JP2012087039A - Method for producing transition metal hydroxide - Google Patents

Method for producing transition metal hydroxide Download PDF

Info

Publication number
JP2012087039A
JP2012087039A JP2011093288A JP2011093288A JP2012087039A JP 2012087039 A JP2012087039 A JP 2012087039A JP 2011093288 A JP2011093288 A JP 2011093288A JP 2011093288 A JP2011093288 A JP 2011093288A JP 2012087039 A JP2012087039 A JP 2012087039A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transition metal
slurry
metal hydroxide
solid content
concentrated slurry
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.)
Withdrawn
Application number
JP2011093288A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takehiro Otani
武弘 大谷
Yasuga Obayashi
泰賀 大林
Naoyuki Goto
直之 後藤
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.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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 Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP2011093288A priority Critical patent/JP2012087039A/en
Publication of JP2012087039A publication Critical patent/JP2012087039A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G1/00Methods of preparing compounds of metals not covered by subclasses C01B, C01C, C01D, or C01F, in general
    • C01G1/02Oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • C01G53/42Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • C01G53/42Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
    • C01G53/44Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/76Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by a space-group or by other symmetry indications
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a transition metal hydroxide which is a precursor of a positive electrode active material of a secondary battery at high productivity.SOLUTION: This production method includes following steps (1), (2) and (3); step (1): a step of obtaining stock solution slurry containing a precipitate component that contains a transition metal hydroxide as a main component by bringing a solution containing a transition metal element into contact with alkali; step (2): a step of obtaining concentrated slurry by concentrating the precipitate component in the slurry by cross-flow filtration; and step (3): a step of direct drying of the concentrated slurry. According to the production method, since the concentrated slurry containing the transition metal hydroxide is obtained by the cross-flow filtration and direct drying, the transition metal hydroxide can be produced as a dry product with little impurity without passing through wet cake, and the transition metal hydroxide which is suitable as a raw material of a secondary battery positive electrode material can be produced at high productivity.

Description

本発明は、遷移金属水酸化物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a transition metal hydroxide.

リチウム複合金属酸化物は、リチウム二次電池などの二次電池を構成する正極中に含まれる正極活物質として用いられている。リチウム二次電池は、既に携帯電話やノートパソコン等の電源として実用化されており、更に自動車用途や電力貯蔵用途などの中・大型用途においても、適用が試みられている。   Lithium composite metal oxide is used as a positive electrode active material contained in a positive electrode constituting a secondary battery such as a lithium secondary battery. Lithium secondary batteries have already been put into practical use as power sources for mobile phones, notebook computers, etc., and are also being applied to medium and large applications such as automobile applications and power storage applications.

リチウム複合金属酸化物の製造方法としては、特許文献1に開示されているように、Ni、Mnなどの遷移金属元素を含有する溶液をアルカリと接触させて遷移金属水酸化物を主成分とする固形分を含む原液スラリーを得、得られた原液スラリーを全量ろ過により固液分離して遷移金属水酸化物のウェットケークを得、該ウェットケークを乾燥させて遷移金属水酸化物からなる乾燥物を得、得られた乾燥物をリチウム化合物と混合し、焼成する方法が知られている。   As a method for producing a lithium composite metal oxide, as disclosed in Patent Document 1, a solution containing a transition metal element such as Ni or Mn is brought into contact with an alkali to have a transition metal hydroxide as a main component. A solid solution slurry containing solid content is obtained, and the obtained stock solution slurry is solid-liquid separated by filtration to obtain a transition metal hydroxide wet cake, and the wet cake is dried to obtain a dried product composed of a transition metal hydroxide. A method is known in which a dried product obtained is mixed with a lithium compound and fired.

国際公開第09/041722号パンフレットInternational Publication No. 09/041722 Pamphlet

上述の製法において、遷移金属元素を含有する溶液をアルカリと接触させて得られる原液スラリー中の遷移金属水酸化物からなる固形分は微粒のため、ろ過の方式によっては固形分によりろ材の目詰まりを起こしやすいという問題がある。   In the above-mentioned production method, the solid content of the transition metal hydroxide in the stock slurry obtained by bringing the transition metal element-containing solution into contact with alkali is fine, so depending on the filtration method, the filter medium may be clogged by the solid content. There is a problem that it is easy to cause.

また、ろ過によって得られたウェットケークには、原料スラリーを得る工程で残った原料などの不純物が含まれる。この不純物が、ウェットケークを乾燥した後に得られる乾燥物中に残存すると、該乾燥物とリチウム化合物の混合物を焼成する際に副生成物が生成してリチウム複合金属酸化物の品質劣化の原因となる。そのため、通常は、ウェットケークの乾燥を行う前に、ウェットケークに洗浄液を通液する、あるいはウェットケークを洗浄液に分散して再度ろ過を行うなどの洗浄により不純物の除去を行っているが、ウェットケーク中の不純物の濃度を十分に低減させるためには複数回の洗浄が必要となる。
また、一般的にウェットケークは、比較的粘性が高いため、ろ過装置や乾燥装置へ付着しやすく、配管の閉塞等の運転上のトラブルが起こりやすい。
Further, the wet cake obtained by filtration contains impurities such as the raw material remaining in the step of obtaining the raw material slurry. If this impurity remains in the dried product obtained after drying the wet cake, a by-product is generated when the mixture of the dried product and the lithium compound is baked, causing the quality deterioration of the lithium composite metal oxide. Become. For this reason, impurities are usually removed by washing such as passing the washing liquid through the wet cake or dispersing the wet cake in the washing liquid and filtering again before drying the wet cake. In order to sufficiently reduce the concentration of impurities in the cake, multiple washings are required.
In general, wet cake has a relatively high viscosity, so it easily adheres to a filtration device and a drying device, and operation troubles such as blockage of piping are likely to occur.

このように、ウェットケークを得、得られたウェットケークを乾燥する工程を有する従来の遷移金属水酸化物を製造方法は、必ずしも大量生産に適しているとはいえなかった。 かかる状況下、本発明の目的は、遷移金属水酸化物の製造方法において、原液スラリーに含まれる遷移金属水酸化物を高効率に回収でき、かつ、高品質な遷移金属水酸化物の乾燥物を得ることができる方法を提供することである。   As described above, a conventional method for producing a transition metal hydroxide having a step of obtaining a wet cake and drying the obtained wet cake has not necessarily been suitable for mass production. Under such circumstances, an object of the present invention is to produce a transition metal hydroxide in a method for producing a transition metal hydroxide, which can efficiently recover the transition metal hydroxide contained in the raw slurry, and is a high quality dried transition metal hydroxide. It is to provide a method that can be obtained.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that the following inventions meet the above object, and have reached the present invention.

すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
<1> 以下の工程(1)、(2)および(3)を含む遷移金属水酸化物の製造方法。
工程(1) 遷移金属元素を含む溶液をアルカリと接触させることにより遷移金属水酸化物を主成分とする固形分を含む原液スラリーを得る工程
工程(2) クロスフローろ過を行なうことによって、前記スラリー中の固形分の濃縮を行って濃縮スラリーを得る工程
工程(3) 前記濃縮スラリーを直接乾燥する工程
<2> 濃縮スラリーを得る工程(2)において、原液スラリーまたは濃縮スラリー中の固形分の洗浄を行う前記<1>記載の遷移金属水酸化物の製造方法。
<3> 濃縮スラリーを直接乾燥する工程(3)において、濃縮スラリーを熱風乾燥する前記<1>または<2>記載の遷移金属水酸化物の製造方法。
<4> 濃縮スラリーの固形分濃度が、3重量%以上である前記<1>から<3>のいずれかに記載の遷移金属水酸化物の製造方法。
<5> 遷移金属元素が、NiおよびMnからなる群から選ばれる1以上の元素である前記<1>から<4>のいずれかに記載の遷移金属水酸化物の製造方法。
<6> 遷移金属元素が、NiおよびMnからなる群から選ばれる1以上の元素並びにCoおよびFeからなる群から選ばれる1以上の元素である前記<1>から<4>のいずれかに記載の遷移金属水酸化物の製造方法。
<7> 前記<1>から<6>のいずれかに記載の製造方法により遷移金属水酸化物を得、得られた遷移金属水酸化物をリチウム化合物と混合し、焼成するリチウム複合金属酸化物の製造方法。
That is, the present invention relates to the following inventions.
<1> A method for producing a transition metal hydroxide comprising the following steps (1), (2) and (3).
Step (1) Step (2) for obtaining a stock solution slurry containing a solid content mainly composed of a transition metal hydroxide by bringing a solution containing a transition metal element into contact with an alkali. The slurry is obtained by performing cross-flow filtration. Step (3) of concentrating solid content to obtain concentrated slurry Step of directly drying said concentrated slurry <2> In step (2) of obtaining concentrated slurry, washing of solid content in stock solution slurry or concentrated slurry The method for producing a transition metal hydroxide according to <1>, wherein the step is performed.
<3> The process for producing a transition metal hydroxide according to <1> or <2>, wherein the concentrated slurry is dried with hot air in the step (3) of directly drying the concentrated slurry.
<4> The method for producing a transition metal hydroxide according to any one of <1> to <3>, wherein the solid content concentration of the concentrated slurry is 3% by weight or more.
<5> The method for producing a transition metal hydroxide according to any one of <1> to <4>, wherein the transition metal element is one or more elements selected from the group consisting of Ni and Mn.
<6> The above-described <1> to <4>, wherein the transition metal element is one or more elements selected from the group consisting of Ni and Mn and one or more elements selected from the group consisting of Co and Fe Of producing a transition metal hydroxide.
<7> A lithium composite metal oxide obtained by obtaining a transition metal hydroxide by the production method according to any one of <1> to <6>, mixing the obtained transition metal hydroxide with a lithium compound, and firing the mixture. Manufacturing method.

