JP2007238435A - Manufacturing process of lithium transition metal complex oxide - Google Patents

Manufacturing process of lithium transition metal complex oxide Download PDF

Info

Publication number
JP2007238435A
JP2007238435A JP2007111878A JP2007111878A JP2007238435A JP 2007238435 A JP2007238435 A JP 2007238435A JP 2007111878 A JP2007111878 A JP 2007111878A JP 2007111878 A JP2007111878 A JP 2007111878A JP 2007238435 A JP2007238435 A JP 2007238435A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transition metal
lithium
slurry
composite oxide
lithium transition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007111878A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Utsunomiya
明 宇都宮
Yasushi Tsurita
寧 釣田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2007111878A priority Critical patent/JP2007238435A/en
Publication of JP2007238435A publication Critical patent/JP2007238435A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process by which a lithium transition metal complex oxide having a high filling density is inexpensively mass-produced. <P>SOLUTION: The manufacturing process of the lithium transition metal complex oxide includes spray-drying a slurry containing a lithium source and a transition metal source and firing the dried material. In the spray dry process, (1) the slurry is fed in a way to cross the flow of a gas flowing along a smooth surface to form a thin filmy flow of the slurry between the smooth surface and the gas flow, (2) the thin filmy flow is separated from the smooth surface to form liquid drops and (3) the liquid drops are dried. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウム遷移金属複合酸化物の製造方法及びこれを活物質として用いたリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a lithium transition metal composite oxide and a lithium ion secondary battery using the same as an active material.

リチウムイオン二次電池用の正極活物質としては、層状複合酸化物であるLiCoO2系、LiNiO2系や、スピネル構造を有するLiMn2O4系化合物等のリチウム遷移金属複合酸化物が、4V級の高電圧を得ることができ、且つ高いエネルギー密度を有することから、既に広く実用化されているか、若しくは実用化段階に入っている。
一方、正極活物質は通常、導電材、バインダーと混合して正極合剤とされるが、正極活物質の充填密度が高い方が単位容積当たりのエネルギー密度が向上するので、同じ大きさの電池を製造した場合、高容量の電池が得られ、又同じエネルギー容量の電池であれば、小型化が可能となる等の利点がある。
Examples of positive electrode active materials for lithium ion secondary batteries include lithium transition metal composite oxides such as LiCoO 2 and LiNiO 2 which are layered composite oxides and LiMn 2 O 4 based compounds having a spinel structure. Can be obtained, and has a high energy density, so that it has already been put into wide use or has been put into practical use.
On the other hand, the positive electrode active material is usually mixed with a conductive material and a binder to form a positive electrode mixture. The higher the positive electrode active material packing density, the higher the energy density per unit volume. Can produce a high-capacity battery, and if the battery has the same energy capacity, there are advantages such as miniaturization.

そこで、これに対して、正極活物質粒子を球状に造粒し、充填性を向上させる手法等が提案されている。例えば、原料となるスラリーを噴霧乾燥する方法、原料となる溶液を噴霧熱分解する方法等が知られている。
一方、高い電流密度での充放電を要求されるような分野においては、正極合材層を極力薄くする方向が好ましく、このような用途に用いる活物質粒子は、塗布膜の均一性の観点からより小さな粒子とすることが必要となってくる。
Accordingly, a method has been proposed in which positive electrode active material particles are granulated into a spherical shape to improve the filling property. For example, a method of spray drying a slurry as a raw material, a method of spray pyrolysis of a solution as a raw material, and the like are known.
On the other hand, in the field where charging / discharging at a high current density is required, it is preferable to make the positive electrode mixture layer as thin as possible. The active material particles used in such applications are used from the viewpoint of the uniformity of the coating film. It will be necessary to make the particles smaller.

しかしながら、小粒径の粒子を噴霧にて形成するのは困難である。特に平均粒子径で10μm以下の領域となった場合、従来の噴霧乾燥における液滴の微細化手法(ロータリーアトマイザー法、二流体ノズル法)においては問題がある。即ち、ロータリーアトマイザー法では、固形分濃度を極めて低くする必要があり、また、二流体ノズル法では、ノズル1本当たりの生産性が低いためにノズルの系列増により装置が大型化する等工業的に安価に生産する点で必ずしも十分とは言えなかった。   However, it is difficult to form small-diameter particles by spraying. In particular, when the average particle size is 10 μm or less, there is a problem in the conventional method for droplet miniaturization (rotary atomizer method, two-fluid nozzle method) in spray drying. That is, in the rotary atomizer method, it is necessary to make the solid content concentration extremely low, and in the two-fluid nozzle method, since the productivity per nozzle is low, the size of the apparatus is increased due to an increase in the number of nozzles. However, it was not always sufficient in terms of low-cost production.

さらに、本発明者らの検討によれば、リチウム遷移金属複合酸化物の製造に当たり噴霧乾燥を行う場合、以下のような問題もあることが判明した。
即ち、噴霧乾燥時にスラリー中にリチウム源が存在すると、水溶性リチウム化合物が選択的に表面に析出し、粒子表面にリチウム化合物の殻を生成してしまうことで、乾燥後の粒子が中空化し結果として十分な充填密度が得られない。
Further, according to the study by the present inventors, it has been found that there are the following problems when spray drying is performed in the production of the lithium transition metal composite oxide.
That is, if a lithium source is present in the slurry during spray drying, the water-soluble lithium compound is selectively deposited on the surface, and a shell of lithium compound is generated on the particle surface. As a result, sufficient packing density cannot be obtained.

本発明は、リチウムイオン二次電池の正極活物質として好適な、リチウム遷移金属複合酸化物を製造する方法、特に充填密度の高いリチウム遷移金属複合酸化物を安価に量産する方法を提供することを目的とするものである。
本発明者等は、リチウム遷移金属複合酸化物の嵩密度を高める、より安価な製造方法を鋭意検討を重ねた結果、(1)噴霧乾燥のためのスラリー液滴の形成方法として、平滑面に沿って流動する気体流に交差するようにスラリー供給することによって、前記平滑面と前記気体流との間にスラリーの薄膜流を形成させた後、前記薄膜流を前記平滑面から離す方法を採用する方法と(2)原料の混合方法として、上記噴霧乾燥によって得られた造粒粒子とリチウムとを混合する方法とを組み合わせるのが有効であることを見出し本発明を完成した。
The present invention provides a method for producing a lithium transition metal composite oxide suitable as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, particularly a method for mass-producing a lithium transition metal composite oxide having a high packing density at low cost. It is the purpose.
As a result of intensive studies on a cheaper manufacturing method for increasing the bulk density of the lithium transition metal composite oxide, the present inventors have (1) a smooth surface as a method for forming slurry droplets for spray drying. A method of separating the thin film flow from the smooth surface after forming a thin film flow of slurry between the smooth surface and the gas flow by supplying the slurry so as to intersect the gas flow flowing along And (2) as a method for mixing raw materials, the present invention was completed by finding that it is effective to combine the granulated particles obtained by spray drying and a method of mixing lithium.

