JP2002037630A - 変性コバルト酸リチウム及びその製造方法 - Google Patents

変性コバルト酸リチウム及びその製造方法

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JP2002037630A JP2000256442A JP2000256442A JP2002037630A JP 2002037630 A JP2002037630 A JP 2002037630A JP 2000256442 A JP2000256442 A JP 2000256442A JP 2000256442 A JP2000256442 A JP 2000256442A JP 2002037630 A JP2002037630 A JP 2002037630A
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manganese
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Isao Kuribayashi
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Kee KK
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KEE KK
Kee KK
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 リチウムイオン二次電池としての耐過充電性
を改良し、かつ電池容量の向上が可能にすることによ
り、高容量化、長寿命化を図れる変性コバルト酸リチウ
ムを提供することとその製造方法を確立する。 【解決手段】 酢酸マンガンと蓚酸第1鉄等の低温熱分
解性の有機酸遷移金属塩を用いてコバルト酸リチウムに
添加し、微量存在させる、あるいは、コバルト酸リチウ
ムを製造する際に添加する一般式LiMnFe
(1−b−c)(但し、a、b、cは、それぞれ
1.00≦a≦1.03、0.00003≦b≦0.0
09、0.00003≦c≦0.005の数を表す。)
であることを特徴とする変性コバルト酸リチウムおよび
その製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】〔産業上の利用範囲〕本発明は、リチウム
イオン二次電池用の変性コバルト酸リチウム及びその製
造方法に関する。
【0002】〔発明の属する技術分野〕近年、正極にコ
バルト酸リチウムを活物質として用いるリチウムイオン
二次電池は、種々の電子機器の電源として使用されてい
る。電子機器の小型化、軽量化を図る上で、これらの電
子機器の電源としてきわめて有用である。更なる電池と
して、高容量化、長寿命化が要望されている。本発明
は、変性コバルト酸リチウム及びその製造方法に関する
ものである。
【0003】〔従来の技術〕コバルト酸リチウム(Li
CoO)は、リチウムイオン二次電池の正極活物質と
して広く使用されているが、炭素質材料を活物質とする
負極との組み合わせのリチウムイオン二次電池として
4.2V以上の充電電圧で、充放電を繰り返すと容量が
著しく低下したり、電解液の分解を伴い電池内ガス圧力
が高まり、液漏れ、あるいは、安全弁の開裂を招くた
め、この過充電に対して弱点を補う為に、高価であり厳
重な電圧制御電子回路が必要であり、電子機器電源とし
て割高となる難があった。
【0004】〔発明が解決しようとする課題〕本発明
は、従来のコバルト酸リチウム(LiCoO)の欠点
であるリチウムイオン二次電池としての耐過充電性を改
良し、かつ電池容量の向上を可能にすることにより、高
容量化、長寿命化を図れる変性コバルト酸リチウムを提
供することとその製造方法を確立することにある。
【0005】〔課題を解決するための手段〕本発明者ら
は、上記課題について種々検討した結果、低温熱分解性
の有機酸遷移金属塩を用いてコバルト酸リチウム中に微
量存在させることにより従来のコバルト酸リチウム(L
iCoO)の欠点であるリチウムイオン二次電池とし
ての耐過充電性を改良し、かつ電池容量の向上を可能に
することにより、高容量化、長寿命化を図れる変性コバ
ルト酸リチウムとその製造方法を見い出し、本発明を完
成させるに至った。
【0006】〔発明の実施の形態〕以下、本発明を具体
的に説明する。すなわち、本発明は:一般式LiMn
FeCo(1−b−c)(但しMはa、b、c
は、それぞれ1.00≦a≦1.03、0.00003