<8> 工程(2)におけるクロスフローろ過が、ろ材の表面近傍に強制的に剪断力を発生させてろ材表面に形成される前記固形分の層を剥離しながら行なわれる前記<1>に記載のリチウム複合金属酸化物の製造方法。
<9> 工程(2)において、ろ材の表面近傍を撹拌することによって、ろ材の表面近傍に強制的に剪断力を発生させる前記<8>記載の遷移金属水酸化物の製造方法。
<10> 工程(2)において、原液スラリーまたは濃縮スラリーの洗浄を行う前記<8>または<9>記載の遷移金属水酸化物の製造方法。
<11> 工程(3)において、濃縮スラリーを熱風乾燥する前記<8>から<10>のいずれかに記載の遷移金属水酸化物の製造方法。
<12> 濃縮スラリー中の固形分濃度が、3重量%以上である前記<8>から<11>のいずれかに記載の遷移金属水酸化物の製造方法。
<13> 工程(1)における、遷移金属元素が、NiおよびMnからなる群から選ばれる1以上の元素である前記<8>から<12>のいずれかに記載の遷移金属水酸化物の製造方法。
<14> 工程(1)における、遷移金属元素が、NiおよびMnからなる群から選ばれる1以上の元素並びにCoおよびFeからなる群から選ばれる1以上の元素である前記<8>から<12>のいずれかに記載の遷移金属水酸化物の製造方法。
<15> 前記<8>から<14>のいずれかに記載の製造方法により遷移金属水酸化物を得、得られた遷移金属水酸化物をリチウム化合物と混合し、焼成するリチウム複合金属酸化物の製造方法。
<8> The cross flow filtration in the step (2) is performed while forcibly generating a shearing force in the vicinity of the surface of the filter medium while peeling off the solid content layer formed on the filter medium surface. Of producing a lithium composite metal oxide.
<9> The method for producing a transition metal hydroxide according to <8>, wherein in step (2), the vicinity of the surface of the filter medium is agitated to forcibly generate a shearing force in the vicinity of the surface of the filter medium.
<10> The method for producing a transition metal hydroxide according to <8> or <9>, wherein the stock solution slurry or the concentrated slurry is washed in the step (2).
<11> The method for producing a transition metal hydroxide according to any one of <8> to <10>, wherein the concentrated slurry is dried with hot air in the step (3).
<12> The method for producing a transition metal hydroxide according to any one of <8> to <11>, wherein the solid content concentration in the concentrated slurry is 3% by weight or more.
<13> Production of transition metal hydroxide according to any one of <8> to <12>, wherein the transition metal element in step (1) is one or more elements selected from the group consisting of Ni and Mn. Method.
<14> From <8> to <12, wherein the transition metal element in step (1) is one or more elements selected from the group consisting of Ni and Mn and one or more elements selected from the group consisting of Co and Fe. The manufacturing method of the transition metal hydroxide in any one of>.
<15> A lithium composite metal oxide obtained by obtaining a transition metal hydroxide by the production method according to any one of <8> to <14>, mixing the obtained transition metal hydroxide with a lithium compound, and firing the mixture. Manufacturing method.

本発明によれば、クロスフローろ過によって遷移金属水酸化物を含む濃縮スラリーを得、これを直接乾燥するのでウェットケークを経ることなく不純物の少ない乾燥物として遷移金属水酸化物を製造することができる。このため、二次電池正極材の原料として好適な遷移金属水酸化物を高い生産性にて製造することが可能になる。   According to the present invention, a concentrated slurry containing a transition metal hydroxide is obtained by cross-flow filtration, and this is directly dried, so that the transition metal hydroxide can be produced as a dry product with less impurities without going through a wet cake. it can. For this reason, it becomes possible to manufacture the transition metal hydroxide suitable as a raw material of the secondary battery positive electrode material with high productivity.

クロスフローろ過の概念図である。It is a conceptual diagram of crossflow filtration. 本発明の製造方法に係るクロスフローろ過装置の概略図である。It is the schematic of the crossflow filtration apparatus which concerns on the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法に係るクロスフローろ過システムの概略図である。It is the schematic of the crossflow filtration system which concerns on the manufacturing method of this invention. 本発明の実施例1に係るクロスフローろ過システムの模式図である。It is a schematic diagram of the crossflow filtration system which concerns on Example 1 of this invention.

本発明は、以下の工程(1)、工程(2)および工程(3)を含む遷移金属水酸化物の製造方法である。
工程(1):遷移金属元素を含む溶液をアルカリと接触させることにより遷移金属水酸化物を主成分とする固形分を含む原液スラリー(以下、「沈殿物スラリー」と称す場合がある。)を得る工程
工程(2):クロスフローろ過によって、前記スラリー中の固形分の濃縮を行って濃縮スラリーを得る工程
工程(3):前記濃縮スラリーを直接乾燥する工程
The present invention is a method for producing a transition metal hydroxide comprising the following steps (1), (2) and (3).
Step (1): A stock solution slurry containing a solid content mainly composed of a transition metal hydroxide (hereinafter sometimes referred to as “precipitate slurry”) by bringing a solution containing a transition metal element into contact with an alkali. Step (2) of obtaining: Step of obtaining a concentrated slurry by concentrating solids in the slurry by cross-flow filtration (3): Step of directly drying the concentrated slurry

〔工程(1)〕
本発明の製造方法において、上記遷移金属元素を含む溶液を構成する遷移金属元素としては、その水酸化物が、リチウム化合物と混合され、焼成されることにより二次電池の正極活物質となりうるもの、例えば、Ni、Mn、Co、Fe、Cr、Ti等を挙げることができる。
高容量の二次電池用正極を得るという観点からは、上記溶液が、NiおよびMnからなる群から選ばれる1以上の元素を含有することが好ましい。さらに、より高容量の二次電池用正極を得るという観点からは、NiおよびMnからなる群から選ばれる1以上の元素に加えて、さらにCoおよびFeからなる群から選ばれる1以上の元素を含有することが好ましい。
[Step (1)]
In the production method of the present invention, as the transition metal element constituting the solution containing the transition metal element, the hydroxide can be mixed with a lithium compound and baked to become a positive electrode active material of a secondary battery. For example, Ni, Mn, Co, Fe, Cr, Ti, etc. can be mentioned.
From the viewpoint of obtaining a high-capacity positive electrode for a secondary battery, the solution preferably contains one or more elements selected from the group consisting of Ni and Mn. Furthermore, from the viewpoint of obtaining a positive electrode for a secondary battery having a higher capacity, in addition to one or more elements selected from the group consisting of Ni and Mn, one or more elements selected from the group consisting of Co and Fe are further added. It is preferable to contain.

上記溶液は、例えば、それぞれの遷移金属元素の金属単体、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、ハロゲン化物、アンモニウム塩、シュウ酸塩、アルコキシドなどを、水やこれらを溶解することが可能なアルコール等の有機溶剤などの溶媒に溶解して作製することができ、溶媒としては通常、水が用いられ、好ましくは純水、イオン交換水などが用いられる。
なお、前記遷移金属元素の単体または化合物が前記溶媒に溶解し難い場合には、それらを塩酸、硫酸、硝酸、酢酸などを含有する溶液に溶解させて作製してもよい。
この中でも遷移金属元素の塩化物、例えば、Niの塩化物、Mnの塩化物、Coの塩化物およびFeの塩化物を水に溶解して得られる水溶液であることが好ましい。Feの塩化物としては、2価のFeの塩化物であることが好ましい。
Examples of the above solutions include simple metals, oxides, hydroxides, oxyhydroxides, carbonates, sulfates, nitrates, acetates, halides, ammonium salts, oxalates, alkoxides, and the like of the respective transition metal elements. Can be prepared by dissolving it in a solvent such as water or an organic solvent such as an alcohol capable of dissolving these, and water is usually used as the solvent, preferably pure water, ion-exchanged water or the like. Used.
If the transition metal element alone or compound is difficult to dissolve in the solvent, it may be prepared by dissolving them in a solution containing hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid or the like.
Among them, an aqueous solution obtained by dissolving a chloride of a transition metal element, for example, a chloride of Ni, a chloride of Mn, a chloride of Co and a chloride of Fe, in water is preferable. The Fe chloride is preferably a divalent Fe chloride.

アルカリとしては、例えば、LiOH(水酸化リチウム)、NaOH(水酸化ナトリウム)、KOH(水酸化カリウム)、Li2CO3(炭酸リチウム)、Na2CO3(炭酸ナトリウム)、K2CO3(炭酸カリウム)および(NH42CO3(炭酸アンモニウム)からなる群より選ばれる1種以上の無水物並びに該1種以上の水和物を挙げることができる。 また、アルカリとして、アンモニアを挙げることもできる。
アルカリは通常水溶液として用いられる。このアルカリ水溶液におけるアルカリの濃度は、通常0.5〜10モル/L程度、好ましくは1〜8モル/L程度である。また、製造コストの面から、用いるアルカリとして好ましくはNaOHおよびKOHの無水物並びにその水和物を用いることが好ましい。また、上述のアルカリは2つ以上併用してもよい。
Examples of the alkali include LiOH (lithium hydroxide), NaOH (sodium hydroxide), KOH (potassium hydroxide), Li 2 CO 3 (lithium carbonate), Na 2 CO 3 (sodium carbonate), K 2 CO 3 ( Mention may be made of one or more anhydrides selected from the group consisting of (potassium carbonate) and (NH 4 ) 2 CO 3 (ammonium carbonate) and one or more hydrates. Moreover, ammonia can also be mentioned as an alkali.
Alkali is usually used as an aqueous solution. The concentration of alkali in this alkaline aqueous solution is usually about 0.5 to 10 mol / L, preferably about 1 to 8 mol / L. Further, from the viewpoint of production cost, it is preferable to use NaOH and KOH anhydrides and hydrates thereof as the alkali to be used. Two or more of the alkalis described above may be used in combination.

これらの溶媒として使用されるアルカリ水溶液に使用される水は、好ましくは純水および/またはイオン交換水である。また、本発明の効果をそこなわない範囲で、アルコールなど水以外の有機溶媒や、pH調整剤などを含んでいてもよい。   The water used for the alkaline aqueous solution used as these solvents is preferably pure water and / or ion-exchanged water. In addition, an organic solvent other than water, such as alcohol, a pH adjuster, or the like may be included as long as the effects of the present invention are not impaired.

遷移金属元素を含有する溶液をアルカリと接触させることにより、遷移金属水酸化物を含有する原液スラリーを得る。なお、ここで得られる原液スラリーは、大部分が、遷移金属水酸化物からなる固形分と水などの溶媒とからなるスラリーであり、原液スラリーを得る過程で残った未反応原料、副生物、添加剤、有機溶剤等を含んでいてもよい。
遷移金属元素を含有する溶液をアルカリと接触させる方法としては、遷移金属元素を含有する溶液にアルカリ水溶液を添加して混合する方法、アルカリ水溶液に遷移金属元素を含有する溶液を添加して混合する方法、水などの溶媒に遷移金属元素を含有する溶液およびアルカリ水溶液を添加して混合する方法を挙げることができる。これらの混合時には、攪拌を伴うことが好ましい。また、上記の接触の方法の中でも、溶媒として水を使用して、アルカリ水溶液に遷移金属元素を含有する水溶液を添加して混合する方法が、pHを一定範囲に保ちやすい点で好ましく用いることができる。この場合、アルカリ水溶液に、遷移金属元素を含有する水溶液を添加混合していくに従い、混合された液のpHが低下していく傾向にあるが、このpHが9以上、好ましくは10以上となるように調節しながら、遷移金属元素を含有する水溶液を添加するのがよい。また、遷移金属元素を含有する水溶液およびアルカリ水溶液のうち、いずれか一方または両方の水溶液を40〜80℃の温度に保持しながら接触させると、より均一な組成の固形分が含まれるスラリーを得ることができるため好ましい。
A stock solution slurry containing a transition metal hydroxide is obtained by bringing a solution containing a transition metal element into contact with an alkali. In addition, the undiluted | stock solution slurry obtained here is a slurry which consists mostly of solid content which consists of transition metal hydroxide, and solvents, such as water, The unreacted raw material, by-product, which remained in the process of obtaining undiluted | stock solution slurry, Additives, organic solvents and the like may be included.
As a method of bringing a solution containing a transition metal element into contact with an alkali, a method of adding an alkaline aqueous solution to a solution containing a transition metal element and mixing, and adding and mixing a solution containing a transition metal element into an alkaline aqueous solution Examples thereof include a method in which a solution containing a transition metal element and an aqueous alkali solution are added to a solvent such as water and mixed. In mixing these, it is preferable to involve stirring. In addition, among the above contact methods, the method of using water as a solvent and adding an aqueous solution containing a transition metal element to an alkaline aqueous solution and mixing is preferably used because it is easy to maintain the pH within a certain range. it can. In this case, as the aqueous solution containing the transition metal element is added to and mixed with the alkaline aqueous solution, the pH of the mixed solution tends to decrease, but this pH is 9 or more, preferably 10 or more. It is good to add the aqueous solution containing a transition metal element, adjusting so that. Further, when one or both of the aqueous solution containing the transition metal element and the alkaline aqueous solution are kept in contact at a temperature of 40 to 80 ° C., a slurry containing a solid content with a more uniform composition is obtained. This is preferable.