すなわち、本発明の要旨は、下記(1)〜(14)に存する。
(1)遷移金属源を含有するスラリーを噴霧乾燥し、これをリチウム源と混合し、該混合物を焼成処理に供するリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法において、前記噴霧乾燥を、
平滑面に沿って流動する気体流に交差するように前記スラリーを供給することによって、前記平滑面と前記気体流との間にスラリーの薄膜流を形成させ、
前記薄膜流を前記平滑面から離すことによって液滴を形成し、
前記液滴を乾燥する
ことによって行うことを特徴とするリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法。(2)噴霧乾燥を、乾燥ガス温度50〜300℃の条件下で行うことを特徴とする(1)に記載の製造方法。
(3)気体流の噴射速度が、ガス線速100〜1000m/sである(1)又は(2)に記載の製造方法。
(4)スラリー中の固形物の平均粒子径が2μm以下である(1)〜(3)のいずれかに記載の製造方法。
(5)得られるリチウム遷移金属複合酸化物の平均粒径を4−50μmとする(1)〜(4)のいずれかに記載の製造方法。
(6)液滴を環状に噴霧させる(1)〜(5)のいずれかに記載の製造方法。
(7)液滴を略水平方向に向かって噴霧し、噴霧された液滴をダウンフローで乾燥ガスを導入する(1)〜(6)のいずれかに記載の製造方法。
(8)スラリーが、Mn、Ni、及びCoからなる群から選ばれる少なくとも一種の遷移金属元素を含む遷移金属源と、Al、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Ga、及びZrからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含む金属元素源とを含む(1)〜(7)のいずれかに記載の製造方法。
(9)金属元素源が、Al、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Ga、及びZrからなる群から選ばれる元素の、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、ジカルボン酸塩、脂肪酸塩及びアンモニウム塩から選ばれる少なくとも一種である(8)に記載の製造方法。
(10)リチウム源が、Li2CO3、LiNO3、LiOH、LiOH・H2O、LiI、CH3COOLi、Li2O、ジカルボン酸Li、クエン酸Li、脂肪酸Li、アルキルリチウム、リチウムハロゲン化物からなる群から選ばれた少なくとも一種である(1)〜(9)のいずれかに記載の製造方法。
(11)リチウム遷移金属複合酸化物が、下記一般式(I)で表される(1)〜(10)のいずれか1つに記載の製造方法。
That is, the gist of the present invention resides in the following (1) to (14).
(1) In the method for producing a lithium transition metal composite oxide, the slurry containing the transition metal source is spray-dried, mixed with a lithium source, and the mixture is subjected to a firing treatment.
By supplying the slurry so as to intersect a gas flow flowing along a smooth surface, a thin film flow of slurry is formed between the smooth surface and the gas flow,
Forming droplets by separating the thin film stream from the smooth surface;
A method for producing a lithium transition metal composite oxide, comprising drying the droplets. (2) The production method according to (1), wherein the spray drying is performed under a condition of a drying gas temperature of 50 to 300 ° C.
(3) The production method according to (1) or (2), wherein the gas flow injection speed is from 100 to 1000 m / s.
(4) The manufacturing method in any one of (1)-(3) whose average particle diameter of the solid substance in a slurry is 2 micrometers or less.
(5) The production method according to any one of (1) to (4), wherein the average particle size of the obtained lithium transition metal composite oxide is 4 to 50 μm.
(6) The manufacturing method according to any one of (1) to (5), in which droplets are sprayed in an annular shape.
(7) The manufacturing method according to any one of (1) to (6), wherein the droplets are sprayed in a substantially horizontal direction, and the sprayed droplets are introduced with a dry gas in a down flow.
(8) a transition metal source containing at least one transition metal element selected from the group consisting of Mn, Ni, and Co, and Al, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Mg, Ga, and The manufacturing method in any one of (1)-(7) containing the metal element source containing the at least 1 sort (s) of metal element chosen from the group which consists of Zr.
(9) An oxide, hydroxide, oxyhydroxide, nitrate of an element selected from the group consisting of Al, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Mg, Ga, and Zr , Sulfate, carbonate, dicarboxylate, fatty acid salt and ammonium salt, (8).
(10) The lithium source is Li 2 CO 3 , LiNO 3 , LiOH, LiOH.H 2 O, LiI, CH 3 COOLi, Li 2 O, Licarboxylic acid Li, Li citrate, Fatty acid Li, Alkyl lithium, Lithium halide The manufacturing method in any one of (1)-(9) which is at least 1 type chosen from the group which consists of.
(11) The production method according to any one of (1) to (10), wherein the lithium transition metal composite oxide is represented by the following general formula (I).

Figure 2007238435
(ただし、xは0.4〜1.2の数、yは0.8〜1.1の数、MはMn、Ni、Co、Al、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Ga、Zrからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、δは−0.1〜0.1の数を表す)(12)(1)〜(11)のいずれか1つに記載の方法で得られたリチウム遷移金属複合酸化物とバインダーとを有する合剤と溶媒とを含む塗料を、集電体上に塗布・乾燥することを特徴とする電極の製造方法。
(13)(1)〜(11)のいずれか1つに記載の方法で得られたリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として使用したリチウム二次電池。
Figure 2007238435
(Where x is a number from 0.4 to 1.2, y is a number from 0.8 to 1.1, M is Mn, Ni, Co, Al, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Mg , Ga, Zr, at least one element selected from the group consisting of δ represents a number of −0.1 to 0.1) (12) The method according to any one of (1) to (11) A method for producing an electrode, comprising: applying and drying a paint containing a mixture containing a lithium-transition metal composite oxide and a binder obtained in 1 above and a solvent on a current collector.
(13) A lithium secondary battery using the lithium transition metal composite oxide obtained by the method according to any one of (1) to (11) as a positive electrode active material.

本発明によれば、充填密度が高く、電池性能的にも良好なリチウム遷移金属複合酸化物を安価に、大量に生産することが可能である。また、このように充填密度が高められたリ
チウム遷移金属複合酸化物をリチウムイオン二次電池の正極活物質として使用することにより、単位容積当たりのエネルギー密度が向上し、同じ大きさの電池の場合には高容量の電池が得られ、又同じエネルギー容量であれば、より小型化された電池を得ることが可能となる。
According to the present invention, a lithium transition metal composite oxide having a high filling density and good battery performance can be produced in a large amount at a low cost. In addition, by using the lithium transition metal composite oxide having such a high packing density as the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery, the energy density per unit volume is improved and the batteries of the same size are used. In this case, a high-capacity battery can be obtained, and if the energy capacity is the same, a smaller battery can be obtained.

噴霧乾燥に供されるスラリーは少なくとも1種類以上の遷移金属源を有する。スラリーの分散媒としては、各種の有機溶媒、水性溶媒が使用できるが、好ましくは水を使用する。スラリー中の未溶解固形物の平均粒子径は通常2μm以下、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.5μm以下とする。スラリー中の固形物の平均粒子径が大きすぎると、球状度が低下し、最終的な粉体充填密度が低くなる傾向にある。この傾向は、特に平均粒子径で50μm以下の造粒粒子を製造しようとした場合に顕著である。スラリー中の固形物の平均粒子径を制御する方法としては、原料粉末を予めボールミル、ジェットミル等により乾式粉砕し、これを分散媒に分散させる方法、原料粉末を分散媒に分散後、媒体攪拌型粉砕機等を使用して湿式粉砕する方法が挙げられる。なお、必要以上に小粒子化することは、粉砕のコストアップに繋がり好ましくないので、固形物の平均粒径は通常0.01μm以上、好ましくは0.05μm以上、さらに好ましくは0.1μm以上とする。   The slurry subjected to spray drying has at least one transition metal source. As the dispersion medium of the slurry, various organic solvents and aqueous solvents can be used, but water is preferably used. The average particle size of the undissolved solids in the slurry is usually 2 μm or less, preferably 1 μm or less, more preferably 0.5 μm or less. If the average particle size of the solids in the slurry is too large, the sphericity tends to decrease and the final powder packing density tends to be low. This tendency is particularly remarkable when trying to produce granulated particles having an average particle diameter of 50 μm or less. As a method for controlling the average particle size of the solid matter in the slurry, the raw material powder is previously dry-ground by a ball mill, a jet mill, etc., and this is dispersed in a dispersion medium. A wet pulverization method using a mold pulverizer or the like can be used. In addition, since it is not preferable to make particles smaller than necessary because it leads to an increase in the cost of pulverization, the average particle size of the solid is usually 0.01 μm or more, preferably 0.05 μm or more, and more preferably 0.1 μm or more. To do.

