の元素である。Me元素の好ましいものとしては、例えば、Ca、Mg、Al、Si、P、V、Cr、Fe、Co、Cu、Zn、Nb、Mo、AgおよびSr等が挙げられ、これらは1種であっても、2種以上であってもよい。
M in the general formula (1) represents a metal element selected from Mn, Ti and Zr, and among these, Mn is particularly preferable from the viewpoint of obtaining a high discharge capacity.
Further, Me in the general formula (1) is an element added as necessary, and is an element having an atomic number of 11 or more other than Mn, Ti, Zr and Ni. Preferable examples of the Me element include Ca, Mg, Al, Si, P, V, Cr, Fe, Co, Cu, Zn, Nb, Mo, Ag, and Sr. Or 2 or more types may be sufficient.
一般式(1)中のxは、好ましくは0.4≦x≦0.6であり、yは、0≦y≦0.6、好ましくは0.4≦y≦0.6であり、また、zは、0≦z≦0.1、好ましくは0≦z≦0.08である。 The x in the general formula (1), preferably 0.4 ≦ x ≦ 0.6, y is, 0 ≦ y ≦ 0.6, preferably 0.4 ≦ y ≦ 0.6, also , Z is 0 ≦ z ≦ 0.1, preferably 0 ≦ z ≦ 0.08.
本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体は、前記一般式(1)で表されるリチウムニッケル系複合酸化物のうち、従来のリチウム二次電池用正極活物質粉体として用いられてきたものとは、物体色が異なる。すなわち、本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体のL*a*b*表色系における、L*値は15.0〜25.0、好ましくは18.0〜22.0であり、a値*が1.00〜15.0、好ましくは5.0〜10.0であり、b*値が−5.0〜5.0、好ましくは0〜5.0である。本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体のL*a*b*表色系におけるL*値、a*値及びb*値が上記範囲にあることにより、リチウム二次電池に優れた電池性能を付与することができるので、高容量で、高電位での充放電での劣化を抑制したサイクル特性に優れたリチウム二次電池を得ることができる。 The positive electrode active material powder for a lithium secondary battery of the present invention has been used as a conventional positive electrode active material powder for a lithium secondary battery among the lithium nickel-based composite oxides represented by the general formula (1). The object color is different from the one. That is, the L * value in the L * a * b * color system of the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery of the present invention is 15.0 to 25.0, preferably 18.0 to 22.0. The a value * is 1.00 to 15.0, preferably 5.0 to 10.0, and the b * value is −5.0 to 5.0, preferably 0 to 5.0. The L * a * b * color system of the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery according to the present invention has an L * value, a * value, and b * value in the above ranges, which is excellent for a lithium secondary battery. Since battery performance can be imparted, it is possible to obtain a lithium secondary battery having high capacity and excellent cycle characteristics in which deterioration due to charge / discharge at a high potential is suppressed.
一方、従来の一般式(1)で表されるリチウムニッケル系複合酸化物からなるリチウム二次電池用正極活物質粉体は、L*a*b*表色系における、L*値が22.0〜30.0、a値*が0〜5.0、b*値が0〜−10.0の範囲であるが、本発明者らが知る限り、L*a*b*表色系における、本発明の範囲とするL*値、a値*及びb*値の範囲の全てを満足するものはない。 On the other hand, the conventional formula (1) positive electrode active material powder for a lithium secondary battery comprising a lithium-nickel-based composite oxide represented by the, L * a * b * in the color system, L * value is 22. 0 to 30.0, a value * is in the range of 0 to 5.0, and b * value is in the range of 0 to -10.0. As far as the present inventors know, in the L * a * b * color system None of the L * value, a value *, and b * value ranges within the scope of the present invention are satisfied.
なお、本発明において、L*a*b*表色系における、L*値、a値*及びb*値は、色差計によって測定される色差であり、日本工業規格JIS Z 8730に規定されている。
L*a*b*表色系におけるL*値は明度を表し、値が大きいほど白く、100で完全な白となり、値が小さいほど黒く、0で完全な黒となる。また、a値及びb値は色相を表し、a値が大きいほど赤色が濃くなり、a値が小さいほど緑色が濃くなり、b値が大きいほど、黄色が濃くなり、b値が小さいほど青色が濃くなる。
In the present invention, in the L * a * b * color system, L * value, a value * and b * values are the color difference measured by a color difference meter, it is defined in Japanese Industrial Standard JIS Z 8730 Yes.
The L * value in the L * a * b * color system represents lightness . The higher the value, the whiter the color, the 100 becomes perfect white, the smaller the value, the black, and 0 the complete black. The a value and the b value represent hues, and the larger the a value, the deeper the red color, the smaller the a value, the darker the green color, the larger the b value, the darker the yellow color, and the smaller the b value, the blue color. It becomes darker.
本発明のリチウム二次電池用正極活物質は、粉体であるが、粉体の色差測定は、粉体試料をスラリー化する方法、ペレット化する方法、専用のシャーレに充填して測定する方法等により行われるが、本発明のリチウム二次電池用正極活物質においては、シャーレに充填して測定する方法が好ましい。これは、リチウム二次電池用正極活物質をスラリー化する方法だと、スラリー中でのLiの脱離等による組成変化が生じ、色変化を引き起こしてしまうため好ましくなく、また、ペレット化する方法だと、ペレット表面での反射や加圧等による色変化が生じてしまうため好ましくないからである。 The positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is a powder, and the color difference measurement of the powder is performed by a method of slurrying a powder sample, a method of pelletizing, and a method of filling a dedicated petri dish However, in the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention, a method of filling a petri dish and measuring is preferable. This is a method of slurrying a positive electrode active material for a lithium secondary battery, because it causes a change in composition due to Li desorption in the slurry and causes a color change. This is because it is not preferable because color change occurs due to reflection on the pellet surface or pressurization.
本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体は、前記一般式(1)で表されるリチウムニッケル系複合酸化物の一次粒子が凝集して形成されいる二次粒子及び該二次粒子が崩れたか、又は凝集しきれないで存在する一次粒子を含む。本発明に係るリチウム二次電池用正極活物質は、レーザー回折・散乱法から求めた平均粒径が1μm以上30μm以下であり、且つ粒径が1.0μm以上5.0μm以下の微粒子分と、微粒分よりさらに粒径の大きい粗粒子分を特定の範囲で含む。
即ち、本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体に係る粒度分布は、レーザー回折・散乱法から求めた粒度分布測定値において平均粒径(D50)が1μm以上30μm以下、好ましくは5.0μm以上25.0μm以下で、10%累積径(D10)が1μm以上10μm以下、好ましくは1.0μm以上8.0μm以下、90%累積径(D90)が15μm以上50μm以下、好ましくは15μm以上30μm以下であり、且つD50の粒径における相対頻度が10%以下、好ましくは2%以上8%以下である。本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体は、上記範囲の粒度分布を有することにより、リチウム二次電池の電極密度が向上し、放電容量をより向上させることができる。
なお、本発明において、リチウム二次電池用正極活物質粉体の粒度分布が上記範囲であることにより、電極密度等のリチウム二次電池の性能をより向上させることができる理由については定かでないが、大きい粒子の隙間に小さい粒子が入り込み、充填性が向上するためと本発明者らは推測している。
The positive electrode active material powder for a lithium secondary battery of the present invention comprises secondary particles formed by agglomerating primary particles of the lithium nickel composite oxide represented by the general formula (1), and the secondary particles It contains primary particles that are broken or cannot be aggregated. The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present invention has an average particle size determined from a laser diffraction / scattering method of 1 μm or more and 30 μm or less and a particle size of 1.0 μm or more and 5.0 μm or less, Coarse particles having a larger particle size than the fine particles are included in a specific range.
That is, the particle size distribution of the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery of the present invention has an average particle size (D 50 ) of 1 μm or more and 30 μm or less, preferably 5 in the measured particle size distribution obtained from the laser diffraction / scattering method. 1.0 μm to 25.0 μm, 10% cumulative diameter (D 10 ) of 1 μm to 10 μm, preferably 1.0 μm to 8.0 μm, 90% cumulative diameter (D 90 ) of 15 μm to 50 μm, preferably and at 15μm or 30μm or less, and less relative frequency of 10% in the particle size of D 50, preferably 8% or less than 2%. The positive electrode active material powder for a lithium secondary battery of the present invention has a particle size distribution in the above range, thereby improving the electrode density of the lithium secondary battery and further improving the discharge capacity.
In the present invention, although the particle size distribution of the positive electrode active material powder for the lithium secondary battery is in the above range, it is not clear why the performance of the lithium secondary battery such as electrode density can be further improved. The present inventors presume that small particles enter the gaps between the large particles to improve the filling property.
リチウム二次電池用正極活物質粉体に係る粒度分布は、レーザー回折・散乱法(測定装置:日機装社製、マイクロトラックMT3300EXII粒度分析計、MTEX−SDU、分散媒:水、超音波ホモジナイザーで1分前処理)により測定される、体積頻度粒度分布である。頻度粒度分布測定では、2000μmから0.023μmまでの間を132チャンネルの粒子径の分布帯に分割し、粒子の分布を求め、各分布帯の中間値をその分布帯の粒径「D(μm)」とし、粒子の総体積に対する各分布帯に占める粒子の体積の百分率を粒径D(μm)の粒子の頻度値「P(%)」とする。 The particle size distribution of the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery is 1 with a laser diffraction / scattering method (measuring device: manufactured by Nikkiso Co., Ltd., Microtrac MT3300EXII particle size analyzer, MTEX-SDU, dispersion medium: water, ultrasonic homogenizer). It is a volume frequency particle size distribution measured by minute pretreatment. In the frequency particle size distribution measurement, the region between 2000 μm and 0.023 μm is divided into 132 channel particle size distribution bands, the particle distribution is obtained, and the intermediate value of each distribution band is determined as the particle size “D (μm ) ”, And the percentage of the volume of the particles in each distribution band with respect to the total volume of the particles is defined as the frequency value“ P (%) ”of the particles having the particle diameter D (μm).