〔工程(2)〕
次いで、工程(2)について説明する。
工程(2)においては、クロスフローろ過によって、工程(1)にて得られた原液スラリー中に固形分として含まれる沈殿物成分の濃縮を行って濃縮スラリーを得る。沈殿物成分は、原液スラリーに含まれる固形分であって、遷移金属水酸化物を主成分とする固形分である。「濃縮スラリー」は、工程(1)にて得られた原液スラリーを構成する溶媒成分の一部が除去されることにより、原液スラリーより固形分が高濃度になったスラリーである。
[Step (2)]
Next, step (2) will be described.
In the step (2), the concentrated slurry is obtained by concentrating the precipitate component contained as a solid content in the stock slurry obtained in the step (1) by cross-flow filtration. The precipitate component is a solid content contained in the stock slurry, and is a solid content mainly composed of a transition metal hydroxide. The “concentrated slurry” is a slurry having a solid content higher than that of the stock solution slurry by removing a part of the solvent component constituting the stock solution slurry obtained in the step (1).

図1にクロスフローろ過の概念図を示す。クロスフローろ過は、筒状の膜フィルターを使用し、固形分を含む原液スラリーをろ過対象液として膜フィルターの内部に供給し、膜フィルターを透過したろ液を膜フィルターの外面から回収すると共に、原液スラリー中の固形分の濃縮を行うろ過方法である。図1に示す概念図において、膜フィルターは固定して用いられる。
本発明の製造方法では、ろ過対象液として上記工程(1)にて得られた原液スラリーを用い、クロスフローろ過によって該原液スラリーの固形分の濃縮を行う。具体的には、原液スラリーを膜フィルターの内部に供給し、原液スラリーに含まれる溶媒をろ液として膜フィルターの外部に排出することによって、原液スラリー中の固形分である遷移金属水酸化物以外の不純物を溶媒成分と共に除去しつつ、遷移金属水酸化物を濃縮して濃縮スラリーを得る。
なお、原液スラリーに含まれる不純物としては、原液スラリーを得る工程(1)における未反応物、副生物、添加剤、有機溶剤等などが挙げられる。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of cross flow filtration. Cross-flow filtration uses a cylindrical membrane filter, supplies the stock slurry containing solids as the filtration target liquid to the inside of the membrane filter, collects the filtrate that has passed through the membrane filter from the outer surface of the membrane filter, It is the filtration method which concentrates solid content in a stock solution slurry. In the conceptual diagram shown in FIG. 1, the membrane filter is used in a fixed manner.
In the production method of the present invention, the stock solution slurry obtained in the step (1) is used as the liquid to be filtered, and the solid content of the stock solution slurry is concentrated by cross-flow filtration. Specifically, by supplying the stock solution slurry to the inside of the membrane filter and discharging the solvent contained in the stock solution slurry as a filtrate to the outside of the membrane filter, other than transition metal hydroxide which is a solid content in the stock solution slurry While removing the impurities together with the solvent component, the transition metal hydroxide is concentrated to obtain a concentrated slurry.
Examples of impurities contained in the stock slurry include unreacted materials, by-products, additives, and organic solvents in the step (1) for obtaining the stock slurry.

クロスフローろ過では、フィルターの内壁に対して平行に原液スラリーを流しながらろ過を行う。フィルター内壁に平行して流れるスラリーの剪断力により、固形分がケーク層として堆積することを抑制し、これにより、原液スラリーが比較的高濃度の固形分を含む場合においても目詰まりを起こしにくいという利点がある。また、原液スラリーの固形分濃度が変動しても長時間安定したろ過を行うことができる。   In cross-flow filtration, filtration is performed while flowing the stock solution slurry parallel to the inner wall of the filter. The shearing force of the slurry flowing parallel to the inner wall of the filter suppresses the solid content from accumulating as a cake layer, which prevents clogging even when the stock slurry contains a relatively high concentration of solid content. There are advantages. In addition, stable filtration can be performed for a long time even if the solid content concentration of the stock solution slurry varies.

濃縮スラリーの固形分濃度は、後工程である乾燥工程の効率を向上させる観点からは、3重量%以上が好ましく、10重量%以上がより好ましい。濃縮スラリーの固形分濃度が、3重量%未満では、乾燥時の熱量負荷が大きくなり、乾燥が不十分になる場合がある。   The solid content concentration of the concentrated slurry is preferably 3% by weight or more, and more preferably 10% by weight or more from the viewpoint of improving the efficiency of the drying step, which is a subsequent step. When the solid content concentration of the concentrated slurry is less than 3% by weight, the heat load during drying increases and drying may be insufficient.

クロスフローろ過に使用される膜フィルターとしては、原液スラリー中に含まれる固形分の粒子サイズよりも、フィルターの孔径が小さい公知の固定式円筒型膜フィルターが使用される。このようなフィルターとして、セラミック膜フィルター、有機膜フィルターのいずれも使用できるが、耐食性、耐熱性、耐久性に優れた、セラミック膜フィルターが好適に使用される。セラミック膜フィルターは、アルミナ、シリカ、ジルコニア等のセラミックス原料粉末を用い、公知の成形、焼結技術を適用して製造されたものを使用できる。   As a membrane filter used for crossflow filtration, a known fixed cylindrical membrane filter having a pore size of the filter smaller than the solid particle size contained in the stock slurry is used. As such a filter, either a ceramic membrane filter or an organic membrane filter can be used, but a ceramic membrane filter excellent in corrosion resistance, heat resistance and durability is preferably used. As the ceramic membrane filter, a ceramic raw material powder made of alumina, silica, zirconia or the like and using a known molding and sintering technique can be used.

クロスフローろ過の条件は、目的とする濃縮スラリーを得ることができる条件にて適宜
決定される。具体的な条件を例示すると、スラリー流速(線速度)が1〜5m/s(好ましくは2〜4m/s)、スラリー供給圧力(ゲージ圧)が0.1〜0.5MPaG(好ましくは、0.2〜0.4MPaG)である。なお、ろ過温度は、フィルターの材質に影響しない範囲で高温である方がよい。
The conditions for cross-flow filtration are appropriately determined under conditions that allow the intended concentrated slurry to be obtained. Specifically, the slurry flow rate (linear velocity) is 1 to 5 m / s (preferably 2 to 4 m / s), and the slurry supply pressure (gauge pressure) is 0.1 to 0.5 MPaG (preferably 0). .2 to 0.4 MPaG). The filtration temperature is preferably high as long as it does not affect the filter material.

また、濃縮スラリー中の固形分に含まれる不純物をより低減させるために、原液スラリーまたは濃縮スラリー中の固形分の洗浄を行うことが好ましい。
原液スラリー中の固形分を洗浄するには、原液スラリーに洗浄液を添加したのちに工程(2)に付せばよい。洗浄液を添加された原液スラリーは、工程(2)のクロスフローろ過によって固形分の洗浄が濃縮と同時に行なわれる。
濃縮スラリー中の固形分の洗浄は工程(2)において、クロスフローろ過を行って原液スラリーから溶媒成分の一部を除去して濃縮スラリーを得た後、該濃縮スラリーに洗浄液を添加し、再度クロスフローろ過を行うことによって行うことができる。濃縮スラリー中の不純物濃度をより低減させるために、洗浄は繰り返し行われることが好ましい。
洗浄液としては、通常、原液スラリーを形成する際に使用した溶媒と同様のものが使用されるが、これに限定されず、後工程の乾燥工程にて除去できるものであればよい。具体的には、水、エタノール等のアルコール類などが挙げられる。
Moreover, in order to further reduce impurities contained in the solid content in the concentrated slurry, it is preferable to wash the solid content in the stock slurry or the concentrated slurry.
In order to wash the solid content in the stock solution slurry, the washing solution may be added to the stock solution slurry and then applied to the step (2). The stock solution slurry to which the cleaning liquid is added is subjected to solid content cleaning simultaneously with the concentration by the cross-flow filtration in the step (2).
In the step (2), the solid content in the concentrated slurry is washed by cross-flow filtration to remove a part of the solvent component from the stock solution slurry to obtain a concentrated slurry. This can be done by cross-flow filtration. In order to further reduce the concentration of impurities in the concentrated slurry, the washing is preferably performed repeatedly.
As the cleaning liquid, the same solvent as that used when forming the stock solution slurry is usually used, but the cleaning liquid is not limited to this, and any cleaning liquid can be used as long as it can be removed in a subsequent drying step. Specific examples include water and alcohols such as ethanol.

工程(2)におけるクロスフローろ過は、ろ材の表面近傍に強制的に剪断力を発生させてろ材表面に形成される前記固形分の層を剥離しながら行なわれることが好ましい。   The cross-flow filtration in the step (2) is preferably performed while forcibly generating a shear force in the vicinity of the surface of the filter medium and peeling the solid content layer formed on the filter medium surface.

ろ材の表面近傍に強制的に剪断力を発生させることにより、ろ材の表面に形成される固形分の層(ケーク層)が剥離され、過度に堆積することを回避することができる。そのため、高濃度の濃縮スラリーを得る場合など、スラリーにおける固形分濃度が高い場合でも、ろ材の表面へケーク層が一定厚み以上に堆積することを回避することができ、目詰まりを起こしにくくなって、高いろ過効率を維持することができる。   By forcibly generating a shearing force in the vicinity of the surface of the filter medium, it is possible to avoid peeling and excessive deposition of a solid content layer (cake layer) formed on the surface of the filter medium. Therefore, even when the concentration of the solid content in the slurry is high, such as when obtaining a concentrated slurry having a high concentration, it is possible to avoid the cake layer from being deposited to a certain thickness or more on the surface of the filter medium, and clogging is less likely to occur. High filtration efficiency can be maintained.

ろ材の表面近傍に強制的に剪断力を発生させる方法としては、(a)固定されたろ材に対し、撹拌手段によってろ材の表面近傍のスラリーを強制撹拌する方法や、(b)ろ材自体を回転させるなどろ材自体を移動させる方法などがあるが、通常は上記(a)で示される方法が採用される。   As a method for forcibly generating a shearing force in the vicinity of the surface of the filter medium, (a) a method of forcibly stirring the slurry in the vicinity of the surface of the filter medium by a stirring means with respect to a fixed filter medium, or (b) rotating the filter medium itself Although there is a method of moving the filter medium itself, for example, the method shown in (a) above is usually employed.