スラリー中にリチウム源を存在させると、相対的に、生産性が低下し、また得られるリチウム遷移金属複合酸化物の充填密度も低下する傾向にあるが、原料として使用するリチウム源の一部をスラリー中に含有させることができる。この場合のリチウム源としては、Li2CO3、LiNO3、LiOH、LiOH・H2O、LiI、CH3COOLi、Li2O、ジカルボン酸Li、クエン酸Li、脂肪酸Li、アルキルリチウム、リチウムハロゲン化物等を用いることができる。無論複数種を併用することもできる。ただし、多量のリチウム源をスラリー中に含有させるのは上記の傾向が顕在化するので、通常は、使用するリチウム源の50重量%以下、好ましくは30重量%以下、さらに好ましくは10重量%以下をスラリー中に含有させる。最も好ましくは、リチウム源はスラリー中に含有させず、その全量を噴霧乾燥で得られる造粒粒子との混合の際に使用する。 When a lithium source is present in the slurry, the productivity is relatively lowered and the packing density of the obtained lithium transition metal composite oxide tends to be lowered. However, a part of the lithium source used as a raw material is reduced. It can be contained in the slurry. As the lithium source in this case, Li 2 CO 3 , LiNO 3 , LiOH, LiOH.H 2 O, LiI, CH 3 COOLi, Li 2 O, dicarboxylic acid Li, citrate Li, fatty acid Li, alkyllithium, lithium halogen A compound or the like can be used. Of course, multiple species can be used in combination. However, since the above-mentioned tendency becomes obvious when a large amount of lithium source is contained in the slurry, it is usually 50% by weight or less, preferably 30% by weight or less, more preferably 10% by weight or less of the lithium source to be used. In the slurry. Most preferably, the lithium source is not contained in the slurry and is used in its entirety when mixed with the granulated particles obtained by spray drying.

リチウム遷移金属複合酸化物を形成するためのスラリーに含有させる遷移金属源は、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄、銅等の各種の遷移金属を含有する。好ましくはマンガン、ニッケル又はコバルトを含有する。通常、遷移金属源としては、遷移金属の酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、酢酸等の有機酸塩、水酸化物、オキシ水酸化物、ハロゲン化物等を使用する。無論、これらを複数種を併用することができる。   The transition metal source contained in the slurry for forming the lithium transition metal composite oxide contains various transition metals such as manganese, nickel, cobalt, iron, and copper. Preferably it contains manganese, nickel or cobalt. Usually, transition metal oxides include organic acid salts such as transition metal oxides, carbonates, nitrates, sulfates, acetic acid, hydroxides, oxyhydroxides, halides, and the like. Of course, these can be used in combination.

スラリー中には、さらに、Al、Zn、Mg、Ga等の遷移金属源以外の他の元素を含む化合物を含有することもできる。また、遷移金属の主成分としてニッケル、コバルト及びマンガンからなる群から選ばれる少なくとも一種を使用した場合、最終的に得られるリチウム遷移金属複合酸化物中の上記遷移金属サイトの一部を置換する等のために、Al、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr等の元素を含む金属元素源をスラリー中に含有させることができる。具体的には、金属元素源として、上記元素の酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、ジカルボン酸塩、脂肪酸塩及びアンモニウム塩から選ばれる少なくとも一種を挙げることができる。   The slurry may further contain a compound containing an element other than the transition metal source such as Al, Zn, Mg, and Ga. Further, when at least one selected from the group consisting of nickel, cobalt and manganese is used as the main component of the transition metal, a part of the transition metal site in the finally obtained lithium transition metal composite oxide is substituted, etc. Therefore, a metal element source containing elements such as Al, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Mg, Ga, and Zr can be contained in the slurry. Specifically, the metal element source includes at least one selected from oxides, hydroxides, oxyhydroxides, nitrates, sulfates, carbonates, dicarboxylates, fatty acid salts and ammonium salts of the above elements. Can do.

得られたスラリーは、噴霧乾燥に供される。本発明においては、この噴霧乾燥を、(1)平滑面に沿って流動する気体流に交差するように前記スラリー供給することによって、前記平滑面と前記気体流との間にスラリーの薄膜流を形成させ、(2)前記薄膜流を前記平滑面から離すことによって液滴を形成し、(3)前記液滴を乾燥することによって行う。   The resulting slurry is subjected to spray drying. In the present invention, the spray drying is performed by (1) supplying the slurry so as to intersect with the gas flow flowing along the smooth surface, so that a thin film flow of slurry is formed between the smooth surface and the gas flow. (2) forming a droplet by separating the thin film stream from the smooth surface; and (3) drying the droplet.

図1は、本発明において噴霧乾燥に使用することができる噴霧乾燥機のノズル部分の模式的側面図(斜線を付した部分は一部切り取った断面を示す)、図2は、図1のノズル先端を拡大して、気体流及びスラリーの流れと共に示す模式的断面図である。円筒状のノズル1には、平滑な傾斜面2を有するノズル先端3が円筒の周囲に環状に設けられる。ノズル先端3には、ガス供給管7を通じて、傾斜面2に沿って流動する高速の気体流を供給するガス出射口4が、傾斜面2に向けて設けられる。また、ノズル先端3には、スラリー供給管8を通じて、前記スラリーを供給するスラリー出射口5が、出射されたスラリーが傾斜面に沿って出射された気体流の流動方向と交差するように設けられている。   FIG. 1 is a schematic side view of a nozzle portion of a spray dryer that can be used for spray drying in the present invention (the hatched portion shows a partially cut section), and FIG. 2 shows the nozzle of FIG. It is typical sectional drawing which expands a front-end | tip and shows with a gas flow and the flow of a slurry. The cylindrical nozzle 1 is provided with a nozzle tip 3 having a smooth inclined surface 2 in an annular shape around the cylinder. The nozzle tip 3 is provided with a gas outlet 4 for supplying a high-speed gas flow flowing along the inclined surface 2 through the gas supply pipe 7 toward the inclined surface 2. The nozzle tip 3 is provided with a slurry outlet 5 for supplying the slurry through a slurry supply pipe 8 so that the emitted slurry intersects the flow direction of the gas flow emitted along the inclined surface. ing.

気体流として供給する気体としては、空気、窒素等を用いることができるが、通常は空気が用いられる。これらは加圧して使用することが好ましい。気体流は、ガス線速として、通常100m/s以上、好ましくは200m/s以上、さらに好ましくは300m/s以上で噴射される。あまり小さすぎると適切な液滴が形成しにくくなる。ただし、あまりに大きな線速は得にくいので、通常噴射速度は1000m/s以下である。   Air, nitrogen, or the like can be used as the gas supplied as the gas flow, but air is usually used. These are preferably used under pressure. The gas flow is injected at a gas linear velocity of usually 100 m / s or more, preferably 200 m / s or more, more preferably 300 m / s or more. If it is too small, it is difficult to form appropriate droplets. However, since it is difficult to obtain a linear velocity that is too high, the normal injection speed is 1000 m / s or less.