また、本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体の一次粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡写真(SEM)観察により求められる平均粒径で、0.1〜10.0μm、好ましくは0.1〜5.0μmであることが高い放電容量が得られる観点から好ましい。 The average particle size of the primary particles of the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery of the present invention is an average particle size determined by observation with a scanning electron micrograph (SEM), preferably 0.1 to 10.0 μm. Is preferably 0.1 to 5.0 μm from the viewpoint of obtaining a high discharge capacity.
また、本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体のタップ密度は0.5g/cm3以上、好ましくは0.5〜2.5g/cm3であることが電極密度が高いものが得られる観点から好ましい。 Moreover, the tap density of the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery of the present invention is 0.5 g / cm 3 or more, preferably 0.5 to 2.5 g / cm 3 , so that the electrode density is high. From the viewpoint of
なお、本発明におけるタップ密度とは、JIS−K−5101に記載された見掛密度又は見掛比容の方法に基づいて、タップ法により5mlのメスシリンダーにサンプル5gを入れ、500回タップし、静置後、容積を読み取り、下記計算式:
タップ密度(g/ml)=F/V
(式中、Fは、受器内の処理した試料の質量(g)を示し、Vは、タップ後の試料の容量(ml)を示す。)により求められた値である。
The tap density in the present invention is based on the method of apparent density or apparent specific volume described in JIS-K-5101, and 5 g of sample is put into a 5 ml graduated cylinder by the tap method and tapped 500 times. After standing, read the volume, the following formula:
Tap density (g / ml) = F / V
(Where F represents the mass (g) of the processed sample in the receiver, and V represents the volume (ml) of the sample after tapping.).
また、本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体のBET比表面積は、0.5〜3.0m2/g、好ましくは1.0〜3.0m2/gである。リチウム二次電池用正極活物質粉体のBET比表面積が上記の範囲にあることにより、リチウム二次電池の安全性が高くなる。 Moreover, the BET specific surface area of the positive electrode active material powder for lithium secondary batteries of this invention is 0.5-3.0 m < 2 > / g, Preferably it is 1.0-3.0 m < 2 > / g. When the BET specific surface area of the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery is in the above range, the safety of the lithium secondary battery is increased.
また、リチウム二次電池用正極活物質粉体に残存する炭酸リチウムの量は、0.5質量%以下、好ましくは0.4質量%以下である。また、リチウム二次電池用正極活物質粉体に残存する水酸化リチウムの量は、0.5質量%以下、好ましくは0.4質量%以下である。リチウム二次電池用正極活物質粉体に残存する炭酸リチウムと水酸化リチウムの量が上記範囲にあることにより、リチウム二次電池の膨れを抑えることができ、安全性を向上させることができる。 The amount of lithium carbonate remaining in the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery is 0.5% by mass or less, preferably 0.4% by mass or less. Further, the amount of lithium hydroxide remaining in the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery is 0.5% by mass or less, preferably 0.4% by mass or less. When the amount of lithium carbonate and lithium hydroxide remaining in the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery is in the above range, swelling of the lithium secondary battery can be suppressed, and safety can be improved.
本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体は、(1)ニッケル源及びM源、又は(2)ニッケル源、M源及びMe源を含有し、固形分の平均粒径が0.1〜2.0μmのスラリーを4流体ノズルを備えた噴霧乾燥装置にて、スラリーの供給速度が50〜150Kg/時間で、噴霧ガスの圧力が0.1MPa以上で、噴霧乾燥処理して噴霧乾燥品を得る噴霧乾燥工程、次に該噴霧乾燥品と、リチウム源とを混合して、焼成原料混合物を得る焼成原料混合工程と、
該焼成原料混合物を焼成し、前記一般式(1)で表されるリチウムニッケル系複合酸化物からなるリチウム二次電池用正極活物質粉体を得る焼成工程と、
を有することを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質粉体の製造方法を行うことにより製造される。
The positive electrode active material powder for a lithium secondary battery of the present invention contains (1) a nickel source and an M source, or (2) a nickel source, an M source and a Me source, and has an average particle size of 0.1% in solid content. A spray-dried product obtained by spray-drying a slurry of up to 2.0 μm in a spray-drying apparatus equipped with a four-fluid nozzle at a slurry supply rate of 50-150 kg / hour and a spray gas pressure of 0.1 MPa or more. A spray-drying step for obtaining a firing raw material mixture step, wherein the spray-dried product and a lithium source are mixed to obtain a firing raw material mixture;
A firing step of firing the firing raw material mixture to obtain a positive electrode active material powder for a lithium secondary battery comprising the lithium nickel-based composite oxide represented by the general formula (1);
It is manufactured by performing the manufacturing method of the positive electrode active material powder for lithium secondary batteries characterized by having.
本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体に係る噴霧乾燥工程は、(1)ニッケル源及びM源、又は(2)ニッケル源、M源及びMe源を含有するスラリーを、噴霧乾燥して、噴霧乾燥品を得る工程である。 The spray drying step according to the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery of the present invention includes (1) nickel source and M source, or (2) slurry containing nickel source, M source and Me source by spray drying. This is a step of obtaining a spray-dried product.
噴霧乾燥工程において、噴霧乾燥されるスラリーは、(1)ニッケル源及びM源、又は(2)ニッケル源、M源及びMe源を含有するスラリーである。 In the spray drying step, the slurry to be spray dried is a slurry containing (1) a nickel source and an M source or (2) a nickel source, an M source and a Me source.
噴霧乾燥工程に係るニッケル源としては、特に制限されず、例えば、Ni(OH)2、NiO、NiOOH等のニッケルの水酸化物や酸化物;NiCO3・6H2O、Ni(NO3)2・6H2O、NiSO4、NiSO4・6H2O、NiC2O4・2H2O等のニッケルの無機塩;脂肪酸ニッケル等の有機ニッケル化合物などが挙げられる。これらのうち、ニッケル源としては、Ni(OH)2が工業原料として安価に入手できる点、及び反応性が高いという点から好ましい。無論、ニッケル源として複数種のものを使用してもよい。噴霧乾燥工程に係るニッケル源は、分散媒に難溶性の化合物であることが好ましい。 The nickel source in the spray drying process is not particularly limited. For example, nickel hydroxide or oxide such as Ni (OH) 2 , NiO, NiOOH; NiCO 3 .6H 2 O, Ni (NO 3 ) 2 Inorganic salts of nickel such as 6H 2 O, NiSO 4 , NiSO 4 .6H 2 O, NiC 2 O 4 .2H 2 O; and organic nickel compounds such as fatty acid nickel. Among these, as the nickel source, Ni (OH) 2 is preferable from the viewpoint that it can be obtained as an industrial raw material at a low cost and the reactivity is high. Of course, a plurality of types of nickel sources may be used. The nickel source in the spray drying process is preferably a compound that is hardly soluble in the dispersion medium.
噴霧乾燥工程に係るM源は、M元素を有する化合物である。M元素としてはMn、Ti及びZrから選ばれる1種又は2種以上の金属元素であり、M源としてはM元素の酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、有機酸塩等が挙げられる。 The M source according to the spray drying process is a compound having an M element. The M element is one or more metal elements selected from Mn, Ti and Zr, and the M source is an oxide, hydroxide, oxyhydroxide, carbonate, nitrate, sulfate of the M element. And organic acid salts.
また、噴霧乾燥工程において、噴霧乾燥されるスラリーは、リチウム二次電池の電池の安全性、放電容量、急速充放電等の性能をいっそう向上させることを目的として、必要に応じて、ニッケル源、M源以外の前述したMe源を含有させることができる。前記Me源はMe元素を有する化合物であり、Me元素の好ましいものとしては、例えば、Ca、Mg、Al、Si、P、V、Cr、Fe、Co、Cu、Zn、Nb、Mo、AgおよびSr等から選ばれる1種又は2種以上であり、Me源としてはMe元素の酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、有機酸塩等が挙がられる。 In the spray drying process, the slurry to be spray-dried is a nickel source, if necessary, for the purpose of further improving the performance of the lithium secondary battery, such as battery safety, discharge capacity, and rapid charge / discharge. The aforementioned Me source other than the M source can be contained. The Me source is a compound containing the Me element, and preferable examples of the Me element include, for example, Ca, Mg, Al, Si, P, V, Cr, Fe, Co, Cu, Zn, Nb, Mo, Ag, and One or two or more selected from Sr and the like, and examples of the Me source include Me element oxides, hydroxides, oxyhydroxides, carbonates, nitrates, sulfates, and organic acid salts.
なお、本製造方法において、原料の前記ニッケル源、M源、Me源及び後述するリチウム源は、高純度の正極活物質を製造するために、可及的に不純物含有量が少ないものが好ましい。 In this production method, the nickel source, the M source, the Me source, and the lithium source described later are preferably those having as little impurity content as possible in order to produce a high-purity positive electrode active material.
噴霧乾燥工程において、噴霧乾燥されるスラリーでは、分散媒に、ニッケル源、M源及び必要に応じて用いられるMe源が分散されている。分散媒としては、水、水に水溶性有機溶媒が配合されている水溶液が挙げられる。 In the spray-drying step, in the slurry to be spray-dried, a nickel source, an M source, and a Me source used as necessary are dispersed in a dispersion medium. Examples of the dispersion medium include water and an aqueous solution in which a water-soluble organic solvent is blended with water.