以下、工程(2)の好適な一実施形態を、図面を参照して説明する。
図2に本発明の製造方法に係るクロスフローろ過装置の概略図、図3に該ろ過装置を用いるろ過システムを示す。
Hereinafter, a preferred embodiment of the step (2) will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a schematic view of a crossflow filtration apparatus according to the production method of the present invention, and FIG. 3 shows a filtration system using the filtration apparatus.

図2に示すクロスフローろ過装置1は、ろ過室2と、ろ過室2内に所定の間隔をおいて配置された複数のろ過板3及び前記ろ過板に隣接配置された複数の撹拌板4と、前記複数の撹拌板4を回転させる駆動機構である電動モータ5を有している。
図2に示すようにろ過室2は略円筒形の耐圧構造であり、その軸方向の一端部側に原液スラリーが供給されるスラリー供給口6が設けられ、他端部側に、ろ過後濃縮スラリーを排出するためのスラリー排出口7が設けられている。
2 includes a filtration chamber 2, a plurality of filtration plates 3 arranged at predetermined intervals in the filtration chamber 2, and a plurality of stirring plates 4 arranged adjacent to the filtration plate. And an electric motor 5 which is a drive mechanism for rotating the plurality of stirring plates 4.
As shown in FIG. 2, the filtration chamber 2 has a substantially cylindrical pressure-resistant structure, and is provided with a slurry supply port 6 to which the stock solution slurry is supplied on one end side in the axial direction, and concentrated after filtration on the other end side. A slurry discharge port 7 for discharging the slurry is provided.

ろ過板3は、ろ液排出溝が設けられた板の両面にろ布が貼付けられたものであり、ろ材として機能する。
ろ布としては、スラリー中の固形分の粒子サイズに応じて、粒子がろ布を通過して目漏れしない通気度、具体的には通常は1mL/cm2/min以下、好ましくは0.3mL/cm2/min以下の通気度を有するろ布が使用される。
The filter plate 3 has a filter cloth pasted on both surfaces of a plate provided with a filtrate discharge groove, and functions as a filter medium.
The filter cloth has an air permeability that prevents particles from leaking through the filter cloth depending on the particle size of the solid content in the slurry, specifically 1 mL / cm 2 / min or less, preferably 0.3 mL. A filter cloth having an air permeability of not more than / cm 2 / min is used.

このろ過板3は、ろ過室2の軸方向に沿って所定の間隔を空けて配置されており、ろ過室2内は、配置されたろ過板3によって複数の空間に区切られている。ろ過板3におけるろ液排出溝の排出口はろ過室2の壁面に連通しており、該排出口からろ液をろ過室2の外部へ排出することができる。
撹拌板4は、ろ過板3と交互に並ぶように、回転軸4aに取り付けられている。この回転軸4aは、トルク制御装置5aを備えたモータ5に接続されており、モータ5が回転すると、この回転軸4aに取り付けられた撹拌板4が回転し、ろ過板3近傍のスラリーを撹拌することができる。
The filtration plate 3 is arranged at a predetermined interval along the axial direction of the filtration chamber 2, and the inside of the filtration chamber 2 is divided into a plurality of spaces by the arranged filtration plate 3. The outlet of the filtrate discharge groove in the filter plate 3 communicates with the wall surface of the filtration chamber 2, and the filtrate can be discharged to the outside of the filtration chamber 2 from the outlet.
The stirring plate 4 is attached to the rotating shaft 4a so as to be alternately arranged with the filtration plate 3. The rotating shaft 4a is connected to a motor 5 provided with a torque control device 5a. When the motor 5 rotates, the stirring plate 4 attached to the rotating shaft 4a rotates, and the slurry in the vicinity of the filter plate 3 is stirred. can do.

図3は、クロスフローろ過装置1を備えたろ過システム10の概略図である。
図3に示すように、ろ過システム10は、クロスフローろ過装置1と、スラリータンク11と、送液ポンプ12と、洗浄水供給設備13と、を主要部として構成される。
FIG. 3 is a schematic view of a filtration system 10 including the crossflow filtration device 1.
As shown in FIG. 3, the filtration system 10 includes a crossflow filtration device 1, a slurry tank 11, a liquid feed pump 12, and a washing water supply facility 13 as main parts.

スラリータンク11は、スラリーを貯留するためのタンクである。スラリータンク11には撹拌翼とモータからなる撹拌装置11aが設けられており、必要に応じてタンク内のスラリーを撹拌することができる。
スラリータンク11は、クロスフローろ過装置1のスラリー供給口6及びスラリー排出口7と、それぞれ配管P1及びP2を介してつながっている。
配管P1には、スラリーをスラリータンク11からクロスフローろ過装置1へ圧送するための送液ポンプ12が設置されている。また、配管P2におけるスラリー排出口7の近傍には、クロスフローろ過装置1からの濃縮スラリーの排出量を制御するスラリー排出弁8が設けられている。
なお、クロスフローろ過装置1、スラリータンク11は開放式のものであってもよいし、密閉式のものであってもよく、密閉式のものである場合は、その内部を不活性ガスで置換してもよい。
The slurry tank 11 is a tank for storing slurry. The slurry tank 11 is provided with a stirring device 11a including a stirring blade and a motor, and the slurry in the tank can be stirred as necessary.
The slurry tank 11 is connected to the slurry supply port 6 and the slurry discharge port 7 of the crossflow filtration device 1 via pipes P 1 and P 2 , respectively.
In the pipe P 1 , a liquid feed pump 12 for pressure-feeding the slurry from the slurry tank 11 to the cross flow filtration device 1 is installed. Further, a slurry discharge valve 8 for controlling the discharge amount of the concentrated slurry from the cross flow filtration device 1 is provided in the vicinity of the slurry discharge port 7 in the pipe P 2 .
In addition, the crossflow filtration apparatus 1 and the slurry tank 11 may be of an open type or a sealed type. If the type is a sealed type, the inside thereof is replaced with an inert gas. May be.

上記の構成のろ過システム10の運転方法を説明する。
まず、スラリータンク11に原液スラリーが貯留され、該原液スラリーが、送液ポンプ12によって配管P1を通って、クロスフローろ過装置1のろ過室2に加圧供給される。
加圧供給された原液スラリーは、ろ過室2の一端部側(スラリー供給口6側)から他端部側(スラリー排出口7側)に向かって移動し、ろ過板3で区切られた空間を通過する。原液スラリーは、ろ過板3で区切られた空間を通過する際にろ過板3によってろ過脱水され、他端部側に向かうに従って徐々にスラリー中の固形分濃度が高くなる。
ろ過板3の間の撹拌板4はろ過の際には常時回転しており、供給されたスラリーを撹拌し、ろ過板3の表面近傍に強制的に剪断力を発生させ、ろ過板3の表面に生成するケーク層を剥離除去する。なお、撹拌板4の回転速度を制御することにより、スラリー中の固形分の堆積速度と、除去速度を制御して、ろ過板3の表面に生成するケーク層の厚みを一定とすることにより、ろ過抵抗を一定速度とすることができる。
An operation method of the filtration system 10 having the above configuration will be described.
First, the stock solution slurry is stored in the slurry tank 11, and the stock solution slurry is pressurized and supplied to the filtration chamber 2 of the crossflow filtration device 1 through the pipe P 1 by the feed pump 12.
The pressurized stock solution slurry moves from one end side (slurry supply port 6 side) of the filtration chamber 2 toward the other end side (slurry discharge port 7 side), and passes through the space separated by the filter plate 3. pass. The stock slurry is filtered and dehydrated by the filter plate 3 when passing through the space partitioned by the filter plate 3, and the solid content concentration in the slurry gradually increases toward the other end side.
The agitation plate 4 between the filtration plates 3 is always rotating during filtration, agitates the supplied slurry, forcibly generates a shearing force near the surface of the filtration plate 3, and the surface of the filtration plate 3. The cake layer formed in the step is peeled off. In addition, by controlling the rotational speed of the stirring plate 4, by controlling the deposition rate of the solid content in the slurry and the removal rate, the thickness of the cake layer generated on the surface of the filter plate 3 is made constant, Filtration resistance can be made constant.

他端部側に到達した、固形分濃度が高くなったスラリー(濃縮スラリー)は、スラリー排出口7から排出され、スラリータンク11にて回収される。
なお、図2に示すように撹拌板4の駆動装置であるモータ5は、トルク制御装置5aにより制御されており、トルク制御装置5aは、自動バルブであるスラリー排出弁8と連動して動作することができる。ろ過室2内のスラリーの固形分濃度は、撹拌トルクとして検出され、スラリー排出弁8の制御により、濃度を制御した濃縮スラリーを連続的に排出することができる。濃縮スラリーの固形分濃度は、濃縮スラリーの流動性が保たれる範囲で任意に調整することができる。
The slurry (concentrated slurry) having reached the other end side and having a high solid content concentration is discharged from the slurry discharge port 7 and collected in the slurry tank 11.
As shown in FIG. 2, the motor 5 that is the drive device of the stirring plate 4 is controlled by the torque control device 5a, and the torque control device 5a operates in conjunction with the slurry discharge valve 8 that is an automatic valve. be able to. The solid content concentration of the slurry in the filtration chamber 2 is detected as a stirring torque, and the concentrated slurry whose concentration is controlled can be continuously discharged by controlling the slurry discharge valve 8. The solid content concentration of the concentrated slurry can be arbitrarily adjusted as long as the fluidity of the concentrated slurry is maintained.

なお、本発明の製造方法では、工程(2)で得られた濃縮スラリーを、工程(3)の乾燥工程に順次供給することで、連続的に遷移金属水酸化物の乾燥物を得ることができるが、濃縮スラリー中の固形分濃度は、後工程である乾燥工程の効率を向上させる観点からは、3重量%以上が好ましく、10重量%以上がより好ましい。濃縮スラリー中の固形分濃度が、3重量%未満では、乾燥時の熱量負荷が大きくなり、乾燥が不十分になる場合がある。   In addition, in the manufacturing method of this invention, the dried product of a transition metal hydroxide can be obtained continuously by supplying the concentrated slurry obtained in the step (2) sequentially to the drying step of the step (3). However, the solid content concentration in the concentrated slurry is preferably 3% by weight or more, and more preferably 10% by weight or more from the viewpoint of improving the efficiency of the drying step, which is a subsequent step. When the solid content concentration in the concentrated slurry is less than 3% by weight, the heat load during drying becomes large, and drying may be insufficient.

