JP7788452B2 - コーティングされたカソード活物質の製造方法 - Google Patents

コーティングされたカソード活物質の製造方法

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Description

本発明は、以下の工程：
（ａ）一般式Ｌｉ１＋ｘＴＭ１－ｘＯ２（式中、ＴＭは、Ｎｉ、及び任意にＣｏ及びＭｎの少なくとも１つ、及び任意にＡｌ、Ｍｇ及びＢａから選択される少なくとも１種の元素、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎ以外の遷移金属元素であり、ｘは０～０．２の範囲であり、ＴＭの遷移金属の少なくとも５０モル％はＮｉである）による粒子状電極活物質を提供する工程と、
（ｂ）ヘテロポリ酸、又はＡｌ若しくはＳｂの化合物を含有することができる水性媒体で、前記粒子状電極活物質を処理する工程と、
（ｃ）工程（ｂ）からの水を少なくとも部分的に除去する工程と、
（ｄ）任意に、少なくとも１種のヘテロポリ酸、又はＡｌ若しくはＳｂの化合物を粒子状化合物として又は水溶液又はスラリーとして添加する工程と、
（ｅ）任意に、工程（ｄ）からの混合物を熱処理する工程と、
（ｆ）ぞれぞれ、該当する場合に工程（ｅ）から、又は工程（ｄ）又は（ｃ）から得られた固体物質に、Ａｌ若しくはＳｂ若しくはＢの化合物、又は少なくとも１種のヘテロポリ酸、又はそのそれぞれのアンモニウム塩又はリチウム塩、又はＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ又はＢａの塩から選択される少なくとも１種の化合物を添加し、それによって前記粒子状電極活物質の表面にから選択される少なくとも１種の元素を堆積させる工程であって、工程（ｆ）で堆積させた元素が、それぞれ工程（ｂ）又は（ｄ）で堆積させた元素とは異なる、工程と、
（ｇ）工程（ｆ）から得られた残留物を熱処理する工程と
を含む、コーティングされたカソード活物質の製造方法に関し、ここで、工程（ｄ）が行われるか、又は工程（ｂ）における水性媒体がヘテロポリ酸又はＡｌ若しくはＳｂの化合物を含有し、あるいは工程（ｄ）が行われ、かつ工程（ｂ）における水性媒体がヘテロポリ酸又はＡｌ若しくはＳｂの化合物を含有する。
リチウムイオン二次電池は、エネルギーを貯蔵するための最新の装置である。携帯電話及びラップトップコンピュータなどの小型の装置からカーバッテリー及び他のＥ－モビリティ（e-mobility）用バッテリーまで、多くの応用分野が考えられてきた。電解質、電極材料及びセパレータなどの様々な電池の構成要素は、電池の性能に関して重要な役割を有する。カソード材料は特に注目されている。いくつかの材料、例えばリチウム鉄ホスフェート、リチウムコバルトオキシド、及びリチウムニッケルコバルトマンガンオキシドが提案されてきた。広範な研究調査が行われてきているが、これまでに見出された解決策は未だに改善の余地がある。
現在、いわゆるＮｉリッチ（Ｎｉの量が多い）電極活物質、例えば、ＴＭ総含有量に対して７５モル％以上のＮｉを含有する電極活物質への特定の関心が観察される。
リチウムイオン電池、特にＮｉリッチ電極活物質の１つの問題は、電極活物質の表面での望ましくない反応に起因する。このような反応は、電解質又は溶媒又はその両方の分解であり得る。したがって、充電及び放電中のリチウム交換を妨げることなく、表面を保護することが試みられた。例は、例えばアルミニウムオキシド又はカルシウムオキシドで電極活物質をコーティングする試みである（例えば、ＵＳ ８，９９３，０５１参照）。
他の理論では、表面の遊離ＬｉＯＨ又はＬｉ２ＣＯ３に望ましくない反応が割り当てられる。電極活物質を水で洗浄することにより、そのような遊離のＬｉＯＨ又はＬｉ２ＣＯ３を除去する試みがなされてきた（例えば、ＪＰ ４，７８９，０６６ Ｂ、ＪＰ ５，１３９，０２４ Ｂ、及びＵＳ２０１５／０３７２３００参照）。しかしながら、場合によっては、得られた電極活物質の特性が改善されないことが観察された。
ＵＳ ８，９９３，０５１ ＪＰ ４，７８９，０６６ Ｂ ＪＰ ５，１３９，０２４ Ｂ ＵＳ２０１５／０３７２３００
本発明の目的は、優れた電気化学特性を有するＮｉリッチ電極活物質の製造方法を提供することであった。また、本発明の目的は、優れた電気化学特性、特にサイクリング時の低い抵抗成長を有するＮｉリッチ電極活物質を提供することであった。
したがって、以下に「本発明の方法」とも称される、冒頭で定義された方法が見出された。本発明の方法は、以下の工程：
（ａ）一般式Ｌｉ１＋ｘＴＭ１－ｘＯ２（式中、ＴＭは、Ｎｉ、及び任意にＣｏ及びＭｎの少なくとも１つ、及び任意にＡｌ、Ｍｇ及びＢａから選択される少なくとも１種の元素、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎ以外の遷移金属元素であり、ｘは０～０．２の範囲であり、ＴＭの遷移金属の少なくとも５０モル％はＮｉである）による粒子状電極活物質を提供する工程と、
（ｂ）ヘテロポリ酸、又はＡｌ若しくはＳｂの化合物を含有することができる水性媒体で、前記粒子状電極活物質を処理する工程と、
（ｃ）工程（ｂ）からの水を少なくとも部分的に除去する工程と、
（ｄ）任意に、少なくとも１種のヘテロポリ酸又はＡｌ若しくはＳｂの化合物を粒子状化合物として又は水溶液又はスラリーとして添加する工程と、
（ｅ）任意に、工程（ｄ）からの混合物を熱処理する工程と、
（ｆ）ぞれぞれ、該当する場合に工程（ｅ）から、又は工程（ｄ）又は（ｃ）から得られた固体物質に、Ａｌ又はＢ又はＳｂの化合物、又は少なくとも１種のヘテロポリ酸、又はそのそれぞれのアンモニウム塩又はリチウム塩、又はＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ又はＢａの塩から選択される少なくとも１種の化合物を添加し、それによって前記粒子状電極活物質の表面にから選択される少なくとも１種の元素を堆積させる工程であって、工程（ｆ）で堆積させた元素が、それぞれ工程（ｂ）又は（ｄ）で堆積させた元素とは異なる、工程と、
（ｇ）工程（ｆ）から得られた残留物を熱処理する工程と
を含み、ここで、工程（ｄ）が行われるか、又は工程（ｂ）における水性媒体がヘテロポリ酸又はＡｌ若しくはＳｂの化合物を含有し、あるいは工程（ｄ）が行われ、かつ工程（ｂ）における水性媒体がヘテロポリ酸又はＡｌ若しくはＳｂの化合物を含有する。