≦b≦0.009、0.00003≦c≦0.005、
の数を表す。)であることを特徴とする微量のマンガン
と鉄により変性されたコバルト酸リチウムであり、
(1)炭酸リチウム、水酸化リチウム、酢酸リチウムか
ら選ばれた少なくとも一種のリチウム化合物と四酸化三
コバルト、水酸化コバルト、炭酸コバルトから選ばれた
少なくとも一種のコバルト化合物をリチウム/コバルト
とのモル比が1.03〜1.25の範囲で混合し、75
0℃〜1050℃の範囲であらかじめ加熱処理した後、
粉砕し、これに例えば酢酸マンガン、蓚酸マンガン、ク
エン酸マンガン等から選ばれた少なくとも一種の有機酸
マンガン塩と例えば蓚酸鉄、酢酸鉄、クエン酸鉄等から
選ばれた少なくとも一種の有機酸鉄塩とを追加添加し、
混合し、800℃〜950℃の範囲で加熱処理した後、
蒸留水、脱イオン水等で過剰リチウムをリチウム/コバ
ルトとのモル比が1.00以上1.03になるように抽
出・除去し、温度を100℃〜150℃の範囲か又は更
に800℃〜900℃の範囲まで高めて加熱乾燥するこ
とを特徴とする変性コバルト酸リチウムの製造方法であ
る。及び(2)炭酸リチウム、水酸化リチウム、酢酸リ
チウムから選ばれた少なくとも一種のリチウム化合物と
四酸化三コバルト、水酸化コバルト、炭酸コバルトから
選ばれた少なくとも一種のコバルト化合物をリチウム/
コバルトとのモル比が1.03〜1.25の範囲で混合
し、かつ例えば酢酸マンガン、蓚酸マンガン、クエン酸
マンガン等から選ばれた少なくとも一種の有機酸マンガ
ン塩と例えば蓚酸鉄、酢酸鉄、クエン酸鉄等から選ばれ
た少なくとも一種の有機酸鉄塩とを混合し、750℃〜
1050℃の範囲で加熱処理した後、蒸留水、脱イオン
水等で過剰リチウムをリチウム/コバルトとのモル比が
1.00以上1.03になるように抽出・除去し、温度
を100℃〜150℃の範囲か又は更に800℃〜90
0℃の範囲まで高めて加熱乾燥することを特徴とする変
性コバルト酸リチウムの製造方法である。前記(1)の
製造方法を製造方法Iとし、前記(2)の製造方法を製
造方法IIとする。製造方法Iの方が大粒子を得られや
すくまた耐過充電性の良好なものが得られやすので好ま
しい。
【0007】本発明の変性コバルト酸リチウムは、一般
式LiMnFeCo(1−b−c)(但し、
a、b、cは、それぞれ1.00≦a≦1.03、0.
00003≦b≦0.009、0.00003≦c≦
0.005の数を表す。)であり、コバルト原子が1.
4モル%以下の範囲でマンガン原子と鉄原子の金属によ
り置換されており、出来るだけ当該金属種が、変性コバ
ルト酸リチウム粒子中に微少量でも均一に存在するよう
に一般的に使用される炭酸リチウム、水酸化リチウムの
融点より低い温度で融解または、熱分解する当該金属の
有機酸塩を用いて、焼成後、更に水にて過剰使用のリチ
ウムを抽出・除去し、加熱乾燥することを特徴とする製
造方法である。
【0008】従来のリチウム酸コバルトでは、対リチウ
ム金属極に対して4.20V以上の電圧で、充電を繰り
返すと、放電容量が著しく低下し、サイクル寿命が、短
くなったり、炭素質材料を負極に用いたリチウムイオン
二次電池として電解液の分解によるガス発生を伴い、電
池缶内圧力が上昇し、圧力開放の為の安全弁、ラプチャ
ーデイスクが、開裂してしまうので、厳重な充電電圧監
視制御機構を組み込む高価な電子回路が必要であり、電
池の軽量、小型化を図れる正極活物質ながら、電源コス
トが高いことが欠点であった。本発明により、対リチウ
ム金属極に対して4.30Vの電圧で充電を繰り返して
も、安定した放電容量を維持することが出来る。かつ
4.20V以下での充電でしか安定した放電容量を得ら
れない従来のリチウム酸コバルトでは、到達できない高
容量を発現できる。例えば、4.20V充電では、従来
のリチウム酸コバルトの放電容量が149mAh/g程
度であるのに対して本発明の変性コバルト酸リチウム
は、4.30V充電が可能となり、例えば、放電容量1
60mAh/g程度となる。また驚くべきことに4.5
0Vにて充電しても、充放電を繰り返しても180mA
h/gの放電容量が得られる。リチウム金属の負極に対
してコバルト原子が1.4モル%を越える前記異金属に
より置換されると放電容量が、正極活物質の放電容量の
測定においてリチウム電位0Vに対して4.30Vで放
電容量が、異金属を全く含まない従来のリチウム酸コバ
ルトを4.20Vで充電した場合の放電容量程度以下と
なり高放電容量を得ることが出来ない。異金属を全く含