スラリータンク11にて回収された濃縮スラリーには、遷移金属水酸化物以外の不純物として、原液スラリーを得る過程における未反応物、副生物、添加剤、有機溶剤等が含まれる場合がある。
このような不純物が多い場合には、濃縮スラリーの洗浄を行うことが好ましい。
洗浄液としては、通常、原液スラリーを形成する際に使用した溶媒と同様のものが使用されるが、これに限定されず、後工程の乾燥工程にて除去できるものであればよい。具体的には、水、エタノール等のアルコール類などが挙げられる。
具体的には、洗浄水供給設備13から洗浄液を供給してスラリーを希釈し、希釈されたスラリーの全部または一部は、再度、クロスフローろ過装置1に供され、ろ過される。希釈されたスラリーを再度ろ過することにより、不純物をろ液と共に排出し、スラリー中の不純物濃度を低減する。このようにクロスフローろ過装置1及びスラリータンク11間をスラリー循環させ、必要とする濃縮スラリーが所定の固形分濃度、及び、所定の不純物濃度になるまで、洗浄および濃縮が繰り返される。
The concentrated slurry recovered in the slurry tank 11 may contain unreacted substances, by-products, additives, organic solvents, and the like in the process of obtaining the stock solution slurry as impurities other than the transition metal hydroxide.
When there are many such impurities, it is preferable to wash the concentrated slurry.
As the cleaning liquid, the same solvent as that used when forming the stock solution slurry is usually used, but the cleaning liquid is not limited to this, and any cleaning liquid can be used as long as it can be removed in a subsequent drying step. Specific examples include water and alcohols such as ethanol.
Specifically, the cleaning liquid is supplied from the cleaning water supply equipment 13 to dilute the slurry, and all or a part of the diluted slurry is supplied again to the crossflow filtration device 1 and filtered. By filtering the diluted slurry again, impurities are discharged together with the filtrate to reduce the impurity concentration in the slurry. In this way, the slurry is circulated between the cross-flow filtration device 1 and the slurry tank 11, and washing and concentration are repeated until the required concentrated slurry has a predetermined solid content concentration and a predetermined impurity concentration.

なお、本発明で用いるクロスフローろ過装置の構成はこの例の構成に限るものではない。例えば、ろ過板3が回転駆動されるように構成され、これによりろ過室内のスラリーが撹拌されるものであってもよい。また、スラリータンクとして、原水スラリー専用タンクと濃縮スラリー専用タンクに分けてもよい。
また、ろ過の条件は、目的とする濃縮スラリーを得ることができればよく、濃縮スラリーにおける固形分濃度、クロスフローろ過装置の構成等を考慮して適宜決定される。以下に具体的な条件を例示するが、この条件に限定されるわけではない。
ろ過圧力(スラリー供給圧力)は、通常0.2〜0.4MPaG(ゲージ圧力)程度である。ろ過圧力が高いほどろ過速度は速くなるが、ろ過圧力が高すぎた場合、ケークの性状によってはケーク層が圧密されてろ過性が悪化する可能性がある。
また、撹拌板4の回転速度は、定常運転時で周速5〜12m/s程度である。回転速度が小さすぎると、ろ材に堆積するケーク層の剥離効果が不十分となり、ろ過速度が低下する。また、回転速度が高すぎると過負荷となり、装置のシール部分からスラリーが漏れだすおそれがある。
また、ろ過温度は、通常、15〜50℃程度である。温度が低すぎるとスラリーの粘度が高くなりすぎてろ過速度が不十分になる場合がある。また、温度が高すぎるとスラリーに含まれる遷移金属水酸化物が変質し、リチウム複合金属酸化物としたときの品質劣化の原因となるおそれがある。
In addition, the structure of the crossflow filtration apparatus used by this invention is not restricted to the structure of this example. For example, the filter plate 3 may be configured to be rotationally driven, whereby the slurry in the filtration chamber may be stirred. The slurry tank may be divided into a raw water slurry dedicated tank and a concentrated slurry dedicated tank.
In addition, the filtration conditions only need to be able to obtain the target concentrated slurry, and are appropriately determined in consideration of the solid content concentration in the concentrated slurry, the configuration of the crossflow filtration device, and the like. Specific conditions are illustrated below, but are not limited to these conditions.
The filtration pressure (slurry supply pressure) is usually about 0.2 to 0.4 MPaG (gauge pressure). The higher the filtration pressure, the faster the filtration rate. However, if the filtration pressure is too high, the cake layer may be consolidated depending on the properties of the cake, and the filterability may deteriorate.
Moreover, the rotational speed of the stirring plate 4 is about 5-12 m / s at the peripheral speed at the time of steady operation. If the rotation speed is too low, the peeling effect of the cake layer deposited on the filter medium becomes insufficient, and the filtration speed decreases. Further, if the rotational speed is too high, the load is overloaded, and the slurry may leak from the seal portion of the apparatus.
Moreover, filtration temperature is about 15-50 degreeC normally. If the temperature is too low, the viscosity of the slurry becomes too high and the filtration rate may be insufficient. Moreover, if the temperature is too high, the transition metal hydroxide contained in the slurry may be altered, which may cause quality deterioration when the lithium composite metal oxide is obtained.

本発明の製造方法では、工程(2)のクロスフローろ過によって得た濃縮スラリーを、後工程である工程(3)に順次供給することで、連続的に遷移金属水酸化物の乾燥物を得ることができる。   In the production method of the present invention, the concentrated slurry obtained by the cross-flow filtration in the step (2) is sequentially supplied to the subsequent step (3) to continuously obtain a dried transition metal hydroxide. be able to.

〔工程(3)〕
次いで、工程(3)について説明する。
工程(3)は、濃縮スラリーを直接乾燥する工程である。
ここで、「直接乾燥」とは、全量ろ過、遠心分離などの脱水操作を経ることなく、濃縮スラリーの乾燥を行うことをいう。
スラリーを直接乾燥する方法としては、バンド乾燥、回転乾燥、赤外線乾燥、遠赤外線乾燥などが挙げられるが、加熱した気流(熱風)を熱源とする熱風乾燥法が、スラリーを短時間に乾燥できるため好ましい。
また、熱風乾燥により乾燥する場合、熱風の温度は、高いほど乾燥能力は高いが、高すぎると乾燥物の品質が低下する場合があるため、通常、100〜400℃である。
[Step (3)]
Next, step (3) will be described.
Step (3) is a step of directly drying the concentrated slurry.
Here, “direct drying” means that the concentrated slurry is dried without undergoing a dehydration operation such as total filtration or centrifugation.
Examples of methods for directly drying the slurry include band drying, rotary drying, infrared drying, and far infrared drying, but the hot air drying method using a heated airflow (hot air) as a heat source can dry the slurry in a short time. preferable.
Moreover, when drying by hot air drying, the higher the temperature of the hot air, the higher the drying ability. However, if the temperature is too high, the quality of the dried product may be lowered.

濃縮スラリーを直接乾燥することにより、遷移金属水酸化物の乾燥物を得ることができる。この乾燥物のBET比表面積は、通常、10m2/g以上100m2/g以下程度である。この乾燥物のBET比表面積は、直接乾燥する際の乾燥温度によって調節することができる。乾燥物のBET比表面積は、後述の焼成時の反応性を促進させる意味で、20m2/g以上であることが好ましく、30m2/g以上であることがより好ましい。また、操作性の観点では、乾燥物のBET比表面積は、90m2/g以下であることが好ましく、85m2/g以下であることがより好ましい。また、乾燥物は、通常、0.001μm以上0.1μm以下の粒径の一次粒子と、一次粒子が凝集して形成された1μm以上100μm以下の粒径の二次粒子との混合物からなる。一次粒子、二次粒子の粒径は、走査型電子顕微鏡(以下、SEMということがある。)で観察することにより、測定することができる。 二次粒子の粒径は、1μm以上50μm以下であることが好ましく、1μm以上30μm以下であることがより好ましい。 By directly drying the concentrated slurry, a dried transition metal hydroxide can be obtained. The BET specific surface area of the dried product is usually about 10 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less. The BET specific surface area of the dried product can be adjusted by the drying temperature at the time of direct drying. The BET specific surface area of the dried product is preferably 20 m 2 / g or more, and more preferably 30 m 2 / g or more, in order to promote the reactivity during firing described later. Further, in the viewpoint of operability, BET specific surface area of the dried product is preferably 90m 2 / g or less, and more preferably less 85 m 2 / g. The dried product is usually composed of a mixture of primary particles having a particle diameter of 0.001 μm or more and 0.1 μm or less and secondary particles having a particle diameter of 1 μm or more and 100 μm or less formed by aggregation of the primary particles. The particle diameters of the primary particles and the secondary particles can be measured by observing with a scanning electron microscope (hereinafter sometimes referred to as SEM). The particle size of the secondary particles is preferably 1 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 30 μm or less.

〔リチウム複合金属酸化物の製造〕
上記した本発明の製造方法により得られた遷移金属水酸化物の乾燥物をリチウム化合物と混合し、焼成する方法により、リチウム複合金属酸化物を得ることができる。
リチウム化合物としては、水酸化リチウム、塩化リチウム、硝酸リチウムおよび炭酸リチウムからなる群より選ばれる1種以上の無水物並びに該1種以上の水和物を挙げることができる。混合は、乾式混合、湿式混合のいずれによってもよいが、簡便性の観点では、乾式混合が好ましい。混合装置としては、攪拌混合、V型混合機、W型混合機、リボン混合機、ドラムミキサー、ボールミル等を挙げることができる。
[Production of lithium composite metal oxides]
A lithium composite metal oxide can be obtained by a method in which the dried transition metal hydroxide obtained by the production method of the present invention described above is mixed with a lithium compound and baked.
Examples of the lithium compound include one or more anhydrides selected from the group consisting of lithium hydroxide, lithium chloride, lithium nitrate, and lithium carbonate, and one or more hydrates thereof. The mixing may be either dry mixing or wet mixing, but from the viewpoint of simplicity, dry mixing is preferable. Examples of the mixing device include stirring and mixing, a V-type mixer, a W-type mixer, a ribbon mixer, a drum mixer, a ball mill, and the like.

前記乾燥物をリチウム化合物と混合したのちに焼成する際の保持温度により、得られるリチウム複合金属酸化物のBET比表面積を調整することができる。通常、保持温度が高くなればなるほど、BET比表面積は小さくなる傾向にある。保持温度を低くすればするほど、BET比表面積は大きくなる傾向にある。
保持温度としては、650℃以上900℃以下の範囲であることが好ましい。前記保持温度で保持する時間は、通常0.1〜20時間であり、好ましくは0.5〜8時間である。前記保持温度までの昇温速度は、通常50℃〜400℃/時間であり、前記保持温度から室温までの降温速度は、通常10℃〜400℃/時間である。また、焼成の雰囲気としては、大気、酸素、窒素、アルゴンまたはそれらの混合ガスを用いることができるが、大気雰囲気が好ましい。
The BET specific surface area of the obtained lithium composite metal oxide can be adjusted by the holding temperature when the dried product is mixed with the lithium compound and then fired. Usually, the higher the holding temperature, the smaller the BET specific surface area tends to be. The BET specific surface area tends to increase as the holding temperature is lowered.
The holding temperature is preferably in the range of 650 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. The holding time at the holding temperature is usually 0.1 to 20 hours, preferably 0.5 to 8 hours. The rate of temperature rise to the holding temperature is usually 50 ° C. to 400 ° C./hour, and the rate of temperature drop from the holding temperature to room temperature is usually 10 ° C. to 400 ° C./hour. As the firing atmosphere, air, oxygen, nitrogen, argon, or a mixed gas thereof can be used, but an air atmosphere is preferable.