本発明の方法は、本発明の文脈においてそれぞれ工程（ａ）、工程（ｂ）、工程（ｃ）、工程（ｆ）及び工程（ｇ）とも呼ばれる５つの工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｆ）及び（ｇ）を含む。工程（ａ）～（ｇ）は続いて行われる。工程（ｄ）及び（ｅ）は任意である。
工程（ａ）において、本発明の方法は、一般式Ｌｉ１＋ｘＴＭ１－ｘＯ２（式中、ＴＭは、Ｎｉ、及び任意にＣｏ及びＭｎから選択される少なくとも１種の遷移金属、及び任意にＡｌ、Ｍｇ及びＢａから選択される少なくとも１種の元素を含み、ＴＭの少なくとも５０モル％、好ましくは少なくとも７５モル％はＮｉであり、ｘは０～０．２の範囲である）による電極活物質から出発する。前記物質は、以下で出発材料とも呼ばれる。
本発明の一実施態様において、出発材料は、３～２０μｍ、好ましくは４～１６μｍの範囲の平均粒径（Ｄ５０）を有する。平均粒径は、例えば光散乱又はレーザー回折又は電気音響分光法（electroacoustic spectroscopy）によって決定することができる。粒子は通常、一次粒子からの凝集体から構成され、上記の粒径は二次粒子の粒径を指す。
本発明の一実施態様において、出発材料は、０．１～２．０ｍ２／ｇの範囲の比表面積（ＢＥＴ）（以下で「ＢＥＴ表面積」とも呼ばれる）を有する。ＢＥＴ表面積は、ＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７：２０１０に従って、２００℃で３０分、及びこれを超えてサンプルをガス放出した後の窒素吸着によって決定することができる。
本発明の一実施態様において、工程（ａ）で提供される粒子状物質は、２０～２０００ｐｐｍの、カールフィッシャー滴定によって決定された水分含有量を有し、５０～１２００ｐｐｍが好ましい。
本発明の一実施態様において、変数ＴＭは、一般式（Ｉ）

（ＮｉａＣｏｂＭｎｃ）１－ｄＭ１ ｄ （Ｉ）

（式中、ａ＋ｂ＋ｃ＝１であり、
ａは、０．６～０．９９、好ましくは０．７５～０．９５、より好ましくは０．８５～０．９５の範囲であり、
ｂは、０又は０．０１～０．２、好ましくは０．０２５～０．２、より好ましくは０．０２５～０．１の範囲であり、
ｃは、０～０．２、好ましくは０．０２５～０．２、より好ましくは０．０５～０．１の範囲であり、
ｄは、０～０．１、好ましくは０～０．０４の範囲であり、
Ｍ１は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ及びＺｒの少なくとも１種、好ましくはＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＷの少なくとも１種である）
に対応する。
本発明の一実施態様において、変数ｃは０であり、Ｍ１はＡｌであり、ｄは０．０１～０．０５の範囲である。
本発明の別の実施態様において、変数ＴＭは、一般式（Ｉａ）

（Ｎｉａ＊Ｃｏｂ＊Ａｌｅ＊）１－ｄ＊Ｍ２ ｄ＊ （Ｉａ）

（式中、ａ＊＋ｂ＊＋ｃ＊＝１であり、
ａ＊は、０．７５～０．９５、好ましくは０．８８～０．９５の範囲であり、
ｂ＊は、０．０２５～０．２、好ましくは０．０２５～０．１の範囲であり、
ｅ＊は、０．０１～０．２、好ましくは０．０１５～０．０４の範囲であり、
ｄ＊は、０～０．１、好ましくは０～０．０２の範囲であり、
Ｍ２は、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｔｉ又はＺｒの少なくとも１種である）
に対応する。
式（Ｉａ）における変数ｘは、０～０．２、好ましくは０．０１～０．１の範囲である。
本発明の一実施態様において、ＴＭは一般式（Ｉ）に対応し、ｘは、０～０．２、好ましくは０～０．１、さらにより好ましくは０．０１～０．０５の範囲である。
本発明の一実施態様において、ＴＭは、Ｎｉ０．６Ｃｏ０．２Ｍｎ０．２、Ｎｉ０．７Ｃｏ０．２Ｍｎ０．１、Ｎｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１、Ｎｉ０．８３Ｃｏ０．１２Ｍｎ０．０５、Ｎｉ０．８９Ｃｏ０．０５５Ａｌ０．０５５、Ｎｉ０．９Ｃｏ０.０４５Ａｌ０．０４５及びＮｉ０．８５Ｃｏ０．１Ｍｎ０．０５から選択される。
工程（ａ）で提供される電極活物質は通常、導電性炭素を含まない、すなわち、出発材料の導電性炭素の含有量は、前記出発材料に対して１質量％未満、好ましくは０．００１～１．０質量％である。
一部の元素は遍在するものである。本発明の文脈において、不純物としての微量のナトリウム、カルシウム又は亜鉛などの遍在金属は、本発明の明細書において考慮されない。この文脈における微量とは、出発材料の全金属含有量に対して０．０２モル％以下の量を意味する。
工程（ｂ）において、工程（ａ）で提供される前記電極活物質は、水性媒体、好ましくは水で処理される。前記水性媒体は、２～１４の範囲、好ましくは少なくとも３．５、より好ましくは５～７の範囲のｐＨ値を有してもよい。ｐＨ値は、工程（ｂ）の開始時に測定される。工程（ｂ）の過程中で、ｐＨ値が少なくとも１０、例えば１１～１３まで上昇することが観察される。工程（ｂ）の開始時にｐＨ値が１０～１１の範囲にある実施態様では、ｐＨ値が１１超～１３まで上昇する。工程（ｂ）の開始時にｐＨ値が３～１０未満の範囲にある実施態様では、ｐＨ値は工程（ｂ）の過程中で１１～１３まで上昇する。
工程（ｂ）で使用される前記水性媒体の水硬度が、特にカルシウムが少なくとも部分的に除去されることが好ましい。脱塩水を使用することが好ましい。
本発明の一実施態様において、前記水性媒体は、溶解した又はスラリー化した、少なくとも１種のヘテロポリ酸、又はそのそれぞれのアンモニウム塩又はリチウム塩、又はＡｌ若しくはＳｂの化合物から選択される化合物を含有してもよい。
本発明の一実施態様において、工程（ｂ）で存在するヘテロポリ酸は、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、タングステンケイ酸、モリブドケイ酸、及び前記の少なくとも２種の組み合わせ、及びそれらのそれぞれのアンモニウム塩及びリチウム塩、例えば、モノ－、ジ－又はトリアンモニウム塩及びモノ－、ジ－及びトリリチウム塩から選択される。タングステンのヘテロポリ酸、特にリンタングステン酸及びタングステンケイ酸、及びそれらのそれぞれのアンモニウム塩及びリチウム塩、例えば、モノ－、ジ－又はトリアンモニウム塩が好ましい。