噴霧乾燥工程において、噴霧乾燥されるスラリー中のニッケル源及びM源の含有比並びに必要に応じて用いられるMe元素の含有比は、どのような組成比のリチウムニッケル系複合酸化物を製造するかにより、適宜選択されるが、ニッケル、M元素及びMe元素の原子換算の合計モル数(A)に対するニッケルの原子換算のモル数の比(Ni/A)が、好ましくは0.1〜0.5、特に好ましくは0.1〜0.3であり、また、ニッケル、M元素及びMe元素の原子換算の合計モル数(A)に対するM元素の原子換算のモル数の比(M/A)が、好ましくは0.5〜0.9、特に好ましくは0.6〜0.9である。また、スラリーがMe元素を有する化合物を含有する場合は、ニッケル、M元素及びMe元素の合計モル数(A)に対するMe元素の原子換算のモル数の比(Me/A)が、好ましくは0より大きく0.4以下、特に好ましくは0より大きく0.3以下である。なお、スラリーがMe元素を含有しない場合は、合計モル数(A)は、ニッケル及びM元素の原子換算の合計モル数であり、また、スラリーが2種以上のMe元素を含有する場合、Me元素の原子換算のモル数は、各Me元素の原子換算のモル数の合計モル数である。 In the spray-drying process, the content ratio of the nickel source and the M source in the slurry to be spray-dried, and the content ratio of the Me element used as necessary, what composition ratio of the lithium nickel-based composite oxide is produced? However, the ratio (Ni / A) of the number of moles of nickel in terms of atoms to the total number of moles (A) in terms of atoms of nickel, M element, and Me element is preferably 0.1-0. 5, particularly preferably 0.1 to 0.3, and the ratio of the number of moles in terms of atoms of M element to the total number of moles in terms of atoms of nickel, M element and Me element (A) (M / A) Is preferably 0.5 to 0.9, particularly preferably 0.6 to 0.9. When the slurry contains a compound having the Me element, the ratio of the number of moles of the Me element in terms of atoms to the total number of moles (A) of the nickel, M element, and Me element (Me / A) is preferably 0. More than 0.4, particularly preferably more than 0 and 0.3 or less. When the slurry does not contain Me element, the total number of moles (A) is the total number of moles in terms of atoms of nickel and M element, and when the slurry contains two or more types of Me element, Me The number of moles of elements in terms of atoms is the total number of moles of moles in terms of atoms of each Me element.
噴霧乾燥工程において、噴霧乾燥されるスラリーの固形分濃度は、スラリー全体に対する固形分の質量割合で、好ましくは10.0〜50.0質量%、特に好ましくは15.0〜50.0質量%、更に好ましくは20.0〜50.0質量%であことが生産性を向上させる観点から好ましい。 In the spray drying step, the solid content concentration of the slurry to be spray dried is a mass ratio of the solid content to the whole slurry, preferably 10.0 to 50.0% by mass, particularly preferably 15.0 to 50.0% by mass. More preferably, the content is 20.0 to 50.0% by mass from the viewpoint of improving productivity.
噴霧乾燥工程において、噴霧乾燥されるスラリーは、他に、ポイズ2100(花王社製)、サンノプコ5468(サンノプコ社製)等の分散剤等の添加剤を含有させることができる。 In the spray-drying step, the slurry to be spray-dried may further contain additives such as a dispersant such as Poise 2100 (manufactured by Kao Corporation) and San Nopco 5468 (manufactured by San Nopco).
噴霧乾燥工程において、噴霧乾燥されるスラリー中の固形分の平均粒径は、0.1〜2.0μm、好ましくは0.1〜1.6μmである。スラリー中の固形分の平均粒径が上記範囲にあることにより、リチウム二次電池の放電容量が高くなる。スラリー中の固形分の平均粒径を上記範囲にする理由は、スラリー中の固形分の平均粒径が0.1μm未満ではスラリー粘性が高くなり、スプレー噴霧が難しくなる。また、スラリー中の固形分の平均粒径が2.0μmより大きくなると一次粒子が大きく、十分な充放電容量が得られなくなるからである。 In the spray drying step, the average particle size of the solid content in the slurry to be spray dried is 0.1 to 2.0 μm, preferably 0.1 to 1.6 μm. When the average particle size of the solid content in the slurry is in the above range, the discharge capacity of the lithium secondary battery is increased. The reason why the average particle size of the solid content in the slurry is within the above range is that if the average particle size of the solid content in the slurry is less than 0.1 μm, the slurry viscosity becomes high and spray spraying becomes difficult. Further, when the average particle size of the solid content in the slurry is larger than 2.0 μm, the primary particles are large and a sufficient charge / discharge capacity cannot be obtained.
噴霧乾燥されるスラリーは、ニッケル源、M源及び必要に応じて用いられるMe源を、分散媒中で、湿式粉砕することにより得られる。この湿式粉砕では、レーザー回折・散乱法により求められるスラリー中の固形分の平均粒径が、0.1〜2μm、好ましくは0.1〜1.6μmとなるまで、湿式粉砕を行う。なお、湿式粉砕では、湿式粉砕の条件を適宜選択することにより、スラリー中の固形分の平均粒径を制御することができる。 The slurry to be spray-dried is obtained by wet-grinding a nickel source, an M source, and an Me source used as necessary in a dispersion medium. In this wet pulverization, the wet pulverization is performed until the average particle size of the solid content in the slurry obtained by the laser diffraction / scattering method becomes 0.1 to 2 μm, preferably 0.1 to 1.6 μm. In the wet pulverization, the average particle size of the solid content in the slurry can be controlled by appropriately selecting the wet pulverization conditions.
湿式粉砕を行うための装置としては、メディアミルを用いることがスラリー中の固形分の平均粒径を前記範囲となるように制御する観点から好ましく、メディアミルとしては、ビーズミル、ボールミル、ペイントシェーカー、アトライタ、サンドミル等が挙げられる。 As an apparatus for performing wet pulverization, it is preferable to use a media mill from the viewpoint of controlling the average particle size of the solid content in the slurry to be in the above range. As the media mill, a bead mill, a ball mill, a paint shaker, Examples include attritors and sand mills.
例えば、ビーズミルを用いて湿式粉砕を行う場合、固形分濃度、分散剤の使用の有無や濃度、ビーズの粒径、ミル周波数、湿式粉砕の処理回数、投入速度等の湿式粉砕条件を、適宜選択することにより、湿式粉砕により得られるスラリー、すなわち、噴霧乾燥されるスラリー中の固形分の平均粒径を調節する。 For example, when wet pulverization is performed using a bead mill, the wet pulverization conditions such as solid content concentration, presence / absence and use of a dispersant, bead particle size, mill frequency, number of wet pulverization treatments, input speed, etc. are appropriately selected. Thus, the average particle size of the solid content in the slurry obtained by wet pulverization, that is, the slurry to be spray-dried is adjusted.
そして、噴霧乾燥工程では、固形分が所定の粒子性状となるように調節された上記スラリーを、噴霧乾燥することにより、噴霧乾燥品を得る。 In the spray drying step, a spray-dried product is obtained by spray-drying the slurry adjusted so that the solid content has a predetermined particle property.
噴霧乾燥工程において、本発明では、該原料混合スラリーを4流体ノズルを備えた噴霧乾燥装置にて行う。 In the spray drying process, in the present invention, the raw material mixed slurry is performed by a spray drying apparatus equipped with a four-fluid nozzle.
スラリーの乾燥方法には4流体ノズルを備えた噴霧乾燥装置を用いる方法以外の方法も知られているが、本製造方法では4流体ノズルを備えた噴霧乾燥装置を用いることが有利であるとの知見に基づき、この乾燥方法を採用している。詳細には、4流体ノズルを備えた噴霧乾燥装置を用いると、他の噴霧乾燥方法を用いたものと比べて、固形分の原料粒子が密に詰まった状態のものが、より微粒で得られ、また、得られる噴霧乾燥品も噴霧乾燥の条件を適宜選択することで、後述する粒度分布のものが得られやすい。 There are known methods for drying the slurry other than a method using a spray drying apparatus equipped with a four-fluid nozzle, but it is advantageous to use a spray drying apparatus equipped with a four-fluid nozzle in this production method. Based on the knowledge, this drying method is adopted. Specifically, when a spray drying apparatus equipped with a four-fluid nozzle is used, finer particles of solid material particles can be obtained compared to other spray drying methods. Moreover, the obtained spray-dried product can be easily obtained with a particle size distribution described later by appropriately selecting the spray-drying conditions.
4流体ノズルは、原料と液体の混合物に、ノズル先端部分で気体を衝突させて霧状に微細化する装置である。図1に4流体ノズルの一実施形態の模式図を示す。図2に4流体ノズルを備えた噴霧乾燥装置の一実施形態の模式図を示す。
本製造方法で用いる4流体ノズルを備えた噴霧乾燥装置は、基本的には4流体ノズル(1)と乾燥室(7)とを具備する。4流体ノズルを備えた噴霧乾燥装置は、ノズル(1)に2つの液体流路(2a、2b)と2つの気体流路(3a、3b)を有し、気体流路から出る圧縮空気(4)によってスプレー液(5)を流体流動面(6)で薄く引き伸ばし、4流体ノズルのエッジ先端の焦点(4a)で生じる強い衝撃波によって微粒化した液滴(8)を生じさせ、熱風を内部に供給可能な乾燥室(7)で液滴(8)と熱風を接触させ、瞬時に乾燥して微粒子(9)を得る装置である。
なお、4流体ノズルを備えた噴霧乾燥装置は、すでに公知(例えば、特開平08−281155号公報、工業調査会発行「化学装置」2000年6月号、第60〜65頁、工業調査会発行「化学装置」2002年6月号、第85〜90頁等参照。)であり、また、市販されている。
また、図1及び図2では、4流体ノズルとして、ストレートエッジ型を示したが、サークルエッジ型のものであっても同様に用いることができる。
The four-fluid nozzle is a device that causes a gas to collide with a mixture of a raw material and a liquid at the tip of the nozzle to make it into a mist. FIG. 1 shows a schematic diagram of an embodiment of a four-fluid nozzle. The schematic diagram of one Embodiment of the spray-drying apparatus provided with the 4 fluid nozzle in FIG. 2 is shown.
The spray drying apparatus provided with a four-fluid nozzle used in this manufacturing method basically includes a four-fluid nozzle (1) and a drying chamber (7). The spray drying apparatus equipped with a four-fluid nozzle has two liquid flow paths (2a, 2b) and two gas flow paths (3a, 3b) in the nozzle (1), and compressed air (4 ) Causes the spray liquid (5) to be thinly stretched at the fluid flow surface (6) to produce droplets (8) atomized by the strong shock wave generated at the focal point (4a) at the edge of the four-fluid nozzle, and hot air is introduced inside. This is a device for obtaining fine particles (9) by bringing droplets (8) into contact with hot air in a drying chamber (7) that can be supplied and drying instantaneously.
In addition, the spray-drying apparatus provided with the 4-fluid nozzle is already well-known (For example, Unexamined-Japanese-Patent No. 08-281155 gazette, an industrial research group issue "Chemical apparatus" June, 2000, pp. 60-65, an industrial research group publication. “Chemical equipment”, June 2002, pages 85 to 90, etc.) and is commercially available.