気体出射口4から出射された気体流Gは、傾斜面と平行に傾斜面に沿って高速流動する。一方、気体流Gの流動方向に交差するようにスラリー出射口5から出射されたスラリーは、高速流動する気体流によって傾斜面に押し付けられて薄膜流Sとされる。傾斜面に沿って流動する薄膜流Sは、通常超音速で流動し、ノズルエッジ6で傾斜面を離れると同時に、液滴となり所定の方向に噴霧される。この際、同様に形成されたもう一方の薄膜流と衝突して液滴とし噴霧するのがより小さな液滴を形成する上で好ましい。図1においては、ノズルエッジはノズル周囲に環状に設けられているので、液滴も同様に環状に噴霧される。環状に噴霧することによって、噴霧量を増加させる、即ち生産量を増加させることができる。噴霧の方向は、略水平方向とするのがノズル設計が容易であるので好ましい。なお、略水平方向とは、水平方向に対して±40°程度の幅を許容する。   The gas flow G emitted from the gas outlet 4 flows at high speed along the inclined surface in parallel with the inclined surface. On the other hand, the slurry emitted from the slurry outlet 5 so as to intersect the flow direction of the gas flow G is pressed against the inclined surface by the gas flow flowing at high speed to be a thin film flow S. The thin film flow S flowing along the inclined surface normally flows at supersonic speed, and at the same time leaves the inclined surface at the nozzle edge 6 and becomes droplets and sprayed in a predetermined direction. At this time, it is preferable to collide with another thin film flow formed in the same manner and spray as droplets in order to form smaller droplets. In FIG. 1, since the nozzle edge is provided in an annular shape around the nozzle, droplets are similarly sprayed in an annular shape. By spraying in an annular shape, the spray amount can be increased, that is, the production amount can be increased. The direction of spraying is preferably substantially horizontal because nozzle design is easy. The substantially horizontal direction allows a width of about ± 40 ° with respect to the horizontal direction.

上記の方法においては、液滴の噴霧が1つのノズルで大量に行えるので、生産性を向上させることができる。また、形成される液滴は極めて微細なので、これを乾燥・焼成して得られるリチウム遷移金属複合酸化物の粒径を小さくすることができる。
なお、液滴微細化技術そのものに関しては、特許第2797080号に記載されており、液滴を形成すること自体は、上記公知文献を参照することによりより容易に実施することができる。
In the above method, since a large amount of droplets can be sprayed with one nozzle, productivity can be improved. Further, since the formed droplets are extremely fine, the particle size of the lithium transition metal composite oxide obtained by drying and firing the droplets can be reduced.
Note that the droplet refinement technique itself is described in Japanese Patent No. 2797080, and the formation of the droplet itself can be more easily performed by referring to the above-mentioned known documents.

液滴となったスラリーは、これを乾燥する。乾燥の際、好ましくは、乾燥塔上部から下部に向かいダウンフローで乾燥ガスを導入するのが好ましい。このような構造とすることにより、乾燥塔単位容積当たりの処理量を大幅に向上させることができる。また、液滴を略水平方向に噴霧する場合、水平方向に噴霧された液滴をダウンフローガスで抑え込むことにより、乾燥塔の直径を大きく低減させることが可能となり、安価且つ大量に製造することが可能となる。乾燥ガス温度は、通常50以上、好ましくは70℃以上とし、一方通常300℃以下、好ましくは250℃以下とする。温度が高すぎると、液滴の急激な乾燥により、うまく造粒出来なかったり、また得られた造粒粒子が中空構造の多いものとなり、粉体の充填密度が低下する傾向にあり、一方、低すぎると粉体出口部分での水分結露による粉体固着・閉塞等の問題が生じる可能性がある。   The slurry in the form of droplets is dried. At the time of drying, it is preferable to introduce the drying gas by downflow from the upper part of the drying tower to the lower part. By setting it as such a structure, the processing amount per unit capacity of a drying tower can be improved significantly. In addition, when spraying droplets in a substantially horizontal direction, it is possible to greatly reduce the diameter of the drying tower by suppressing the droplets sprayed in the horizontal direction with a downflow gas, and to manufacture inexpensively and in large quantities. Is possible. The drying gas temperature is usually 50 or higher, preferably 70 ° C. or higher, and usually 300 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower. If the temperature is too high, granulation cannot be performed well due to rapid drying of the droplets, and the resulting granulated particles have a lot of hollow structures, which tends to reduce the packing density of the powder, If it is too low, problems such as powder sticking and blockage due to moisture condensation at the powder outlet may occur.

このようにして噴霧乾燥することによって造粒粒子が得られるが、造粒粒子径としては、平均粒子径で好ましくは50μm以下、さらに好ましくは30μm以下となるようにする。ただし、あまりに小さな粒径は得にくい傾向にあるので、通常は4μm以上、好ましくは5μm以上である。造粒粒子の粒子径は、噴霧形式、加圧気体流供給速度、スラリー供給速度、乾燥温度等を適宜選定することによって制御することができる。   The granulated particles are obtained by spray drying in this manner, and the granulated particle diameter is preferably 50 μm or less, more preferably 30 μm or less in terms of average particle diameter. However, since it tends to be difficult to obtain a too small particle size, it is usually 4 μm or more, preferably 5 μm or more. The particle diameter of the granulated particles can be controlled by appropriately selecting the spray format, pressurized gas flow supply rate, slurry supply rate, drying temperature, and the like.

かかる処理により得られた造粒粒子は、次いでリチウム源と混合される。噴霧乾燥後の造粒粒子に対してリチウム源を混合することによって、噴霧乾燥時に、リチウム源が選択的に表面に析出し、粒子表面にリチウム化合物の殻を生成してしまうことで、乾燥後の粒子が中空化したりするのを有効に抑制できる。混合するリチウム源としては、Li2CO3、LiNO3、LiOH、LiOH・H2O、LiI、CH3COOLi、Li2O、ジカルボン酸Li、クエン酸Li、脂肪酸Li、アルキルリチウム、リチウムハロゲン化物等を用いることができる。無論複数種を併用することもできる。また、混合の均一性、焼成時の反応性を高める観点から、リチウム源の粒子径としては、平均粒子径で通常200μm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは30μm以下とする。これよりも平均粒径の大きなリチウム源を用いると、混合が不均一となり、焼成時の反応も不均一となって、良好な性能のリチウム遷移金属複合酸化物粉末を得ることが困難になる傾向にある。一方、リチウム源の平均粒子径は、通常0.01μm以上、好ましくは0.1μm以上である。あまりにリチウム源の平均粒子径を小さくすることは、混合の均一性、焼成時の反応性の観点からは好ましいかも知れないが、工業的には微細化する為に多大なコストがかかる。混合する為の手法は特に限定されるものではないが、V型回転混合機、コニカル型回転混合機、垂直軸回転混合機、ショベル羽根回転型混合機等が上げられる。なお、最適な混合条件(時間、回転数)等は、用いる混合機の種類により大きく異なる為、一概に規定できないが、混合後に得られた粉末に関し、リチウムと遷移金属成分の含有比率を1gサイズで5点分析した際に、その標準偏差が80%以内、好ましくは50%以内となるレベルに到達するまで均一に混合することが好ましい。これよりも標準偏差が大きい場合、局部的にリチウムと遷移金属化合物の反応が進行してしまい、均質で良好な特性のリチウム遷移金属複合酸化物粉末を得ることが困難になる傾向にある。 The granulated particles obtained by such treatment are then mixed with a lithium source. By mixing the lithium source with the granulated particles after spray drying, the lithium source selectively deposits on the surface during spray drying, resulting in the formation of lithium compound shells on the particle surface. It is possible to effectively suppress the hollowing of the particles. Lithium sources to be mixed include Li 2 CO 3 , LiNO 3 , LiOH, LiOH · H 2 O, LiI, CH 3 COOLi, Li 2 O, Licarboxylic acid Li, Li citrate, Fatty acid Li, Alkyl lithium, Lithium halide Etc. can be used. Of course, multiple species can be used in combination. From the viewpoint of improving the uniformity of mixing and the reactivity during firing, the particle size of the lithium source is usually 200 μm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 30 μm or less in terms of the average particle size. If a lithium source having a larger average particle size than this is used, the mixing becomes uneven, the reaction during firing also becomes uneven, and it tends to be difficult to obtain a lithium transition metal composite oxide powder with good performance. It is in. On the other hand, the average particle size of the lithium source is usually 0.01 μm or more, preferably 0.1 μm or more. To make the average particle size of the lithium source too small may be preferable from the viewpoint of uniformity of mixing and reactivity at the time of firing, but it is very expensive for industrial miniaturization. A method for mixing is not particularly limited, but examples thereof include a V-type rotary mixer, a conical rotary mixer, a vertical shaft rotary mixer, and a shovel blade rotary mixer. The optimum mixing conditions (time, number of revolutions) etc. vary greatly depending on the type of mixer used, so it cannot be specified unconditionally, but the content ratio of lithium and transition metal component is 1g size for the powder obtained after mixing. When the 5-point analysis is performed, it is preferable to mix uniformly until reaching a level where the standard deviation is within 80%, preferably within 50%. When the standard deviation is larger than this, the reaction between lithium and the transition metal compound proceeds locally, and it tends to be difficult to obtain a lithium transition metal composite oxide powder having uniform and good characteristics.