ヘテロポリ酸の例は、Ｍ３ ３［ＰＷ１２Ｏ４０］、Ｍ３［ＰＷ１２Ｏ４０］、Ｍ３ ４［ＳｉＷ１２Ｏ４０］、Ｍ３ ２［ＳｉＷ１２Ｏ４０］、Ｍ３ ９［（Ｗ９Ｏ３４）、Ｍ３ ６（Ｐ２Ｗ２１Ｏ７１）、Ｍ３ ３（ＰＷ１２Ｏ４０）、Ｍ３ ４（ＳｉＷ１２Ｏ４０）、Ｍ３ ６（Ｐ２Ｗ１８Ｏ６２）、Ｍ３ ７（ＰＷ１１Ｏ３９）及びＭ３ １０（ＳｉＷ９Ｏ３４）であり、ここで、Ｍ３が、Ｈ、ＮＨ４ ＋、Ｌｉ及び前記の少なくとも２種の組み合わせから選択される。Ｍ３がＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂａから選択され、化学量論係数がそれに応じて調整される実施態様も可能である。
本発明の一実施態様において、ヘテロポリ酸又はＡｌ若しくはＳｂの化合物の量は、ＴＭに対して、０．０５～１．５モル％、好ましくは０．１５～０．９モル％の範囲である。
工程（ｂ）で使用されるＡｌ又はＳｂの化合物の例は、水溶性又は水不溶性化合物から選択される。Ａｌの水溶性化合物の例は、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＫＡｌ（ＳＯ４）２又はＡｌ（ＮＯ３）３である。この文脈における「水溶性」は、２５℃で１リットルの水当たり少なくとも１０ｇのそれぞれのＡｌ又はＳｂの化合物の溶解度を意味する。
他の実施態様において、Ａｌの前記無機化合物は水不溶性である。この文脈における「水不溶性」は、２５℃で１リットルの水当たり０．１ｇ未満の化合物の溶解度を意味する。例としては、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＯＯＨ、Ａｌ２Ｏ３・ａｑが挙げられ、ＡｌＯＯＨ及びＡｌ２Ｏ３が好ましい。
Ｓｂの水不溶性化合物の例はＳｂ（＋ＩＩＩ）の化合物及びＳｂ（＋Ｖ）の化合物である。Ｓｂ（＋ＩＩＩ）の化合物の例は、Ｓｂ（ＯＨ）３、Ｓｂ２Ｏ３・ａｑ、Ｓｂ２（ＳＯ４）３、ＳｂＯＯＨ、ＬｉＳｂＯ２及びＳｂ２Ｏ３である。Ｓｂ（＋Ｖ）の化合物の例は、Ｓｂ２Ｏ５、ＬｉＳｂ３Ｏ８、ＬｉＳｂＯ３、Ｌｉ３ＳｂＯ４、Ｌｉ５ＳｂＯ５、Ｌｉ７ＳｂＯ６、Ｓｂ２Ｏ４（Ｓｂ（ＩＩＩ）Ｓｂ（Ｖ）Ｏ４）、及びＳｂ（＋Ｖ）のオキシ水酸化物、例えばＳｂＯ（ＯＨ）３、Ｓｂ２Ｏ４（ＯＨ）２、Ｓｂ２Ｏ３（ＯＨ）４、Ｓｂ３Ｏ６ＯＨ、Ｓｂ３Ｏ７ＯＨ（これらに限定されない）である。Ｓｂ（ＯＨ）３、Ｓｂ２Ｏ３・ａｑ及びＳｂ２Ｏ３が好ましい。水溶性化合物の例は、Ｓｂ２（ＳＯ４）３、ＳｂＯＮＯ３及びＳｂ（ＮＯ３）３である。
Ａｌ又はＳｂの前記水不溶性化合物は、水中に分散又はスラリー化されてもよい。
本発明の文脈において、ＡｌＯＯＨは必ずしも等モル量の酸化物と水酸化物を含むとは限らず、Ａｌ（Ｏ）（ＯＨ）と呼ばれることもある。同じことが、必要な変更を加えてＳｂＯＯＨに適用される。
工程（ｂ）で使用されるＡｌ又はＳｂのそれぞれの化合物、特にＡｌ２Ｏ３及びＡｌ（Ｏ）（ＯＨ）は、純粋なもの（≧９９．９モル％のＡｌ、Ｓｉを含む全金属に対して）であってもよく、又は例えば０．１～５モル％の量の、酸化物、例えばＬａ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３、チタニア又はジルコニアでドープされていてもよい。
工程（ｂ）においてＡｌ又はＳｂのより好ましい化合物はＡｌ２（ＳＯ４）３及びＳｂ２Ｏ３である。
本発明の一実施態様において、Ａｌ又はＳｂの前記水不溶性化合物は、１０ｎｍ～１０μｍ、好ましくは１０ｎｍ～３μｍの範囲の平均粒径（Ｄ５０）を有する。平均粒径（Ｄ５０）はＳＥＭなどの画像処理により決定されてもよい。
他の実施態様において、前記水性媒体は、溶解した又はスラリー化した、ヘテロポリ酸、又はそのそれぞれのリチウム塩又はアンモニウム塩、又はＡｌ若しくはＳｂの化合物を一切含有しない。
本発明の一実施態様において、工程（ｂ）は５～８５℃の範囲の温度で行われ、１０～６０℃が好ましい。
本発明の一実施態様において、工程（ｂ）は常圧で行われる。しかし、高圧で、例えば常圧より１０ミリバール～１０バール高い圧力で、又は吸引しながら、例えば常圧より５０～２５０ミリバール低い圧力で、好ましくは常圧より１００～２００ミリバール低い圧力で、工程（ｂ）を行うことが好ましい。
例えば、工程（ｂ）は、例えば、フィルター装置の上方に位置するため、容易に排出することができる容器内で行うことができる。そのような容器は出発材料で充填され、続いて水性媒体が導入されてもよい。他の実施態様において、そのような容器は水性媒体で充填され、続いて出発材料が導入される。他の実施態様において、出発材料と水性媒体は同時に導入される。
本発明の一実施態様では、工程（ｂ）において、水と電極活物質の量は、１：５～１：５、好ましくは２：１～１：２の範囲の質量比を有する。
工程（ｂ）は、混合操作、例えば、振とうによって、又は特に攪拌又は剪断によってサポートされてもよい。以下を参照されたい。
本発明の一実施態様において、工程（ｂ）は、１分～９０分、好ましくは１分～６０分未満の範囲の持続時間を有する。工程（ｂ）において、水処理及び水の除去が重複して又は同時に行われる実施態様では、５分以上の持続時間が可能である。
本発明の一実施態様において、工程（ｂ）による処理及び工程（ｃ）による水の除去は連続的に行われる。
工程（ｂ）による水性媒体での処理後又は処理中に、水は、例えばバンドフィルター又はフィルタープレスでの任意のタイプの濾過によって除去されてもよい。
本発明の一実施態様において、工程（ｂ）の開始後遅くとも３分で、工程（ｃ）が開始される。工程（ｃ）は、例えば固液分離によって、例えばデカンテーションによって、又は好ましくは濾過によって、処理された粒子状物質から水を部分的に除去することを含む。前記「部分的に除去すること」は、部分的に分離することとも呼ばれる。
工程（ｃ）の一実施態様において、工程（ｂ）で得られたスラリーは、遠心分離機、例えばデカンター遠心分離機又はフィルター遠心分離機、又はフィルター装置、例えば吸引フィルター又はフィルタープレス、又は工程（ｂ）が行われる容器の直下に好ましく配置されているベルトフィルターに直接排出される。その後、濾過が開始される。
本発明の特に好ましい実施態様において、工程（ｂ）及び（ｃ）は、攪拌機付きフィルター装置、例えば攪拌機付き圧力フィルター又は攪拌機付き吸引フィルター（例えば、ドイツ語：「Ｒｕｅｈｒｆｉｌｔｅｒｎｕｔｓｃｈｅ」）で行われる。工程（ｂ）に従って出発材料と水性媒体を組み合わせた後、最大で５分後、好ましくは最大で３分後、又はその直後でも、濾過を開始することによって水性媒体の除去を開始させる。実験室規模では、工程（ｂ）及び（ｃ）はビュヒナー漏斗で行われてもよく、工程（ｂ）及び（ｃ）は手動攪拌によってサポートされてもよい。