まない従来のリチウム酸コバルトそのものでは、4.3
Vでの充電とその電圧からの放電を繰り返すと、著しく
放電容量が低下し、実用に耐えない。一方、コバルト原
子が1.4モル%以下の前記異金属により置換される本
発明であれば、4.20Vで充電しても異金属を全く含
まない従来のリチウム酸コバルトの放電容量と遜色のな
い放電容量を得ることができ、しかも4.30Vの電圧
で充電を繰り返しても、安定した高い放電容量を維持す
ることが出来る。。市販の四酸化三コバルトには、上記
のマンガン、鉄の異金属は、コバルト1に対して0.0
00020以下しか含まれず、前記金属の有機酸金属塩
あるいは、前記金属の水酸化物、酸化物、炭酸塩、硝酸
塩を添加しても良い。回収コバルトに混入してくる上記
金属を四酸化三コバルト、水酸化コバルト、炭酸コバル
トから選ばれた少なくとも一種のコバルト化合物におい
てコバルトに対して前記上限濃度範囲にとどまるように
制御することにより製造される。好ましいのは、炭酸リ
チウム、水酸化リチウムの融点より低い温度で融解また
は、熱分解する当該金属の有機酸塩を添加する方法であ
る。
【0009】本発明の変性コバルト酸リチウムを使用し
た正極は、変性コバルト酸リチウム88〜96重量%と
グラファイト粉、アセチレンブラック等の導電助剤3〜
6重量%とポリフッ化ビニリデン(PVDF),プロピ
レンとフッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンの三
元共重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピ
レンとテトラフルオロエチレンの三元共重合体、エチレ
ンとプロピレンとエチリデンノルボ−ネンの三元共重合
体(EPDM)、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン
共重合体、カルボキシ変性水添スチレンーブタジエン共
重合体、カルボキシメチルセルロース、変性カルボキシ
変性ポリアクリル酸エステル、カルボキシ変性ポリメタ
クリル酸エステル、エチレン−テトラフルオロエチレン
共重合体、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等
のバインダー1〜6重量%からなる有機溶媒分散液ない
し水分散液を脱脂されたアルミニウム箔(厚さ10〜2
0μm)あるいはレーザー、パンチ、電蝕、酸処理によ
り開孔されたアルミニウムに、塗布・乾燥する、必要あ
ればプレス(圧化)して高密度にしたものである。
【0010】本発明の正極に対する負極は、リチウム金
属箔、リチウム合金箔及び活物質として球形、繊維状の
人造グラファイトあるいは粒状、多角形の天然グラファ
イト、球形、粒状、多角形の人造グラファイトに芳香族
炭化水素をCVD法で被覆するかピッチ・フェノール樹
脂等を表面に被覆・炭化して得られる多層構造炭素材、
コークスから選ばれた単独またはそれらの混合物からな
り脱脂された圧延銅箔、電解銅箔(7〜16μm)ある
いは、レーザー、パンチ、電蝕、酸処理、銅微粉末焼結
圧延により開孔された銅に塗布・乾燥更には、プレス
(圧化)したものである。前記炭素質材料がメジアン粒
子径5〜30μmの範囲にあり、更に電池の安全性と高
容量化を図る上で好ましいメジアン粒子径13〜30μ
mの範囲にあり、前記炭素質材料88〜98重量%とポ
リフッ化ビニリデン(PVDF),プロピレンとフッ化
ビニリデンとテトラフルオロエチレンの三元共重合体、
エチレンとプロピレンとエチリデンノルボーネンの三元
共重合体(EPDM)、カルボキシ変性スチレン−ブタ
ジエン共重合体、カルボキシ変性水添スチレン−ブタジ
エン共重合体、カルボキシメチルセルロース、変性カル
ボキシ変性ポリアクリル酸エステル、カルボキシ変性ポ
リメタクリル酸エステル等のバインダー2〜12重量%
を含む有機溶媒分散液ないし水分散液として前記の銅に
塗布・乾燥する、必要あればプレス(圧化)して高密度
にしたものである。また電池の安全性を損ねない限り、
錫、珪素、ホウ素等を上記炭素質材料に含有させること
も出来る。
【0011】本発明に使用される電解液には、非プロト
ン性の有機溶媒として、例えば、ジメチルカーボネー
ト、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
エチリデンカーボナネート等のカーボネート類、γ―ブ
チロラクトン、ε―カプロラクトン等のラクトン類、蟻
酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル等のエ
ステル類、1,2−ジメトキシメタン、1,2−ジエト
キシメタン、1,2−ジエトキシエタン、ジグライム等
のエーテル類、アセトニトリル、プロピオニトリル等の
ニトリル類及び硫黄又は/及び窒素を含む複素環化合物
等のいずれか1種又は2種以上を混合した物を用いるこ
とが出来る。電解質としては、LiPF、LiB
、(CFSONLi、(CFSO
CLi等のリチウム塩のいずれか1種又は、2種以上混
合した物が使用できる。
【0012】本発明に使用されるセパレーターには、ポ
リエチレン微孔膜、ポリプロピレン微孔膜、ポリフッ化
ビニリデン微孔膜、部分架橋ポリアクリロニトリル、架
橋ポリアクリル酸エステル、極細セルロース繊維抄紙に
支持されたプロピレン−フッ化ビニリデン−テトラフル
オロエチレン3元共重合体の微孔膜等が使用できる。
【0013】本発明の変性コバルト酸リチウムを使用し
た正極と上記負極を上記セパレーターを介して対峙し、
スパイラル状に巻回し、円筒缶に入れて前記電解液を注
入し、封口する。或いは楕円形もしくは長円形に巻回
し、或いは前記正極と上記負極を上記セパレータを積層
し、角型缶、もしくは、長円缶に入れて前記電解液を注
入し、封口する。更には、前記の楕円形巻回物、長円形
巻回物、積層物を、内層がポリエチレンないしポリプロ
ピレン膜、中間層がアルミニウム箔、表層がナイロンな
いしポリエステル膜からなるラミネートフィルムに入れ
て前記電解液を注入し、封口することも出来る。巻回数
或いは積層数を変えることにより、薄型シート電池形状
とすることも可能である。好ましい繰り返し充放電の可
能な使用電圧範囲は、4.30V〜3.00Vの範囲で
あるが、セルあたり4.20Vないし4.10Vまでの
上限電圧で制御される従来の充電器により充電し使用す
ることも可能である。
【0014】〔実施例〕以下実施例、比較例により本発
明を詳しく説明するが、本発明の範囲は、これに限定さ
れるものではない。
【0015】なお、放電容量の測定は、炭酸ガスで表面
処理されたリチウム金属箔を負極として用い、電解液
は、1MLiPFのエチレンカーボネート(EC)と
エチルメチルカーボネート(EMC)とジメチルカーボ
ネート(DMC)との容積比1:2:2の電解液を用い
て、減圧下200℃で3時間乾燥した東洋濾紙製グラス
フィルターGA100をセパレーターとして用いてスク
リューセルにて充放電評価をする。変性コバルト酸リチ
ウムないしコバルト酸リチウムの粉末(90.5部)と
電導助剤としてのグラファイト粉末(KS−6、3.0
部、日本黒鉛LB300H、2.5部)を混合した後、
呉羽製PVDF1300(4.0部)をバインダーとし
てPVDFに対して1000ppmの無水マレイン酸を
加えたN−メチルピロリドン(NMP)溶液(固形分6
5〜68%)をつくり、15μmの三菱アルミニウム社
製の両面光沢なしアルミニウム箔の片面に塗布し、15
0℃で1分以内に乾燥、更に2〜3分間、同温度の熱風
を吹き付ける。冷却後、所定の大きさの電極として切断
した後、更に柴田社製グラスチューブオーブンGTO3
50に入れて130℃で3時間、0.1mmHgの真空
下に乾燥し、乾燥アルゴンガス気流中でスクリューセル
中に正極として組み込まれる。電解液を添加後約30分
後から4.30Vまで0.2mA/cmの定電流密度
で充電し、4.30Vに到達後更に4.30Vの定電圧
に3時間に保持し、電流密度のほとんど0mA/cm
になるのを確認後、15分間の休止状態を経て0.4m
A/cmの定電流密度で 放電し、3.70Vに到達
後、更に3.70Vで3時間に保持する。その間に流れ
た電気量をスクリューセル内の正極活物質重量で割り算
し、mAh/gを単位として放電容量(A)とする。更
に15分間の休止状態を経て0.4mA/cmの定電
流密度で4.30Vまで充電し、4.30Vに到達後更
に4.30Vの定電圧に3時間に保持し、電流密度のほ
とんど0mA/cmになるのを確認後、15分間の休
止状態を経て0.4mA/cmの定電流密度で 放電
し、3.70Vに到達後、更に3.70Vで3時間に保
持する。その間に流れた電気量をスクリューセル内の正
極活物質重量で割り算し、mAh/gを単位として放電
容量(B)とする。この充電と放電を繰り返す。活物質
としての寿命の目安としての容量保持率は、前記放電容
量に対して第10回目の放電容量(B)の百分率であ
る。同様に4.20Vの充放電とは、4.30Vを4.