このようにして得られた混合粉末は、次いで焼成される。焼成温度としては、原料として使用される遷移金属、置換元素の種類によって異なるものの、通常、500℃以上であり、また1000℃以下とするのが通常である。温度が低すぎると、結晶性の良いリチウム遷移金属複合酸化物を得るために長時間の焼成時間を要する傾向にある。また、温度が高すぎると、目的とするリチウム遷移金属複合酸化物以外の結晶相が生成するか、あるいは欠陥が多いリチウム遷移金属複合酸化物を生成する結果となり、二次電池とした際に容量の低下あるいは充放電による結晶構造の崩壊による劣化を招くことがある。   The mixed powder thus obtained is then fired. The firing temperature is usually 500 ° C. or higher and usually 1000 ° C. or lower, although it varies depending on the type of transition metal and substitution element used as a raw material. If the temperature is too low, a long baking time tends to be required in order to obtain a lithium transition metal composite oxide having good crystallinity. In addition, if the temperature is too high, a crystal phase other than the target lithium transition metal composite oxide is generated, or a lithium transition metal composite oxide with many defects is generated. Or degradation due to the collapse of the crystal structure due to charge / discharge.

一方、焼成の時間は温度によっても異なるが、通常前述の温度範囲であれば30分以上、50時間以下である。焼成時間が短すぎると結晶性の良いリチウム遷移金属複合酸化物が得られにくくなり、また長すぎるのは実用的ではない。
結晶欠陥が少ないリチウム遷移金属複合酸化物を得るためには、焼成反応後、ゆっくりと冷却することが好ましく、例えば5℃/min.以下の冷却速度で徐冷することが好ましい。
On the other hand, although the firing time varies depending on the temperature, it is usually 30 minutes or more and 50 hours or less in the above-mentioned temperature range. If the firing time is too short, it becomes difficult to obtain a lithium transition metal composite oxide having good crystallinity, and it is not practical to be too long.
In order to obtain a lithium transition metal composite oxide with few crystal defects, it is preferable to cool slowly after the firing reaction, for example, 5 ° C./min. It is preferable to slowly cool at the following cooling rate.

焼成時の雰囲気は、製造する化合物の組成や構造に応じて、空気等の酸素含有ガス雰囲気や、窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気とすることができる。例えば、層状構造のリチウムマンガン複合酸化物を製造する場合には真空中あるいは窒素やアルゴン等の不活性雰囲気中で行うことが好ましく、LiCoO2系、LiNiO2系、或いはスピネル型リチウムマンガン複合酸化物等を製造する際には、少なくとも徐冷過程においては、大気中あるいは酸素中等の酸素含有雰囲気中で行うことが好ましい。 The atmosphere during firing can be an oxygen-containing gas atmosphere such as air, or an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, depending on the composition and structure of the compound to be produced. For example, when producing a lithium manganese composite oxide having a layered structure, it is preferably performed in a vacuum or in an inert atmosphere such as nitrogen or argon, and LiCoO 2 type, LiNiO 2 type, or spinel type lithium manganese composite oxide Is preferably carried out in an oxygen-containing atmosphere such as air or oxygen at least during the slow cooling process.

焼成に使用する加熱装置は、上記の温度、雰囲気を達成できるものであれば特に制限はなく、例えば箱形炉、管状炉、トンネル炉、ロータリーキルン等を使用することができる。
かくして得られたリチウム遷移金属複合酸化物は、1次粒径としては0.1〜3μmであるのが好ましく、また、2次粒径は1〜50μm、特に4〜50μmであるのが好まし
く、さらに、窒素吸着による比表面積が0.1〜5m2/gであることが好ましい。1次
粒子の大きさは、焼成温度、焼成時間等により制御することが可能であり、これらの1つ以上を増加させることにより、1次粒子の粒子径を大きくすることができる。2次粒子の粒子径は、焼成前の粉砕または噴霧乾燥工程における気液比等の噴霧条件により制御することが可能である。比表面積は1次粒子の粒径および2次粒子の粒径により制御することが可能であり、1次粒子の粒径及び/又は2次粒子の粒径を大きくすることにより減少する。又、充填密度は、タップ密度(200回タップ後)で1.50g/cc以上であることが好ましい。
The heating device used for firing is not particularly limited as long as the above temperature and atmosphere can be achieved. For example, a box furnace, a tubular furnace, a tunnel furnace, a rotary kiln or the like can be used.
The lithium transition metal composite oxide thus obtained preferably has a primary particle size of 0.1 to 3 μm, and the secondary particle size is preferably 1 to 50 μm, particularly preferably 4 to 50 μm. Furthermore, it is preferable that the specific surface area by nitrogen adsorption is 0.1-5 m < 2 > / g. The size of the primary particles can be controlled by the firing temperature, the firing time, and the like. By increasing one or more of these, the particle size of the primary particles can be increased. The particle diameter of the secondary particles can be controlled by spraying conditions such as gas-liquid ratio in the pulverization before spraying or spray drying process. The specific surface area can be controlled by the primary particle size and the secondary particle size, and decreases by increasing the primary particle size and / or the secondary particle size. The filling density is preferably 1.50 g / cc or more in terms of tap density (after 200 taps).

製造されるリチウム遷移金属複合酸化物としては、例えば、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物等各種のものが挙げられるが、下記一般式で記すことが出来る。   Examples of the produced lithium transition metal composite oxide include various types such as lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, and lithium manganese composite oxide, and can be represented by the following general formula.