好ましい実施態様において、工程（ｂ）は、フィルター装置、例えばフィルター内のスラリー又はフィルターケーキの撹拌を可能にする撹拌フィルター装置で行われる。
本発明の一実施態様において、工程（ｃ）による水の除去は、１分～１時間の範囲の持続時間を有する。
本発明の一実施態様において、工程（ｂ）、及び該当する場合に工程（ｃ）における撹拌は、１分当たり１～５０回転（「ｒｐｍ」）の範囲の速度で行われ、５～２０ｒｐｍが好ましい。別の実施態様において、それは２００～４００ｒｐｍである。
本発明の一実施態様において、濾材は、セラミック、焼結ガラス、焼結金属、有機ポリマーフィルム、不織布、及び織物から選択することができる。
本発明の一実施態様において、工程（ｂ）及び（ｃ）は、低減されたＣＯ２含有量、例えば、０．０１～５００質量ｐｐｍの範囲の二酸化炭素含有量を有する雰囲気下で行われ、０．１～５０質量ｐｐｍが好ましい。ＣＯ２含有量は、例えば赤外光を使用する光学的方法によって決定することができる。例えば赤外光に基づく光学的方法での検出限界未満の二酸化炭素含有量を有する雰囲気下で、工程（ｂ）及び（ｃ）を行うことがさらにより好ましい。
工程（ｃ）から、固体残留物が、好ましくは湿潤フィルターケーキの形態で得られる。この固体残留物、特にフィルターケーキの水分含有量は、３～２０質量％、好ましくは４～９質量％の範囲であってもよい。
任意の工程（ｄ）では、Ａｌ又はＳｂの前記少なくとも１種の化合物を、好ましくは溶媒の非存在下で、又は１０体積％以下の溶媒を用いて、工程（ａ）において、工程（ｃ）から得られる固体残留物に添加する。この文脈において、溶媒という用語は、工程（ｄ）の温度における液体を指し、有機溶媒、水、及びそれらの混合物を包含する。パーセントは、工程（ｃ）から得られた固体残留物の体積に対するものである。
本発明の一実施態様において、工程（ｄ）は、Ａｌ又はＳｂの酸化物又は（オキシ）ヒドロキシドの濃縮水性スラリー又はペースト、又はヘテロポリ酸の溶液を、工程（ｃ）から得られる固体残留物に添加することによって行われる。
本発明の一実施態様において、工程（ｄ）は、ミキサー、例えばパドルミキサー、プラウシェアミキサー、自由落下ミキサー、ローラーミル、又は高せん断ミキサーで行われる。自由落下ミキサーは、重力を利用して混合を達成するものである。プラウシェアミキサーが好ましい。
本発明の一実施態様において、工程（ｄ）において、ミキサーは、１分当たり５～５００回転（「ｒｐｍ」）の範囲の速度で動作し、５～６０ｒｐｍが好ましい。自由落下ミキサーが適用される実施態様において、５～２５ｒｐｍがより好ましく、５～１０ｒｐｍがさらにより好ましい。プラウシェアミキサーが適用される実施態様において、５０～４００ｒｐｍが好ましく、１００～２５０ｒｐｍがさらにより好ましい。高せん断ミキサーの場合、１００～９５０ｒｐｍの撹拌器及び１００～３７５０ｒｐｍのチョッパーが好ましい。
本発明の一実施態様において、工程（ｄ）の持続時間は１分～２時間の範囲であり、１０分～１時間が好ましい。
本発明の一実施態様において、工程（ｄ）は１０～８０℃の範囲の温度で行われる。室温がさらにより好ましい。
本発明の一実施態様において、工程（ｄ）は、空気雰囲気中、又は窒素などの不活性ガス下で行われる。周囲空気が好ましい。
工程（ｄ）から、混合物が得られる。水が使用される実施態様において、混合物は、湿潤粉末又は乾燥粉末の外観を有する。
Ｓｂの粒子状化合物の例は、Ｓｂ（ＯＨ）３、Ｓｂ２Ｏ３・ａｑ、Ｓｂ２（ＳＯ４）３、ＳｂＯＯＨ、ＬｉＳｂＯ２及びＳｂ２Ｏ３である。Ｓｂ（＋Ｖ）の化合物の例は、Ｓｂ２Ｏ５、ＬｉＳｂ３Ｏ８、ＬｉＳｂＯ３、Ｌｉ３ＳｂＯ４、Ｌｉ５ＳｂＯ５、Ｌｉ７ＳｂＯ６、Ｓｂ２Ｏ４（Ｓｂ（ＩＩＩ）Ｓｂ（Ｖ）Ｏ４）、及びＳｂ（＋Ｖ）のオキシ水酸化物、例えばＳｂＯ（ＯＨ）３、Ｓｂ２Ｏ４（ＯＨ）２、Ｓｂ２Ｏ３（ＯＨ）４、Ｓｂ３Ｏ６ＯＨ、Ｓｂ３Ｏ７ＯＨ（これらに限定されない）である。
Ａｌの粒子状化合物の例は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＯＯＨ、Ａｌ２Ｏ３・ａｑであり、ＡｌＯＯＨ及びＡｌ２Ｏ３が好ましい。
工程（ｄ）において、Ａｌ及びＳｂのより好ましい化合物はＡｌ２（ＳＯ４）３及びＳｂ２Ｏ３である。
本発明の一実施態様において、工程（ｃ）からの固体残留物と、ヘテロポリ酸又はＡｌ若しくはＳｂの化合物との質量比は、１０００：１～１０：１、好ましくは１００：１～２０：１の範囲である。
本発明の一実施態様において、工程（ｄ）におけるＡｌ又はＳｂの化合物は、粒子状であり、１０ｎｍ～１０μｍ、好ましくは１０ｎｍ～１μｍの範囲の平均粒径（Ｄ５０）を有する。平均粒径（Ｄ５０）はＳＥＭなどの画像処理により決定されてもよい。
本発明の一実施態様において、工程（ｄ）の持続時間は１分～２時間の範囲であり、１０分～１時間が好ましい。
本発明の一実施態様において、工程（ｄ）は１０～８０℃の範囲の温度で行われる。室温がさらにより好ましい。
本発明の一実施態様において、工程（ｄ）は、空気雰囲気中、又は窒素などの不活性ガス下で行われる。周囲空気が好ましい。
工程（ｄ）から、混合物が得られる。水が使用される実施態様において、混合物は、湿潤粉末の外観を有する。工程（ｄ）を行うことにより、Ｓｂ、Ａｌ、又はヘテロポリ酸からのそれぞれの元素を少なくとも１種の元素は、工程（ｃ）から得られた固体残留物に堆積される。
任意の工程（ｅ）では、蒸発によって工程（ｄ）から得られた混合物から水又は溶媒を少なくとも部分的に除去する。工程（ｅ）の好ましい実施態様において、水は、４０～２５０℃の範囲の温度で少なくとも部分的に蒸発される。好ましくは、水の蒸発は０．１～１０ミリバール（「真空中」）で行われる。
工程（ｆ）では、ぞれぞれ、該当する場合に工程（ｅ）から、又は工程（ｄ）又は（ｃ）から得られた固体物質に、Ａｌ若しくはＳｂの化合物、又は少なくとも１種のヘテロポリ酸、又はそのそれぞれのアンモニウム塩又はリチウム塩から選択される少なくとも１種の化合物を添加し、それによって前記粒子状電極活物質の表面にＡｌ、Ｓｂ、Ｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ及びＰから選択される少なくとも１種の元素を堆積させ、ここで、工程（ｆ）で堆積させた元素が、工程（ｂ）又は（ｄ）で堆積させた元素とは異なる。そのような化合物は、スラリー又は溶液として、又は乾燥粉末として添加されてもよく、乾燥粉末が好ましい。