1 and 2, a straight edge type is shown as the four-fluid nozzle, but a circle edge type can also be used in the same manner.
噴霧乾燥工程では、噴霧乾燥して得られる噴霧乾燥品をレーザー回折・散乱法から求めた粒度分布測定値において平均粒径(D50)が1μm以上30μm以下、好ましくは1.0μm以上20.0μm以下で、10%累積径(D10)が1μm以上10μm以下、好ましくは5.0μm以上25μm以下、90%累積径(D90)が15μm以上50μm以下、好ましくは15μm以上30μm以下であり、且つD50の粒径における相対頻度が10%以下、好ましくは2%以上8%以上となるように調節する。噴霧乾燥品の粒度分布が上記範囲にあることにより、最終的に得られるリチウム二次電池用正極活物質は、前述した好ましい粒度分布の範囲のものが得られやすくなる。前記粒度分布を有する噴霧乾燥品を得るため、本発明に係る噴霧乾燥工程では、混合スラリーの供給速度と噴霧ガスの圧力を所定の範囲で行うことが特に重要である。 In the spray drying step, the average particle size (D 50 ) is 1 μm or more and 30 μm or less, preferably 1.0 μm or more and 20.0 μm in the particle size distribution measurement value obtained from the laser diffraction / scattering method for the spray dried product obtained by spray drying. In the following, the 10% cumulative diameter (D 10 ) is 1 μm to 10 μm, preferably 5.0 μm to 25 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 15 μm to 50 μm, preferably 15 μm to 30 μm, and the relative frequency of particle sizes D 50 of less than 10%, preferably adjusted to be 8% or more than 2%. When the particle size distribution of the spray-dried product is in the above range, the positive electrode active material for a lithium secondary battery finally obtained can easily be obtained in the above-described preferable particle size distribution range. In order to obtain a spray-dried product having the particle size distribution, in the spray-drying process according to the present invention, it is particularly important to perform the supply rate of the mixed slurry and the pressure of the spray gas within a predetermined range.
なお、噴霧乾燥品の粒度分布は、レーザー回折・散乱法(測定装置:日機装社製、マイクロトラックMT3300EXII粒度分析計、MTEX−SDU、分散媒:水、超音波ホモジナイザーで1分前処理)により測定される、体積頻度粒度分布である。頻度粒度分布測定では、2000μmから0.023μmまでの間を132チャンネルの粒子径の分布帯に分割し、粒子の分布を求め、各分布帯の中間値をその分布帯の粒径「D(μm)」とし、粒子の総体積に対する各分布帯に占める粒子の体積の百分率を粒径D(μm)の粒子の頻度値「P(%)」とする。 In addition, the particle size distribution of the spray-dried product is measured by a laser diffraction / scattering method (measuring device: manufactured by Nikkiso Co., Ltd., Microtrac MT3300EXII particle size analyzer, MTEX-SDU, dispersion medium: water, ultrasonic homogenizer for 1 minute). Is a volume frequency particle size distribution. In the frequency particle size distribution measurement, the region between 2000 μm and 0.023 μm is divided into 132 channel particle size distribution bands, the particle distribution is obtained, and the intermediate value of each distribution band is determined as the particle size “D (μm ) ”, And the percentage of the volume of the particles in each distribution band with respect to the total volume of the particles is defined as the frequency value“ P (%) ”of the particles having the particle diameter D (μm).
スラリーの供給速度は50〜150kg/時間、好ましくは50〜100kg/時間である。本製造方法では、このスラリーの供給速度が範囲内であることにより、上記範囲内の粒度特性を有する噴霧乾燥品を得やすくなる。一方、スラリーの供給速度が50kg/時間より小さくなると目的とする粒径のものが得られ難く、一方、スラリーの供給速度が150kg/分より大きくなると目的の粒子径よりも大きくなる傾向があるからである。
The supply rate of the slurry is 50 to 150 kg / hour, preferably 50 to 100 kg / hour. In this production method, when the supply rate of the slurry is within the range, it becomes easy to obtain a spray-dried product having a particle size characteristic within the above range. On the other hand, when the slurry supply rate is less than 50 kg / hour, it is difficult to obtain a target particle size. On the other hand, when the slurry supply rate is greater than 150 kg / min, the particle size tends to be larger than the target particle size. Because.
また、噴霧ガスの圧力は、0.1MPa以上、好ましくは0.2〜0.5MPaである。この理由は、噴霧ガスの圧力が0.1MPaより小さくなると粒子径が大きくなりすぎるからである。なお噴霧ガスは、多くの場合、空気が用いられる。 The pressure of the spray gas is 0.1 MPa or more, preferably 0.2 to 0.5 MPa. This is because the particle size becomes too large when the pressure of the atomizing gas is less than 0.1 MPa. In many cases, air is used as the atomizing gas.
また、噴霧乾燥工程において、4流体ノズルから得られた液滴を乾燥する際の温度は、噴霧乾燥装置の入口温度で150〜400℃、好ましくは200〜400℃であることにより、上記粒度特性を持った噴霧乾燥品を得やすくなる。 Further, in the spray drying step, the temperature when drying the droplets obtained from the four-fluid nozzle is 150 to 400 ° C., preferably 200 to 400 ° C. at the inlet temperature of the spray drying device, so that the above particle size characteristics are obtained. It becomes easy to obtain a spray-dried product having
また、噴霧乾燥品はBET比表面積が50〜150m2/g、好ましくは60〜90m2/gであることが適度な凝集性のある製品を得る観点から好ましい。噴霧乾燥工程における乾燥温度、固形分濃度等の乾燥条件、湿式粉砕工程で得られるスラリー中の固形分の平均粒径等を、適宜選択することにより、噴霧乾燥して得られる噴霧乾燥品のBET比表面積を、上記範囲に調節することができる。 The spray-dried product preferably has a BET specific surface area of 50 to 150 m 2 / g, preferably 60 to 90 m 2 / g, from the viewpoint of obtaining a product having moderate cohesiveness. BET of the spray-dried product obtained by spray-drying by appropriately selecting the drying conditions such as the drying temperature in the spray-drying step, the solid content concentration, the average particle size of the solid content in the slurry obtained in the wet pulverization step, etc. The specific surface area can be adjusted to the above range.
焼成原料混合工程は、噴霧乾燥品とリチウム源とを混合して、焼成原料混合物を得る工程である。 A baking raw material mixing process is a process of mixing a spray-dried product and a lithium source to obtain a baking raw material mixture.
焼成原料混合工程に係るリチウム源としては、特に制限されず、例えば、LiOH、Li2O、LiOH・H2O等のリチウムの水酸化物や酸化物;Li2CO3、LiNO3、LiSO4等のリチウムの無機塩;アルキルリチウム、酢酸リチウム等の有機リチウム化合物などが挙げられる。これらのうち、リチウム源としては、LiOH、LiOH・H2O、Li2CO3などが好ましい。 The lithium source related to the firing raw material mixing step is not particularly limited, and for example, lithium hydroxide or oxide such as LiOH, Li 2 O, LiOH · H 2 O; Li 2 CO 3 , LiNO 3 , LiSO 4 Inorganic salts of lithium such as organic lithium compounds such as alkyl lithium and lithium acetate. Of these, LiOH, LiOH.H 2 O, Li 2 CO 3 and the like are preferable as the lithium source.
リチウム源の平均粒径は、好ましくは1〜100μm、特に好ましくは5〜80μmである。リチウム源の平均粒径が上記範囲にあることにより、噴霧乾燥品との均一混合が可能になり、反応性が良好となる。 The average particle size of the lithium source is preferably 1 to 100 μm, particularly preferably 5 to 80 μm. When the average particle size of the lithium source is in the above range, uniform mixing with the spray-dried product becomes possible, and the reactivity becomes good.
噴霧乾燥品に対するリチウム源の混合量は、原子換算のモル比で、Li/Aが、1.20〜1.80、好ましくは1.30〜1.70、特に好ましくは1.35〜1.65となる量である。なお、Aは、ニッケル、M元素及び必要に応じて用いられるMe元素の原子換算の合計モル数を指す。 The mixing amount of the lithium source with respect to the spray-dried product is an atomic conversion molar ratio, and Li / A is 1.20 to 1.80, preferably 1.30 to 1.70, particularly preferably 1.35 to 1. The amount is 65. In addition, A refers to the total number of moles of atomic conversion of nickel, M element, and Me element used as needed.
噴霧乾燥工程を行い得られる本発明の噴霧乾燥品は、リチウム源との反応性に優れているため、電池膨れの原因となる炭酸リチウム及び水酸化リチウムの残存量が少ないリチウム二次電池用正極活物質粉体を得ることができる。 The spray-dried product of the present invention obtained by performing the spray-drying process is excellent in reactivity with the lithium source, and therefore the positive electrode for a lithium secondary battery with a small residual amount of lithium carbonate and lithium hydroxide that causes battery swelling. An active material powder can be obtained.
焼成原料混合工程で、噴霧乾燥品とリチウム源とを混合する方法としては、例えば、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー及びリボンブレンダー、V型混合機等の装置等の機械的手段を用いて、噴霧乾燥品とリチウム源とを混合する方法が挙げられる。 As a method of mixing the spray-dried product and the lithium source in the firing raw material mixing step, for example, spray drying using mechanical means such as a Henschel mixer, a Nauter mixer, a ribbon blender, a V-type mixer, etc. And a method of mixing the lithium source with the product.
焼成工程は、焼成原料混合物を焼成して、リチウムニッケル系複合酸化物からなるリチウム二次電池用正極活物質粉体を得る工程である。 The firing step is a step of firing a firing raw material mixture to obtain a positive electrode active material powder for a lithium secondary battery made of a lithium nickel-based composite oxide.