20Vに設定する以外は、全く同じ条件で測定する。
【0016】〔実施例1〕四酸化三コバルト(ユニオン
ミニエール社製)5.284kgと炭酸リチウム(ケメ
タル・フット社製)2.872kgを20Lヘンシェル
ミキサーにて高速1分間、続いて低速1.0分間混合し
た後、低速攪拌下に脱イオン水0.300kgを添加し
た後、1分間混合攪拌する。この混合物を1時間あたり
150℃の昇温速度で室温から960℃まで加熱する。
960℃に8時間保持した後に890℃に下げ3時間保
持した後、約150℃の冷却速度で室温まで冷やす。こ
の焼成品をハンマーミルで粉砕し、75μm網目のフル
イにかけて99%余のフルイ通過品(A)を得る(L
i:Coモル比は、1.17:1)。このフルイ通過品
(A)1723.00gと酢酸マンガン4水塩微粉(大
崎工業社製)6.3242g、蓚酸第一鉄2水塩微粉
(片山化学社製)3.0946gを10Lヘンシェルミ
キサーで高速1分間、低速1分間混合する。これを1時
間あたり150℃の昇温速度で室温から960℃まで加
熱する。960℃に2.5時間保持した後に890℃に
下げ2.5時間保持し後、約150℃の冷却速度で室温
まで冷やす。これに4倍量の脱イオン水を加えて、30
分間強力攪拌した後に遠心脱水する。この脱水品に新た
に4倍量の脱イオン水を加えて、良く分散し再度30分
間強力攪拌した後に遠心脱水する。この脱水品に新たに
4倍量の脱イオン水を加えて、良く分散し再度30分間
強力攪拌し、停止後上澄み液を捨てる。新たに4倍量の
脱イオン水を加えて、良く分散し再度30分間強力攪拌
した後に遠心脱水する。新たに4倍量の脱イオン水を加
えて、良く分散し再度30分間強力攪拌した後に遠心脱
水する。これを150℃で乾燥した後、1時間あたり1
50℃の昇温速度で室温から850まで加熱する。85
0℃に2.0時間保持した後に約150℃の冷却速度で
室温まで冷やす。75μm網目のフルイにかけてフルイ
通過品(B)を得る。このフルイ通過品(B)のICP
法で求めた組成は、Li1.01Mn0.0015Fe
0.0010Co0.9975である。放電容量及
び容量保持率の測定結果を表1に示す。
【0017】〔実施例2〕四酸化三コバルト(ユニオン
ミニエール社製)5.284kgと炭酸リチウム(ケメ
タル・フット社製)2.577kgを20Lヘンシェル
ミキサーにて高速1分間、続いて低速1.0分間混合し
た後、低速攪拌下に脱イオン水0.300kgを添加し
た後、1分間混合攪拌する。この混合物を1時間あたり
100℃の昇温速度で室温から900℃まで加熱する。
900℃に3時間保持した後に890℃に下げ3時間保
持した後、約100℃の冷却速度で室温まで冷やす。こ
の焼成品をハンマーミルで粉砕し、75μm網目のフル
イにかけてほぼ100%のフルイ通過品(C)を得る
(Li:Coモル比は、1.05:1)。このフルイ通
過品(C)194.478gと酢酸マンガン4水塩微粉
(大崎工業社製)2.4500g、蓚酸第一鉄2水塩微
粉(片山化学社製)1.8000gと水酸化リチウム1
水塩0.8820gを3Lラボミキサーで高速1分間、
低速1分間混合する。これを1時間あたり150℃の昇
温速度で室温から900℃まで加熱する。900℃に3
時間保持した後に850℃に下げ3.0時間保持し後、
約150℃の冷却速度で室温まで冷やす。これに5倍量
の脱イオン水を加えて、30分間強力攪拌した後に遠心
脱水する。この脱水品に新たに5倍量の脱イオン水を加
えて、良く分散し再度30分間強力攪拌した後に遠心脱
水する。この脱水品に新たに5倍量の脱イオン水を加え
て、良く分散し再度30分間強力攪拌した後に遠心脱水
する。これを150℃で乾燥した後、1時間あたり15
0℃の昇温速度で室温から850まで加熱する。850
℃に2.0時間保持した後に約150℃の冷却速度で室
温まで冷やす。75μm網目のフルイにかけてフルイ通
過品(D)を得る。このフルイ通過品(D)のICP法
で求めた組成は、Li1.008Mn0.005Fe
0.005Co0.990である。放電容量及び容
量保持率の測定結果を表1に示す。
【0018】〔実施例3〕実施例2のフルイ通過品
(C)294.0750gと酢酸マンガン4水塩微粉
(大崎工業社製)0.7350g、蓚酸第一鉄2水塩微
粉(片山化学社製)0.5400gと水酸化リチウム1
水塩0.2643gをラボミキサーで混合する。これを
1時間あたり150℃の昇温速度で室温から900℃ま
で加熱する。900℃に3時間保持した後に850℃に
下げ3.0時間保持し後、約150℃の冷却速度で室温
まで冷やす。これに5倍量の脱イオン水を加えて、30
分間強力攪拌した後に遠心脱水する。この脱水品に新た
に5倍量の脱イオン水を加えて、良く分散し再度30分