したがって、工程（ｆ）は、工程（ｅ）が行われる場合、工程（ｅ）から得られた固体物質に対して行われる。工程（ｅ）が行われない実施態様において、工程（ｆ）は、該当する場合に工程（ｄ）から得られる混合物に対して行われる。工程（ｄ）も工程（ｅ）も行われない実施態様において、工程（ｆ）は、工程（ｃ）から得られた固体物質に対して行われる。
工程（ｆ）で添加されるアルミニウムの化合物の例は、工程（ｃ）との関連で開示されたものと同じものから選択され、Ａｌの水不溶性化合物が好ましい。本発明の一実施態様において、前記水不溶性アルミニウム化合物は、水中に分散され、Ｘ線回折によって決定されて、２００ｎｍ～５μｍ、好ましくは２～５μｍの範囲の平均粒径（Ｄ５０）を有する。
ホウ素の化合物の例は、Ｂ２Ｏ３、ホウ酸（Ｂ（ＯＨ）３）、及びホウ酸リチウム、例えばＬｉＢＯ２である。ホウ酸が好ましい。
アンチモンの化合物の例は、Ｓｂ（＋ＩＩＩ）の化合物及びＳｂ（＋Ｖ）の化合物である。Ｓｂ（＋ＩＩＩ）の化合物の例は、Ｓｂ（ＯＨ）３、Ｓｂ２Ｏ３・ａｑ、Ｓｂ２（ＳＯ４）３、ＳｂＯＯＨ、ＬｉＳｂＯ２及びＳｂ２Ｏ３である。Ｓｂ（＋Ｖ）の化合物の例は、Ｓｂ２Ｏ５、ＬｉＳｂ３Ｏ８、ＬｉＳｂＯ３、Ｌｉ３ＳｂＯ４、Ｌｉ５ＳｂＯ５、Ｌｉ７ＳｂＯ６、Ｓｂ２Ｏ４（Ｓｂ（ＩＩＩ）Ｓｂ（Ｖ）Ｏ４）、及びＳｂ（＋Ｖ）のオキシ水酸化物、例えばＳｂＯ（ＯＨ）３、Ｓｂ２Ｏ４（ＯＨ）２、Ｓｂ２Ｏ３（ＯＨ）４、Ｓｂ３Ｏ６ＯＨ、Ｓｂ３Ｏ７ＯＨ（これらに限定されない）である。Ｓｂ（ＯＨ）３、Ｓｂ２Ｏ３・ａｑ及びＳｂ２Ｏ３が好ましい。
本発明の一実施態様において、工程（ｆ）で添加されるヘテロポリ酸は、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、タングステンケイ酸、モリブドケイ酸、及び前記の少なくとも２種の組み合わせ、及びそれらのそれぞれのアンモニウム塩及びリチウム塩、例えば、モノ－、ジ－又はトリアンモニウム塩及びモノ－、ジ－及びトリリチウム塩から選択される。タングステンのヘテロポリ酸、特にリンタングステン酸及びタングステンケイ酸、及びそれらのそれぞれのアンモニウム塩及びリチウム塩、例えば、モノ－、ジ－又はトリアンモニウム塩が好ましい。
ヘテロポリ酸の具体例は、Ｍ３ ３［ＰＷ１２Ｏ４０］、Ｍ３［ＰＷ１２Ｏ４０］、Ｍ３ ４［ＳｉＷ１２Ｏ４０］、Ｍ３ ２［ＳｉＷ１２Ｏ４０］、Ｍ３ ９［（Ｗ９Ｏ３４）、Ｍ３ ６（Ｐ２Ｗ２１Ｏ７１）、Ｍ３ ３（ＰＷ１２Ｏ４０）、Ｍ３ ４（ＳｉＷ１２Ｏ４０）、Ｍ３ ６（Ｐ２Ｗ１８Ｏ６２）、Ｍ３ ７（ＰＷ１１Ｏ３９）及びＭ３ １０（ＳｉＷ９Ｏ３４）であり、ここで、Ｍ３が、Ｈ、ＮＨ４ ＋、Ｌｉ及び前記の少なくとも２種の組み合わせから選択される。Ｍ３がＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂａから選択され、化学量論係数がそれに応じて調整される実施態様も可能である。
本発明の一実施態様において、ヘテロポリ酸又はＡｌ若しくはＳｂの化合物の量は、ＴＭに対して、０．０５～１．５モル％、好ましくは０．１５～０．９モル％の範囲である。
工程（ｆ）を行う場合、工程（ｆ）を行うことにより、Ａｌ、Ｓｂ、Ｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ及びＰから選択される少なくとも１種の元素が前記粒子状電極活物質の表面に堆積されるように、Ｓｂ又はＡｌ又はＢの化合物又はヘテロポリ酸が選択され、ここで、工程（ｆ）で堆積された元素は、工程（ｂ）及び（ｄ）で堆積された元素とは異なる。
本発明の一実施態様において、Ａｌ又はＢ又はＳｂ又はヘテロポリ酸の少なくとも１種化合物は、粒子状固体、例えば乾燥粉末として添加される。特に工程（ｅ）が行われた実施態様において、工程（ｆ）は、Ａｌ又はＢ又はＳｂ又はヘテロポリ酸の化合物を乾燥粉末として添加することにより行われる。「乾燥粉末」とは、カールフィッシャー滴定により決定される残留水分含有量が０．１質量％以下であるものを指す。
工程（ｆ）は、混合操作、例えば、振とうによって、又は特に攪拌又は剪断によってサポートされてもよい。以下を参照されたい。
本発明の一実施態様において、工程（ｆ）は、１分～６０分、好ましくは１分～３０分未満の範囲の持続時間を有する。工程（ｆ）において、水処理及び水の除去が重複して又は同時に行われる実施態様では、５分以上の持続時間が可能である。
本発明の一実施態様において、工程（ｆ）は１０～８０℃の範囲の温度で行われる。室温がさらにより好ましい。
本発明の一実施態様において、工程（ｆ）は、空気雰囲気中、又は窒素などの不活性ガス下で行われる。周囲空気が好ましい。
本発明の一実施態様において、工程（ｃ）～（ｆ）は、同じタイプの容器、例えば攪拌機付きフィルター装置、例えば攪拌機付き圧力フィルター又は攪拌機付き吸引フィルターで行われる。
本発明の方法は、後続の工程（ｇ）を含む：
（ｇ）工程（ｆ）から得られた物質を熱処理する工程。
Ａｌ又はＢ又はＳｂ又はヘテロポリ酸の前記化合物（単数又は複数）が水性スラリー又は水溶液として添加される実施態様において、前記工程（ｇ）が特に好ましい。
工程（ｇ）は、任意のタイプのオーブン、例えばローラーハースキルン、プッシャーキルン、ロータリーキルン、振り子キルン、又は実験室規模の試験の場合にマッフルオーブンで行うことができる。
工程（ｇ）による熱処理の温度は、１５０～９００℃、好ましくは２５０～７００℃、さらにより好ましくは３００～６５０℃の範囲である。前記温度は、工程（ｇ）の最高温度を指す。
本発明の一実施態様において、１５０～９００℃、好ましくは２５０～７００℃の所望の温度に達する前に、温度を上昇させる。例えば、まず工程（ｆ）の混合物を３５０～５５０℃に加熱し、次に１０分～４時間の時間で一定に保持し、次に５００～９００℃、好ましくは５００～８５０℃に上昇させる。
本発明の一実施態様において、工程（ｇ）における加熱速度は０．１～１０℃／分の範囲である。
本発明の一実施態様において、工程（ｇ）は、ローラーハースキルン、プッシャーキルン又はロータリーキルン、又は前記の少なくとも２つの組み合わせで行われる。ロータリーキルンは、そこで製造される材料の均質化が非常に良好であるという利点を有する。ローラーハースキルン及びプッシャーキルンでは、異なる工程に関する異なる反応条件を非常に容易に設定することができる。実験室規模の実験では、箱型炉、管状炉、及び分割管状炉も使用可能である。