焼成工程において、焼成原料混合物を焼成する際の焼成温度は、900〜1100℃、好ましくは950〜1100℃である。焼成原料混合物の焼成温度が、上記範囲にあることにより、リチウム二次電池の容量及び容量維持率が高くなる。焼成原料混合物を焼成する際の焼成時間は、2.0〜20時間、好ましくは5.0〜15.0時間である。焼成原料根混合物を焼成する際の焼成雰囲気は、特に制限されるものではなく、大気雰囲気又は酸素雰囲気が挙げられる。 In the firing step, the firing temperature when firing the firing raw material mixture is 900 to 1100 ° C, preferably 950 to 1100 ° C. When the firing temperature of the firing raw material mixture is in the above range, the capacity and capacity retention rate of the lithium secondary battery are increased. The firing time when firing the firing raw material mixture is 2.0 to 20 hours, preferably 5.0 to 15.0 hours. The firing atmosphere when firing the firing raw material root mixture is not particularly limited, and examples include an air atmosphere or an oxygen atmosphere.
そして、焼成工程で、焼成原料混合物を焼成した後、適宜冷却し、必要に応じ解砕及び/又は粉砕すると、目的とするリチウムニッケル系複合酸化物からなるリチウム二次電池用正極活物質粉体が得られる。なお、必要に応じて行う解砕及び/又は粉砕は、焼成原料混合物を焼成して得られるリチウム二次電池用正極活物質粉体物が、もろく結合したブロック状のものである場合等に適宜行う。
また、本発明において、焼成は所望により何度行ってもよい。或いは、粉体特性を均一にする目的で、一度焼成したものを粉砕し、次いで再焼成を行ってもよい。
And after baking a baking raw material mixture by a baking process, it cools suitably, and if it crushes and / or grinds as needed, the positive electrode active material powder for lithium secondary batteries which consists of the target lithium nickel type complex oxide Is obtained. The crushing and / or pulverization performed as necessary is appropriately performed when the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery obtained by firing the firing raw material mixture is in a brittlely bonded block form. Do.
Moreover, in this invention, you may perform baking as many times as desired. Alternatively, for the purpose of making the powder characteristics uniform, the fired material may be pulverized and then refired.
なお、噴霧乾燥されるスラリー中の固形分の平均粒径、噴霧乾燥工程を行い得られる噴霧乾燥品の平均粒径、焼成原料混合工程で混合されるリチウム源の平均粒径、及び本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体の製造方法により得られるリチウム二次電池用正極活物質粉体の平均粒径は、レーザー回折・散乱法により求められる平均粒径であり、例えば、社名:日機装製、品名:マイクロトラックMT3300EXII粒度分析計、型式:MTEX−SDUを用いて測定される平均粒径である。レーザー回折・散乱法とは、スラリー又は粉体を分散媒に分散させたものにレーザー光を照射し、粒子に入射されて散乱した散乱光をディテクタで検出する。検出された散乱光の散乱角は、大きな粒子の場合は前方散乱(0<θ<90°)となり、小さい粒子の場合は側方散乱又は後方散乱(90°<θ<180°)となる。測定された角度分布値から、入射光波長及び粒子の屈折率等の情報を用いて粒度分布を算出する。更に得られた粒度分布から平均粒子径を算出する。測定の際に用いる分散剤としては例えば、0.1質量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用いる。 The average particle size of the solid content in the slurry to be spray-dried, the average particle size of the spray-dried product obtained by performing the spray-drying step, the average particle size of the lithium source mixed in the firing raw material mixing step, and the The average particle diameter of the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery obtained by the method for producing a positive electrode active material powder for a lithium secondary battery is an average particle diameter determined by a laser diffraction / scattering method. Nikkiso Co., Ltd., product name: Microtrac MT3300EXII particle size analyzer, model: average particle size measured using MTEX-SDU. In the laser diffraction / scattering method, a slurry or powder dispersed in a dispersion medium is irradiated with laser light, and scattered light incident on the particles is detected by a detector. The scattering angle of the detected scattered light is forward scattering (0 <θ <90 °) for large particles, and side scattering or backscattering (90 ° <θ <180 °) for small particles. From the measured angular distribution value, the particle size distribution is calculated using information such as the incident light wavelength and the refractive index of the particles. Further, the average particle size is calculated from the obtained particle size distribution. For example, a 0.1% by mass sodium hexametaphosphate aqueous solution is used as a dispersant used in the measurement.
本発明に係るリチウム二次電池は、上記リチウム二次電池用正極活物質粉体を正極活物質として用いるリチウム二次電池であり、正極、負極、セパレータ、及びリチウム塩を含有する非水電解質からなる。正極は、例えば、正極集電体上に正極合剤を塗布乾燥等して形成されるものであり、正極合剤は正極活物質、導電剤、結着剤、及び必要により添加されるフィラー等からなる。本発明に係るリチウム二次電池は、正極に本発明のリチウム二次電池用正極活物質粉体が均一に塗布されている。このため本発明に係るリチウム二次電池は、高容量で、特にサイクル特性に優れる。 A lithium secondary battery according to the present invention is a lithium secondary battery that uses the positive electrode active material powder for lithium secondary battery as a positive electrode active material, and includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte containing a lithium salt. Become. The positive electrode is formed, for example, by applying and drying a positive electrode mixture on a positive electrode current collector, and the positive electrode mixture includes a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, and a filler added as necessary. Consists of. In the lithium secondary battery according to the present invention, the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery of the present invention is uniformly applied to the positive electrode. For this reason, the lithium secondary battery according to the present invention has a high capacity and particularly excellent cycle characteristics.
正極合剤に含有される正極活物質の含有量は、70〜100質量%、好ましくは90〜98質量%が望ましい。 The content of the positive electrode active material contained in the positive electrode mixture is 70 to 100% by mass, preferably 90 to 98% by mass.
正極集電体としては、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導体であれば特に制限されるものでないが、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、チタン、焼成炭素、アルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀を表面処理させたもの等が挙げられる。これらの材料の表面を酸化して用いてもよく、表面処理により集電体表面に凹凸を付けて用いてもよい。また、集電体の形態としては、例えば、フォイル、フィルム、シート、ネット、パンチングされたもの、ラス体、多孔質体、発砲体、繊維群、不織布の成形体などが挙げられる。集電体の厚さは特に制限されないが、1〜500μmとすることが好ましい。 The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is an electronic conductor that does not cause a chemical change in the constituted battery. For example, stainless steel, nickel, aluminum, titanium, calcined carbon, aluminum, and stainless steel Examples of the surface include carbon, nickel, titanium, and silver surface-treated. The surface of these materials may be oxidized and used, or the current collector surface may be provided with irregularities by surface treatment. Examples of the current collector include foils, films, sheets, nets, punched ones, lath bodies, porous bodies, foam bodies, fiber groups, nonwoven fabric molded bodies, and the like. The thickness of the current collector is not particularly limited, but is preferably 1 to 500 μm.
導電剤としては、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導材料であれば特に限定はない。例えば、天然黒鉛及び人工黒鉛等の黒鉛、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、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類、炭素繊維や金属繊維等の導電性繊維類、フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉等の金属粉末類、酸化亜鉛、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー類、酸化チタン等の導電性金属酸化物、或いはポリフェニレン誘導体等の導電性材料が挙げられ、天然黒鉛としては、例えば、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛及び土状黒鉛等が挙げられる。これらは、1種又は2種以上組み合わせて用いることができる。導電剤の配合比率は、正極合剤中、1〜50質量%、好ましくは2〜30質量%である。 The conductive agent is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change in the constructed battery. For example, graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, carbon black such as thermal black, conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber, Examples include metal powders such as carbon fluoride, aluminum and nickel powder, conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate, conductive metal oxides such as titanium oxide, and conductive materials such as polyphenylene derivatives. Examples of graphite include scaly graphite, scaly graphite, and earthy graphite. These can be used alone or in combination of two or more. The compounding ratio of the conductive agent is 1 to 50% by mass, preferably 2 to 30% by mass in the positive electrode mixture.
結着剤としては、例えば、デンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフロオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、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、フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、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、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、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−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体またはその(Na+)イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重合体またはその(Na+)イオン架橋体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体またはその(Na+)イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体またはその(Na+)イオン架橋体、ポリエチレンオキシドなどの多糖類、熱可塑性樹脂、ゴム弾性を有するポリマー等が挙げられ、これらは1種または2種以上組み合わせて用いることができる。なお、多糖類のようにリチウムと反応するような官能基を含む化合物を用いるときは、例えば、イソシアネート基のような化合物を添加してその官能基を失活させることが好ましい。結着剤の配合比率は、正極合剤中、1〜50質量%、好ましくは5〜15質量%である。 Examples of the binder include starch, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, diacetylcellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer ( EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber, fluoro rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, fluorinated Vinylidene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene Oroethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetra Fluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer or its (Na + ) ion cross-linked product, ethylene-methacrylic acid copolymer or its (Na + ) Ionic cross-linked product, ethylene-methyl acrylate copolymer or its (Na + ) ionic cross-linked product, ethylene-methyl methacrylate copolymer or its (Na + ) ionic cross-linked product, polysaccharides such as polyethylene oxide, heat Plastic tree , Polymers having rubber elasticity, and these may be used individually or in combination. In addition, when using the compound containing a functional group which reacts with lithium like a polysaccharide, it is preferable to add the compound like an isocyanate group and to deactivate the functional group, for example. The blending ratio of the binder is 1 to 50% by mass, preferably 5 to 15% by mass in the positive electrode mixture.
フィラーは正極合剤において正極の体積膨張等を抑制するものであり、必要により添加される。フィラーとしては、構成された電池において化学変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用いることができるが、例えば、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、ガラス、炭素等の繊維が用いられる。フィラーの添加量は特に限定されないが、正極合剤中、0〜30質量%が好ましい。 The filler suppresses the volume expansion of the positive electrode in the positive electrode mixture, and is added as necessary. As the filler, any fibrous material can be used as long as it does not cause a chemical change in the constructed battery. For example, olefinic polymers such as polypropylene and polyethylene, and fibers such as glass and carbon are used. Although the addition amount of a filler is not specifically limited, 0-30 mass% is preferable in a positive mix.