前記焼成の際に、前記乾燥物をリチウム化合物と混合した混合物は、反応促進剤を含有していてもよい。
反応促進剤として、具体的には、NaCl、KCl、RbCl、CsCl、CaCl2、MgCl2、SrCl2、BaCl2及びNH4Clなどの塩化物、Na2CO3、K2CO3、Rb2CO3、Cs2CO3、CaCO3、MgCO3、SrCO3及びBaCO3などの炭酸塩、K2SO4、Na2SO4などの硫酸塩、NaF、KF、NH4Fなどのフッ化物が挙げられる。この中でも、好ましくはNa、K、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr及びBaからなる群から選ばれる1種以上の元素の塩化物、炭酸塩および硫酸塩を挙げることができ、より好ましくはKCl、K2CO3、K2SO4である。また、反応促進剤はそれぞれ単独で用いてもよいし、2種以上を併用することもできる。
混合物が反応促進剤を含有することで、混合物の焼成時の反応性を向上させ、得られるリチウム複合金属酸化物のBET比表面積を調整することが可能な場合がある。
反応促進剤を混合物に含有させるには、例えば遷移金属水酸化物をリチウム化合物と混合するときに反応促進剤を添加すればよい。
また、反応促進剤は、焼成後のリチウム複合金属酸化物に残留していてもよいし、洗浄、蒸発等により除去されていてもよい。
なお、反応促進剤を使用する場合、混合物と反応促進剤との混合割合は、混合物100重量部中、通常0.1重量部以上100重量部以下が好ましく、1.0重量部以上25重量部以下がより好ましい。
In the firing, the mixture obtained by mixing the dried product with the lithium compound may contain a reaction accelerator.
Specific examples of the reaction accelerator include chlorides such as NaCl, KCl, RbCl, CsCl, CaCl 2 , MgCl 2 , SrCl 2 , BaCl 2 and NH 4 Cl, Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Rb 2. Carbonates such as CO 3 , Cs 2 CO 3 , CaCO 3 , MgCO 3 , SrCO 3 and BaCO 3 , sulfates such as K 2 SO 4 and Na 2 SO 4 , fluorides such as NaF, KF and NH 4 F Can be mentioned. Among these, the chloride, carbonate and sulfate of at least one element selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Ca, Mg, Sr and Ba can be mentioned, and more preferably KCl. , K 2 CO 3 , K 2 SO 4 . Moreover, a reaction accelerator may be used independently, respectively, and 2 or more types can also be used together.
When the mixture contains a reaction accelerator, it may be possible to improve the reactivity during firing of the mixture and adjust the BET specific surface area of the obtained lithium composite metal oxide.
In order to contain the reaction accelerator in the mixture, for example, the reaction accelerator may be added when the transition metal hydroxide is mixed with the lithium compound.
Further, the reaction accelerator may remain in the fired lithium composite metal oxide or may be removed by washing, evaporation or the like.
When a reaction accelerator is used, the mixing ratio of the mixture and the reaction accelerator is usually preferably 0.1 part by weight or more and 100 parts by weight or less in 100 parts by weight of the mixture, and 1.0 part by weight or more and 25 parts by weight or less. The following is more preferable.

焼成により得られたリチウム複合金属酸化物はボールミルやジェットミルなどを用いて粉砕してもよい。粉砕によって、リチウム複合金属酸化物のBET比表面積を調整することが可能な場合がある。また、粉砕と焼成を2回以上繰り返してもよい。また、リチウム複合金属酸化物は必要に応じて洗浄あるいは分級することもできる。   The lithium composite metal oxide obtained by firing may be pulverized using a ball mill or a jet mill. It may be possible to adjust the BET specific surface area of the lithium composite metal oxide by grinding. Moreover, you may repeat a grinding | pulverization and baking twice or more. Further, the lithium composite metal oxide can be washed or classified as necessary.

上記の方法により得られるリチウム複合金属酸化物は、二次電池、中でも非水電解質二次電池に有用な正極活物質となる。   The lithium composite metal oxide obtained by the above method becomes a positive electrode active material useful for secondary batteries, particularly nonaqueous electrolyte secondary batteries.

上記の方法により得られるリチウム複合金属酸化物は、通常、0.05μm以上1μm以下の平均粒径の一次粒子から構成され、一次粒子と、一次粒子が凝集して形成された0.1μm以上100μm以下の平均粒径の二次粒子との混合物からなる。一次粒子及び二次粒子の平均粒径は、それぞれSEM(走査型電子顕微鏡)で観察することにより、測定することができる。   The lithium composite metal oxide obtained by the above method is usually composed of primary particles having an average particle diameter of 0.05 μm or more and 1 μm or less, and is formed by agglomeration of primary particles and primary particles of 0.1 μm or more and 100 μm. It consists of a mixture with secondary particles of the following average particle size. The average particle diameters of the primary particles and the secondary particles can be measured by observing with an SEM (scanning electron microscope).

上記の方法により得られるリチウム複合金属酸化物の構造が通常α-NaFeO2型結晶構造、すなわちR−3mの空間群に帰属される結晶構造である。結晶構造は、リチウム複合金属酸化物について、CuKαを線源とする粉末X線回折測定により得られる粉末X線回折図形から同定することができる。 The structure of the lithium composite metal oxide obtained by the above method is usually an α-NaFeO 2 type crystal structure, that is, a crystal structure belonging to the R-3m space group. The crystal structure can be identified for a lithium composite metal oxide from a powder X-ray diffraction pattern obtained by powder X-ray diffraction measurement using CuKα as a radiation source.

上記の方法により得られるリチウム複合金属酸化物におけるLiの組成としては、Ni、Mn、Fe,Co等の遷移金属元素の合計量(モル)に対し、Liの量(モル)は、通常、0.5以上1.5以下であり、容量維持率をより高める意味で、0.95以上1.5以下であることが好ましく、より好ましくは1.0以上1.4以下である。リチウム複合金属酸化物を以下の式(A)として表したときには、yは、通常、0.5以上1.5以下であり、好ましくは0.95以上1.5以下、より好ましくは1.0以上1.4以下である。
Liy(Ni1-xx)O2 (A)
(ここで、Mは、1種以上の遷移金属元素を、xは0<x<1を満足する数をそれぞれ表す。)
As the composition of Li in the lithium composite metal oxide obtained by the above method, the amount (mol) of Li is usually 0 with respect to the total amount (mol) of transition metal elements such as Ni, Mn, Fe and Co. 0.5 or more and 1.5 or less, and preferably 0.95 or more and 1.5 or less, more preferably 1.0 or more and 1.4 or less, in order to further increase the capacity retention rate. When the lithium composite metal oxide is represented as the following formula (A), y is usually 0.5 or more and 1.5 or less, preferably 0.95 or more and 1.5 or less, more preferably 1.0. It is 1.4 or less.
Li y (Ni 1-x M x ) O 2 (A)
(Here, M represents one or more transition metal elements, and x represents a number satisfying 0 <x <1.)

また、本発明の効果を損なわない範囲で、上記の方法により得られる本発明のリチウム複合金属酸化物は、遷移金属元素の一部を、他元素で置換してもよい。ここで、他元素としては、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Mg、Sc、Y、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Tc、Ru、Rh、Ir、Pd、Cu、Ag、Zn等の元素を挙げることができる。   In addition, in the lithium composite metal oxide of the present invention obtained by the above method, a part of the transition metal element may be substituted with another element within a range not impairing the effects of the present invention. Here, as other elements, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg, Sc, Y, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Tc, Ru, Rh, Ir, Pd, Examples of the element include Cu, Ag, and Zn.

上記の方法により得られるリチウム複合金属酸化物を構成する粒子の表面に、リチウム複合金属酸化物とは異なる化合物を付着させてもよい。このような化合物としては、例えば、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Mgおよび遷移金属元素からなる群より選ばれる1種以上の元素を含有する化合物、好ましくはB、Al、Mg、Ga、InおよびSnからなる群より選ばれる1種以上の元素を含有する化合物、より好ましくはAlの化合物を挙げることができ、化合物として具体的には、前記元素の酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、有機酸塩を挙げることができ、好ましくは、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物である。また、これらの化合物を混合して用いてもよい。これら化合物の中でも、特に好ましい化合物はアルミナである。また、付着後に加熱を行ってもよい。   A compound different from the lithium composite metal oxide may be attached to the surface of the particles constituting the lithium composite metal oxide obtained by the above method. As such a compound, for example, a compound containing one or more elements selected from the group consisting of B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg and a transition metal element, preferably B, Al, A compound containing one or more elements selected from the group consisting of Mg, Ga, In, and Sn, more preferably, a compound of Al can be mentioned. Compounds, oxyhydroxides, carbonates, nitrates, and organic acid salts. Preferred are oxides, hydroxides, and oxyhydroxides. Moreover, you may use these compounds in mixture. Among these compounds, a particularly preferred compound is alumina. Moreover, you may heat after adhesion.

上記の方法により得られるリチウム複合金属酸化物は、正極活物質として有用であり、二次電池、特に非水電解質二次電池、とりわけリチウム二次電池の正極に好適である。この二次電池に用いられる正極活物質は、上記の方法により得られるリチウム複合金属酸化物が主成分であればよい。   The lithium composite metal oxide obtained by the above method is useful as a positive electrode active material, and is suitable for a secondary battery, particularly a nonaqueous electrolyte secondary battery, particularly a lithium secondary battery positive electrode. The positive electrode active material used for the secondary battery may be composed mainly of the lithium composite metal oxide obtained by the above method.

二次電池用の正極は、上記の方法により得られたリチウム複合金属酸化物を正極活物質として、公知の方法、例えば、国際公開第09/041722号パンフレットに記載の方法にて作製することができる。   The positive electrode for a secondary battery can be produced by a known method, for example, the method described in WO 09/041722 using the lithium composite metal oxide obtained by the above method as a positive electrode active material. it can.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を変更しない限り以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to a following example, unless the summary is changed.

