JP2011230994A - ニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物及びその製造方法 - Google Patents
ニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011230994A JP2011230994A JP2010116731A JP2010116731A JP2011230994A JP 2011230994 A JP2011230994 A JP 2011230994A JP 2010116731 A JP2010116731 A JP 2010116731A JP 2010116731 A JP2010116731 A JP 2010116731A JP 2011230994 A JP2011230994 A JP 2011230994A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cobalt
- nickel
- manganese
- composite oxide
- raw material
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
【解決手段】
ニッケル原子、コバルト原子及びマンガン原子を含み、タップ密度が3.0g/ml以上であることを特徴とするニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物。該ニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物は、アルミニウム原子、マグネシウム原子及びチタン原子から選ばれる1種以上の原子を含んでいても良い。好ましくは電融法で製造される。
【選択図】なし
Description
このリチウムイオン二次電池の正極材料としては、合成が容易で放電電圧の高いコバルト酸リチウム(LiCoO2)が、主として用いられている。
しかしながら、コバルトは、資源的に乏しく、又、高価であるため、これに変わる材料が、種々、提案されるようになってきている。
その一例として、低コストで電気特性に優れたLil+xNil−y−zCoyMnzO2(但し、式中、x、y、zは、0≦x≦0.10、0.1≦y≦0.35、0.1≦z≦0.35である。)で表されるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物がある。
ところで、単位体積当りの電池容量は、正極活物質の重量当りの容量(mAh/g)と電極密度(g/cm3)の積で表される。即ち、電池容量を決めるのは、一つは活物質の単位重量当りの高容量化であり、もう一方は電極の高密度化である。
そこで、電極の高密度化を図る一つの方策として、正極前駆体のタップ密度を上げることが種々、試みられている。
又、特許文献2には、「ニッケル原子、マンガン原子及びコバルト原子を含み、平均粒径が20μm以上40μm以下であり、BET比表面積が50〜130m2/gであり、且つタップ密度が1.7g/ml以上であることを特徴とする複合炭酸塩」が記載されている。
更に、特許文献3には、「化学式NibM1cM2d(O)x(OH)yで表される化合物(ただし、上記式中、M1はFe、Co、Mg、Zn及びCuから成る群から選択される1つ以上であり、M2はMn、Al、B、Ca及びCrから成る群から選択される1つ以上であり、b≦0.8、c≦0.5、d≦0.5、0.1≦x≦0.8、1.2≦y≦1.9、x+y=2である)」が記載されている。
しかしながら、何れもタップ密度は、1.7〜2.4g/mlであり、満足のいくものではない。
この知見に基づき、本発明は、
(1)ニッケル原子、コバルト原子及びマンガン原子を含み、タップ密度が3.0g/ml以上であることを特徴とするニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物。
(2)アルミニウム原子、マグネシウム原子及びチタン原子から選ばれる1種以上の原子を含むことを特徴とする前記(1)記載のニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物。
(3)電融法で製造されたことを特徴とする前記(1)又は前記(2)記載のニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物。
(4)ニッケル原料、コバルト原料及びマンガン原料からなる混合物を酸化雰囲気において電融することを特徴とするニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物の製造方法。
(5)混合物がアルミニウム原料、マグネシウム原料及びチタン原料から選ばれる1種以上の原料を含むことを特徴とする前記(4)記載のニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物の製造方法。
を提供するものである。
なお、本発明において、「%」とは、特に断りがない場合、「重量%=質量%」を示す。
1.ニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物
本発明のニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物は、ニッケル原子、マンガン原子及びコバルト原子を含み、タップ密度が3.0g/ml以上、好ましくは3.5g/ml以上であることを特徴とし、場合によっては、アルミニウム原子、マグネシウム原子及びチタン原子から選ばれる1種以上の原子を含んでいても良い。
タップ密度が3.0g/ml未満では、リチウムイオン二次電池の正極前駆体として用いた場合、タップ密度の大きいリチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物を得ることができないので、好ましくない。
なお、本発明のニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物は、特に限定されるものではないが、(Nil−x−y−zCoxMnyMz)Oδ(M=Al,Mg,Tiから選ばれる1種以上)と記載することが出来る。