負極は、負極集電体上に負極材料を塗布乾燥等して形成される。負極集電体としては、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導体であれば特に制限されるものでないが、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、アルミニウム、焼成炭素、銅やステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀を表面処理させたもの及びアルミニウム−カドミウム合金等が挙げられる。また、これらの材料の表面を酸化して用いてもよく、表面処理により集電体表面に凹凸を付けて用いてもよい。また、集電体の形態としては、例えば、フォイル、フィルム、シート、ネット、パンチングされたもの、ラス体、多孔質体、発砲体、繊維群、不織布の成形体などが挙げられる。集電体の厚さは特に制限されないが、1〜500μmとすることが好ましい。 The negative electrode is formed by applying and drying a negative electrode material on the negative electrode current collector. The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is an electronic conductor that does not cause a chemical change in a configured battery. For example, stainless steel, nickel, copper, titanium, aluminum, calcined carbon, copper or stainless steel Examples of the steel surface include carbon, nickel, titanium, silver surface-treated, and an aluminum-cadmium alloy. Further, the surface of these materials may be used after being oxidized, or the surface of the current collector may be used with surface roughness by surface treatment. Examples of the current collector include foils, films, sheets, nets, punched ones, lath bodies, porous bodies, foam bodies, fiber groups, nonwoven fabric molded bodies, and the like. The thickness of the current collector is not particularly limited, but is preferably 1 to 500 μm.
負極材料としては、特に制限されるものではないが、例えば、炭素質材料、金属複合酸化物、リチウム金属、リチウム合金、ケイ素系合金、錫系合金、金属酸化物、導電性高分子、カルコゲン化合物、Li−Co−Ni系材料等が挙げられる。炭素質材料としては、例えば、難黒鉛化炭素材料、黒鉛系炭素材料等が挙げられる。金属複合酸化物としては、例えば、SnP(M1)1-p(M2)qOr(式中、M1はMn、Fe、Pb及びGeから選ばれる1種以上の元素を示し、M2はAl、B、P、Si、周期律表第1族、第2族、第3族及びハロゲン元素から選ばれる1種以上の元素を示し、0<p≦1、1≦q≦3、1≦r≦8を示す。)、LixFe2O3(0≦x≦1)、LixWO2(0≦x≦1)、チタン酸リチウム等の化合物が挙げられる。金属酸化物としては、GeO、GeO2、SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、Bi2O3、Bi2O4、Bi2O5等が挙げられる。導電性高分子としては、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン等が挙げられる。 The negative electrode material is not particularly limited, and examples thereof include carbonaceous materials, metal composite oxides, lithium metals, lithium alloys, silicon-based alloys, tin-based alloys, metal oxides, conductive polymers, and chalcogen compounds. And Li—Co—Ni-based materials. Examples of the carbonaceous material include non-graphitizable carbon materials and graphite-based carbon materials. Examples of the metal composite oxide include Sn P (M 1 ) 1-p (M 2 ) q Or (wherein M 1 represents one or more elements selected from Mn, Fe, Pb and Ge, M 2 represents one or more elements selected from Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 and a halogen element in the periodic table, and 0 <p ≦ 1, 1 ≦ q ≦ 3 ,. showing a 1 ≦ r ≦ 8), Li x Fe 2 O 3 (0 ≦ x ≦ 1), Li x WO 2 (0 ≦ x ≦ 1), include compounds of lithium titanate. As the metal oxide, GeO, GeO 2, SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, Bi 2 O 3 Bi 2 O 4 , Bi 2 O 5 and the like. Examples of the conductive polymer include polyacetylene and poly-p-phenylene.
セパレータとしては、大きなイオン透過度を持ち、所定の機械的強度を持った絶縁性の薄膜が用いられる。耐有機溶剤性と疎水性からポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマーあるいはガラス繊維あるいはポリエチレンなどからつくられたシートや不織布が用いられる。セパレータの孔径としては、一般的に電池用として有用な範囲であればよく、例えば、0.01〜10μmである。セパレータの厚みとしては、一般的な電池用の範囲であればよく、例えば5〜300μmである。なお、後述する電解質としてポリマーなどの固体電解質が用いられる場合には、固体電解質がセパレータを兼ねるようなものであってもよい。 As the separator, an insulating thin film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. Sheets and non-woven fabrics made of olefin polymers such as polypropylene, glass fibers or polyethylene are used because of their organic solvent resistance and hydrophobicity. The pore diameter of the separator may be in a range generally useful for batteries, for example, 0.01 to 10 μm. The thickness of the separator may be in a general battery range, and is, for example, 5 to 300 μm. In addition, when solid electrolytes, such as a polymer, are used as electrolyte mentioned later, a solid electrolyte may serve as a separator.
リチウム塩を含有する非水電解質は、非水電解質とリチウム塩とからなるものである。非水電解質としては、非水電解液、有機固体電解質、無機固体電解質が用いられる。非水電解液としては、例えば、N−メチル−2−ピロリジノン、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、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、ジエチルエーテル、1,3−プロパンサルトン、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の非プロトン性有機溶媒の1種または2種以上を混合した溶媒が挙げられる。 The non-aqueous electrolyte containing a lithium salt is composed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt. As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, an organic solid electrolyte, or an inorganic solid electrolyte is used. Examples of the non-aqueous electrolyte include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, and 2-methyl. Tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 3-methyl -2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, diethyl ether, 1,3- Ropansaruton, methyl propionate, and a solvent obtained by mixing one or more aprotic organic solvents such as ethyl propionate.
有機固体電解質としては、例えば、ポリエチレン誘導体、ポリエチレンオキサイド誘導体又はこれを含むポリマー、ポリプロピレンオキサイド誘導体又はこれを含むポリマー、リン酸エステルポリマー、ポリホスファゼン、ポリアジリジン、ポリエチレンスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン等のイオン性解離基を含むポリマー、イオン性解離基を含むポリマーと上記非水電解液の混合物等が挙げられる。 Examples of the organic solid electrolyte include a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative or a polymer containing the same, a polypropylene oxide derivative or a polymer containing the same, a phosphate ester polymer, polyphosphazene, polyaziridine, polyethylene sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, Examples thereof include a polymer containing an ionic dissociation group such as polyhexafluoropropylene, and a mixture of a polymer containing an ionic dissociation group and the above non-aqueous electrolyte.
無機固体電解質としては、Liの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩、硫化物等を用いることができ、例えば、Li3N、LiI、Li5NI2、Li3N−LiI−LiOH、LiSiO4、LiSiO4−LiI−LiOH、Li2SiS3、Li4SiO4、Li4SiO4−LiI−LiOH、P2S5、Li2S又はLi2S−P2S5、Li2S−SiS2、Li2S−GeS2、Li2S−Ga2S3、Li2S−B2S3、Li2S−P2S5−X、Li2S−SiS2−X、Li2S−GeS2−X、Li2S−Ga2S3−X、Li2S−B2S3−X、(式中、XはLiI、B2S3、又はAl2S3から選ばれる少なくとも1種以上)等が挙げられる。 As the inorganic solid electrolytes, nitrides Li, halides, oxygen acid salts, can be used sulfides, for example, Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2, Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3, Li 4 SiO 4, Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, P 2 S 5, Li 2 S or Li 2 S-P 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S—GeS 2 , Li 2 S—Ga 2 S 3 , Li 2 S—B 2 S 3 , Li 2 S—P 2 S 5 —X, Li 2 S—SiS 2 —X, Li 2 S -GeS in 2 -X, Li 2 S-Ga 2 S 3 -X, Li 2 S-B 2 S 3 -X, ( wherein at least X is selected LiI, B 2 S 3, or from Al 2 S 3 One or more).
更に、無機固体電解質が非晶質(ガラス)の場合は、リン酸リチウム(Li3PO4)、酸化リチウム(Li2O)、硫酸リチウム(Li2SO4)、酸化リン(P2O5)、硼酸リチウム(Li3BO3)等の酸素を含む化合物、Li3PO4-xN2x/3(xは0<x<4)、Li4SiO4-xN2x/3(xは0<x<4)、Li4GeO4-xN2x/3(xは0<x<4)、Li3BO3-xN2x/3(xは0<x<3)等の窒素を含む化合物を無機固体電解質に含有させることができる。この酸素を含む化合物又は窒素を含む化合物の添加により、形成される非晶質骨格の隙間を広げ、リチウムイオンが移動する妨げを軽減し、更にイオン伝導性を向上させることができる。 Further, when the inorganic solid electrolyte is amorphous (glass), lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium oxide (Li 2 O), lithium sulfate (Li 2 SO 4 ), phosphorus oxide (P 2 O 5) ), Compounds containing oxygen such as lithium borate (Li 3 BO 3 ), Li 3 PO 4-x N 2x / 3 (x is 0 <x <4), Li 4 SiO 4-x N 2x / 3 (x is Nitrogen such as 0 <x <4), Li 4 GeO 4-x N 2x / 3 (x is 0 <x <4), Li 3 BO 3-x N 2x / 3 (x is 0 <x <3) The compound to be contained can be contained in the inorganic solid electrolyte. By adding the compound containing oxygen or the compound containing nitrogen, the gap between the formed amorphous skeletons can be widened, the hindrance to movement of lithium ions can be reduced, and ion conductivity can be further improved.
リチウム塩としては、上記非水電解質に溶解するものが用いられ、例えば、LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiB10Cl10、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、クロロボランリチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、四フェニルホウ酸リチウム、イミド類等の1種または2種以上を混合した塩が挙げられる。 As the lithium salt, those dissolved in the non-aqueous electrolyte are used. For example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiB 10 Cl 10 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, lithium chloroborane, lithium lower aliphatic carboxylate, lithium tetraphenylborate, Examples thereof include salts in which one kind or two or more kinds such as imides are mixed.
また、非水電解質には、放電、充電特性、難燃性を改良する目的で、以下に示す化合物を添加することができる。例えば、ピリジン、トリエチルホスファイト、トリエタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、n−グライム、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼン誘導体、硫黄、キノンイミン染料、N−置換オキサゾリジノンとN,N−置換イミダゾリジン、エチレングリコールジアルキルエーテル、アンモニウム塩、ポリエチレングルコール、ピロール、2−メトキシエタノール、三塩化アルミニウム、導電性ポリマー電極活物質のモノマー、トリエチレンホスホンアミド、トリアルキルホスフィン、モルフォリン、カルボニル基を持つアリール化合物、ヘキサメチルホスホリックトリアミドと4−アルキルモルフォリン、二環性の三級アミン、オイル、ホスホニウム塩及び三級スルホニウム塩、ホスファゼン、炭酸エステル、イオン性液体等が挙げられる。また、電解液を不燃性にするために含ハロゲン溶媒、例えば、四塩化炭素、三弗化エチレンを電解液に含ませることができる。また、高温保存に適性を持たせるために電解液に炭酸ガスを含ませることができる。 Moreover, the compound shown below can be added to a nonaqueous electrolyte for the purpose of improving discharge, a charge characteristic, and a flame retardance. For example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, n-glyme, hexaphosphoric acid triamide, nitrobenzene derivative, sulfur, quinoneimine dye, N-substituted oxazolidinone and N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether , Ammonium salt, polyethylene glycol, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, conductive polymer electrode active material monomer, triethylenephosphonamide, trialkylphosphine, morpholine, aryl compounds with carbonyl group, hexamethylphosphine Holic triamide and 4-alkylmorpholine, bicyclic tertiary amine, oil, phosphonium salt and tertiary sulfonium salt, phosphazene, carbonate ester, ionic Body, and the like. In order to make the electrolyte nonflammable, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride can be included in the electrolyte. In addition, carbon dioxide gas can be included in the electrolytic solution in order to make it suitable for high-temperature storage.
本発明に係るリチウム二次電池は、電池性能、特にサイクル特性に優れたリチウム二次電池であり、電池の形状はボタン、シート、シリンダー、角、コイン型等いずれの形状であってもよい。 The lithium secondary battery according to the present invention is a lithium secondary battery excellent in battery performance, particularly in cycle characteristics, and the shape of the battery may be any shape such as a button, a sheet, a cylinder, a corner, or a coin type.
本発明に係るリチウム二次電池の用途は、特に限定されないが、例えば、ノートパソコン、ラップトップパソコン、ポケットワープロ、携帯電話、コードレス子機、ポータブルCDプレーヤー、ラジオ、液晶テレビ、バックアップ電源、電気シェーバー、メモリーカード、ビデオムービー等の電子機器、自動車、電動車両、ゲーム機器等の民生用電子機器が挙げられる。 The use of the lithium secondary battery according to the present invention is not particularly limited. For example, a laptop computer, a laptop computer, a pocket word processor, a mobile phone, a cordless cordless handset, a portable CD player, a radio, an LCD TV, a backup power source, and an electric shaver. And electronic devices such as memory cards and video movies, and consumer electronic devices such as automobiles, electric vehicles, and game machines.
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these Examples.
(実施例1〜4及び比較例1〜7)
(イ)噴霧乾燥工程
炭酸マンガン(平均粒径27.3μm)及び水酸化ニッケル(平均粒径20.3μm)を、表1に示すNi原子とMn原子のモル比の割合となるように秤量し、これに純水を加えて固形分濃度が30重量%のスラリーを作成した。次いで、ビーズミル(スターミルLMZ4 アシザワファインテック社製)に水を加え、更に、ビーズミルに、直径0.5mmのジルコニアボールを仕込み、スラリーの固形分の平均粒径が表1に示す値となるように、粉砕強度(周速)の条件を制御しながら、湿式粉砕処理を行い、固形分の濃度が30重量%のスラリーを調製した。
スラリーの固形分の平均粒径を、レーザー回折・散乱法(日機装社製、マイクロトラックMT3300EXII粒度分析計、MTEX−SDU)により求めた。
(Examples 1-4 and Comparative Examples 1-7)
(B) Spray drying step Manganese carbonate (average particle size 27.3 μm) and nickel hydroxide (average particle size 20.3 μm) were weighed so as to have a molar ratio of Ni atoms to Mn atoms as shown in Table 1. Then, pure water was added thereto to prepare a slurry having a solid content concentration of 30% by weight. Next, water is added to a bead mill (Star Mill LMZ4 manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.), and zirconia balls having a diameter of 0.5 mm are further charged into the bead mill so that the average particle size of the solid content of the slurry becomes the value shown in Table 1. While controlling the conditions of the crushing strength (peripheral speed), a wet crushing process was performed to prepare a slurry having a solid content of 30% by weight.
The average particle size of the solid content of the slurry was determined by a laser diffraction / scattering method (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., Microtrac MT3300EXII particle size analyzer, MTEX-SDU).
次いで、実施例1〜4及び比較例1〜6では入口の温度を表2の温度に設定した4流体ノズル式スプレードライヤー(大川原化工機ノズル型スプレードライヤーNB12)に、表2に示した供給速度、噴霧ガスの圧力、気流比で各種スラリーを供給し、噴霧乾燥品を得た。また、比較例7では入口の温度を表2の温度に設定したディスク式スプレードライヤー(大川原化工機スプレードライヤーOC30)に、表2に示した供給速度、噴霧ガスの圧力、気流比で各種スラリーを供給し、噴霧乾燥品を得た。得られた噴霧乾燥品の諸物性を表3に示す。
なお、噴霧乾燥品及び後述するリチウム二次電池正極活物質粉体の粒度分布はレーザー回折・散乱法(日機装社製、マイクロトラックMT3300EXII粒度分析計、MTEX−SDU、分散媒:水、超音波ホモジナイザーで1分前処理)により体積頻度粒度分布を測定した。体積頻度粒度分布測定では、2000μmから0.023μmまでの間の粒子を、表8に示す132チャンネルの粒子径の分布帯に分割した。また、実施例1及び比較例1で得られた噴霧乾燥品の粒度分布図を図3及び図4にそれぞれ示した。
Next, in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6, the supply speed shown in Table 2 was applied to a four-fluid nozzle type spray dryer (Okawara Chemical Machine Nozzle Type Spray Dryer NB12) whose inlet temperature was set to the temperature shown in Table 2. Various slurries were supplied at the pressure of the spray gas and the airflow ratio to obtain a spray-dried product. Moreover, in Comparative Example 7, various types of slurries were supplied to the disk-type spray dryer (Okawara Kaoki Spray Dryer OC30) whose inlet temperature was set to the temperature shown in Table 2 at the supply speed, spray gas pressure, and airflow ratio shown in Table 2. To obtain a spray-dried product. Table 3 shows various physical properties of the obtained spray-dried product.
The particle size distribution of the spray-dried product and the positive electrode active material powder of the lithium secondary battery described later is determined by laser diffraction / scattering method (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., Microtrac MT3300EXII particle size analyzer, MTEX-SDU, dispersion medium: water, ultrasonic homogenizer). 1 minute pretreatment) and the volume frequency particle size distribution was measured. In the volume frequency particle size distribution measurement, particles between 2000 μm and 0.023 μm were divided into 132 channel particle size distribution bands shown in Table 8. The particle size distribution diagrams of the spray-dried products obtained in Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIGS. 3 and 4, respectively.
(ロ)焼成原料混合工程
この噴霧乾燥品と炭酸リチウム(平均粒径6.1μm)とを、噴霧乾燥品中のNi原子及びMn原子の合計の原子モル数(A)に対するLi原子のモル比(Li/A)が表3の配合割合になるように秤量し、混合装置として家庭用ミキサー(IFM−660DG、Iwatani社製)を用いて、毎分20,000回の回転速度で15秒混合処理を行い、焼成原料混合物を得た。
(B) Firing raw material mixing step This spray-dried product and lithium carbonate (average particle size 6.1 μm) are in a molar ratio of Li atoms to the total atomic moles (A) of Ni atoms and Mn atoms in the spray-dried product. (Li / A) is weighed so as to have the blending ratio shown in Table 3, and is mixed for 15 seconds at a rotation speed of 20,000 rotations per minute using a household mixer (IFM-660DG, manufactured by Iwatani) as a mixing device. The process was performed and the baking raw material mixture was obtained.
(ハ)焼成工程
上記で得られた焼成原料混合物を表4に示す温度と時間、大気雰囲気下に大気炉で焼成し、冷却後、該焼成物を粉砕、分級してリチウムニッケル系複合酸化物試料を得た。
(C) Firing step The calcined raw material mixture obtained above is calcined in an air furnace in the atmosphere, at the temperature and time shown in Table 4, and after cooling, the calcined product is pulverized and classified to obtain a lithium nickel composite oxide. A sample was obtained.
<リチウムニッケル系複合酸化物の物性評価>
実施例及び比較例で得られたリチウムニッケル系複合酸化物について、色差、粒度分布、BET比表面積、タップ密度、Li2CO3含有量、LiOH含有量を求めた。また、その結果を表5及び表6に示す。また、実施例(1)及び比較例(1)で得られたリチウムニッケル系複合酸化物の粒度分布図を図5及び図6、実施例(1)で得られたリチウムニッケル系複合酸化物のX線回折図を図7にそれぞれ示した。
(色差測定)
リチウムニッケル系複合酸化物試料を、専用のシャーレに充填して、分光色色差計(日本電色製、SE2000)を用いてL*値、a*値、b*値を3回測定し、その平均値を求めた。
(粒子分布の測定)
レーザー回折・散乱法(日機装社製、マイクロトラックMT3300EXII粒度分析計、MTEX−SDU、LOW-WET MT3000II MODE)により求めた。
(タップ密度の測定)
メスシリンダ−を完全に乾燥させ、空のメスシリンダ−の重量を測定する。薬包紙に試料を約40gはかりとる。漏斗を使用し、50mlメスシリンダ−中に試料を移し入れる。メスシリンダ−を自動T.D測定装置(ユアサアイオニクス(株)製、デュアルオ−トタップ)にセット、タッピング回数を500に調整し、タッピングを行い、試料面の目盛りを読み取り、メスシリンダ−の重量を測定して算出する(タッピング高さ 3.2mm、タッピングペ−ス200回/分)
(Li2CO3含有量及びLiOH含有量の測定)
測定対象試料5g、純水100gをビーカーに計り採り、マグネチックスターラーを用いて5分間撹拌した。次いで、撹拌後の試料液をろ過し、そのろ液30mlを自動滴定装置(型式COMTITE−2500)にて0.1N−HClで滴定し、Li2CO3含有量及びLiOH含有量を算出した。
<Evaluation of physical properties of lithium nickel composite oxide>
The color difference, particle size distribution, BET specific surface area, tap density, Li 2 CO 3 content, and LiOH content were determined for the lithium nickel composite oxides obtained in the examples and comparative examples. The results are shown in Tables 5 and 6. Moreover, the particle size distribution diagrams of the lithium nickel composite oxide obtained in Example (1) and Comparative Example (1) are shown in FIGS. 5 and 6 and the lithium nickel composite oxide obtained in Example (1). X-ray diffraction patterns are shown in FIG.
(Color difference measurement)
A lithium nickel-based composite oxide sample is filled in a special petri dish, and the L * value, a * value, and b * value are measured three times using a spectral color difference meter (Nippon Denshoku, SE2000). The average value was obtained.
(Measurement of particle distribution)
This was determined by a laser diffraction / scattering method (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., Microtrac MT3300EXII particle size analyzer, MTEX-SDU, LOW-WET MT3000II MODE).
(Measurement of tap density)
Dry the graduated cylinder completely and weigh the empty graduated cylinder. About 40 g of sample is weighed on the medicine wrapping paper. Using a funnel, transfer the sample into a 50 ml graduated cylinder. Automatic graduated cylinder Set on D measuring device (Yuasa Ionics Co., Ltd., dual auto tap), adjust tapping frequency to 500, perform tapping, read scale on sample surface, measure weight of graduated cylinder and calculate ( (Tapping height 3.2mm, tapping pace 200 times / min)
(Measurement of Li 2 CO 3 content and LiOH content)
5 g of a sample to be measured and 100 g of pure water were weighed in a beaker and stirred for 5 minutes using a magnetic stirrer. Next, the sample solution after stirring was filtered, and 30 ml of the filtrate was titrated with 0.1 N HCl with an automatic titrator (model COMMITITE-2500) to calculate the Li 2 CO 3 content and the LiOH content.
<電池性能試験>
(1)リチウム二次電池の作製
実施例及び比較例で得られたリチウムニッケル系複合酸化物95質量量%、黒鉛粉末2.5質量%、ポリフッ化ビニリデン2.5質量%を混合して正極剤とし、これをN−メチル−2−ピロリジノンに分散させて混練ペーストを調製した。該混練ペーストをアルミ箔に塗布したのち乾燥、プレスして直径15mmの円盤に打ち抜いて正極板を得た。
この正極板を用いて、セパレーター、負極、正極、集電板、取り付け金具、外部端子、電解液等の各部材を使用してコイン型リチウム二次電池を製作した。このうち、負極は金属リチウム箔を用い、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートの25:60:15混練液1リットルにLiPF6を1モル溶解したものを使用した。
<Battery performance test>
(1) Production of Lithium Secondary Battery A positive electrode obtained by mixing 95% by mass of the lithium nickel composite oxide obtained in Examples and Comparative Examples, 2.5% by mass of graphite powder, and 2.5% by mass of polyvinylidene fluoride. A kneading paste was prepared by dispersing this in N-methyl-2-pyrrolidinone. The kneaded paste was applied to an aluminum foil, dried, pressed and punched into a disk with a diameter of 15 mm to obtain a positive electrode plate.
Using this positive electrode plate, a coin-type lithium secondary battery was manufactured using each member such as a separator, a negative electrode, a positive electrode, a current collector plate, a mounting bracket, an external terminal, and an electrolytic solution. Among these, a metal lithium foil was used for the negative electrode, and 1 mol of LiPF 6 was dissolved in 1 liter of 25:60:15 kneaded solution of ethylene carbonate, dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate.
(2)電池性能の評価
作製したリチウム二次電池を室温(25℃)で下記条件で作動させ、下記の電池性能を評価した。
<サイクル特性の評価>
正極に対して定電流電圧(CCCV)充電により0.5Cで5時間かけて、4.8Vまで充電した後、放電レート0.2Cで2.7Vまで放電させる充放電を行い、これらの操作を1サイクルとして1サイクル毎の放電容量を計測した。このサイクルを20サイクル繰り返し、1サイクル目と20サイクル目のそれぞれの放電容量から、下記式(4)より容量維持率を算出した。なお、1サイクル目の放電容量を初期放電容量とした。その結果を表7に示す。
容量維持率(%)=
(20サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100 (4)
(2) Evaluation of battery performance The produced lithium secondary battery was operated at room temperature (25 ° C) under the following conditions, and the following battery performance was evaluated.
<Evaluation of cycle characteristics>
After charging the positive electrode to 4.8 V at 0.5 C for 5 hours by constant current voltage (CCCV) charging, charging and discharging to discharge to 2.7 V at a discharge rate of 0.2 C are performed. As one cycle, the discharge capacity for each cycle was measured. This cycle was repeated 20 times, and the capacity retention rate was calculated from the following formula (4) from the discharge capacities of the first and 20th cycles. The discharge capacity at the first cycle was defined as the initial discharge capacity. The results are shown in Table 7.
Capacity maintenance rate (%) =
(Discharge capacity at 20th cycle / discharge capacity at 1st cycle) × 100 (4)
1;4流体ノズル
2a、2b;液体流路
3a、3b;気体流路
4a;エッジ先端の焦点
4;圧縮空気
5;スプレー液
6;流体流動面
7;乾燥室
8;液滴
9;微粒子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; 4 Fluid nozzle 2a, 2b; Liquid flow path 3a, 3b; Gas flow path 4a; Focal point 4 of edge tip; Compressed air 5; Spray liquid 6; Fluid flow surface 7; Drying chamber 8;
Claims (8)
xLi2MO3・(1−x)Li[Ni1−y−zMyMez]O2 (1)
(式中、Mは、Mn、Ti及びZrから選ばれる金属元素を示す。MeはMn、Ti、Zr及びNi以外の原子番号11以上の元素を示す。xは0.4≦x≦0.6、yは0≦y≦0.6、zは0≦z≦0.1を示す。)で表されるリチウムニッケル系複合酸化物からなり、L*a*b*表色系における、L*値が15.0〜25.0、a値*が1.00〜15.0、b*値が−5.0〜5.0であり、粒度分布測定値から求めた平均粒径(D 50 )が1μm以上30μm以下で、10%累積径(D 10 )が1μm以上10μm以下、90%累積径(D90)が15μm以上50μm以下で、且つD50の粒径における相対頻度が10%以下であるることを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質粉体。 The following general formula:
xLi 2 MO 3 · (1- x) Li [Ni 1-y-z M y Me z] O 2 (1)
(In the formula, M represents a metal element selected from Mn, Ti and Zr. Me represents an element having an atomic number of 11 or more other than Mn, Ti, Zr and Ni . X represents 0.4 ≦ x ≦ 0. 6 and y are 0 ≦ y ≦ 0.6, and z is 0 ≦ z ≦ 0.1.), And L in the L * a * b * color system, * value from 15.0 to 25.0, a value * is 1.00-15.0, b * value Ri der -5.0~5.0, average particle diameter determined from the particle size distribution measurement ( D 50 ) is 1 μm or more and 30 μm or less, 10% cumulative diameter (D 10 ) is 1 μm or more and 10 μm or less, 90% cumulative diameter (D90) is 15 μm or more and 50 μm or less, and the relative frequency in the particle size of D50 is 10% or less. A positive electrode active material powder for a lithium secondary battery.
xLi2MO3・(1−x)Li[Ni1−y−zMyMez]O2 (1)
(式中、Mは、Mn、Ti及びZrから選ばれる金属元素を示す。MeはMn、Ti、Zr及びNi以外の原子番号11以上の元素を示す。xは0.4≦x≦0.6、yは0<y≦0.6、zは0≦z≦0.1を示す。)で表されるリチウムニッケル系複合酸化物からなるリチウム二次電池用正極活物質の製造方法であって、
ニッケル源及びM源、又はニッケル源、M源及びMe源を含有し、固形分の平均粒径が0.1〜2.0μmのスラリーを4流体ノズルを備えた噴霧乾燥装置にて、スラリーの供給速度が50〜150kg/時間で、噴霧ガスの圧力が0.1MPa以上で、噴霧乾燥処理して噴霧乾燥品を得る噴霧乾燥工程、次に該噴霧乾燥品と、リチウム源とを混合して、焼成原料混合物を得る焼成原料混合工程と、
該焼成原料混合物を焼成し、前記一般式(1)で表されるリチウムニッケル系複合酸化物からなるリチウム二次電池用正極活物質粉体を得る焼成工程と、
を有し、前記噴霧乾燥品は粒度分布測定値から求めた平均粒径(D 50 )が1.0μm以上30.0μm以下で、10%累積径(D 10 )が1.0μm以上10.0μm以下、90%累積径(D 90 )が15.0μm以上50.0μm以下であり、且つD 50 の粒径における相対頻度が10.0%以下に調製したもの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粉体の製造方法。 The following general formula:
xLi 2 MO 3 · (1- x) Li [Ni 1-y-z M y Me z] O 2 (1)
(In the formula, M represents a metal element selected from Mn, Ti and Zr. Me represents an element having an atomic number of 11 or more other than Mn, Ti, Zr and Ni . X represents 0.4 ≦ x ≦ 0. 6 and y are 0 <y ≦ 0.6, and z is 0 ≦ z ≦ 0.1.) A method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery comprising a lithium nickel composite oxide. And
A slurry containing a nickel source and an M source, or a nickel source, an M source and a Me source and having an average solid content of 0.1 to 2.0 μm in a spray drying apparatus equipped with a four-fluid nozzle, A spray-drying step in which the feed rate is 50 to 150 kg / hour and the pressure of the spray gas is 0.1 MPa or more to obtain a spray-dried product by spray-drying, and then the spray-dried product and the lithium source are mixed. A firing raw material mixing step for obtaining a firing raw material mixture;
A firing step of firing the firing raw material mixture to obtain a positive electrode active material powder for a lithium secondary battery comprising the lithium nickel-based composite oxide represented by the general formula (1);
Have a, the spray-dried product with an average particle diameter determined from the particle size distribution measurement value (D 50) is 1.0μm or more 30.0μm or less, 10% cumulative diameter (D 10) is 1.0μm or more 10.0μm In the following, lithium 90 having a 90% cumulative diameter (D 90 ) of not less than 15.0 μm and not more than 50.0 μm and a relative frequency in the particle size of D 50 adjusted to 10.0% or less. Manufacturing method of positive electrode active material powder for secondary battery.
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