(実施例1)
攪拌槽内で、水酸化カリウム100重量部を、蒸留水538重量部に、添加、攪拌により溶解し、水酸化カリウムを完全に溶解させ、水酸化カリウム水溶液(アルカリ水溶液)を調整した。
また、別の攪拌槽内で、蒸留水138重量部に、塩化ニッケル(II)六水和物51.5重量部、塩化マンガン(II)四水和物43.9重量部および塩化鉄(II)4水和物4.6重量部を添加、攪拌により溶解し、ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を得た。
次いで、別の攪拌槽に、蒸留水215重量部と前記水酸化カリウム水溶液24.7重量部を仕込んだ後、液温度を30℃にて、攪拌しながら、前記水酸化カリウム水溶液165重量部と前記ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液100重量部を滴下することにより、沈殿物を生成させ、沈殿物スラリー(原液スラリー)を得た。反応終点のpHを測定したところ、pHは13であった。
次いで、図4に示すクロスフローろ過・乾燥システムにてろ過および乾燥を行った。
上記で得た沈殿物スラリー100重量部を図4に示すクロスフローろ過システムのスラリー貯槽A1に仕込み、仕込んだスラリーをポンプ(図示せず)にて、フィルターA2(日本ガイシ株式会社製セラミック膜フィルター(Cefilt UF膜 細孔径100Å))を経由してスラリー貯槽A1に循環するポンプ循環を、室温下にて行いながら、ろ液を61重量部抜き出して濃縮を行なった。この時の運転条件は、フィルター入口圧力を0.3MPaG(ゲージ圧力)、フィルター出口圧力を0.2〜0.25MPaG(ゲージ圧力)とし、フィルターにおけるスラリーの線速度を4m/sとした。
次いで、スラリー貯槽A1内に蒸留水61重量部を加えて、スラリーを希釈した後、先の濃縮と同一条件にて、ろ過を行なった。同様に蒸留水添加ならびにろ過を行なう操作を繰り返し実施した。この時にスラリー貯槽A1内に得られたスラリー中の固形分濃度は10重量%であった。
前記濃縮スラリーを棚段式熱風乾燥器A3中で、120℃の熱風により直接乾燥して乾燥物を得た。
この乾燥物100重量部と炭酸リチウム52.1重量部と炭酸カリウム(反応促進剤)14.3重量部とをボールミルを用いて、乾式混合して、混合物を得た。次いで、該混合物をアルミナ製焼成容器に入れ、電気炉を用いて大気中870℃で、6時間保持して焼成を行ない、室温まで冷却して、焼成品を得て、得られた焼成品を粉砕し、蒸留水でろ過ならびに洗浄を行ない、300℃で6時間乾燥して、粉末を得た。
この粉末の結晶構造は、R−3mの空間群に帰属される結晶構造であった。
Example 1
In a stirring tank, 100 parts by weight of potassium hydroxide was added to 538 parts by weight of distilled water and dissolved by stirring to completely dissolve potassium hydroxide, thereby preparing an aqueous potassium hydroxide solution (alkaline aqueous solution).
In another stirring tank, 138 parts by weight of distilled water, 51.5 parts by weight of nickel (II) chloride hexahydrate, 43.9 parts by weight of manganese (II) chloride tetrahydrate and iron chloride (II) ) 4.6 parts by weight of tetrahydrate was added and dissolved by stirring to obtain a nickel-manganese-iron mixed aqueous solution.
Next, after adding 215 parts by weight of distilled water and 24.7 parts by weight of the aqueous potassium hydroxide solution to another stirring tank, 165 parts by weight of the aqueous potassium hydroxide solution with stirring at a liquid temperature of 30 ° C. By dropping 100 parts by weight of the nickel-manganese-iron mixed aqueous solution, a precipitate was generated to obtain a precipitate slurry (stock slurry). When the pH at the end of the reaction was measured, the pH was 13.
Subsequently, it filtered and dried with the crossflow filtration and drying system shown in FIG.
100 parts by weight of the precipitate slurry obtained above is charged into the slurry storage tank A1 of the cross flow filtration system shown in FIG. 4, and the charged slurry is filtered with a pump (not shown) to filter A2 (ceramic membrane filter manufactured by NGK Corporation). 61 parts by weight of the filtrate was extracted and concentrated while performing pump circulation at room temperature via the (Cefilt UF membrane pore diameter 100 mm)). The operating conditions at this time were such that the filter inlet pressure was 0.3 MPaG (gauge pressure), the filter outlet pressure was 0.2 to 0.25 MPaG (gauge pressure), and the linear velocity of the slurry in the filter was 4 m / s.
Next, 61 parts by weight of distilled water was added to the slurry storage tank A1 to dilute the slurry, followed by filtration under the same conditions as the previous concentration. Similarly, the operation of adding distilled water and filtering was repeated. At this time, the solid content concentration in the slurry obtained in the slurry storage tank A1 was 10% by weight.
The concentrated slurry was directly dried with hot air at 120 ° C. in a shelf-type hot air dryer A3 to obtain a dried product.
100 parts by weight of the dried product, 52.1 parts by weight of lithium carbonate, and 14.3 parts by weight of potassium carbonate (reaction accelerator) were dry-mixed using a ball mill to obtain a mixture. Next, the mixture is put in an alumina firing container, and is fired by holding it in the atmosphere at 870 ° C. for 6 hours using an electric furnace, cooling to room temperature, obtaining a fired product, and obtaining the fired product. The powder was pulverized, filtered and washed with distilled water, and dried at 300 ° C. for 6 hours to obtain a powder.
The crystal structure of this powder was a crystal structure belonging to the R-3m space group.

(実施例2)
撹拌槽内で、水酸化カリウム100重量部を、蒸留水538重量部に、添加、撹拌により溶解し、水酸化カリウムを完全に溶解させ、水酸化カリウム水溶液(アルカリ水溶液)を調整した。
また、別の撹拌槽内で、蒸留水138重量部に、塩化ニッケル(II)六水和物51.5重量部、塩化マンガン(II)四水和物43.9重量部および塩化鉄(II)4水和物4.6重量部を添加、撹拌により溶解し、ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を得た。
次いで、別の撹拌槽に、蒸留水215重量部と前記水酸化カリウム水溶液24.7重量部を仕込んだ後、液温度を30℃にて、撹拌しながら、前記水酸化カリウム水溶液165重量部と前記ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液100重量部を滴下することにより、共沈物(固形分)が生成し、原液スラリーを得た。反応終点のpH(水素イオン濃度)を測定したところ、pHは13であった。
次いで、上述の図3の構成を有するろ過システムを用いてスラリーの濃縮を行った。なお、クロスフローろ過装置1として、図2の構成を有するロータリーフィルターRF−02型(寿工業株式会社製)を使用した。
まず、原液スラリー100重量部をスラリータンク11に仕込み、仕込んだスラリーを送液ポンプ12にて、クロスフローろ過装置1を経由してスラリータンク11に循環させるポンプ循環を、室温下にて行いながら、ろ液を50重量部抜き出して濃縮を行なった。
この時の運転条件は、入口圧力を0.4MPaG(ゲージ圧力)とした。ろ布はP2560C(敷島カンバス製)を使用した。
次いで、洗浄水供給設備13からスラリータンク11内に蒸留水50重量部を供給して、スラリーを希釈した後、先の濃縮と同一条件にて、ろ過を行なった。同様に蒸留水添加ならびにろ過を行なう操作を繰り返すことによってスラリーを洗浄した。洗浄終了後、先の濃縮と同一条件にて、ろ液を抜き取りスラリーの濃縮を行った。この時に槽内に得られたスラリー中の固形分濃度20wt%であった。
このスラリーを棚段式熱風乾燥機中で、120℃の熱風により直接乾燥して乾燥物を得た。
この乾燥物100重量部と炭酸リチウム52.1重量部と炭酸カリウム(反応促進剤)14.3重量部とをボールミルを用いて、乾式混合して、混合物を得た。次いで、該混合物をアルミナ製焼成容器に入れ、電気炉を用いて大気中で870℃で6時間保持して焼成を行ない、室温まで冷却して、焼成品を得て、これを粉砕し、蒸留水でろ過ならびに洗浄を行ない、300℃で6時間乾燥して、粉末を得た。
この粉末の結晶構造は、R−3mの空間群に帰属される結晶構造であった。
(Example 2)
In a stirring tank, 100 parts by weight of potassium hydroxide was added to 538 parts by weight of distilled water and dissolved by stirring to completely dissolve potassium hydroxide, thereby preparing an aqueous potassium hydroxide solution (alkali aqueous solution).
In another stirring tank, 138 parts by weight of distilled water, 51.5 parts by weight of nickel (II) chloride hexahydrate, 43.9 parts by weight of manganese (II) chloride tetrahydrate and iron chloride (II) ) 4.6 parts by weight of tetrahydrate was added and dissolved by stirring to obtain a nickel-manganese-iron mixed aqueous solution.
Next, 215 parts by weight of distilled water and 24.7 parts by weight of the aqueous potassium hydroxide solution were charged in another stirring tank, and then the aqueous solution of potassium hydroxide was 165 parts by weight while stirring at a liquid temperature of 30 ° C. By dropping 100 parts by weight of the nickel-manganese-iron mixed aqueous solution, a coprecipitate (solid content) was generated, and a stock slurry was obtained. When the pH (hydrogen ion concentration) at the end of the reaction was measured, the pH was 13.
Next, the slurry was concentrated using the filtration system having the configuration shown in FIG. In addition, as the crossflow filtration apparatus 1, the rotary filter RF-02 type (manufactured by Kotobuki Industries Co., Ltd.) having the configuration of FIG. 2 was used.
First, 100 parts by weight of the stock solution slurry is charged into the slurry tank 11, while pump circulation is performed at room temperature by circulating the charged slurry to the slurry tank 11 via the cross flow filtration device 1 using the liquid feed pump 12. Then, 50 parts by weight of the filtrate was extracted and concentrated.
The operating conditions at this time were such that the inlet pressure was 0.4 MPaG (gauge pressure). P2560C (made by Shikishima canvas) was used for the filter cloth.
Next, 50 parts by weight of distilled water was supplied from the washing water supply facility 13 into the slurry tank 11 to dilute the slurry, followed by filtration under the same conditions as the previous concentration. Similarly, the slurry was washed by repeating the operation of adding distilled water and filtering. After the washing, the filtrate was extracted under the same conditions as the previous concentration, and the slurry was concentrated. At this time, the solid content in the slurry obtained in the tank was 20 wt%.
This slurry was directly dried with hot air at 120 ° C. in a shelf hot air dryer to obtain a dried product.
100 parts by weight of the dried product, 52.1 parts by weight of lithium carbonate, and 14.3 parts by weight of potassium carbonate (reaction accelerator) were dry-mixed using a ball mill to obtain a mixture. Next, the mixture is placed in an alumina firing container, and is fired by holding it in the atmosphere at 870 ° C. for 6 hours using an electric furnace, and cooled to room temperature to obtain a fired product, which is pulverized and distilled. The mixture was filtered and washed with water, and dried at 300 ° C. for 6 hours to obtain a powder.
The crystal structure of this powder was a crystal structure belonging to the R-3m space group.

本発明によれば、二次電池の正極活物質の前駆体である遷移金属水酸化物を連続的に生
産できるため、工業的に有望である。
According to the present invention, a transition metal hydroxide that is a precursor of a positive electrode active material of a secondary battery can be continuously produced, which is industrially promising.