間強力攪拌した後に遠心脱水する。これに新たに5倍量
の脱イオン水を加えて、良く分散し再度30分間強力攪
拌した後に遠心脱水する。これを150℃で乾燥した
後、1時間あたり150℃の昇温速度で室温から850
まで加熱する。850℃に2.0時間保持した後に約1
50℃の冷却速度で室温まで冷やす。75μm網目のフ
ルイにかけてフルイ通過品(E)を得る。このフルイ通
過品(E)のICP法で求めた組成は、Li1.01
0.001Fe0.001Co0.998であ
る。放電容量及び容量保持率の測定結果を表1に示す。
【0019】〔実施例4〕実施例2のフルイ通過品
(C)245.3075gと酢酸マンガン4水塩微粉
(大崎工業社製)0.3075g、蓚酸第一鉄2水塩微
粉(片山化学社製)0.2250gと水酸化リチウム1
水塩0.1100gをラボミキサーで混合する。これを
1時間あたり150℃の昇温速度で室温から900℃ま
で加熱する。900℃に3時間保持した後に850℃に
下げ3.0時間保持し後、約150℃の冷却速度で室温
まで冷やす。これに5倍量の脱イオン水を加えて、30
分間強力攪拌した後に遠心脱水する。この脱水品に新た
に5倍量の脱イオン水を加えて、良く分散し再度30分
間強力攪拌した後に静置し、上澄み液を捨てる。新たに
5倍量の脱イオン水を加えて、良く分散し再度30分間
強力攪拌した後に遠心脱水する。これを150℃で乾燥
した後、1時間あたり150℃の昇温速度で室温から8
50まで加熱する。850℃に2.0時間保持した後に
約150℃の冷却速度で室温まで冷やす。75μm網目
のフルイにかけてフルイ通過品(F)を得る。このフル
イ通過品(F)のICP法で求めた組成は、Li
1.004Mn0.0005Fe0.0005Co
0.999である。放電容量及び容量保持率の測定
結果を表1に示す。
【0020】〔実施例5〕実施例2のフルイ通過品
(C)294.6330gと酢酸マンガン4水塩微粉
(大崎工業社製)0.0369g、蓚酸第一鉄2水塩微
粉(片山化学社製)0.0270gと水酸化リチウム1
水塩0.0132gをラボミキサーで混合する。これを
1時間あたり150℃の昇温速度で室温から900℃ま
で加熱する。900℃に3時間保持した後に850℃に
下げ3.0時間保持し後、約150℃の冷却速度で室温
まで冷やす。これに5倍量の脱イオン水を加えて、30
分間強力攪拌した後に遠心脱水する。この脱水品に新た
に5倍量の脱イオン水を加えて、良く分散し再度30分
間強力攪拌した後に遠心脱水する。これを150℃で乾
燥した後、1時間あたり150℃の昇温速度で室温から
850まで加熱する。850℃に2.0時間保持した後
に約150℃の冷却速度で室温まで冷やす。75μm網
目のフルイにかけてフルイ通過品(G)を得る。このフ
ルイ通過品(G)のICP法で求めた組成は、Li
1.009Mn0.00005Fe0.00005Co
0.9999である。放電容量及び容量保持率の測
定結果を表1に示す。
【0021】〔実施例6〕四酸化三コバルト(ユニオン
ミニエール社製)160.5800gと水酸化リチウム
・1水塩(ケメタル・フット社製)100.704gと
酢酸マンガン4水塩微粉(大崎工業社製)0.4912
g、蓚酸第一鉄2水塩微粉(片山化学社製お。3605
gをラボミキサーで混合する。この混合物を1時間あた
り100℃の昇温速度で室温から890℃まで加熱す
る。890℃に5時間保持した後に850℃に下げ3時
間保持した後、約100℃の冷却速度で室温まで冷や
す。この焼成品に4倍量の脱イオン水を加えて、30分
間強力攪拌した後に遠心脱水する。この脱水品に新たに
4倍量の脱イオン水を加えて、良く分散し再度30分間
強力攪拌した後に遠心脱水する。この脱水品に新たに4
倍量の脱イオン水を加えて、良く分散し再度30分間強
力攪拌し、停止後上澄み液を捨てる。新たに4倍量の脱
イオン水を加えて、良く分散し再度30分間強力攪拌し
た後に遠心脱水する。新たに4倍量の脱イオン水を加え
て、良く分散し再度30分間強力攪拌した後に遠心脱水
する。これを150℃で乾燥した後、1時間あたり15
0℃の昇温速度で室温から850まで加熱する。850
℃に2.0時間保持した後に約150℃の冷却速度で室
温まで冷やす。75μm網目のフルイにかけてフルイ通
過品(H)を得る。このフルイ通過品(H)のICP法
で求めた組成は、Li1.03Mn0.001Fe
0.001Co0.998である。放電容量及び容
量保持率の測定結果を表1に示す。
【0022】〔実施例7〕四酸化三コバルト(ユニオン
ミニエール社製)160.5800gと水酸化リチウム
・1水塩(ケメタル・フット社製)100.704gと
酢酸マンガン4水塩微粉(大崎工業社製)1.2316
g、蓚酸第一鉄2水塩微粉(片山化学社製)0.904