本発明の一実施態様において、工程（ｇ）は、酸素含有雰囲気、例えば窒素－空気混合物、希ガス－酸素混合物、空気、酸素又は酸素富化空気又は純酸素中で行われる。好ましい実施態様において、工程（ｇ）における雰囲気は、空気、酸素及び酸素富化空気から選択される。酸素富化空気は、例えば、体積比５０：５０の空気と酸素の混合物であってよい。他の選択肢としては、体積比１：２の空気と酸素の混合物、体積比１：３の空気と酸素の混合物、体積比２：１の空気と酸素の混合物、及び体積比３：１の空気と酸素の混合物が挙げられる。純酸素がさらにより好ましい。
本発明の一実施態様において、工程（ｇ）は３０分～５時間の範囲の持続時間を有する。６０分～４時間が好ましい。この文脈では冷却時間は無視される。
本発明の方法を行うことにより、優れた電気化学特性を有する電極活物質が得られる。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、ヘテロポリ酸又はＢ又はＳｂ又はＡｌ（場合によっては）の分解生成物が、電極活物質の表面に堆積したリチウム化合物の捕捉につながると仮定する。
一実施態様において、本発明の方法により得られるカソード活物質は多くの利点を有する。このようなカソード活物質から作られたカソードは、サイクリング時の低減した抵抗成長を示す。
実施例によって、本発明をさらに説明する。
総説：Ｎ－メチル－２－ピロリドン：ＮＭＰ。
Ｈ４（ＳｉＷ１２Ｏ４０）・ｎＨ２Ｏ（ｎ＝３０）を水に溶解した。得られた溶液は、以下で「ＳｉＷ１２・ａｑ」と呼ばれる。
超乾燥空気：除湿した空気、露点－３０℃未満、ＣＯ２含有量５０ｐｐｍ未満。
「真空」：０．１～１０ミリバール。
Ｉ．カソード活物質の合成
Ｉ．１ 前駆体ＴＭ－ＯＨ．１の合成
脱イオン水、及び１ｋｇの水当たり４９ｇの硫酸アンモニウムを撹拌タンク反応器に入れた。溶液を５５℃に温度調節し、水酸化ナトリウム水溶液を添加することにより、ｐＨ値を１２に調整した。
硫酸遷移金属水溶液及び水酸化ナトリウム水溶液を１．８の流量比で同時に供給し、総流量を８時間の滞留時間とすることにより、共沈反応を開始させた。遷移金属溶液は、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎを８．３：１．２：０．５のモル比及び１．６５ｍｏｌ／ｋｇの合計の遷移金属濃度で含有した。水酸化ナトリウム水溶液は、６の質量比での２５質量％の水酸化ナトリウム溶液及び２５質量％のアンモニア溶液であった。水酸化ナトリウム水溶液を別に供給することにより、ｐＨ値を１２に維持した。すべての供給の始動から始めて、母液を継続的に取り出した。３３時間後、すべての供給流を停止した。得られた懸濁液を濾過し、蒸留水で洗浄し、空気中１２０℃で乾燥させ、ふるいにかけることにより、混合遷移金属（ＴＭ）水酸化物前駆体ＴＭ－ＯＨ．１を得た。
Ｉ．２ ＴＭ－ＯＨ．１のカソード活物質への変換
Ｉ．２．１ 塩基カソード活物質Ｂ－ＣＡＭ．１の製造、工程（ａ．１）
Ｂ－ＣＡＭ．１（塩基）：混合遷移金属水酸化物前駆体ＴＭ－ＯＨ．１を、１．０３のＬｉ／ＴＭモル比でＬｉＯＨ一水和物と混合した。混合物を７６５℃に加熱し、酸素の混合物の強制流中に１０時間保持した。室温まで冷却した後、得られた粉末を解凝集し、３２μｍのメッシュでふるいにかけて、塩基カソード活物質Ｂ－ＣＡＭ １を得た。
Ｍａｌｖｅｒｎ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓからのＭａｓｔｅｒｓｉｚｅ ３０００機でレーザー回折の技術を使用して決定されたＤ５０は１１．０μｍであった。２５０℃で決定した残留水分は３００ｐｐｍであった。
Ｉ．２．２ カソード活物質の製造、工程（ｂ．１）～（ｇ．１）
Ｉ．２．２．１ Ｃ－ＣＡＭ．１の製造
工程（ｂ．１）：ビーカーに６７ｍｌの脱イオン水を入れた。１００ｇの量のＢ－ＣＡＭ．１を添加した。得られたスラリーを室温で５分間撹拌し、前記撹拌の間、スラリー温度を２５℃に維持した。
工程（ｃ．１）：その後、フィルタープレスでの濾過によって、水を除去した。湿潤フィルターケーキが残った。
工程（ｄ）又は（ｆ）は行わなかった。
工程（ｅ．１）：真空中で、得られたフィルターケーキを７０℃で２時間、次に１８５℃で１０時間乾燥させた。粉末が得られた。
工程（ｇ．１）：その後、工程（ｅ．１）から得られた粉末を４５μｍのふるいでふるい分けすることにより、比較用カソード活物質Ｃ－ＣＡＭ．１を得た。
Ｉ．２．２．２ 比較用カソード活物質の製造、工程（ｂ．２）～（ｇ．２）
工程（ｂ．２）：ビーカーに６７ｍｌの脱イオン水を入れた。１００ｇの量のＢ－ＣＡＭ．１を添加した。得られたスラリーを室温で５分間撹拌し、前記撹拌の間、スラリー温度を２５℃に維持した。
工程（ｃ．２）：その後、フィルタープレスでの濾過によって、水を除去した。湿潤フィルターケーキが残った。
工程（ｄ）は行わなかった。
工程（ｅ．２）：真空中で、得られたフィルターケーキを７０℃で２時間、次に１８５℃で１０時間乾燥させた。
工程（ｆ．２）：その後、０．５７ｇ（０．９モル）のホウ酸を添加し、２５．０００ｒｐｍでの高速ミキサーで混合を行った。混合物を得た。
工程（ｇ．２）：得られた混合物をマッフル炉で、酸素の強制流下３００℃で、２時間熱処理した。その後、得られた粉末を４５μｍのふるいでふるい分けすることにより、比較用カソード活物質Ｃ－ＣＡＭ．２を得た。
Ｉ．２．２．３：ＣＡＭ．３の合成
工程（ｂ．３）：連続撹拌下で、１００ｇの量のＢ－ＣＡＭ．１を脱イオン水（水の導電率が５μＳ／ｍ未満）でスラリー化した。０．３モル％（Ｂ－ＣＡＭ．１におけるＴＭに対して）のＡｌ２（ＳＯ４）３の水溶液を添加した。使用した脱イオン水の総量は６７ｍｌであった。得られたスラリーを室温で５分間撹拌した。
工程（ｃ．３）：その後、フィルタープレスでの濾過によって、水を除去した。湿潤フィルターケーキが残った。
工程（ｄ）は行わなかった。
工程（ｅ．３）：真空中で、得られたフィルターケーキを７０℃で２時間、次に１８５℃で１０時間乾燥させた。
工程（ｆ．３）：その後、０．５７ｇ（０．９モル）のホウ酸を添加し、２５．０００ｒｐｍでの高速ミキサーで混合を行った。混合物を得た。
工程（ｇ．３）：得られた混合物をマッフル炉で、酸素の強制流下３００℃で、２時間熱処理した。その後、得られた粉末を４５μｍのふるいでふるい分けすることにより、本発明のカソード活物質ＣＡＭ．３を得た。