1 クロスフローろ過装置
2 ろ過室
3 ろ過板
4 撹拌板
4a 回転軸
5 モータ
5a トルク制御装置
6 スラリー供給口
7 スラリー排出口
8 スラリー排出弁
10 ろ過システム
11 スラリータンク
11a 撹拌装置
12 送液ポンプ
13 洗浄水供給設備
1,P2 配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cross flow filtration apparatus 2 Filtration chamber 3 Filtration plate 4 Stirring plate 4a Rotating shaft 5 Motor 5a Torque control device 6 Slurry supply port 7 Slurry discharge port 8 Slurry discharge valve 10 Filtration system 11 Slurry tank 11a Stirrer 12 Feed pump 13 Washing Water supply equipment P 1 and P 2 piping

A1 スラリー貯槽
A2 フィルター
A3 乾燥器
A1 Slurry tank A2 Filter A3 Dryer

Claims (15)

以下の工程(1)、(2)および(3)を含むことを特徴とする遷移金属水酸化物の製造方法。
工程(1) 遷移金属元素を含む溶液をアルカリと接触させることにより遷移金属水酸化物を主成分とする固形分を含む原液スラリーを得る工程
工程(2) クロスフローろ過によって、工程(1)で得た原液スラリー中の固形分の濃縮を行って濃縮スラリーを得る工程
工程(3) 工程(2)で得た濃縮スラリーを直接乾燥する工程
The manufacturing method of the transition metal hydroxide characterized by including the following processes (1), (2), and (3).
Step (1) Step (2) for obtaining a stock solution slurry containing a solid content mainly composed of a transition metal hydroxide by bringing a solution containing a transition metal element into contact with an alkali in Step (1) Step (3) for obtaining a concentrated slurry by concentrating solids in the obtained stock solution slurry Step for directly drying the concentrated slurry obtained in step (2)
濃縮スラリーを得る工程(2)において、原液スラリーまたは濃縮スラリー中の固形分の洗浄を行う請求項1記載の遷移金属水酸化物の製造方法。   The method for producing a transition metal hydroxide according to claim 1, wherein in the step (2) of obtaining the concentrated slurry, the solid content in the stock solution slurry or the concentrated slurry is washed. 濃縮スラリーを直接乾燥する工程(3)において、濃縮スラリーを熱風乾燥する請求項1または2記載の遷移金属水酸化物の製造方法。   The method for producing a transition metal hydroxide according to claim 1 or 2, wherein in the step (3) of directly drying the concentrated slurry, the concentrated slurry is dried with hot air. 濃縮スラリーの固形分濃度が、3重量%以上である請求項1から3のいずれかに記載の遷移金属水酸化物の製造方法。   The method for producing a transition metal hydroxide according to any one of claims 1 to 3, wherein the concentrated slurry has a solid content concentration of 3% by weight or more. 遷移金属元素が、NiおよびMnからなる群から選ばれる1以上の元素である請求項1から4のいずれかに記載の遷移金属水酸化物の製造方法。   The method for producing a transition metal hydroxide according to any one of claims 1 to 4, wherein the transition metal element is one or more elements selected from the group consisting of Ni and Mn. 遷移金属元素が、NiおよびMnからなる群から選ばれる1以上の元素並びにCoおよびFeからなる群から選ばれる1以上の元素である請求項1から4のいずれかに記載の遷移金属水酸化物の製造方法。   The transition metal hydroxide according to any one of claims 1 to 4, wherein the transition metal element is one or more elements selected from the group consisting of Ni and Mn and one or more elements selected from the group consisting of Co and Fe. Manufacturing method. 請求項1から6のいずれかに記載の製造方法により遷移金属水酸化物を得、得られた遷移金属水酸化物をリチウム化合物と混合し、焼成することを特徴とするリチウム複合金属酸化物の製造方法。   A transition metal hydroxide is obtained by the production method according to claim 1, and the obtained transition metal hydroxide is mixed with a lithium compound and fired. Production method. 以下の工程(1)、(2)および(3)を含むことを特徴とする遷移金属水酸化物の製造方法。
工程(1) 遷移金属元素を含む溶液をアルカリと接触させることにより遷移金属水酸化物を主成分とする固形分を含む原液スラリーを得る工程
工程(2) ろ材の表面近傍に強制的に剪断力を発生させてろ材表面に形成される前記固形分の層を剥離しながら行なうクロスフローろ過によって、工程(1)で得た原液スラリー中の固形分の濃縮を行って濃縮スラリーを得る工程
工程(3) 工程(2)で得た濃縮スラリーを直接乾燥する工程
The manufacturing method of the transition metal hydroxide characterized by including the following processes (1), (2), and (3).
Step (1) Step of obtaining a stock solution slurry containing a solid content mainly composed of a transition metal hydroxide by bringing a solution containing a transition metal element into contact with an alkali Step (2) Forcing a shear force near the surface of the filter medium Step of obtaining a concentrated slurry by concentrating the solid content in the stock slurry obtained in step (1) by cross-flow filtration performed while peeling off the solid content layer formed on the filter medium surface by generating 3) A step of directly drying the concentrated slurry obtained in the step (2).
工程(2)において、ろ材の表面近傍を撹拌することによって、ろ材の表面近傍に強制的に剪断力を発生させる請求項8記載の遷移金属水酸化物の製造方法。   The method for producing a transition metal hydroxide according to claim 8, wherein in the step (2), the vicinity of the surface of the filter medium is agitated to forcibly generate a shearing force in the vicinity of the surface of the filter medium. 工程(2)において、原液スラリーまたは濃縮スラリー中の固形分の洗浄を行う請求項8または9に記載の遷移金属水酸化物の製造方法。   The method for producing a transition metal hydroxide according to claim 8 or 9, wherein in the step (2), the solid content in the stock solution slurry or the concentrated slurry is washed. 工程(3)において、濃縮スラリーを熱風乾燥する請求項8から10のいずれかに記載の遷移金属水酸化物の製造方法。   The method for producing a transition metal hydroxide according to any one of claims 8 to 10, wherein the concentrated slurry is dried with hot air in the step (3). 濃縮スラリー中の固形分濃度が、3重量%以上である請求項8から11のいずれかに記載の遷移金属水酸化物の製造方法。   The method for producing a transition metal hydroxide according to any one of claims 8 to 11, wherein the solid content concentration in the concentrated slurry is 3% by weight or more. 工程(1)における、遷移金属元素が、NiおよびMnからなる群から選ばれる1以上の元素である請求項8から12のいずれかに記載の遷移金属水酸化物の製造方法。   The method for producing a transition metal hydroxide according to any one of claims 8 to 12, wherein the transition metal element in step (1) is one or more elements selected from the group consisting of Ni and Mn. 工程(1)における、遷移金属元素が、NiおよびMnからなる群から選ばれる1以上の元素並びにCoおよびFeからなる群から選ばれる1以上の元素である請求項8から12のいずれかに記載の遷移金属水酸化物の製造方法。   The transition metal element in step (1) is one or more elements selected from the group consisting of Ni and Mn and one or more elements selected from the group consisting of Co and Fe. Of producing a transition metal hydroxide. 請求項8から14のいずれかに記載の製造方法により遷移金属水酸化物を得、得られた遷移金属水酸化物をリチウム化合物と混合し、焼成することを特徴とするリチウム複合金属酸化物の製造方法。   A transition metal hydroxide is obtained by the production method according to any one of claims 8 to 14, and the obtained transition metal hydroxide is mixed with a lithium compound and calcined. Production method.
JP2011093288A 2010-04-27 2011-04-19 Method for producing transition metal hydroxide Withdrawn JP2012087039A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011093288A JP2012087039A (en) 2010-04-27 2011-04-19 Method for producing transition metal hydroxide

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010102592 2010-04-27
JP2010102592 2010-04-27
JP2010211121 2010-09-21
JP2010211121 2010-09-21
JP2011093288A JP2012087039A (en) 2010-04-27 2011-04-19 Method for producing transition metal hydroxide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012087039A true JP2012087039A (en) 2012-05-10

Family

ID=44861344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011093288A Withdrawn JP2012087039A (en) 2010-04-27 2011-04-19 Method for producing transition metal hydroxide

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2012087039A (en)
WO (1) WO2011136036A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015109421A1 (en) 2014-06-13 2015-12-17 Jtekt Corporation Apparatus and method for producing an electricity storage material
WO2022202549A1 (en) * 2021-03-24 2022-09-29 月島機械株式会社 Slurry dilution/washing method

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3218078B1 (en) * 2014-11-13 2023-01-11 Basf Se Process for the preparation of particles
CN107812405A (en) * 2017-10-26 2018-03-20 威孔过滤科技(苏州)有限公司 The concentrated filter of self-cleaning type and its filtration system and thickening filtration method
CN113072081A (en) * 2021-03-25 2021-07-06 四川恩特普环保科技有限公司 Impurity removal process for lithium sulfate purification completion liquid

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62132514A (en) * 1985-12-03 1987-06-15 Ngk Insulators Ltd Cross flow filter
JP2685897B2 (en) * 1989-05-17 1997-12-03 株式会社東芝 Method and device for operating ceramic filter
JPH0389908A (en) * 1989-09-01 1991-04-15 Ngk Insulators Ltd Cross-flow filtering method
JPH05137975A (en) * 1991-11-12 1993-06-01 Toto Ltd Rotary flat membrane equipment
JP3257350B2 (en) * 1995-06-09 2002-02-18 松下電器産業株式会社 Non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing its positive electrode active material
JP5194876B2 (en) * 2008-02-25 2013-05-08 住友金属鉱山株式会社 Nickel oxide powder and method for producing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015109421A1 (en) 2014-06-13 2015-12-17 Jtekt Corporation Apparatus and method for producing an electricity storage material
US10076855B2 (en) 2014-06-13 2018-09-18 Jtekt Corporation Apparatus and method for manufacturing an electricity storage material
WO2022202549A1 (en) * 2021-03-24 2022-09-29 月島機械株式会社 Slurry dilution/washing method
JP7423570B2 (en) 2021-03-24 2024-01-29 月島機械株式会社 Slurry dilution cleaning method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011136036A1 (en) 2011-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012046854A1 (en) Positive electrode material precursor for lithium secondary cell and method for producing positive electrode material
JP6023587B2 (en) Method for producing positive electrode active material for lithium ion battery
KR101275845B1 (en) Apparatus using couette-taylor vortice reaction equipment for preparing precursor of cathode material for lithium secondary battery
JP6204576B2 (en) Method for producing lithium titanium composite oxide doped with different metal, and lithium titanium composite oxide doped with different metal produced thereby
KR20130061038A (en) Manufacturing method of lithium-titanium composite doped by different metal, and lithium-titanium composite doped with different metal made by same
JP2012087039A (en) Method for producing transition metal hydroxide
JP5827950B2 (en) Manganese oxide particles and method for producing the same
TWI518974B (en) Novel lithium titanate, process for producing the lithium titanate, electrode active material comprising the lithium titanate and storage device using the electrode active material
KR20130055692A (en) Manganese oxide and method for producing same, and method for producing lithium manganese composite oxide using same
JP2020516016A (en) Lithium metal composite oxide powder with suppressed gas generation
JP6878927B2 (en) Manufacturing method of positive electrode active material for lithium ion secondary battery
KR20200138238A (en) Method for producing cathode material for lithium ion battery
JP5594663B2 (en) Alkali metal titanate compound, method for producing the same, electrode active material containing the alkali metal titanate compound, and electricity storage device using the electrode active material
JP6605390B2 (en) Lithium metal composite oxide powder
CN116947120A (en) Preparation method of precursor pretreated by molten salt, product and application thereof
WO2012077763A1 (en) Method for producing transition metal hydroxide
JP6605391B2 (en) Method for modifying lithium metal composite oxide powder
KR101171961B1 (en) Process for preparing Mn3O4
JP6495861B2 (en) Method for modifying lithium metal composite oxide powder
JP2011230957A (en) Method for producing transition metal hydroxide
JP6475186B2 (en) Method for modifying lithium metal composite oxide powder
JP2013232319A (en) Method for manufacturing positive electrode active material for lithium secondary battery
US20240132372A1 (en) Process for making a particulate (oxy)hydroxide or oxide
JP6605388B2 (en) Lithium metal composite oxide powder
WO2016021067A1 (en) Spherical manganese carbonate, lithium-manganese composite oxide and lithium-ion secondary battery using same, and methods for producing spherical metal carbonate and spherical manganese carbonate

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140701