0gをラボミキサーで混合する。この混合物を1時間あ
たり100℃の昇温速度で室温から890℃まで加熱す
る。890℃に5時間保持した後に850℃に下げ3時
間保持した後、約100℃の冷却速度で室温まで冷や
す。この焼成品に4倍量の脱イオン水を加えて、30分
間強力攪拌した後に遠心脱水する。この脱水品に新たに
4倍量の脱イオン水を加えて、良く分散し再度30分間
強力攪拌した後に遠心脱水する。この脱水品に新たに4
倍量の脱イオン水を加えて、良く分散し再度30分間強
力攪拌し、停止後上澄み液を捨てる。新たに4倍量の脱
イオン水を加えて、良く分散し再度30分間強力攪拌し
た後に遠心脱水する。新たに4倍量の脱イオン水を加え
て、良く分散し再度30分間強力攪拌した後に遠心脱水
する。これを150℃で乾燥した後、1時間あたり15
0℃の昇温速度で室温から850まで加熱する。850
℃に2.0時間保持した後に約150℃の冷却速度で室
温まで冷やす。75μm網目のフルイにかけてフルイ通
過品(I)を得る。このフルイ通過品(I)のICP法
で求めた組成は、Li1.03Mn0.0025Fe
0.0025Co0.998である。放電容量及び
容量保持率の測定結果を表1に示す。
【0023】〔比較例1〕実施例2のフルイ通過品
(C)234.55gと炭酸マンガン(正同化学社製)
13.7940gと水酸化リチウム1水塩0.5287
gをラボミキサーで混合する。これを1時間あたり15
0℃の昇温速度で室温から900℃まで加熱する。90
0℃に3時間保持した後に850℃に下げ3.0時間保
持し後、約150℃の冷却速度で室温まで冷やす。これ
に5倍量の脱イオン水を加えて、30分間強力攪拌した
後に遠心脱水する。この脱水品に新たに5倍量の脱イオ
ン水を加えて、良く分散し再度30分間強力攪拌した後
に遠心脱水する。これに新たに5倍量の脱イオン水を加
えて、良く分散し再度30分間強力攪拌した後に遠心脱
水する。これを150℃で乾燥した後、1時間あたり1
50℃の昇温速度で室温から850まで加熱する。85
0℃に2.0時間保持した後に約150℃の冷却速度で
室温まで冷やす。75μm網目のフルイにかけてフルイ
通過品(J)を得る。このフルイ通過品(J)のICP
法で求めた組成は、Li1.01Mn0.05Co
0.95である。放電容量及び容量保持率の測定結
果を表1に示す。
【0024】〔比較例2〕実施例2のフルイ通過品
(C)96.6495gと炭酸マンガン(正同化学社
製)1.1495gと三二酸化鉄(片山化学社製)0.
4791gと水酸化リチウム1水塩0.6581gをラ
ボミキサーで混合する。これを1時間あたり150℃の
昇温速度で室温から900℃まで加熱する。900℃に
3時間保持した後に850℃に下げ3.0時間保持し
後、約150℃の冷却速度で室温まで冷やす。これに5
倍量の脱イオン水を加えて、30分間強力攪拌した後に
遠心脱水する。この脱水品に新たに5倍量の脱イオン水
を加えて、良く分散し再度30分間強力攪拌した後に遠
心脱水する。これに新たに5倍量の脱イオン水を加え
て、良く分散し再度30分間強力攪拌した後に遠心脱水
する。これを150℃で乾燥した後、1時間あたり15
0℃の昇温速度で室温から850まで加熱する。850
℃に2.0時間保持した後に約150℃の冷却速度で室
温まで冷やす。75μm網目のフルイにかけてフルイ通
過品(K)を得る。このフルイ通過品(K)のICP法
で求めた組成は、Li1.03Mn0.010Fe
0.006Co0.984である。放電容量及び容
量保持率の測定結果を表1に示す。
【0025】〔比較例3〕四酸化三コバルト(ユニオン
ミニエール社製)160.5800gと水酸化リチウム
・1水塩(ケメタル・フット社製)84.7592gと
炭酸マンガン(正同化学社製)2.3460gと三二酸
化鉄(片山化学社製)1.16296gをラボミキサー
で混合する。この混合物を1時間あたり100℃の昇温
速度で室温から890℃まで加熱する。890℃に5時
間保持した後に850℃に下げ3時間保持した後、約1
00℃の冷却速度で室温まで冷やす。この焼成品に3倍
量の脱イオン水を加えて、30分間強力攪拌した後に遠
心脱水する。この脱水品に新たに3倍量の脱イオン水を
加えて、良く分散し再度30分間強力攪拌し、停止後上
澄み液を捨てる。これを150℃で乾燥した後、1時間
あたり150℃の昇温速度で室温から850まで加熱す
る。850℃に2.0時間保持した後に約150℃の冷
却速度で室温まで冷やす。75μm網目のフルイにかけ
てフルイ通過品(L)を得る。このフルイ通過品(L)
のICP法で求めた組成は、Li1.00Mn0.01
Fe0.01Co0.98である。放電容量及び容
量保持率の測定結果を表1に示す。
【0026】〔参考例1〕実施例2のフルイ通過品