Ｉ．２．２．４：ＣＡＭ．４の合成
工程（ｂ．４）：連続撹拌下で、１００ｇの量のＢ－ＣＡＭ．１を脱イオン水（水の導電率が５μＳ／ｍ未満）でスラリー化した。０．３モル％（Ｂ－ＣＡＭ．１におけるＴＭに対して）のＡｌ２（ＳＯ４）３の水溶液を添加した。使用した脱イオン水の総量は６７ｍｌであった。得られたスラリーを室温で５分間撹拌した。
工程（ｃ．４）：その後、フィルタープレスでの濾過によって、水を除去した。湿潤フィルターケーキが残った。
工程（ｄ．４）：ＳｉＷ１２・ａｑ．を（ｃ．４）からの湿潤フィルターケーキに添加した。Ｗ／ＴＭのモル比は０．００１５であった。得られた混合物をプラスチックバッグに移し、室温で５分間スクランブルした。
工程（ｅ．４）：超乾燥空気中で、得られたフィルターケーキを７０℃で２時間、次に１８５℃で１０時間乾燥させた。
工程（ｆ．４）：その後、０．５７ｇ（０．９モル）のホウ酸を添加し、（ｆ．３）に従って混合を行った。混合物を得た。
工程（ｇ．４）：得られた混合物をマッフル炉で、酸素の強制流下３００℃で、２時間熱処理した。その後、得られた粉末を４５μｍのふるいでふるい分けすることにより、本発明のカソード活物質ＣＡＭ．４を得た。
Ｉ．２．２．５：ＣＡＭ．５の合成
工程（ｂ．５）：連続撹拌下で、１００ｇの量のＢ－ＣＡＭ．１を脱イオン水（水の導電率が５μＳ／ｍ未満）でスラリー化した。このスラリーに０．４５モル％（Ｂ－ＣＡＭ．１におけるＴＭに対して）のＳｂ２Ｏ３の懸濁液を添加した。使用した脱イオン水の総量は６７ｍｌであった。得られたスラリーを室温で５分間撹拌した。
工程（ｃ．５）：その後、フィルタープレスでの濾過によって、水を除去した。湿潤フィルターケーキが残った。
工程（ｄ）は行わなかった。
工程（ｅ．５）：真空中で、得られたフィルターケーキを７０℃で２時間、次に１８５℃で１０時間乾燥させた。
工程（ｆ．５）：その後、０．５７ｇ（０．９モル）のホウ酸（Ｂ－ＣＡＭ．１におけるＴＭに対して）を添加し、（ｆ．３）に従って混合を行った。混合物を得た。
工程（ｇ．５）：得られた混合物をマッフル炉で、酸素の強制流下３００℃で、２時間熱処理した。その後、得られた粉末を４５μｍのふるいでふるい分けすることにより、本発明のカソード活物質ＣＡＭ．５を得た。
Ｉ．２．２．６：ＣＡＭ．６の合成
工程（ｂ．６）：連続撹拌下で、１００ｇの量のＢ－ＣＡＭ．１を脱イオン水（水の導電率が５μＳ／ｍ未満）でスラリー化した。このスラリーに０．４５モル％（Ｂ－ＣＡＭ．１におけるＴＭに対して）のＳｂ２Ｏ３の懸濁液を添加した。使用した脱イオン水の総量は６７ｍｌであった。得られたスラリーを室温で５分間撹拌した。
工程（ｃ．６）：その後、フィルタープレスでの濾過によって、水を除去した。湿潤フィルターケーキが残った。
工程（ｄ．６）：ＳｉＷ１２・ａｑ．を（ｃ．６）からの湿潤フィルターケーキに添加した。Ｗ／ＴＭのモル比は０．００１５であった。得られた混合物をプラスチックバッグに移し、室温で５分間スクランブルした。
工程（ｅ．６）：真空中で、得られたフィルターケーキを７０℃で２時間、次に１８５℃で１０時間乾燥させた。
工程（ｆ．６）：その後、０．５７ｇ（０．９モル）のホウ酸（Ｂ－ＣＡＭ．１におけるＴＭに対して）を添加し、（ｆ．３）に従って混合を行った。混合物を得た。
工程（ｇ．６）：得られた混合物をマッフル炉で、酸素の強制流下３００℃で、２時間熱処理した。その後、得られた粉末を４５μｍのふるいでふるい分けすることにより、本発明のカソード活物質ＣＡＭ．６を得た。
Ｉ．２．２．７：ＣＡＭ．７の合成
工程（ｂ．７）：ビーカーに６７ｍｌの脱イオン水を入れた。１００ｇの量のＢ－ＣＡＭ．１を添加した。得られたスラリーを室温で５分間撹拌し、前記撹拌の間、スラリー温度を２５℃に維持した。
工程（ｃ．７）：その後、フィルタープレスでの濾過によって、水を除去した。湿潤フィルターケーキが残った。
工程（ｄ．７）：ＳｉＷ１２・ａｑ．を（ｃ．７）からの湿潤フィルターケーキに添加した。Ｗ／ＴＭのモル比は０．００１５であった。得られた混合物をプラスチックバッグに移し、室温で５分間スクランブルした。
工程（ｅ．７）：真空中で、得られたフィルターケーキを７０℃で２時間、次に１８５℃で１０時間乾燥させた。
工程（ｆ．７）：その後、０．５７ｇ（０．９モル）のホウ酸（Ｂ－ＣＡＭ．１におけるＴＭに対して）を添加し、（ｆ．３）に従って混合を行った。混合物を得た。
工程（ｇ．７）：得られた混合物をマッフル炉で、酸素の強制流下３００℃で、２時間熱処理した。その後、得られた粉末を４５μｍのふるいでふるい分けすることにより、本発明のカソード活物質ＣＡＭ．７を得た。
Ｉ．２．２．８：ＣＡＭ．８の合成
工程（ｂ．８）：連続撹拌下で、１００ｇの量のＢ－ＣＡＭ．１を脱イオン水（水の導電率が５μＳ／ｍ未満）でスラリー化した。０．３モル％（Ｂ－ＣＡＭ．１におけるＴＭに対して）のＡｌ２（ＳＯ４）３の水溶液を添加した。使用した脱イオン水の総量は６７ｍｌであった。得られたスラリーを室温で５分間撹拌した。
工程（ｃ．８）：その後、フィルタープレスでの濾過によって、水を除去した。湿潤フィルターケーキが残った。
工程（ｄ）は行わなかった。
工程（ｅ．８）：真空中で、得られたフィルターケーキを７０℃で２時間、次に１８５℃で１０時間乾燥させた。
工程（ｆ．８）：その後、０．４３ｇ（０．６７５モル）のホウ酸を添加し、２５．０００ｒｐｍでの高速ミキサーで混合を行った。混合物を得た。
工程（ｇ．８）：得られた混合物をマッフル炉で、酸素の強制流下３００℃で、２時間熱処理した。その後、得られた粉末を４５μｍのふるいでふるい分けすることにより、本発明のカソード活物質ＣＡＭ．８を得た。
プロトコルを表１にまとめた。
結果を表１にまとめた。
ＳｉＷ１２の場合、モル％はＷに対するものである。
ＩＩ．カソード活物質のテスト
ＩＩ．１ 電極の製造、一般手順
正極：ＰＶＤＦバインダー（Ｓｏｌｅｆ（登録商標）５１３０）をＮＭＰ（Ｍｅｒｃｋ）中に溶解して、８．０質量％の溶液を製造した。電極の調製では、バインダー溶液（４質量％）及びカーボンブラック（Ｌｉ２５０、３．５質量％）をＮＭＰ中に懸濁させた。遊星遠心ミキサー（ＡＲＥ－２５０、Ｔｈｉｎｋｙ Ｃｏｒｐ．；日本）を使用して混合した後、本発明のＣＡＭ．３～ＣＡＭ．８又は塩基カソード活物質Ｂ－ＣＡＭ．１又は比較用カソード活物質のいずれか（９２．５質量％）を添加し、懸濁液を再度混合して、塊のないスラリーを得た。スラリーの固形分を６５％に調整した。ＫＴＦ－Ｓロールツーロールコーター（Ｍａｔｈｉｓ ＡＧ）を使用して、スラリーをＡｌホイル上にコーティングした。使用前に、すべての電極をカレンダ加工した。カソード材料の厚さは４５μｍであり、１５ｍｇ／ｃｍ２に対応した。バッテリーを組み立てる前に、すべての電極を１２０℃で７時間乾燥させた。