ここで、0.1≦x≦0.35、0.1≦y≦0.35、0≦z≦0.15、0.7≦δ≦1.0である。
本発明のニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物は、電融法で製造されることが好ましい。すなわち、一度、溶融状態とすることにより、タップ密度が大きいものを得ることができる。
又、本発明のニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物の平均粒径は、特に限定されるものではないが、5〜20μmであることが好ましい。
本発明のニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物の製造方法は、ニッケル原料、コバルト原料及びマンガン原料からなる混合物を酸化雰囲気において電融することを特徴とし、場合によっては、混合物がアルミニウム原料、マグネシウム原料及びチタン原料から選ばれる1種以上の原料を含んでいても良い。
ニッケル原料としては、特に限定されるものではないが、酸化ニッケルであることが好ましい。この酸化ニッケルは、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩、酢酸塩、塩化物、臭化物、水酸化物等から得られる酸化物でも良い。
コバルト原料、マンガン原料、アルミニウム原料、マグネシウム原料及びチタン原料についてもほぼ同様のことが言える。
なお、酸化コバルトとしては、CoO、Co2O3及びCoO2、そして、酸化マンガンとしては、MnO2、Mn2O3等、価数の異なるものでも良い。
本願発明においては、これらの原料を混合した後、酸化雰囲気において電融することにより、溶融状態のニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物を製造することが出来る。
電融法法としては、特に限定されるものではなく、アーク式、高周波熱プラズマ式等が例示される。中でも一般的な電融法、すなわちアーク式電気炉を用いた電融方法を好ましく利用することができる。
原料は、予め電気炉に全量入れていても良いが、スクリューフィーダ等を用いて連続的に供給することも出来る。
原料が熔融状態となってから、0.5〜3時間保持することにより、均一に熔融させることが出来る。加熱温度は、2000℃以上であればよいが、原料の融点以上、特に2600〜2800℃が好ましい。また、熔融状態での保持時間は、1〜2時間とすることが好ましい。
なお、酸化性雰囲気とするためには、例えば、図1に示すように中空の穴あき電極を用い、空気を噴射しながら通電することにより、実施することが出来る。
熔融後のインゴットは、粉砕される。インゴットの粉砕については、特に限定されないが、ジョークラッシャーまたはロールクラッシャー等の粉砕機で粉砕することができる。後工程での取り扱いを考慮して、インゴットが3mm以下、さらには1mm以下の粉体になるまで粉砕し、分級するのが好ましい。
上記で製造されたニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物と炭酸リチウム、水酸化リチウム等のリチウム化合物と混合した後、焼成することにより、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物を製造することが出来る。
リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物としては、特に限定されるものではないが、Liα(Nil−x−y−zCoxMnyMz)O2(M=Al,Mg,Tiから選ばれる1種以上)が例示される。
ここで、1.0≦α≦1.1、0.1≦x≦0.35、0.1≦y≦0.35、0≦z≦0.15である。
代表的には、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi1/3Co1/3−0.1Mn1/3Al0.1O2等を例示することが出来る。
リチウム化合物の添加量は、ニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物に含まれる金属の総モル数に対するリチウム金属のモル数の比が1.0〜1.1となるようにする。
そして、焼成条件は、600〜1100℃で2〜10Hrである。なお、焼成時の雰囲気は、特に限定されるものではないが、大気中又は酸化性の雰囲気で行うことが好ましい。
この結果、タップ密度が2.90g/ml以上のリチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物を製造することが出来る。
(1)平均粒径(D50)
レーザー回折散乱装置(堀場製作所製LA−950)で測定した。
なお、本発明において、平均粒径(D50)とは測定した粒子径分布の累積頻度が50体積%となる粒子径をいう。
(2)タップ密度
タップ密度測定装置(セイシン企業製 SEISIN TAPDENSER KYT−3000)で測定した。測定条件はタップ回数400回、スペーサー20mmとした。
この原料7kgを図1に示すような構造の酸化雰囲気を保持できる電融炉を用い、電極中心に設けた貫通穴を通じて空気を噴出させながら、電圧:60V、電流:650A、スクリューフィーダを用いてフィード量:2.4kg/Hrの条件で電融を行い、5.41kgのインゴットを得た。
得られたインゴットを、ジョークラッシャー、ボールミル等を用いて粉砕し、D50=10.6μm、タップ密度:3.72g/mlのニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物を得た。なお、分析値を表1に示す。
Claims (5)
- ニッケル原子、コバルト原子及びマンガン原子を含み、タップ密度が3.0g/ml以上であることを特徴とするニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物。