(C)294.0750gをこれに3倍量の脱イオン水
を加えて、30分間強力攪拌した後に遠心脱水する。こ
の脱水品に新たに3倍量の脱イオン水を加えて、良く分
散し再度30分間強力攪拌した後に遠心脱水する。この
脱水品に新たに3倍量の脱イオン水を加えて、良く分散
し再度30分間強力攪拌した後に遠心脱水する。これを
150℃で乾燥した後、1時間あたり150℃の昇温速
度で室温から850まで加熱する。850℃に2.0時
間保持した後に約150℃の冷却速度で室温まで冷や
す。75μm網目のフルイにかけてフルイ通過品(M)
を得る。このフルイ通過品(M)のICP法で求めた組
成は、Li1.003CoOであった。4.20V、
4,30Vでの充放電評価をする。放電容量及び容量保
持率の測定結果を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】〔発明の効果〕本発明による特定組成の変
性コバルト酸リチウム及び本発明の有機酸塩を用いる変
性コバルト酸リチウムの製造方法により、従来のコバル
ト酸リチウムの放電容量より高く、かつ4.3V充電で
も高い容量保持率を得られている。本発明の目的である
4.2V以上での耐過充電性を改良し、高容量化、長寿
命化を図れる変性コバルト酸リチウムを提供することが
出来るようになる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式LiMnFeCo
    (1−b−c)(但し、a、b、cは、それぞれ
    1.00≦a≦1.03、0.00003≦b≦0.0
    09、0.00003≦c≦0.005の数を表す。)
    であることを特徴とする変性コバルト酸リチウム。
  2. 【請求項2】炭酸リチウム、水酸化リチウム、酢酸リチ
    ウムから選ばれた少なくとも一種のリチウム化合物と四
    酸化三コバルト、水酸化コバルト、炭酸コバルトから選
    ばれた少なくとも一種のコバルト化合物をリチウム/コ
    バルトとのモル比が1.03〜1.25の範囲で混合
    し、750℃〜1050℃の範囲であらかじめ加熱処理
    した後、粉砕し、これに酢酸マンガン、蓚酸マンガン、
    クエン酸マンガンから選ばれた少なくとも一種の有機酸
    マンガン塩と蓚酸鉄、酢酸鉄、クエン酸鉄から選ばれた
    少なくとも一種の有機酸鉄塩とを追加添加し、混合し、
    800℃〜950℃の範囲で加熱処理した後、蒸留水、
    脱イオン水等で過剰リチウムをリチウム/コバルトとの
    モル比が1.00以上1.03になるように抽出・除去
    し、加熱乾燥することを特徴とする請求項1に記載の変
    性コバルト酸リチウムの製造方法。
  3. 【請求項3】炭酸リチウム、水酸化リチウム、酢酸リチ
    ウムから選ばれた少なくとも一種のリチウム化合物と四
    酸化三コバルト、水酸化コバルト、炭酸コバルトから選
    ばれた少なくとも一種のコバルト化合物とをリチウム/
    コバルトとのモル比が1.03〜1.25の範囲で混合
    し、かつ酢酸マンガン、蓚酸マンガン、クエン酸マンガ
    ンから選ばれた少なくとも一種の有機酸マンガン塩と蓚
    酸鉄、酢酸鉄、クエン酸鉄から選ばれた少なくとも一種
    の有機酸鉄塩とを混合し、750℃〜1050℃の範囲
    で加熱処理した後、蒸留水、脱イオン水等で過剰リチウ
    ムをリチウム/コバルトとのモル比が1.00以上1.
    03になるように抽出・除去し、加熱乾燥することを特
    徴とする請求項1に記載の変性コバルト酸リチウムの製
    造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005112152A1 (ja) * 2004-05-14 2005-11-24 Seimi Chemical Co., Ltd. リチウム二次電池正極用のリチウム含有複合酸化物の製造方法
CN106169578A (zh) * 2016-08-23 2016-11-30 金川集团股份有限公司 一种大粒度钴酸锂正极材料的制备方法
CN114162877A (zh) * 2021-12-13 2022-03-11 厦门理工学院 一种利用钴酸锂正极材料制备四氧化三钴的方法

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JPWO2005112152A1 (ja) * 2004-05-14 2008-03-27 Agcセイミケミカル株式会社 リチウム二次電池正極用のリチウム含有複合酸化物の製造方法
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