ＩＩ．２ 電解質の製造
ＥＬ塩基１の総質量に基づいて、１２．７質量％のＬｉＰＦ６、２６．２質量％のエチレンカーボネート（ＥＣ）、及び６１．１質量％のエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を含有する塩基電解質組成物（ＥＬ塩基１）を調製した。この電解質組製剤に、２質量％のビニレンカーボネート（ＶＣ）を添加した（ＥＬ塩基２）。
ＩＩ．３ テストセルの製造
ＩＩＩ．１．１で記載されているように調製したカソードと、動作電極及び対極としてのリチウム金属とを含むコイン型ハーフセル（直径２０ｍｍ、厚さ３．２ｍｍ）をそれぞれ組み立て、Ａｒを充填したグローブボックス中に密封した。さらに、カソード、アノード、及びセパレータをカソード／／セパレータ／／Ｌｉホイルの順に重ね合わせて、ハーフコインセルを製造した。その後、０．１５ｍＬの上記（ＩＩ．２）に記載されているＥＬ塩基１をこのコインセル中に導入した。
ＩＩＩ．コイン型ハーフセル性能の評価
製造したコイン型電池を使用して、セル性能を評価した。電池の性能については、セルの初期容量及び反応抵抗を測定した。初期性能及びサイクルを以下のように測定した：ＩＩ．３．１によるコインハーフセルを、室温で４．３Ｖ～２．８Ｖの間の電圧範囲でテストした。初期サイクルでは、ＣＣ－ＣＶモードで初期リチウム化を行った。すなわち、０．０１Ｃに達するまで０．１Ｃの定電流（ＣＣ）を印加した。１０分間の休止時間の後、２．８Ｖまで０．１Ｃの定電流で還元リチウム化を行った。結果を表２にまとめた。サイクルでは、電流密度が０．１Ｃであり、充放電を２５回繰り返した。
セルの反応抵抗成長を以下の方法によって計算した：
０．１Ｃで２５サイクル後、コインセルを４．３Ｖまで充電し、電気化学インピーダンス分光（ＥＩＳ）法により抵抗を測定した。２６サイクル目の抵抗値と２サイクル目の抵抗値との比を抵抗成長として定義した。結果を表２にまとめた。［％］の相対抵抗成長は、１００％とするＣ－ＣＡＭ．１に基づくセルの抵抗成長に基づくものである。

Claims (8)

  1. 以下の工程：
    （ａ）一般式Ｌｉ１＋ｘＴＭ１－ｘＯ２（式中、ＴＭは、Ｎｉ、及び任意にＣｏ及びＭｎの少なくとも１つ、及び任意にＡｌ、Ｍｇ及びＢａから選択される少なくとも１種の元素、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎ以外の遷移金属元素であり、ｘは０～０．２の範囲であり、ＴＭの遷移金属の少なくとも５０モル％はＮｉである）による粒子状電極活物質を提供する工程と、
    （ｂ）水性媒体で、前記粒子状電極活物質を処理する工程と、
    （ｃ）工程（ｂ）からの水を少なくとも部分的に除去する工程と、及び
    （ｄ）少なくとも１種のヘテロポリ酸又はそのそれぞれのアンモニウム塩又はリチウム塩、又はＡｌ若しくはＳｂの化合物を粒子状化合物として又は水溶液又はスラリーとして添加する工程、
    又は、工程（ｄ）を省略し、且つ、ヘテロポリ酸、又はＡｌ若しくはＳｂの化合物を含有する工程（ｂ）の水性媒体を用いる工程、
    又は、工程（ｄ）を行い、且つ、ヘテロポリ酸、又はＡｌ若しくはＳｂの化合物を含有する工程（ｂ）の水性媒体を用いる工程と、
    （ｆ）ぞれぞれ、工程（ｄ）又は（ｃ）から得られた固体物質に、Ｂ２Ｏ３、ホウ酸及びホウ酸リチウムから選択される少なくとも１種の化合物を添加し、それによって前記粒子状電極活物質の表面にＢを堆積させる工程と、
    （ｇ）工程（ｆ）から得られた残留物を熱処理する工程と
    を含む、コーティングされたカソード活物質を製造する方法。
  2. ＴＭが、一般式（Ｉ）

    (NiaCobMnc)1-dMd (I)

    （式中、ａは０．６～０．９９の範囲であり、
    ｂは０又は０．０１～０．２の範囲であり、
    ｃは０～０．２の範囲であり、
    ｄは０～０．１の範囲であり、
    Ｍは、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ及びＺｒの少なくとも１種であり、
    ａ＋ｂ＋ｃ＝１である）
    による金属の組み合わせである、請求項１に記載の方法。
  3. 工程（ｄ）で添加されるＡｌ及びＳｂの化合物が、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２（ＳＯ４）３、及びＳｂ２Ｏ３から選択される、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 工程（ｄ）の後に、工程（ｅ）：
    （ｅ）工程（ｄ）からの混合物を熱処理し、且つ、工程（ｆ）において、工程（ｅ）から得られた固体物質に、Ｂ ２ Ｏ ３ 、ホウ酸及びホウ酸リチウムから選択される少なくとも１種の化合物を添加する工程
    が行われる、請求項１～３のうちいずれか一項に記載の方法。
  5. ヘテロポリ酸が、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、タングステンケイ酸、モリブドケイ酸、及びそれらのそれぞれのアンモニウム塩及びリチウム塩から選択される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 工程（ｇ）が、３００～７００℃の範囲の最高温度での焼成工程を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 工程（ｇ）が、４０～２５０℃の範囲の最高温度での乾燥工程を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 工程（ｄ）において、Ａｌ若しくはＳｂの化合物（単数又は複数）又はヘテロポリ酸の水溶液又はスラリーが添加される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
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