- アルミニウム原子、マグネシウム原子及びチタン原子から選ばれる1種以上の原子を含むことを特徴とする請求項1記載のニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物。
- 電融法で製造されたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物。
- ニッケル原料、コバルト原料及びマンガン原料からなる混合物を酸化雰囲気において電融することを特徴とするニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物の製造方法。
- 混合物がアルミニウム原料、マグネシウム原料及びチタン原料から選ばれる1種以上の原料を含むことを特徴とする請求項4記載のニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010116731A JP5649330B2 (ja) | 2010-04-28 | 2010-04-28 | ニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010116731A JP5649330B2 (ja) | 2010-04-28 | 2010-04-28 | ニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011230994A true JP2011230994A (ja) | 2011-11-17 |
JP5649330B2 JP5649330B2 (ja) | 2015-01-07 |
Family
ID=45320703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010116731A Expired - Fee Related JP5649330B2 (ja) | 2010-04-28 | 2010-04-28 | ニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5649330B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018021453A1 (ja) * | 2016-07-28 | 2018-02-01 | 住友化学株式会社 | リチウムニッケル複合酸化物の製造方法 |
JPWO2020225904A1 (ja) * | 2019-05-09 | 2020-11-12 | ||
CN113862719A (zh) * | 2021-11-05 | 2021-12-31 | 上海交通大学 | 一种过渡金属氧化物催化剂及其制备方法和应用 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62191423A (ja) * | 1986-02-19 | 1987-08-21 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 易焼結性鉛含有酸化物粉末の製造方法 |
JPH0891846A (ja) * | 1994-09-20 | 1996-04-09 | Honda Motor Co Ltd | 高比表面積複合酸化物の製造方法 |
JP2001110421A (ja) * | 1999-10-14 | 2001-04-20 | Hitachi Ltd | リチウム二次電池用正極活物質およびリチウム二次電池 |
WO2004064180A1 (ja) * | 2003-01-08 | 2004-07-29 | Nikko Materials Co., Ltd. | リチウム二次電池正極用の材料並びにその製造方法 |
WO2010116839A1 (ja) * | 2009-04-10 | 2010-10-14 | 日立マクセル株式会社 | 電極用活物質、その製造方法、非水二次電池用電極および非水二次電池 |
JP2011105588A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-06-02 | Toda Kogyo Corp | ニッケル・コバルト・マンガン系化合物粒子粉末及びその製造方法、リチウム複合酸化物粒子粉末及びその製造方法並びに非水電解質二次電池 |
-
2010
- 2010-04-28 JP JP2010116731A patent/JP5649330B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62191423A (ja) * | 1986-02-19 | 1987-08-21 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 易焼結性鉛含有酸化物粉末の製造方法 |
JPH0891846A (ja) * | 1994-09-20 | 1996-04-09 | Honda Motor Co Ltd | 高比表面積複合酸化物の製造方法 |
JP2001110421A (ja) * | 1999-10-14 | 2001-04-20 | Hitachi Ltd | リチウム二次電池用正極活物質およびリチウム二次電池 |
WO2004064180A1 (ja) * | 2003-01-08 | 2004-07-29 | Nikko Materials Co., Ltd. | リチウム二次電池正極用の材料並びにその製造方法 |
WO2010116839A1 (ja) * | 2009-04-10 | 2010-10-14 | 日立マクセル株式会社 | 電極用活物質、その製造方法、非水二次電池用電極および非水二次電池 |
JP2011105588A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-06-02 | Toda Kogyo Corp | ニッケル・コバルト・マンガン系化合物粒子粉末及びその製造方法、リチウム複合酸化物粒子粉末及びその製造方法並びに非水電解質二次電池 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018021453A1 (ja) * | 2016-07-28 | 2018-02-01 | 住友化学株式会社 | リチウムニッケル複合酸化物の製造方法 |