Figure 2007238435
(ただし、xは0.4〜1.2の数、yは0.8〜1.1の数、MはMn、Ni、Co、Al、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Ga、Zrからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、δは−0.1〜0.1の数を表す)
上記金属元素Mは、少なくともMn、Ni及びCoからなる群から選ばれる少なくとも一種の遷移金属元素を含有するのが好ましい。
Figure 2007238435
(Where x is a number from 0.4 to 1.2, y is a number from 0.8 to 1.1, M is Mn, Ni, Co, Al, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Mg At least one element selected from the group consisting of Ga, Zr, and δ represents a number of -0.1 to 0.1)
The metal element M preferably contains at least one transition metal element selected from the group consisting of Mn, Ni and Co.

得られたリチウム遷移金属複合酸化物を活物質として、電極さらには電池を作製することができる。例えば、電池の一例としては、正極、負極、電解質を有するリチウム二次電池が挙げられる。具体的には、正極と負極との間には電解質が存在し、かつ必要に応じてセパレーターが正極と負極が接触しないようにそれらの間に配置された二次電池を挙げることができる。   Using the obtained lithium transition metal composite oxide as an active material, an electrode and a battery can be produced. For example, a lithium secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte can be given as an example of the battery. Specifically, there can be mentioned a secondary battery in which an electrolyte exists between the positive electrode and the negative electrode, and a separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode so that the positive electrode and the negative electrode do not come into contact with each other as necessary.

正極は、本発明で得られたリチウム遷移金属複合酸化物(正極活物質)とバインダーと必要に応じて導電剤を有する合剤に、これらを均一に分散させる為の溶媒を一定量で混合して塗料とした後、集電体上に塗布・乾燥することのよって得ることができる。ここで用いられる導電材としては、天然黒鉛、人造黒鉛、アセチレンブラック等を挙げることができ、またバインダーとしてはポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ニトロセルロース等が、分散用の溶媒としてはN−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。集電体の材質としてはアルミニウム、ステンレス等が挙げられる。正極は、通常、集電体上に正極合剤層を形成後、通常、ローラープレス、その他の手法により圧密する。   The positive electrode is a mixture of the lithium transition metal composite oxide (positive electrode active material) obtained in the present invention, a binder and, if necessary, a conductive agent mixed with a certain amount of a solvent for uniformly dispersing them. It can be obtained by coating and drying on a current collector after forming a paint. Examples of the conductive material used here include natural graphite, artificial graphite, and acetylene black. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, polyethylene, and nitrocellulose. However, examples of the solvent for dispersion include N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, dimethylformamide and the like. Examples of the material of the current collector include aluminum and stainless steel. The positive electrode is usually consolidated by a roller press or other methods after forming the positive electrode mixture layer on the current collector.

一方、負極としては、カーボン系材料(天然黒鉛、熱分解炭素等)をCu等の集電体上に塗布したもの、或いはリチウム金属箔、リチウム−アルミニウム合金等が使用できる。
リチウム二次電池に使用する電解質は非水電解液であり、通常電解塩を非水系溶媒に溶解してなる。電解塩としてはLiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiBr、LiCF3SO3等のリチウム塩が挙げられる。また、非水系溶媒としては、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等が挙げられる。これら電解塩や非水系溶媒は単独で用いても良いし、2種類以上を混合して用いても良い。
On the other hand, as the negative electrode, a carbon-based material (natural graphite, pyrolytic carbon, etc.) coated on a current collector such as Cu, a lithium metal foil, a lithium-aluminum alloy, or the like can be used.
The electrolyte used for the lithium secondary battery is a nonaqueous electrolytic solution, and is usually formed by dissolving an electrolytic salt in a nonaqueous solvent. Examples of the electrolytic salt include lithium salts such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiBr, and LiCF 3 SO 3 . Examples of the non-aqueous solvent include tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, dimethylformamide, acetonitrile, benzonitrile, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and the like. These electrolytic salts and non-aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more.

電池に用いられるセパレーターとしては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン
、ポリプロピレン、ポリエステル等の高分子、又はガラス繊維等の不織布フィルター、或いはガラス繊維と高分子繊維の複合不織布フィルター等を挙げることができる。
Examples of the separator used in the battery include a polymer such as polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, and polyester, or a nonwoven fabric filter such as glass fiber, or a composite nonwoven fabric filter composed of glass fiber and polymer fiber.

以下本発明方法を実施例を用いて更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に制約されるものではない。
<実施例1>
NiO、Co(OH)2、AlOOHを、Ni:Co:Al=0.80:0.15:0
.05(モル比)となるように秤量し、これに純水を加えて固形分濃度30重量%のスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分の平均粒子径が0.3μmになる迄、粉砕した後、図1及び2で示すような、液滴微細化機構を有するノズルを設けたスプレードライヤー(藤崎電機株式会社製、マイクロミストドライヤーMDP−050、ノズルタイプはサークルエッジノズル、乾燥塔寸法は2500mmφ×4800mmH)を用いて、噴霧乾燥を行った。
Hereinafter, the method of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.
<Example 1>
NiO, Co (OH) 2 , and AlOOH are mixed with Ni: Co: Al = 0.80: 0.15: 0.
. It weighed so that it might become 05 (molar ratio), and the pure water was added to this, and the slurry with a solid content concentration of 30 weight% was prepared. While stirring this slurry, using a circulating medium agitation type wet pulverizer, the slurry was pulverized until the average particle size of the solid content in the slurry became 0.3 μm, and then the liquid as shown in FIGS. Spray drying was performed using a spray dryer (manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd., Micro Mist Dryer MDP-050, nozzle type is a circle edge nozzle, drying tower size is 2500 mmφ × 4800 mmH) provided with a nozzle having a droplet refining mechanism. .

この時の乾燥ガスはダウンフローにて供給し、乾燥ガス導入量は23m3/min、乾
燥ガス入口温度は90℃とした。また、噴霧ノズルとしては、直径30mmφで、360°(環状)方向に水平噴霧可能なタイプを使用し、ノズルのスラリー出口クリアランスを600μm、スラリーを微細化する為の加圧気体流出口のクリアランスを350μmにセットした。スラリー供給速度は、700g/min、加圧気体流の供給速度は1300L/minとした(気体流のガス線速は330m/s)。この条件で噴霧乾燥した際の排気ガス温度は45℃であった。サイクロンにて捕集された乾燥造粒粒子は、次いで平均粒子径1μmのLiOHと混合を行った。混合比率としては、最終的に得られるリチウム複合酸化物組成で、Li:Ni:Co:Al=1.05:0.80:0.15:0.05(モル比)となるようにし、合計で6kgの粉末をショベル羽根回転型混合機(マツボー社製レディゲミキサーM−20型)へ仕込み、ショベル回転数230rpm、チョッパ回転数3000rpmで20分間、混合機内に窒素ガスを導入しながら実施した。得られた混合粉末に関しては、酸素雰囲気中で750℃で12時間焼成した。その結果、平均粒子径7.2μm、最大粒径21μmのほぼ球状の造粒粒子が得られた。X線回折を測定したところ、層状のリチウムニッケル系複合酸化物の構造を有していることが確認された。なお、粒度分布の測定は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(HORIBA製 LA910)を用いて行った。この粉末10gを25mlのガラス製メスシリンダーに入れ、200回タップした後の、粉体充填密度(タップ密度)を測定したところ、2.0g/ccであった。さらに、25mmφの内面がポリテトラフルオロエチレンでコーティングされたSUS製円筒シリンダー内に粉体3gを充填し、400kgf/cm2の荷重でプレスした後の粉体充填密
度を測定したところ3.1g/ccであった。
The drying gas at this time was supplied by downflow, the amount of drying gas introduced was 23 m 3 / min, and the drying gas inlet temperature was 90 ° C. In addition, as the spray nozzle, use a type with a diameter of 30 mmφ that can be sprayed horizontally in the 360 ° (annular) direction, the nozzle outlet clearance is 600 μm, and the pressurized gas outlet clearance for making the slurry finer Set to 350 μm. The slurry supply rate was 700 g / min, and the pressurized gas flow supply rate was 1300 L / min (the gas linear velocity of the gas flow was 330 m / s). The exhaust gas temperature when spray-dried under these conditions was 45 ° C. The dried granulated particles collected by the cyclone were then mixed with LiOH having an average particle diameter of 1 μm. As the mixing ratio, the lithium composite oxide composition finally obtained was Li: Ni: Co: Al = 1.05: 0.80: 0.15: 0.05 (molar ratio), and the total Then, 6 kg of powder was charged into an excavator blade rotating type mixer (Midgebo's Redige mixer M-20 type), and the excavator was rotated at 230 rpm and the chopper was rotated at 3000 rpm for 20 minutes while introducing nitrogen gas into the mixer. . The obtained mixed powder was fired at 750 ° C. for 12 hours in an oxygen atmosphere. As a result, substantially spherical granulated particles having an average particle diameter of 7.2 μm and a maximum particle diameter of 21 μm were obtained. When X-ray diffraction was measured, it was confirmed to have a layered lithium nickel composite oxide structure. The particle size distribution was measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus (LA910 manufactured by HORIBA). 10 g of this powder was put into a 25 ml glass graduated cylinder, and after tapping 200 times, the powder packing density (tap density) was measured and found to be 2.0 g / cc. Furthermore, 3 g of powder was filled in a SUS cylindrical cylinder whose inner surface of 25 mmφ was coated with polytetrafluoroethylene, and the powder filling density after pressing with a load of 400 kgf / cm 2 was measured to be 3.1 g / cc.

このようにして得られた正極活物質10gと、アセチレンブラック(AB)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を、N−メチル−2−ピロリドンを溶媒として、固形分濃度40wt%となるように50ccポリエチレン容器に分取した。この時の各成分の配合比は、正極活物質:AB:PVDF=90:5:5(wt%)とした。更に1mmφのジルコニアビーズを20g加え、容器を密栓し、振とう機にセットして30分間混合を行った。混合の終了した正極剤塗液を、クリアランス350μmのアプリケーターを使用して、厚さ21μmのアルミニウム電極シート上に塗布し、120℃で乾燥後、ポンチで打ち抜いて、12mmφの正極ペレットを得た。この打ち抜いたペレットは、ハンドプレス機にて、24MPaの圧力で1分間の圧密処理を実施した。   A 50 cc polyethylene container having 10 g of the positive electrode active material thus obtained, acetylene black (AB), polyvinylidene fluoride (PVDF) and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent so as to have a solid concentration of 40 wt%. Sorted into The compounding ratio of each component at this time was positive electrode active material: AB: PVDF = 90: 5: 5 (wt%). Further, 20 g of 1 mmφ zirconia beads were added, the container was sealed, and the mixture was set on a shaker and mixed for 30 minutes. The mixed positive electrode coating solution was applied onto an aluminum electrode sheet having a thickness of 21 μm using an applicator having a clearance of 350 μm, dried at 120 ° C., and punched out with a punch to obtain a 12 mmφ positive electrode pellet. The punched pellets were subjected to a consolidation process for 1 minute at a pressure of 24 MPa using a hand press.

このペレットを用いて、コイン型電池を組み立て、電池評価を行った。この際、負極材にはリチウム金属を、電解液には、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの3:7混合溶媒に、1mol/Lの六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を溶解した溶液を
使用した。この電池を用いて、0.2mA/cm2の電流密度で、3.0−4.2Vの範
囲で充放電した際の充放電容量を測定したところ、充電容量202mAh/g、放電容量175mAh/g、充放電効率87%の良好な特性を有することが確認された。
Using this pellet, a coin-type battery was assembled and battery evaluation was performed. At this time, lithium metal was used as the negative electrode material, and a solution of 1 mol / L lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) dissolved in a 3: 7 mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate was used as the electrolyte. . Using this battery, when charging / discharging capacity at a current density of 0.2 mA / cm 2 in a range of 3.0-4.2 V was measured, a charging capacity of 202 mAh / g, a discharging capacity of 175 mAh / g, It was confirmed that it has good characteristics with a charge / discharge efficiency of 87%.

液滴微細化技術については、特に比重の異なる固形物を含有するようなスラリー系での噴霧微細化に関して、加圧気体流並びにスラリー薄膜流の速度が超音速の領域であることから、得られる造粒粒子に関して、一部化合物の偏在化、組成変動等に起因する電池性能低下も懸念されたが、上記の実施例により、非常に良好な電池特性が得られることが分かった。   The droplet refinement technique can be obtained because the velocity of the pressurized gas flow and the slurry thin film flow is in the supersonic region, particularly regarding spray refinement in a slurry system containing solids having different specific gravity. Regarding the granulated particles, there was concern about the deterioration of battery performance due to the uneven distribution of some compounds, composition fluctuations, etc., but it was found that the above examples can provide very good battery characteristics.

噴霧乾燥に用いることができる噴霧乾燥機のノズル部分を、一部断面を露出して示す模式的側面図。The typical side view which shows the nozzle part of the spray dryer which can be used for spray drying, with a partial cross section exposed. 図1のノズル先端を拡大して、気体流及びスラリーの流れと共に示す模式的断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged nozzle tip of FIG. 1 together with a gas flow and a slurry flow.

符号の説明Explanation of symbols

1 ノズル
2 傾斜面
4 ガス出射口
5 スラリー出射口
7 ガス供給管
8 スラリー供給管
1 Nozzle 2 Inclined Surface 4 Gas Outlet 5 Slurry Outlet 7 Gas Supply Pipe 8 Slurry Supply Pipe

Claims (13)

遷移金属源を含有するスラリーを噴霧乾燥し、これとリチウム源とを混合し、該混合物を焼成処理に供するリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法において、
前記噴霧乾燥を、(1)平滑面に沿って流動する気体流に交差するように前記スラリーを供給することによって、前記平滑面と前記気体流との間にスラリーの薄膜流を形成させ、(2)前記薄膜流を前記平滑面から離すことによって液滴を形成し、(3)前記液滴を乾燥することによって行うことを特徴とするリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法。
In the method for producing a lithium transition metal composite oxide, the slurry containing the transition metal source is spray-dried, mixed with the lithium source, and the mixture is subjected to a firing treatment.
In the spray drying, (1) by supplying the slurry so as to intersect the gas flow flowing along the smooth surface, a thin film flow of slurry is formed between the smooth surface and the gas flow. 2) A method for producing a lithium transition metal composite oxide, comprising: forming a droplet by separating the thin film flow from the smooth surface; and (3) drying the droplet.
噴霧乾燥を、乾燥ガス温度50〜300℃の条件下で行う請求項1記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the spray drying is performed under conditions of a drying gas temperature of 50 to 300 ° C. 気体流の噴射速度が、ガス線速100〜1000m/sである請求項1又は2に記載の製造方法。   The production method according to claim 1 or 2, wherein an injection speed of the gas flow is a gas linear velocity of 100 to 1000 m / s. スラリー中の固形物の平均粒子径が2μm以下である請求項1乃至3のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein an average particle size of the solid matter in the slurry is 2 µm or less. 得られるリチウム遷移金属複合酸化物の平均粒径を4〜50μmとする請求項1乃至4のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein an average particle size of the obtained lithium transition metal composite oxide is 4 to 50 µm. 液滴を環状に噴霧させる請求項1乃至5のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the droplets are sprayed in an annular shape. 液滴を略水平方向に向かって噴霧し、噴霧された液滴をダウンフローで乾燥ガスを導入する請求項1乃至6のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 6, wherein the droplets are sprayed in a substantially horizontal direction, and the sprayed droplets are introduced into the drying gas by downflow. スラリーが、Mn、Ni及びCoからなる群から選ばれる少なくとも一種の遷移金属元素を含む遷移金属源とAl、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Ga、及びZrからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含む金属元素源とを含む請求項1乃至7のいずれかに記載の製造方法。   The slurry is a transition metal source containing at least one transition metal element selected from the group consisting of Mn, Ni and Co, and a group consisting of Al, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Mg, Ga, and Zr. The manufacturing method in any one of the Claims 1 thru | or 7 containing the metal element source containing the at least 1 sort (s) of metal element chosen. 金属元素源が、Al、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Ga、及びZrからなる群から選ばれる元素の、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、ジカルボン酸塩、脂肪酸塩及びアンモニウム塩から選ばれる少なくとも一種である請求項8に記載の製造方法。   The metal element source is an oxide, hydroxide, oxyhydroxide, nitrate, sulfate of an element selected from the group consisting of Al, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Mg, Ga, and Zr The production method according to claim 8, which is at least one selected from the group consisting of carbonate, dicarboxylate, fatty acid salt and ammonium salt. リチウム源が、Li2CO3、LiNO3、LiOH、LiOH・H2O、LiI、CH3
COOLi、Li2O、ジカルボン酸Li、クエン酸Li、脂肪酸Li、アルキルリチウ
ム、リチウムハロゲン化物からなる群から選ばれた少なくとも一種である請求項1乃至9のいずれかに記載の製造方法。
Lithium source is Li 2 CO 3 , LiNO 3 , LiOH, LiOH.H 2 O, LiI, CH 3
The production method according to claim 1, which is at least one selected from the group consisting of COOLi, Li 2 O, dicarboxylic acid Li, citrate Li, fatty acid Li, alkyllithium, and lithium halide.
リチウム遷移金属複合酸化物が、下記一般式(I)で表される請求項1乃至10のいずれか1つに記載の製造方法。
Figure 2007238435
(ただし、xは0.4〜1.2の数、yは0.8〜1.1の数、MはMn、Ni、Co、Al、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Ga、Zrからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、δは−0.1〜0.1の数を表す)
The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the lithium transition metal composite oxide is represented by the following general formula (I).
Figure 2007238435
(Where x is a number from 0.4 to 1.2, y is a number from 0.8 to 1.1, M is Mn, Ni, Co, Al, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Mg At least one element selected from the group consisting of Ga, Zr, and δ represents a number of -0.1 to 0.1)
請求項1〜11のいずれか1つに記載の方法で得られたリチウム遷移金属複合酸化物とバインダーとを有する合剤と溶媒とを含む塗料を、集電体上に塗布・乾燥することを特徴とする電極の製造方法。 Applying and drying on a current collector a paint containing a mixture having a lithium transition metal composite oxide and a binder obtained by the method according to any one of claims 1 to 11 and a solvent. A method for producing an electrode. 請求項1〜11のいずれか1つに記載の方法で得られたリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として使用したリチウム二次電池。   A lithium secondary battery using the lithium transition metal composite oxide obtained by the method according to claim 1 as a positive electrode active material.
JP2007111878A 2007-04-20 2007-04-20 Manufacturing process of lithium transition metal complex oxide Pending JP2007238435A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007111878A JP2007238435A (en) 2007-04-20 2007-04-20 Manufacturing process of lithium transition metal complex oxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007111878A JP2007238435A (en) 2007-04-20 2007-04-20 Manufacturing process of lithium transition metal complex oxide

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002074814A Division JP4032784B2 (en) 2002-03-18 2002-03-18 Method for producing lithium transition metal composite oxide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007238435A true JP2007238435A (en) 2007-09-20

Family

ID=38584325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007111878A Pending JP2007238435A (en) 2007-04-20 2007-04-20 Manufacturing process of lithium transition metal complex oxide

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007238435A (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10134811A (en) * 1996-10-25 1998-05-22 Nikki Kagaku Kk Manufacture of positive electrode material for lithium cell
JPH10321224A (en) * 1997-05-16 1998-12-04 Nikki Kagaku Kk Lithium battery positive electrode material and its manufacture
JPH11135119A (en) * 1997-10-27 1999-05-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Active material and positive plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, and the nonaqueous electrolyte secondary battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10134811A (en) * 1996-10-25 1998-05-22 Nikki Kagaku Kk Manufacture of positive electrode material for lithium cell
JPH10321224A (en) * 1997-05-16 1998-12-04 Nikki Kagaku Kk Lithium battery positive electrode material and its manufacture
JPH11135119A (en) * 1997-10-27 1999-05-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Active material and positive plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, and the nonaqueous electrolyte secondary battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2005347134A (en) Manufacturing method of positive electrode active material for lithium ion secondary battery
JP4175026B2 (en) Method for producing lithium transition metal composite oxide and positive electrode material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
US20100196761A1 (en) Granular powder of transition metal compound as raw material for cathode active material for lithium secondary battery, and method for its production
JP4735617B2 (en) Method for producing lithium transition metal composite oxide
JP5162388B2 (en) A method for producing a lithium-containing composite oxide suitable for a lithium ion secondary battery.
JP2003092108A (en) Positive electrode material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
JP2017188211A (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing the same, positive electrode mixture paste for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery
CN103098269B (en) The method for continuous production of electrode material
JP2015511373A (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery and method for producing the same
JP2006151707A (en) Anhydride of lithium hydroxide for manufacturing lithium transition metal complex oxide and its manufacturing method, and method for manufacturing lithium transition metal complex oxide using it
JP4032624B2 (en) Method for producing lithium transition metal composite oxide
JP4144317B2 (en) Method for producing lithium transition metal composite oxide
JP2007005238A (en) Moisture concentration control method of sprayed and dried powder and its application to lithium secondary battery
JP2007005238A5 (en)
JP3870846B2 (en) Layered lithium nickel manganese composite oxide
JP2020172425A (en) Lithium metal composite oxide powder, positive electrode active material for lithium secondary battery, and method for producing lithium metal composite oxide powder
JP4032784B2 (en) Method for producing lithium transition metal composite oxide
JP2010064907A (en) Lithium transition metal compound oxide, method for producing the same and lithium ion secondary battery using the same
JP2003123742A (en) Method of manufacturing electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2003183029A (en) Method for purifying lithium transition metal complex oxide
JP2004107095A (en) Method for manufacturing lithium transition metal compound oxide
JP2020172421A (en) Lithium metal composite oxide powder, positive electrode active material for lithium secondary battery, and method for producing lithium metal composite oxide powder
KR20200064799A (en) Method of preparing positve active material and rechargeable lithium battery comprising positvie active material prepared by same
JP2010257680A (en) Method of manufacturing lithium transition metal complex oxide for lithium-ion secondary battery positive electrode active material
JP2003297358A (en) Manufacturing method for composite oxide of lithium transition metal

Legal Events

Date Code Title Description
RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20090617

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100706

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20101130