CN109476506A (zh) * | 2016-07-28 | 2019-03-15 | 住友化学株式会社 | 锂镍复合氧化物的制造方法 |
KR20190034531A (ko) * | 2016-07-28 | 2019-04-02 | 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 | 리튬니켈 복합 산화물의 제조 방법 |
JPWO2018021453A1 (ja) * | 2016-07-28 | 2019-05-23 | 住友化学株式会社 | リチウムニッケル複合酸化物の製造方法 |
CN109476506B (zh) * | 2016-07-28 | 2022-02-15 | 住友化学株式会社 | 锂镍复合氧化物的制造方法 |
KR102377093B1 (ko) * | 2016-07-28 | 2022-03-21 | 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 | 리튬니켈 복합 산화물의 제조 방법 |
JPWO2020225904A1 (ja) * | 2019-05-09 | 2020-11-12 | ||
WO2020225904A1 (ja) * | 2019-05-09 | 2020-11-12 | 日揮グローバル株式会社 | ニッケル含有原料の処理方法 |
JP7191215B2 (ja) | 2019-05-09 | 2022-12-16 | 日揮グローバル株式会社 | ニッケル含有原料の処理方法 |
CN113862719A (zh) * | 2021-11-05 | 2021-12-31 | 上海交通大学 | 一种过渡金属氧化物催化剂及其制备方法和应用 |
CN113862719B (zh) * | 2021-11-05 | 2023-07-11 | 上海交通大学 | 一种过渡金属氧化物催化剂及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5649330B2 (ja) | 2015-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6712638B2 (ja) | 全固体型リチウム二次電池用正極活物質 | |
KR101974848B1 (ko) | 나트륨 2차전지용 정극 활물질 및 나트륨 2차전지용 정극 활물질의 제조 방법 | |
JP6384661B2 (ja) | ナトリウムイオン二次電池用正極活物質及びその製造方法 | |
WO2019044733A1 (ja) | 全固体型リチウム二次電池用正極活物質 | |
JP6499442B2 (ja) | リチウムイオン電池用正極活物質及びリチウムイオン電池用正極活物質の製造方法 | |
WO2016084573A1 (ja) | 蓄電デバイス用正極材料の製造方法 | |
CN104701532A (zh) | 纳米氧化铝固相包覆钴酸锂正极材料的制备方法 | |
WO2012133584A1 (ja) | 二次電池用正極活物質、二次電池用正極、および二次電池の製造方法 | |
JPWO2015083788A1 (ja) | スピネル型リチウムコバルトマンガン含有複合酸化物 | |
CN112820872B (zh) | 三元正极材料及其制备方法和锂离子电池 | |
Zou et al. | High-entropy oxides: an emerging anode material for lithium-ion batteries | |
TWI699926B (zh) | 鹼離子二次電池用正極活性物質 | |
JP5649330B2 (ja) | ニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物及びその製造方法 | |
JP6758191B2 (ja) | 蓄電デバイス用正極活物質、及び、電極シートの製造方法 | |
JP6754534B2 (ja) | 蓄電デバイス用正極活物質及びその製造方法 | |
JP2010108603A (ja) | リチウムイオン電池用負極活物質の製造方法 | |
TWI453984B (zh) | A positive electrode active material for a lithium ion battery, a positive electrode for a lithium ion battery, and a lithium ion battery | |
WO2016136555A1 (ja) | アルカリイオン二次電池用正極活物質 | |
JP2015183269A (ja) | 固体電解質薄膜形成用スパッタリングターゲット及び薄膜 | |
CN102844912A (zh) | 锂离子二次电池用负极活性物质材料及其制造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130207 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20130207 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140107 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140909 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140930 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141021 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141111 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5649330 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |