JP2015110509A - Nickel-manganese composite oxide, method of producing the same, and application thereof - Google Patents

Nickel-manganese composite oxide, method of producing the same, and application thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2015110509A
JP2015110509A JP2014210272A JP2014210272A JP2015110509A JP 2015110509 A JP2015110509 A JP 2015110509A JP 2014210272 A JP2014210272 A JP 2014210272A JP 2014210272 A JP2014210272 A JP 2014210272A JP 2015110509 A JP2015110509 A JP 2015110509A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nickel
composite oxide
manganese composite
manganese
lithium
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
JP2014210272A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
藤井 康浩
Yasuhiro Fujii
康浩 藤井
望水 井手
Nozomi Ide
望水 井手
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.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh 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 Tosoh Corp filed Critical Tosoh Corp
Priority to JP2014210272A priority Critical patent/JP2015110509A/en
Publication of JP2015110509A publication Critical patent/JP2015110509A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • C01G53/66Nickelates containing alkaline earth metals, e.g. SrNiO3, SrNiO2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/30Three-dimensional structures
    • C01P2002/32Three-dimensional structures spinel-type (AB2O4)
    • 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
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • 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
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/77Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by unit-cell parameters, atom positions or structure diagrams
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/01Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/61Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/11Powder tap density
    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40Electric properties
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nickel-manganese composite oxide which is produced by a simple production process and has high metal element dispersibility, a method of producing the same, and an application thereof.SOLUTION: There are provided: the nickel-manganese composite oxide which is represented by chemical composition formula (NiM1MnM2)O(where M1 and M2 each represent one selected from Mg, Al, Ti, V, Cr, Fe, Co, Cu, Zn, and Zr, and 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.25, and -0.05≤α≤0.05 are satisfied) and whose crystal structure is a tetragonal spinel structure; the method of producing the same; and the application thereof.

Description

本発明は、ニッケル−マンガン系複合酸化物及びその製造方法、並びにその用途に関するものであり、詳しくは、リチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物の前駆体として適したニッケル−マンガン系複合酸化物、そのニッケル−マンガン系複合酸化物を使用して得られるリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物、及び、そのリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物を正極として使用するリチウム二次電池に関する。   The present invention relates to a nickel-manganese composite oxide, a method for producing the same, and its use. Specifically, the nickel-manganese composite oxide suitable as a precursor of a lithium-nickel-manganese composite oxide, The present invention relates to a lithium-nickel-manganese composite oxide obtained using the nickel-manganese composite oxide and a lithium secondary battery using the lithium-nickel-manganese composite oxide as a positive electrode.

スピネル型構造のリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物は5V級リチウム二次電池用正極活物質として注目されている。リチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物はニッケルとマンガンとが規則配列した超格子構造である。この物質の製造方法としては、ニッケル源、マンガン源を混合し焼成する固相反応法やニッケル及びマンガンを含有する複合炭酸塩、複合水酸化物、複合オキシ水酸化物、複合酸化物を前駆体とする製造方法がある。ニッケル及びマンガンを含有する複合化合物は、金属がより均一に分布しているため、ニッケルとマンガンの規則配列を前提とした場合、好ましい前駆体といえる。   A spinel-type lithium-nickel-manganese composite oxide has attracted attention as a positive electrode active material for 5V class lithium secondary batteries. The lithium-nickel-manganese composite oxide has a superlattice structure in which nickel and manganese are regularly arranged. The production method of this substance includes a solid phase reaction method in which a nickel source and a manganese source are mixed and calcined, and a composite carbonate, composite hydroxide, composite oxyhydroxide, composite oxide containing nickel and manganese as a precursor. There is a manufacturing method. The composite compound containing nickel and manganese is a preferable precursor when the ordered arrangement of nickel and manganese is premised because the metal is more uniformly distributed.

例えば、リチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物の前駆体として、共沈法により得られたニッケル−マンガン複合水酸化物を焼成したニッケル−マンガン複合酸化物を用いることが開示されている(特許文献1)。   For example, it is disclosed that a nickel-manganese composite oxide obtained by firing a nickel-manganese composite hydroxide obtained by a coprecipitation method is used as a precursor of a lithium-nickel-manganese composite oxide (Patent Literature). 1).

また、ニッケル塩とマンガン塩とを噴霧乾燥、焼成したニッケル−マンガン複合酸化物をリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物の前駆体として用いることが開示されている(特許文献2)。   Further, it is disclosed that a nickel-manganese composite oxide obtained by spray-drying and firing a nickel salt and a manganese salt is used as a precursor of a lithium-nickel-manganese composite oxide (Patent Document 2).

特開2012−216547号公報JP 2012-216547 A 特開2004−303710号公報JP 2004-303710 A

特許文献1のマンガンニッケル複合酸化物粒子粉末は、Fd−3mの空間群を有する立方晶スピネル型複合酸化物である。前記マンガンニッケル複合酸化物粉末は、マンガン塩水溶液に過剰量のアルカリ水溶液を用いて中和してマンガン水酸化物を含有する水懸濁液とし、酸化反応を行って四酸化三マンガン核粒子を得る一次反応を行い、該一次反応後の反応溶液に対してマンガン原料とニッケル原料を添加した後、酸化反応を行う二次反応を行い、次いで、酸化性雰囲気で焼成して得られる。以上のように、製造工程が非常に複雑であるため、製造コストが高価であると推定される。   The manganese nickel composite oxide particle powder of Patent Document 1 is a cubic spinel composite oxide having a space group of Fd-3m. The manganese nickel composite oxide powder is neutralized with an aqueous manganese salt solution using an excess amount of an alkaline aqueous solution to form an aqueous suspension containing manganese hydroxide, and an oxidation reaction is performed to obtain trimanganese tetraoxide core particles. The obtained primary reaction is performed, and after adding the manganese raw material and the nickel raw material to the reaction solution after the primary reaction, a secondary reaction is performed in which an oxidation reaction is performed, followed by firing in an oxidizing atmosphere. As described above, since the manufacturing process is very complicated, it is estimated that the manufacturing cost is expensive.

また、特許文献2のMnNi複合酸化物は、所定のMnとNiの原子比となるようにMn塩とNi塩を溶媒中に投入し、平均粒径が0.1μm以下となるまで粉砕混合し、得られたスラリーを噴霧乾燥させ、Mn塩とNi塩の混合物を得る工程、前記混合物を800〜1000℃で焼成する工程から成る。特許文献1と同様に製造コストが嵩むと推定される。   In addition, the MnNi composite oxide of Patent Document 2 is charged with a Mn salt and a Ni salt so as to have a predetermined atomic ratio of Mn and Ni, and pulverized and mixed until the average particle size becomes 0.1 μm or less. The obtained slurry is spray-dried to obtain a mixture of Mn salt and Ni salt, and the mixture is fired at 800 to 1000 ° C. It is estimated that the manufacturing cost increases as in the case of Patent Document 1.

このように、ニッケルとマンガンとが原子レベルで分散したニッケル−マンガン系複合酸化物は、正極であるリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物の前駆体として好適であるにもかかわらず、製造工程が複雑であるという課題を有している。   Thus, although the nickel-manganese composite oxide in which nickel and manganese are dispersed at the atomic level is suitable as a precursor of the lithium-nickel-manganese composite oxide as the positive electrode, the production process is not limited. It has the problem of being complicated.

本発明ではこれらの課題を解決し、共沈、洗浄、乾燥といった一般的かつ簡素な工程でニッケルとマンガンとが分散したニッケル−マンガン系複合酸化物を与えることができる。また、そのニッケル−マンガン系複合酸化物を使用して得られるリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物、及び、そのリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物を正極として使用するリチウム二次電池を提供することを目的とする。   The present invention solves these problems and can provide a nickel-manganese composite oxide in which nickel and manganese are dispersed by a general and simple process such as coprecipitation, washing and drying. Also provided are a lithium-nickel-manganese composite oxide obtained using the nickel-manganese composite oxide, and a lithium secondary battery using the lithium-nickel-manganese composite oxide as a positive electrode. For the purpose.

本発明者らはリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物の前駆体であるニッケル−マンガン系複合酸化物について鋭意検討した。その結果、一般的な共沈、洗浄、乾燥といった一連の操作で、pHと酸化還元電位を制御することにより、正方晶スピネル型ニッケル−マンガン系複合酸化物が得られることを見出し、さらに、金属元素の分散性の高いニッケル−マンガン系複合酸化物を前駆体としたリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物を正極として使用するリチウム二次電池が高性能であることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、化学組成式が(Ni(0.25+α)−xM1Mn(0.75−α)−yM2(但し、M1及びM2はそれぞれMg、Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Cu、Zn及びZrから選ばれる1種を表し、0≦x≦0.1、0≦y≦0.25であり、−0.05≦α≦0.05である)で表され、結晶構造が正方晶スピネル型構造であることを特徴とするニッケル−マンガン系複合酸化物、その製造方法、並びにその用途である。 The present inventors have intensively studied a nickel-manganese composite oxide which is a precursor of a lithium-nickel-manganese composite oxide. As a result, it has been found that a tetragonal spinel nickel-manganese composite oxide can be obtained by controlling the pH and oxidation-reduction potential through a series of operations such as general coprecipitation, washing, and drying. A lithium secondary battery using a lithium-nickel-manganese composite oxide having a highly dispersible nickel-manganese composite oxide as a precursor as a positive electrode is found to have high performance, and the present invention is completed. It came to. That is, in the present invention, the chemical composition formula is (Ni (0.25 + α) −x M1 x Mn (0.75−α) −y M2 y ) 3 O 4 (where M1 and M2 are Mg, Al, Ti, respectively) Represents one selected from V, Cr, Fe, Co, Cu, Zn and Zr, 0 ≦ x ≦ 0.1, 0 ≦ y ≦ 0.25, −0.05 ≦ α ≦ 0.05 And a nickel-manganese based composite oxide characterized in that the crystal structure is a tetragonal spinel structure, its production method, and its use.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物は、化学組成式が(Ni(0.25+α)−xM1Mn(0.75−α)−yM2(但し、M1及びM2はそれぞれMg、Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Cu、Zn及びZrから選ばれる1種を表し、0≦x≦0.1、0≦y≦0.25であり、−0.05≦α≦0.05である)で表される。 The nickel-manganese composite oxide of the present invention has a chemical composition formula of (Ni (0.25 + α) -x M1 x Mn (0.75-α) -y M2 y ) 3 O 4 (where M1 and M2 are Each represents one selected from Mg, Al, Ti, V, Cr, Fe, Co, Cu, Zn and Zr, 0 ≦ x ≦ 0.1, 0 ≦ y ≦ 0.25, −0.05 ≦ α ≦ 0.05).

Ni+M1=0.25±0.05、Mn+M2=0.75±0.05であり、これらを外れると、Ni2+、Mn4+という形式原子価から乖離し、5V付近(Li金属負極基準)の電池容量が低下する。 Ni + M1 = 0.25 ± 0.05 and Mn + M2 = 0.75 ± 0.05. When these values are deviated, they deviate from the formal valences of Ni 2+ and Mn 4+ and are around 5V (based on Li metal negative electrode). Battery capacity decreases.

−0.05≦α≦0.05であり、αがこの範囲を外れると、Ni2+、Mn4+という形式原子価から乖離し、5V付近(Li金属負極基準)の電池容量が低下する。α=0(Ni:Mn=0.25:0.75(モル比))が好ましい。 When −0.05 ≦ α ≦ 0.05 and α is out of this range, the battery capacity in the vicinity of 5 V (based on the Li metal negative electrode) decreases due to deviation from the formal valences of Ni 2+ and Mn 4+ . α = 0 (Ni: Mn = 0.25: 0.75 (molar ratio)) is preferable.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物は、異種金属がない場合(x=0及びy=0)でも十分な効果が発揮されるが、異種元素置換(M1,M2)により、電池性能、特に充放電サイクルの安定性の向上やMnの溶出抑制効果が期待できる。ただし、異種金属が多すぎると、スピネル型副格子内のNi−Mn規則配列の規則度が低下し、5V付近(Li金属負極基準)の電池容量が低下するため、0≦x≦0.1、0≦y≦0.25が必須である。スピネル型副格子内のNi−Mn規則配列の規則度や5V付近(Li金属負極基準)の電池容量を維持するため、Niに対する異種元素置換量は少ない方が好ましい。   The nickel-manganese based composite oxide of the present invention exhibits a sufficient effect even when there is no dissimilar metal (x = 0 and y = 0), but the battery performance, particularly by the dissimilar element substitution (M1, M2). An improvement in the stability of the charge / discharge cycle and an effect of suppressing elution of Mn can be expected. However, if there are too many different metals, the degree of ordering of the Ni—Mn ordered arrangement in the spinel sublattice decreases and the battery capacity near 5 V (based on the Li metal negative electrode) decreases. , 0 ≦ y ≦ 0.25 is essential. In order to maintain the degree of order of the Ni—Mn ordered arrangement in the spinel type sublattice and the battery capacity in the vicinity of 5 V (based on the Li metal negative electrode), it is preferable that the amount of substitution of different elements for Ni is small.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物の具体的な化学組成としては、例えば、(Ni0.25Mn0.75、(Ni0.25Mn0.65Ti0.10、(Ni0.20Fe0.05Mn0.75、(Ni0.23Mg0.02Mn0.75、(Ni0.23Zn0.02Mn0.75等が挙げられる。 The nickel - Specific chemical composition of the manganese-based composite oxide, for example, (Ni 0.25 Mn 0.75) 3 O 4, (Ni 0.25 Mn 0.65 Ti 0.10) 3 O 4 , (Ni 0.20 Fe 0.05 Mn 0.75 ) 3 O 4 , (Ni 0.23 Mg 0.02 Mn 0.75 ) 3 O 4 , (Ni 0.23 Zn 0.02 Mn 0 .75 ) 3 O 4 and the like.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物は、結晶構造が正方晶スピネル型である。正方晶スピネル型であることにより、NiおよびMnの元素分布が均一化され、Ni−Mn規則配列が実現しやすい利点がある。また、原料および最終生成物であるリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物の両方がスピネル型構造であることで、原料とリチウム化合物との反応が円滑に進行する可能性がある。ここに、正方晶スピネル型とは、結晶格子が正方晶に分類され、結晶構造はスピネル型であるものをいい、空間群がI41/amdである。格子定数aが5.7〜5.9Å、格子定数cが8.8〜9.4Åである場合、正方晶スピネル型酸化物の含有率が高く主相である。副相として、オキシ水酸化物、ハイドロタルサイト型水酸化物のいずれかまたは両方が微量生成する。さらに好ましくは、格子定数aが5.8〜5.9Å、格子定数cが8.8〜9.1Åである。この場合、極めて単一結晶相に近い結晶相が得られる。   The nickel-manganese composite oxide of the present invention has a tetragonal spinel type crystal structure. By being a tetragonal spinel type, there is an advantage that the element distribution of Ni and Mn is made uniform and a Ni—Mn ordered arrangement is easily realized. In addition, since both the raw material and the final product, the lithium-nickel-manganese composite oxide, have a spinel structure, the reaction between the raw material and the lithium compound may proceed smoothly. Here, the tetragonal spinel type means that the crystal lattice is classified as tetragonal, the crystal structure is a spinel type, and the space group is I41 / amd. When the lattice constant a is 5.7 to 5.9 Å and the lattice constant c is 8.8 to 9.4。, the content of the tetragonal spinel oxide is high and is the main phase. As a secondary phase, a trace amount of either or both of oxyhydroxide and hydrotalcite hydroxide is formed. More preferably, the lattice constant a is 5.8 to 5.9 and the lattice constant c is 8.8 to 9.1. In this case, a crystal phase very close to a single crystal phase can be obtained.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物のタップ密度は、電極中の正極活物質の充填性がエネルギー密度に影響するため、1.0g/cm以上であることが好ましく、1.5g/cm以上であることがさらに好ましく、2.0g/cm以上であることが特に好ましい。タップ密度が1.0g/cm以上であれば、本発明のニッケル―マンガン系複合酸化物を原料として得られるリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物の充填性が高くなりやすい。 The tap density of the nickel-manganese composite oxide of the present invention is preferably 1.0 g / cm 3 or more, because the filling property of the positive electrode active material in the electrode affects the energy density, and is preferably 1.5 g / cm 3. still more preferably 3 or more, and particularly preferably 2.0 g / cm 3 or more. When the tap density is 1.0 g / cm 3 or more, the filling property of the lithium-nickel-manganese composite oxide obtained using the nickel-manganese composite oxide of the present invention as a raw material tends to be high.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物は、理論平均原子価が2.7価のため、化学組成式中のNi、Mn、M1及びM2の平均原子価が2.5〜2.9であることが好ましく、2.6〜2.7がさらに好ましい。ここに、平均原子価は、ヨードメトリー法により求める。   Since the theoretical average valence of the nickel-manganese composite oxide of the present invention is 2.7, the average valence of Ni, Mn, M1, and M2 in the chemical composition formula is 2.5 to 2.9. It is preferably 2.6 to 2.7. Here, the average valence is determined by an iodometry method.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物の平均粒子径は、電極を形成しやすい粒子径に適合させるため、5〜20μmが好ましく、5〜10μmがさらに好ましい。なお、平均粒子径とは、一次粒子が凝集した二次粒子の平均粒子径、いわゆる凝集粒子径である。   The average particle size of the nickel-manganese composite oxide of the present invention is preferably 5 to 20 μm and more preferably 5 to 10 μm in order to adapt to the particle size at which an electrode can be easily formed. The average particle diameter is an average particle diameter of secondary particles in which primary particles are aggregated, that is, a so-called aggregated particle diameter.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物の比表面積は、特に限定するものではないが、高い充填性が得られやすいため、70m/g以下であることが好ましく、50m/g以下であることがさらに好ましく、30m/g以下であることが特に好ましく、10m/g以下であることが最も好ましい。一般的には、充填性と比表面積とは相関関係があるため、低比表面積の方が高い充填性の粉末が得られやすい。 The specific surface area of the nickel-manganese based composite oxide of the present invention is not particularly limited, but is preferably 70 m 2 / g or less, and preferably 50 m 2 / g or less because high filling properties are easily obtained. Is more preferably 30 m 2 / g or less, and most preferably 10 m 2 / g or less. In general, since the filling property and the specific surface area have a correlation, a powder having a high filling property is easily obtained with a low specific surface area.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物の粒子径分布は、特に限定するものではなく、例えば、単分散の粒子径分布、二峰性の粒子径分布等が挙げられる。単分散、すなわち、モノモーダルな分布を有する粒子径分布である場合には、正極とした際にも粒子径が均一であるため、その充放電反応もより均一なものとなる。   The particle size distribution of the nickel-manganese composite oxide of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a monodispersed particle size distribution and a bimodal particle size distribution. When the particle size distribution is monodispersed, that is, monomodal, the particle size is uniform even when the positive electrode is used, and the charge / discharge reaction is more uniform.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物は、化学組成式が(Ni(0.25+α)−xM1Mn(0.75−α)−yM2(但し、M1及びM2はそれぞれMg、Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Cu、Zn及びZrから選ばれる1種を表し、0≦x≦0.1、0≦y≦0.25であり、−0.05≦α≦0.05である)で表されるものであるが、その効果を阻害しない限り、化学組成式に含まれるものとは別に、例えば、Mg、Ca、Na、K等のアルカリ金属、アルカリ土類金属を含有していてもよい。これらのMg等は、極力少ない方が好ましいが、適量含むことで、サイクル性能向上の効果がみられる場合があるものの、1000ppmを超えると、4V電位平坦部容量が増加し、エネルギー密度を損なう課題があるため、1000ppm以下であり、20〜1000ppmが好ましく、200〜1000ppmがさらに好ましく、300〜600ppmが特に好ましい。 The nickel-manganese composite oxide of the present invention has a chemical composition formula of (Ni (0.25 + α) -x M1 x Mn (0.75-α) -y M2 y ) 3 O 4 (where M1 and M2 are Each represents one selected from Mg, Al, Ti, V, Cr, Fe, Co, Cu, Zn and Zr, 0 ≦ x ≦ 0.1, 0 ≦ y ≦ 0.25, −0.05 ≦ α ≦ 0.05), insofar as the effect is not inhibited, apart from those included in the chemical composition formula, for example, alkali metals such as Mg, Ca, Na, K, An alkaline earth metal may be contained. Although these Mg and the like are preferably as small as possible, the effect of improving the cycle performance may be seen by including an appropriate amount, but if it exceeds 1000 ppm, the capacity of the 4V potential flat part increases and the energy density is impaired. Therefore, it is 1000 ppm or less, preferably 20 to 1000 ppm, more preferably 200 to 1000 ppm, and particularly preferably 300 to 600 ppm.

次に、本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物の製造方法について説明する。   Next, a method for producing the nickel-manganese composite oxide of the present invention will be described.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物は、ニッケル及びマンガン、又はニッケル、マンガン、並びにMg、Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Cu、Zn及びZrから選ばれる1種以上を含む金属塩水溶液、苛性ソーダ水溶液及び酸化剤として有酸素ガスをpH7以上pH8.5未満、酸化還元電位−0.1〜0.2Vで混合して混合水溶液を得て、該混合水溶液中で析出させることにより製造することができる。   The nickel-manganese composite oxide of the present invention is nickel and manganese, or nickel, manganese, and a metal containing one or more selected from Mg, Al, Ti, V, Cr, Fe, Co, Cu, Zn, and Zr. By mixing an aqueous solution of salt, an aqueous solution of caustic soda, and an aerobic gas as an oxidant at a pH of 7 or more and less than 8.5 at an oxidation-reduction potential of -0.1 to 0.2 V to obtain a mixed aqueous solution, and depositing in the mixed aqueous solution Can be manufactured.

金属塩水溶液は、少なくともニッケル及びマンガンを含み、さらにMg、Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Cu、Zn及びZrから選ばれる1種以上の金属を含むことができる。金属塩水溶液としては、ニッケル及びマンガン、さらに他の所定の金属を含む硫酸塩、塩化物、硝酸塩、酢酸塩などを溶解させた水溶液や、硫酸、塩酸、硝酸などの無機酸、酢酸などの有機酸にニッケル及びマンガン、さらに他の所定の金属を溶解した水溶液等を挙げることができる。好ましい金属塩水溶液として、硫酸ニッケル及び硫酸マンガンを含む水溶液を例示することができる。   The metal salt aqueous solution contains at least nickel and manganese, and can further contain one or more metals selected from Mg, Al, Ti, V, Cr, Fe, Co, Cu, Zn, and Zr. Examples of metal salt aqueous solutions include nickel, manganese, sulfates, chlorides, nitrates and acetates containing other specified metals, inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid and nitric acid, and organic acids such as acetic acid. Examples thereof include an aqueous solution in which nickel and manganese, and other predetermined metals are dissolved in an acid. An example of a preferable aqueous metal salt solution is an aqueous solution containing nickel sulfate and manganese sulfate.

また、金属塩水溶液中のニッケル、マンガン、他の所定の金属の割合は、目的とするニッケル−マンガン系複合酸化物のニッケル、マンガン、他の所定の金属の割合となるようにすればよい。金属塩水溶液中のニッケル、マンガン、他の所定の金属の割合は、モル比でNi+M1:Mn+M2=0.25+α:0.75−α、Ni:M1=(0.25+α)−x:x、Mn:M2=(0.75−α)−y:y(M1及びM2はそれぞれMg、Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Cu、Zn及びZrから選ばれる1種を表し、0≦x≦0.1、0≦y≦0.25であり、−0.05≦α≦0.05である)を挙げることができる。   Further, the ratio of nickel, manganese, and other predetermined metals in the metal salt aqueous solution may be the ratio of nickel, manganese, and other predetermined metals of the target nickel-manganese composite oxide. The proportions of nickel, manganese, and other predetermined metals in the aqueous metal salt solution are molar ratios of Ni + M1: Mn + M2 = 0.25 + α: 0.75-α, Ni: M1 = (0.25 + α) −x: x, Mn : M2 = (0.75−α) −y: y (M1 and M2 each represent one selected from Mg, Al, Ti, V, Cr, Fe, Co, Cu, Zn, and Zr, and 0 ≦ x ≦ 0.1, 0 ≦ y ≦ 0.25, and −0.05 ≦ α ≦ 0.05.

金属塩水溶液中のニッケル、マンガンなどの全金属の合計濃度(金属濃度)は任意であるが、金属濃度は生産性に影響を及ぼすため、1.0mol/L以上が好ましく、2.0mol/L以上がさらに好ましい。   Although the total concentration (metal concentration) of all metals such as nickel and manganese in the metal salt aqueous solution is arbitrary, since the metal concentration affects the productivity, 1.0 mol / L or more is preferable, and 2.0 mol / L The above is more preferable.

苛性ソーダ水溶液は、水酸化ナトリウム水溶液であり、例えば、固形状水酸化ナトリウムを水溶させたものや食塩電解から生成した水酸化ナトリウム水溶液を濃度調整したもの等を用いることができる。   The caustic soda aqueous solution is an aqueous sodium hydroxide solution, and for example, an aqueous solution of solid sodium hydroxide or an aqueous solution of sodium hydroxide generated from salt electrolysis can be used.

酸化剤は、有酸素ガスである。酸化剤が有酸素ガスでない場合(例えば、過硫酸ソーダ、塩素酸ソーダ等)は、目的とする正方晶スピネル型酸化物が得られない。有酸素ガスとしては、例えば、空気、酸素等を例示することができる。経済上、空気が最も好ましい。空気や酸素などのガスはバブラーなどを用いてバブリングさせることで添加する。   The oxidizing agent is an aerobic gas. When the oxidizing agent is not an aerobic gas (for example, sodium persulfate, sodium chlorate, etc.), the desired tetragonal spinel oxide cannot be obtained. Examples of the aerobic gas include air and oxygen. Economically, air is the most preferred. Gases such as air and oxygen are added by bubbling with a bubbler or the like.

金属塩水溶液、苛性ソーダ水溶液及び酸化剤として有酸素ガスをpH7以上pH8.5未満、酸化還元電位−0.1〜0.2Vで混合することにより混合水溶液が得られ、該混合水溶液から本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物が析出する。   A mixed aqueous solution is obtained by mixing an aqueous solution of metal salt, an aqueous caustic soda solution, and an aerobic gas as an oxidant at a pH of 7 or more and less than 8.5 and an oxidation-reduction potential of -0.1 to 0.2 V. Nickel-manganese composite oxide is deposited.

pH8.5以上であると、オキシ水酸化物が主相となり、目的とする酸化物が得られない。一方、pH7未満であると、ハイドロタルサイト型水酸化物が主相とした結晶相となる。ハイドロタルサイト型水酸化物は層間に不純物となる硫酸イオンなどのアニオンを取り込みやすい。このため、正方晶スピネル型酸化物をより容易に得るためには、pH7.5以上pH8.5未満が好ましく、単一結晶相に近づけるためにはpH8以上pH8.5未満がさらに好ましい。   When the pH is 8.5 or more, the oxyhydroxide becomes the main phase, and the target oxide cannot be obtained. On the other hand, when the pH is less than 7, the crystal phase is mainly composed of hydrotalcite-type hydroxide. Hydrotalcite-type hydroxides easily take in anions such as sulfate ions that become impurities between layers. For this reason, in order to obtain a tetragonal spinel type oxide more easily, pH 7.5 or more and less than pH 8.5 are preferable, and in order to approach a single crystal phase, pH 8 or more and less than pH 8.5 are more preferable.

酸化還元電位も生成相に影響し、酸化還元電位が0.2Vを超えると、オキシ水酸化物の副生が顕在化する。一方、酸化還元電位が−0.1V未満であると、ハイドロタルサイト型水酸化物の副生が顕在化する。単一結晶相により近づけるためには−0.1〜0.1Vの範囲がさらに好ましい。酸化還元電位は有酸素ガスの供給量により制御可能である。   The oxidation-reduction potential also affects the production phase, and when the oxidation-reduction potential exceeds 0.2 V, oxyhydroxide by-product becomes apparent. On the other hand, when the oxidation-reduction potential is less than −0.1 V, a by-product of hydrotalcite-type hydroxide becomes apparent. In order to make it closer to a single crystal phase, a range of −0.1 to 0.1 V is more preferable. The oxidation-reduction potential can be controlled by the supply amount of the aerobic gas.

金属塩水溶液、苛性ソーダ水溶液及び酸化剤を混合するときの温度は特に限定するものではないが、酸化反応が進みやすくなり、ニッケル−マンガン系複合酸化物がより析出しやすくなるため、50℃以上が好ましく、60℃以上がさらに好ましく、60〜70℃が特に好ましい。   The temperature at which the metal salt aqueous solution, the caustic soda aqueous solution and the oxidizing agent are mixed is not particularly limited. However, since the oxidation reaction easily proceeds and the nickel-manganese composite oxide is more easily precipitated, the temperature is 50 ° C. or higher. Preferably, 60 degreeC or more is further more preferable, and 60-70 degreeC is especially preferable.

金属塩水溶液、苛性ソーダ水溶液及び酸化剤の混合によりpHが変動する場合がある。この場合、適宜、苛性ソーダ水溶液以外のアルカリ水溶液を混合水溶液に混合することでpHを制御することができる。苛性ソーダ水溶液以外のアルカリ水溶液の混合は、連続的に行ってもよく、断続的に行ってもよい。苛性ソーダ水溶液以外のアルカリ水溶液としては、例えば、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属の水溶液が例示できる。また、アルカリ水溶液のアルカリ濃度は1mol/L以上を例示することができる。   The pH may fluctuate due to mixing of an aqueous metal salt solution, an aqueous caustic soda solution and an oxidizing agent. In this case, the pH can be controlled by appropriately mixing an alkaline aqueous solution other than the caustic soda aqueous solution with the mixed aqueous solution. Mixing of the alkaline aqueous solution other than the caustic soda aqueous solution may be performed continuously or intermittently. Examples of the alkaline aqueous solution other than the caustic soda aqueous solution include aqueous solutions of alkali metals such as potassium hydroxide and lithium hydroxide. Moreover, the alkali concentration of aqueous alkali solution can illustrate 1 mol / L or more.

なお、本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物の製造の際には、錯化剤を添加することができる。錯化剤を共存させると、ニッケルイオンの溶解度が増加し、粒子表面が円滑となり球形度が向上する。その結果、タップ密度が向上するといった利点がある。錯化剤としては、アンモニア、アンモニウム塩又はアミノ酸が好適である。アンモニアとしては、例えば、アンモニア水等が例示され、アンモニウム塩としては、例えば、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、炭酸アンモニウム等が例示され、アミノ酸としては、例えば、グリシン、アラニン、アスパラギン、グルタミン、リシン等が例示される。該錯化剤は、金属塩水溶液とともにフィードさせるのが好ましい。その濃度は、アンモニア又はアンモニウム塩では、NH/遷移金属モル比として0.1〜2が好ましく、さらに好ましくは0.5〜1であり、アミノ酸では、アミノ酸/遷移金属モル比として0.001〜0.25が好ましく、さらに好ましくは0.005〜0.1である。 In the production of the nickel-manganese complex oxide of the present invention, a complexing agent can be added. When a complexing agent is present, the solubility of nickel ions increases, the particle surface becomes smooth, and the sphericity is improved. As a result, there is an advantage that the tap density is improved. As the complexing agent, ammonia, ammonium salts or amino acids are preferred. Examples of ammonia include aqueous ammonia, and examples of ammonium salts include ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium nitrate, and ammonium carbonate. Examples of amino acids include glycine, alanine, asparagine, glutamine, and lysine. Is exemplified. The complexing agent is preferably fed together with an aqueous metal salt solution. The concentration of NH 3 / transition metal in the ammonia or ammonium salt is preferably 0.1 to 2, more preferably 0.5 to 1, and in the case of amino acid, the amino acid / transition metal molar ratio is 0.001. -0.25 is preferable, More preferably, it is 0.005-0.1.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物の製造は、雰囲気制御は必要なく、通常の大気雰囲気下で行うことが可能である。   The production of the nickel-manganese composite oxide of the present invention does not require atmospheric control and can be performed in a normal atmospheric atmosphere.

ニッケル−マンガン系複合酸化物が得られれば、混合時間は任意である。例えば、3〜48時間が挙げられ、更には6〜24時間を挙げることができる。   If nickel-manganese complex oxide is obtained, mixing time is arbitrary. For example, 3 to 48 hours can be mentioned, and further 6 to 24 hours can be mentioned.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物の製造方法では、ニッケル−マンガン系複合酸化物が析出した後に、洗浄及び乾燥を行う。   In the method for producing a nickel-manganese composite oxide of the present invention, washing and drying are performed after the nickel-manganese composite oxide is deposited.

洗浄では、ニッケル−マンガン系複合酸化物に付着、吸着した不純物を除去する。洗浄方法としては、例えば、水にニッケル−マンガン系複合酸化物を添加し、これを洗浄する方法等が例示できる。   In the cleaning, impurities adhering to and adsorbing to the nickel-manganese complex oxide are removed. Examples of the cleaning method include a method of adding a nickel-manganese composite oxide to water and cleaning the same.

乾燥では、ニッケル−マンガン系複合酸化物の水分を除去する。乾燥方法としては、例えば、ニッケル−マンガン系複合酸化物を110〜150℃で2〜15時間で乾燥すること等が挙げられる。   In the drying, the moisture of the nickel-manganese composite oxide is removed. Examples of the drying method include drying the nickel-manganese composite oxide at 110 to 150 ° C. for 2 to 15 hours.

本発明の製造方法では、洗浄し、乾燥した後に、粉砕を行ってもよい。   In the production method of the present invention, pulverization may be performed after washing and drying.

粉砕では、用途に適した平均粒子径の粉末とする。所望の平均粒子径となれば粉砕条件は任意であり、例えば、湿式粉砕、乾式粉砕等の方法で粉砕することが例示できる。   In pulverization, a powder having an average particle size suitable for the application is used. If it becomes a desired average particle diameter, grinding | pulverization conditions are arbitrary, For example, grind | pulverizing by methods, such as wet grinding and dry grinding, can be illustrated.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物は金属元素の分散性が高く、リチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物の製造に使用することができる。   The nickel-manganese composite oxide of the present invention has a high dispersibility of metal elements, and can be used for producing a lithium-nickel-manganese composite oxide.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物を原料として、リチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物を製造する場合、その製造方法は、ニッケル−マンガン系複合酸化物とリチウム化合物とを混合する混合工程と、焼成工程とを有することが好ましい。   When the lithium-nickel-manganese composite oxide is produced using the nickel-manganese composite oxide of the present invention as a raw material, the production method includes a mixing step of mixing the nickel-manganese composite oxide and the lithium compound. And a firing step.

混合工程において、リチウム化合物は任意のものを用いることができる。リチウム化合物として、水酸化リチウム、酸化リチウム、炭酸リチウム、ヨウ化リチウム、硝酸リチウム、シュウ酸リチウム及びアルキルリチウムの群から選ばれる1種以上が例示できる。好ましいリチウム化合物として、水酸化リチウム、酸化リチウム及び炭酸リチウムの群から選ばれるいずれか1種以上が例示できる。   In the mixing step, any lithium compound can be used. Examples of the lithium compound include one or more selected from the group consisting of lithium hydroxide, lithium oxide, lithium carbonate, lithium iodide, lithium nitrate, lithium oxalate, and alkyl lithium. As a preferable lithium compound, any one or more selected from the group of lithium hydroxide, lithium oxide and lithium carbonate can be exemplified.

焼成工程において、原料を混合後に焼成してリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物を製造する。焼成は500〜1000℃のいずれかの温度で、空気中、酸素中など各種の雰囲気で行うことができる。   In the firing step, the raw materials are mixed and then fired to produce a lithium-nickel-manganese composite oxide. Firing can be performed at any temperature of 500 to 1000 ° C. in various atmospheres such as air and oxygen.

このように得られたリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物については、リチウム二次電池の正極活物質として用いられる。   The lithium-nickel-manganese composite oxide thus obtained is used as a positive electrode active material for a lithium secondary battery.

本発明のリチウム二次電池に用いる負極活物質としては、金属リチウム並びにリチウムまたはリチウムイオンを吸蔵放出可能な物質を用いることができる。例えば、金属リチウム、リチウム/アルミニウム合金、リチウム/スズ合金、リチウム/鉛合金および電気化学的にリチウムイオンを挿入・脱離することができる炭素材料が例示され、電気化学的にリチウムイオンを挿入・脱離することができる炭素材料が安全性および電池の特性の面から特に好適である。   As the negative electrode active material used in the lithium secondary battery of the present invention, metallic lithium and a material capable of occluding and releasing lithium or lithium ions can be used. Examples include lithium metal, lithium / aluminum alloy, lithium / tin alloy, lithium / lead alloy, and carbon materials that can electrochemically insert and desorb lithium ions. A carbon material that can be desorbed is particularly preferable in terms of safety and battery characteristics.

また、本発明のリチウム二次電池で用いる電解質としても特に制限はなく、例えば、カーボネート類、スルホラン類、ラクトン類、エーテル類等の有機溶媒中にリチウム塩を溶解したものや、リチウムイオン導電性の固体電解質を用いることができる。   The electrolyte used in the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited. For example, an electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent such as carbonates, sulfolanes, lactones, and ethers, or lithium ion conductivity The solid electrolyte can be used.

また、本発明のリチウム二次電池で用いるセパレーターとしては、特に制限はないが、例えば、ポリエチレン製、ポリプロピレン製の微細多孔膜等を用いることができる。   Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a separator used with the lithium secondary battery of this invention, For example, the microporous film made from polyethylene, a polypropylene, etc. can be used.

以上のようなリチウム二次電池の構成の一例として、例えば、導電剤との混合物をペレット状に成型した後、100〜200℃で減圧乾燥して得られる成形物を電池用正極とし、金属リチウム箔からなる負極、およびエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒に六フッ化リン酸リチウムを溶解した電解液を用いたもの等が挙げられる。   As an example of the configuration of the lithium secondary battery as described above, for example, a molded product obtained by molding a mixture with a conductive agent into a pellet and drying under reduced pressure at 100 to 200 ° C. is used as a positive electrode for the battery. Examples include a negative electrode made of a foil, and an electrolytic solution in which lithium hexafluorophosphate is dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物は、単一結晶相に極めて近いため、金属元素の分散性が高い前駆体といえる。また、製造プロセスが簡素であるという利点を有する。本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物を前駆体としたリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物を正極として使用するリチウム二次電池は高性能である。   Since the nickel-manganese composite oxide of the present invention is very close to a single crystal phase, it can be said to be a precursor having a high dispersibility of metal elements. In addition, the manufacturing process is simple. A lithium secondary battery using a lithium-nickel-manganese composite oxide having the nickel-manganese composite oxide of the present invention as a precursor as a positive electrode has high performance.

実施例1のニッケル−マンガン系複合酸化物のXRDパターンである。2 is an XRD pattern of a nickel-manganese composite oxide of Example 1. FIG. 実施例2のニッケル−マンガン系複合酸化物のXRDパターンである。3 is an XRD pattern of a nickel-manganese composite oxide of Example 2. FIG. 実施例3のニッケル−マンガン系複合酸化物のXRDパターンである。3 is an XRD pattern of a nickel-manganese composite oxide of Example 3. FIG. 実施例4のニッケル−マンガン系複合酸化物のXRDパターンである。4 is an XRD pattern of a nickel-manganese composite oxide of Example 4. FIG. 実施例5のリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物のXRDパターンである(図中の矢印は超格子ピークを示す)。It is an XRD pattern of the lithium-nickel-manganese composite oxide of Example 5 (the arrow in the figure indicates a superlattice peak). 比較例1のニッケル−マンガン系複合化合物のXRDパターンである。3 is an XRD pattern of a nickel-manganese composite compound of Comparative Example 1. FIG. 比較例2のニッケル−マンガン系複合化合物のXRDパターンである。4 is an XRD pattern of a nickel-manganese composite compound of Comparative Example 2. 比較例3のニッケル−マンガン系複合化合物のXRDパターンである。4 is an XRD pattern of a nickel-manganese composite compound of Comparative Example 3. 比較例4のニッケル−マンガン系複合化合物のXRDパターンである。4 is an XRD pattern of a nickel-manganese composite compound of Comparative Example 4. 実施例1のニッケル−マンガン系複合酸化物の走査型電子顕微鏡写真である。2 is a scanning electron micrograph of the nickel-manganese composite oxide of Example 1. FIG. 実施例2のニッケル−マンガン系複合酸化物の走査型電子顕微鏡写真である。3 is a scanning electron micrograph of the nickel-manganese composite oxide of Example 2. FIG. 実施例3のニッケル−マンガン系複合酸化物の走査型電子顕微鏡写真である。4 is a scanning electron micrograph of the nickel-manganese composite oxide of Example 3. FIG. 実施例4のニッケル−マンガン系複合酸化物の走査型電子顕微鏡写真である。4 is a scanning electron micrograph of the nickel-manganese composite oxide of Example 4. FIG. 実施例1のニッケル−マンガン系複合酸化物の粒度分布曲線である。2 is a particle size distribution curve of a nickel-manganese composite oxide of Example 1. FIG. 実施例2のニッケル−マンガン系複合酸化物の粒度分布曲線である。3 is a particle size distribution curve of a nickel-manganese composite oxide of Example 2. FIG. 実施例3のニッケル−マンガン系複合酸化物の粒度分布曲線である。4 is a particle size distribution curve of a nickel-manganese composite oxide of Example 3. FIG. 実施例4のニッケル−マンガン系複合酸化物の粒度分布曲線である。4 is a particle size distribution curve of a nickel-manganese composite oxide of Example 4. FIG. 実施例5のリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物の充放電曲線である(2〜4サイクル)。It is a charging / discharging curve of the lithium-nickel-manganese complex oxide of Example 5 (2 to 4 cycles). 実施例5の充放電サイクル性能図である(1〜10サイクル)。It is a charging / discharging cycle performance figure of Example 5 (1-10 cycles).

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、これらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, it is not limited to these.

<化学組成の測定>
得られた複合酸化物(複合化合物)の組成分析は誘導結合プラズマ発光分析法(ICP法)により行った。すなわち、得られた複合酸化物(複合化合物)を塩酸、過酸化水素の混合溶液に溶解させ、測定溶液を調製した。一般的な誘導結合プラズマ発光分析装置(商品名:OPTIMA3000DV、PERKIN ELMER製)を用い、得られた測定溶液を測定することで、得られた複合酸化物(複合化合物)の組成を分析した。
<Measurement of chemical composition>
The composition analysis of the obtained composite oxide (composite compound) was performed by inductively coupled plasma emission spectrometry (ICP method). That is, the obtained composite oxide (composite compound) was dissolved in a mixed solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide to prepare a measurement solution. The composition of the obtained composite oxide (composite compound) was analyzed by measuring the obtained measurement solution using a general inductively coupled plasma optical emission analyzer (trade name: OPTIMA 3000 DV, manufactured by PERKIN ELMER).

<金属の平均原子価の測定>
ニッケル、マンガンなどの金属の平均原子価をヨードメトリーにより測定した。得られた複合酸化物(複合化合物)0.3gとヨウ化カリウム3.0gを7N−塩酸溶液50mlに溶解させた後、1N−NaOH溶液200mlを添加し中和した。中和した試料液に対して、0.1N−チオ硫酸ナトリウム水溶液を滴下し滴下量から平均原子価を計算した。なお、指示薬にはでんぷん溶液を用いた。
<Measurement of average valence of metal>
The average valence of metals such as nickel and manganese was measured by iodometry. 0.3 g of the obtained composite oxide (composite compound) and 3.0 g of potassium iodide were dissolved in 50 ml of a 7N hydrochloric acid solution, and then neutralized by adding 200 ml of a 1N NaOH solution. A 0.1 N sodium thiosulfate aqueous solution was added dropwise to the neutralized sample solution, and the average valence was calculated from the amount added. A starch solution was used as an indicator.

<粉末X線回折測定>
一般的なX線回折装置(商品名:MXP−3、マックサイエンス社製)を使用し、試料の粉末X線回折測定を行った。線源にはCuKα線(λ=1.5405Å)を用い、測定モードはステップスキャン、スキャン条件は毎秒0.04°、計測時間は3秒、及び、測定範囲は2θとして5°から100°の範囲で測定した。
<Powder X-ray diffraction measurement>
Using a general X-ray diffractometer (trade name: MXP-3, manufactured by MacScience), powder X-ray diffraction measurement of the sample was performed. A CuKα ray (λ = 1.5405 mm) is used as the radiation source, the measurement mode is step scan, the scan condition is 0.04 ° per second, the measurement time is 3 seconds, and the measurement range is 2 ° to 5 ° to 100 °. Measured in range.

<結晶構造の解析>
上記の条件のXRD測定で得られたXRDパターンにおいて、正方晶スピネル結晶相の構造精密化をRietveld法で行った。解析ソフトウェアであるRietan−2000を用いてパターンフィッティングすることにより、格子定数a及びcを求めた。副生相であるオキシ水酸化物及びハイドロタルサイト型水酸化物については、それぞれ2θ=19.2°±0.5°及び2θ=11.7°±1.0°の正方晶スピネル構造では帰属不可能な回折ピークを確認することにより、それらの生成を確認した。
<Analysis of crystal structure>
In the XRD pattern obtained by the XRD measurement under the above conditions, the structure of the tetragonal spinel crystal phase was refined by the Rietveld method. Lattice constants a and c were obtained by pattern fitting using analysis software Rietan-2000. For the oxyhydroxide and hydrotalcite type hydroxides which are by-products, the tetragonal spinel structure of 2θ = 19.2 ° ± 0.5 ° and 2θ = 11.7 ° ± 1.0 °, respectively. Their formation was confirmed by confirming diffraction peaks that could not be assigned.

<粒度分布、平均粒子径の測定>
得られた複合酸化物(複合化合物)0.5gを0.1Nアンモニア水50mL中に投入し、10秒間超音波照射して分散スラリーとした。当該分散スラリーを粒度分布測定装置(商品名:マイクロトラックHRA、HONEWELL製)に投入し、レーザー回折法で体積分布の測定を行なった。得られた体積分布から粒度分布及び平均粒子径(μm)を求めた。
<Measurement of particle size distribution and average particle size>
0.5 g of the obtained composite oxide (composite compound) was put into 50 mL of 0.1N ammonia water, and ultrasonic dispersion was performed for 10 seconds to obtain a dispersion slurry. The dispersed slurry was put into a particle size distribution measuring apparatus (trade name: Microtrac HRA, manufactured by HONEWELL), and volume distribution was measured by a laser diffraction method. The particle size distribution and average particle size (μm) were determined from the obtained volume distribution.

<タップ密度の測定>
得られた複合酸化物(複合化合物)2gを10mLのガラス製メスシリンダーに充填し、これを200回タッピングした。重量およびタッピング後の体積から、タップ密度(g/cm)を算出した。
<Measurement of tap density>
2 g of the obtained composite oxide (composite compound) was filled in a 10 mL glass graduated cylinder and tapped 200 times. The tap density (g / cm 3 ) was calculated from the weight and the volume after tapping.

<比表面積の測定>
流動式比表面積自動測定装置(商品名:フローソーブ3−2305、Micrometrics社製)を用い、得られた複合酸化物(複合化合物)1.0gを窒素気流中150℃、1時間前処理した後、BET1点法にて吸脱着面積を測定した後、重量で除することで比表面積(m/g)を求めた。
<Measurement of specific surface area>
Using a flow-type specific surface area automatic measuring device (trade name: Flowsorb 3-2305, manufactured by Micrometrics), 1.0 g of the obtained composite oxide (composite compound) was pretreated in a nitrogen stream at 150 ° C. for 1 hour, After measuring the adsorption / desorption area by the BET one-point method, the specific surface area (m 2 / g) was determined by dividing by the weight.

<電池性能評価>
リチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物の正極としての電池特性試験を行った。
<Battery performance evaluation>
A battery characteristic test as a positive electrode of a lithium-nickel-manganese composite oxide was performed.

リチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物と導電剤のポリテトラフルオロエチレンとアセチレンブラックとの混合物(商品名:TAB−2)とを重量比で4:1の割合で混合し、1ton/cmの圧力でメッシュ(SUS316製)上にペレット状に成型した後、150℃で減圧乾燥し、電池用正極を作製した。得られた電池用正極と、金属リチウム箔(厚さ0.2mm)からなる負極、およびエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒に六フッ化リン酸リチウムを1mol/dmの濃度で溶解した電解液を用いて電池を構成した。当該電池を用いて定電流で電池電圧が4.9Vから3.0Vの間室温下で充放電させた。電流密度0.4mA/cmで充放電し、それぞれの比容量(mAh/g)を測定した。 A mixture of lithium-nickel-manganese based composite oxide, polytetrafluoroethylene as a conductive agent, and acetylene black (trade name: TAB-2) is mixed at a weight ratio of 4: 1 and 1 ton / cm 2 . After forming into a pellet shape on a mesh (made of SUS316) with pressure, it was dried under reduced pressure at 150 ° C. to produce a positive electrode for a battery. Electrolysis in which lithium hexafluorophosphate was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate at a concentration of 1 mol / dm 3 in the obtained positive electrode for a battery, a negative electrode comprising a metal lithium foil (thickness 0.2 mm), and A battery was constructed using the liquid. Using this battery, the battery voltage was charged and discharged at room temperature between 4.9 V and 3.0 V at a constant current. The battery was charged / discharged at a current density of 0.4 mA / cm 2 , and each specific capacity (mAh / g) was measured.

実施例1
硫酸ニッケル及び硫酸マンガンを純水に溶解し、1.5mol/Lの硫酸ニッケル及び0.5mol/Lの硫酸マンガンを含む水溶液を得て、これを金属塩水溶液とした(金属塩水溶液中の全金属の合計濃度は2.0mol/Lであった)。
Example 1
Nickel sulfate and manganese sulfate were dissolved in pure water to obtain an aqueous solution containing 1.5 mol / L nickel sulfate and 0.5 mol / L manganese sulfate. The total metal concentration was 2.0 mol / L).

また、内容積1Lの反応容器に純水200gを入れた後、これを80℃まで昇温、維持した。   Further, 200 g of pure water was put into a reaction vessel having an internal volume of 1 L, and then this was heated to 80 ° C. and maintained.

当該金属塩水溶液を供給速度0.28g/minで反応容器に添加した。また、酸化剤として空気を供給速度0.2L/minで反応容器中にバブリングした。金属塩水溶液及び空気供給の際、pHが8.4となるように、2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液(苛性ソーダ水溶液)を断続的に添加して混合水溶液を得て、該混合水溶液中でニッケル−マンガン系複合酸化物が析出し、スラリーを得た。この際の酸化還元電位は0.02Vであった。得られたスラリーをろ過、洗浄した後、そのウェットケーキを115℃で5時間乾燥することでニッケル−マンガン系複合酸化物[(Ni0.26Mn0.74]を得た。 The aqueous metal salt solution was added to the reaction vessel at a supply rate of 0.28 g / min. Further, air was bubbled into the reaction vessel as an oxidizing agent at a supply rate of 0.2 L / min. A 2 mol / L sodium hydroxide aqueous solution (caustic soda aqueous solution) is intermittently added so that the pH is 8.4 when supplying the metal salt aqueous solution and air to obtain a mixed aqueous solution. -Manganese complex oxide was precipitated to obtain a slurry. The oxidation-reduction potential at this time was 0.02V. The obtained slurry was filtered and washed, and then the wet cake was dried at 115 ° C. for 5 hours to obtain a nickel-manganese composite oxide [(Ni 0.26 Mn 0.74 ) 3 O 4 ].

得られたニッケル−マンガン系複合酸化物のXRDパターンから、正方晶スピネル構造を主相、微量のハイドロタルサイト型水酸化物が副相であった。   From the XRD pattern of the obtained nickel-manganese composite oxide, a tetragonal spinel structure was the main phase and a small amount of hydrotalcite hydroxide was the subphase.

当該ニッケル−マンガン系複合酸化物の測定結果を表1に示す。   Table 1 shows the measurement results of the nickel-manganese composite oxide.

Figure 2015110509
実施例2
pHが8.0となるように2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を断続的に添加したこと及び1mol/Lの硫酸アンモニウム溶液を金属塩水溶液と等量添加したこと以外は実施例1と同様な方法でスラリーを得た。この際の酸化還元電位は0.10Vであった。得られたスラリーをろ過、洗浄した後、乾燥することでニッケル−マンガン系複合酸化物[(Ni0.25Mn0.75]を得た。
Figure 2015110509
Example 2
The same method as in Example 1 except that a 2 mol / L aqueous sodium hydroxide solution was intermittently added so that the pH was 8.0, and an equivalent amount of a 1 mol / L ammonium sulfate solution was added to the metal salt aqueous solution. A slurry was obtained. The redox potential at this time was 0.10V. The obtained slurry was filtered, washed, and dried to obtain a nickel-manganese composite oxide [(Ni 0.25 Mn 0.75 ) 3 O 4 ].

得られたニッケル−マンガン系複合酸化物のXRDパターンからは、2θ=12°付近に弱い散漫散乱がみられるものの、ほぼ正方晶スピネル型構造の単一結晶相といえた。   From the XRD pattern of the obtained nickel-manganese composite oxide, it could be said that it was a single crystal phase having a substantially tetragonal spinel structure although weak diffuse scattering was observed in the vicinity of 2θ = 12 °.

当該ニッケル−マンガン系複合酸化物の測定結果を表1に示す。   Table 1 shows the measurement results of the nickel-manganese composite oxide.

実施例3
0.5mol/Lの硫酸アンモニウム溶液を用いた以外は実施例2と同様な方法でスラリーを得た。この際の酸化還元電位は0.06Vであった。得られたスラリーをろ過、洗浄した後、乾燥することでニッケル−マンガン系複合酸化物[(Ni0.26Mn0.74]を得た。
Example 3
A slurry was obtained in the same manner as in Example 2 except that a 0.5 mol / L ammonium sulfate solution was used. The oxidation-reduction potential at this time was 0.06V. The obtained slurry was filtered, washed, and dried to obtain a nickel-manganese composite oxide [(Ni 0.26 Mn 0.74 ) 3 O 4 ].

得られたニッケル−マンガン系酸化物のXRDパターンからは、2θ=12°付近に弱い散漫散乱がみられ、2θ=19°付近にオキシ水酸化物に対応する弱い回折ピークがみられた。正方晶スピネル型構造の結晶相比率は他の副相に比べ高いことは明らかである。   From the XRD pattern of the obtained nickel-manganese oxide, weak diffuse scattering was observed near 2θ = 12 °, and a weak diffraction peak corresponding to oxyhydroxide was observed near 2θ = 19 °. It is clear that the crystal phase ratio of the tetragonal spinel structure is higher than other subphases.

当該ニッケル−マンガン系複合酸化物の測定結果を表1に示す。   Table 1 shows the measurement results of the nickel-manganese composite oxide.

実施例4
pHが8.0となるように2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を断続的に添加したこと及び3mol/Lの硫酸アンモニウム溶液を0.38g/minで金属塩水溶液と等量添加したこと以外は実施例1と同様な方法でスラリーを得た。この際の酸化還元電位は0.03Vであった。得られたスラリーをろ過、洗浄した後、乾燥することでニッケル−マンガン系複合酸化物[(Ni0.24Mn0.76]を得た。
Example 4
Implemented except that 2 mol / L sodium hydroxide aqueous solution was added intermittently so that the pH was 8.0, and 3 mol / L ammonium sulfate solution was added in an amount equal to the metal salt aqueous solution at 0.38 g / min. A slurry was obtained in the same manner as in Example 1. At this time, the oxidation-reduction potential was 0.03V. The obtained slurry was filtered, washed, and dried to obtain a nickel-manganese composite oxide [(Ni 0.24 Mn 0.76 ) 3 O 4 ].

得られたニッケル−マンガン系複合酸化物のXRDパターンからは、2θ=12°付近に極めて弱い散漫散乱がみられるものの、ほぼ正方晶スピネル型構造の単一結晶相といえた。   From the XRD pattern of the obtained nickel-manganese composite oxide, it was said that it was a single crystal phase having a substantially tetragonal spinel structure, although very weak diffuse scattering was observed in the vicinity of 2θ = 12 °.

当該ニッケル−マンガン系複合酸化物の測定結果を表1に示す。   Table 1 shows the measurement results of the nickel-manganese composite oxide.

実施例5
実施例4で得られたニッケル−マンガン系複合酸化物と炭酸リチウムとを混合し、空気流中、900℃で10時間焼成した後、700℃で48時間焼成することにより、リチウム‐ニッケル−マンガン系複合酸化物を合成した。化学組成分析の結果から、組成式LiNiMnと表すことができた。また、XRDパターンからはニッケル−マンガン規則配列に対応する超格子ピークが明瞭に観察された。
Example 5
The nickel-manganese based composite oxide obtained in Example 4 and lithium carbonate were mixed and fired at 900 ° C. for 10 hours in an air stream, and then fired at 700 ° C. for 48 hours to obtain lithium-nickel-manganese. A composite oxide was synthesized. From the result of chemical composition analysis, it could be expressed as a composition formula Li 2 NiMn 3 O 8 . Further, from the XRD pattern, a superlattice peak corresponding to the nickel-manganese ordered arrangement was clearly observed.

当該リチウム‐ニッケル−マンガン系複合酸化物の電池性能評価を行った。充放電曲線から、Mn4+/3+酸化還元に対応する4V付近の電位平坦部が3mAh/g程度と少なく、Ni4+/3+酸化還元に対応する5V付近の容量を損なわないことが判明した。また、10サイクルまで容量低下がみられないことから、充放電サイクル性能が良好であることが示された。   The battery performance of the lithium-nickel-manganese composite oxide was evaluated. From the charge / discharge curve, it was found that the potential flat portion in the vicinity of 4V corresponding to Mn4 + / 3 + redox was as small as about 3 mAh / g, and the capacity in the vicinity of 5V corresponding to Ni4 + / 3 + redox was not impaired. Moreover, since the capacity | capacitance reduction was not seen to 10 cycles, it was shown that charging / discharging cycling performance is favorable.

比較例1
pHを10としたこと以外は実施例1と同様な方法によりスラリーを得た。この際の酸化還元電位は0.43Vであった。
Comparative Example 1
A slurry was obtained in the same manner as in Example 1 except that the pH was 10. The oxidation-reduction potential at this time was 0.43V.

得られたスラリーをろ過、洗浄した後、乾燥することでニッケル−マンガン系複合化合物を得た。   The obtained slurry was filtered, washed, and dried to obtain a nickel-manganese composite compound.

得られたニッケル−マンガン系複合化合物は、そのXRDパターンにおいて、オキシ水酸化物に特徴的なパターンを示し、正方晶スピネル型酸化物に対応する回折ピークはみられなかった。   The obtained nickel-manganese composite compound showed a pattern characteristic of oxyhydroxide in its XRD pattern, and no diffraction peak corresponding to the tetragonal spinel oxide was observed.

当該ニッケル−マンガン系複合化合物の測定結果を表2に示す。   The measurement results of the nickel-manganese composite compound are shown in Table 2.

Figure 2015110509
比較例2
pHを6としたこと以外は実施例1と同様な方法によりスラリーを得た。この際の酸化還元電位は0.21Vであった。
Figure 2015110509
Comparative Example 2
A slurry was obtained in the same manner as in Example 1 except that the pH was set to 6. The oxidation-reduction potential at this time was 0.21V.

得られたスラリーをろ過、洗浄した後、乾燥することでニッケル−マンガン系複合化合物を得た。   The obtained slurry was filtered, washed, and dried to obtain a nickel-manganese composite compound.

得られたニッケル−マンガン系複合化合物は、そのXRDパターンにおいて、ハイドロタルサイト型水酸化物を主相とした結晶相であることが分かった。   The obtained nickel-manganese composite compound was found to be a crystal phase having a hydrotalcite-type hydroxide as the main phase in the XRD pattern.

当該ニッケル−マンガン系複合化合物の測定結果を表2に示す。   The measurement results of the nickel-manganese composite compound are shown in Table 2.

比較例3
酸化剤を30%過硫酸ソーダ水溶液(供給速度0.28g/min)としたこと以外は実施例1と同様な方法でスラリーを得た。この際の酸化還元電位は0.67Vであった。
Comparative Example 3
A slurry was obtained in the same manner as in Example 1 except that the oxidizing agent was a 30% sodium persulfate aqueous solution (feed rate: 0.28 g / min). At this time, the oxidation-reduction potential was 0.67V.

得られたスラリーをろ過、洗浄した後、乾燥することでニッケル−マンガン系複合化合物を得た。   The obtained slurry was filtered, washed, and dried to obtain a nickel-manganese composite compound.

得られたニッケル−マンガン系複合化合物は、そのXRDパターンにおいて、正方晶スピネル型酸化物とはピーク位置が異なり、全てのピーク形状がブロードなパターン形状を示した。   The obtained nickel-manganese composite compound had a peak position different from that of the tetragonal spinel oxide in its XRD pattern, and showed a broad pattern shape in all peak shapes.

当該ニッケル−マンガン系複合化合物の測定結果を表2に示す。   The measurement results of the nickel-manganese composite compound are shown in Table 2.

比較例4
酸化剤を15%過酸化水素水(供給速度0.28g/min)としたこと以外は実施例1と同様な方法でスラリーを得た。この際の酸化還元電位は0.11Vであった。
Comparative Example 4
A slurry was obtained in the same manner as in Example 1 except that the oxidizing agent was 15% hydrogen peroxide solution (feed rate 0.28 g / min). The oxidation-reduction potential at this time was 0.11V.

得られたスラリーをろ過、洗浄した後、乾燥することでニッケル−マンガン系複合化合物を得た。   The obtained slurry was filtered, washed, and dried to obtain a nickel-manganese composite compound.

得られたニッケル−マンガン系複合化合物は、そのXRDパターンにおいて、オキシ水酸化物が主相、少量の正方晶スピネル酸化物を副相とした混合相となった。   In the XRD pattern, the obtained nickel-manganese composite compound became a mixed phase in which oxyhydroxide was the main phase and a small amount of tetragonal spinel oxide was the subphase.

当該ニッケル−マンガン系複合化合物の測定結果を表2に示す。   The measurement results of the nickel-manganese composite compound are shown in Table 2.

表2から明らかなように、pH6および10での有酸素ガスでの反応、酸化剤に有酸素ガスとは異なる過硫酸ソーダ、過酸化水素を用いた際は、純分の高い正方晶スピネル型酸化物は得られない。   As is clear from Table 2, when a reaction with an aerobic gas at pH 6 and 10 and sodium persulfate different from an aerobic gas and hydrogen peroxide are used as an oxidant, a pure tetragonal spinel type An oxide cannot be obtained.

本発明のニッケル−マンガン系複合酸化物は、リチウム二次電池の正極活物質などに用いられるリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物の前駆体として使用することができ、そのリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物を電池用正極として使用した高性能なリチウム二次電池を構成することが可能となる。   The nickel-manganese composite oxide of the present invention can be used as a precursor of a lithium-nickel-manganese composite oxide used for a positive electrode active material of a lithium secondary battery, and the lithium-nickel-manganese system. It becomes possible to constitute a high-performance lithium secondary battery using the composite oxide as a battery positive electrode.

Claims (10)

化学組成式が(Ni(0.25+α)−xM1Mn(0.75−α)−yM2(但し、M1及びM2はそれぞれMg、Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Cu、Zn及びZrから選ばれる1種を表し、0≦x≦0.1、0≦y≦0.25であり、−0.05≦α≦0.05である)で表され、結晶構造が正方晶スピネル型構造であることを特徴とするニッケル−マンガン系複合酸化物。 The chemical composition formula is (Ni (0.25 + α) -x M1 x Mn (0.75-α) -y M2 y ) 3 O 4 (where M1 and M2 are Mg, Al, Ti, V, Cr, Fe, respectively) , Co, Cu, Zn, and Zr, and 0 ≦ x ≦ 0.1, 0 ≦ y ≦ 0.25, and −0.05 ≦ α ≦ 0.05. A nickel-manganese complex oxide characterized in that the crystal structure is a tetragonal spinel structure. 空間群がI41/amdであり、格子定数aが5.7〜5.9Å、格子定数cが8.8〜9.4Åであることを特徴とする請求項1に記載のニッケル−マンガン系複合酸化物。 The nickel-manganese composite according to claim 1, wherein the space group is I41 / amd, the lattice constant a is 5.7 to 5.9 〜, and the lattice constant c is 8.8 to 9.4 Å. Oxides. 正方晶スピネル型構造が主相であり、副相としてオキシ水酸化物、ハイドロタルサイト型水酸化物のいずれか、または両方を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のニッケル−マンガン系複合酸化物。 The nickel according to claim 1 or 2, wherein the tetragonal spinel structure is a main phase, and the secondary phase contains either or both of oxyhydroxide and hydrotalcite hydroxide. -Manganese complex oxide. Ni、Mn、M1及びM2の平均原子価が2.5〜2.9であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかの項に記載のニッケル−マンガン系複合酸化物。 The nickel-manganese composite oxide according to any one of claims 1 to 3, wherein the average valences of Ni, Mn, M1, and M2 are 2.5 to 2.9. 平均粒子径が5〜20μmであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかの項に記載のニッケル−マンガン系複合酸化物。 The nickel-manganese composite oxide according to any one of claims 1 to 4, wherein an average particle diameter is 5 to 20 µm. ニッケル及びマンガン、又はニッケル、マンガン、並びにMg、Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Cu、Zn及びZrから選ばれる1種以上を含む金属塩水溶液、苛性ソーダ水溶液及び酸化剤として有酸素ガスをpH7以上pH8.5未満、酸化還元電位−0.1〜0.2Vで混合して混合水溶液を得て、該混合水溶液中で析出させることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかの項に記載のニッケル−マンガン系複合酸化物の製造方法。 Nickel and manganese, or nickel, manganese, and metal salt aqueous solution containing at least one selected from Mg, Al, Ti, V, Cr, Fe, Co, Cu, Zn, and Zr, an aqueous solution of caustic soda, and an aerobic gas as an oxidizing agent The mixture is mixed at a pH of 7 or more and less than 8.5 at an oxidation-reduction potential of -0.1 to 0.2 V to obtain a mixed aqueous solution, which is precipitated in the mixed aqueous solution. A method for producing a nickel-manganese composite oxide according to any one of the above items. 錯化剤を添加することを特徴とする請求項6に記載のニッケル−マンガン系複合酸化物の製造方法。 The method for producing a nickel-manganese composite oxide according to claim 6, wherein a complexing agent is added. 錯化剤がアンモニア、アンモニウム塩又はアミノ酸であることを特徴とする請求項7に記載のニッケル−マンガン系複合酸化物の製造方法。 The method for producing a nickel-manganese composite oxide according to claim 7, wherein the complexing agent is ammonia, an ammonium salt or an amino acid. 請求項1〜請求項5のいずれかの項に記載のニッケル−マンガン系複合酸化物とリチウム化合物を混合し、熱処理して得られることを特徴とするリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物。 A lithium-nickel-manganese composite oxide obtained by mixing the nickel-manganese composite oxide according to any one of claims 1 to 5 and a lithium compound and heat-treating the mixture. 請求項9に記載のリチウム−ニッケル−マンガン系複合酸化物を正極活物質として使用することを特徴とするリチウム二次電池。 A lithium secondary battery using the lithium-nickel-manganese composite oxide according to claim 9 as a positive electrode active material.
JP2014210272A 2013-11-08 2014-10-14 Nickel-manganese composite oxide, method of producing the same, and application thereof Pending JP2015110509A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014210272A JP2015110509A (en) 2013-11-08 2014-10-14 Nickel-manganese composite oxide, method of producing the same, and application thereof

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013232446 2013-11-08
JP2013232446 2013-11-08
JP2014210272A JP2015110509A (en) 2013-11-08 2014-10-14 Nickel-manganese composite oxide, method of producing the same, and application thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015110509A true JP2015110509A (en) 2015-06-18

Family

ID=53041512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014210272A Pending JP2015110509A (en) 2013-11-08 2014-10-14 Nickel-manganese composite oxide, method of producing the same, and application thereof

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2015110509A (en)
TW (1) TW201519498A (en)
WO (1) WO2015068735A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017178700A (en) * 2016-03-30 2017-10-05 東ソー株式会社 Method for producing nickel-manganese composite oxyhydroxide
JP2019026527A (en) * 2017-08-01 2019-02-21 日揮触媒化成株式会社 Manufacturing method of composite precursor solution

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6749574B2 (en) * 2015-07-29 2020-09-02 東京都公立大学法人 Inorganic monodisperse spherical fine particles, method for producing inorganic monodisperse spherical fine particles, battery electrode and battery
CN106299338A (en) * 2016-08-30 2017-01-04 山东玉皇新能源科技有限公司 A kind of lithium-rich manganese-based anode material for lithium-ion batteries of high-quality and synthetic method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2831993A1 (en) * 2001-11-08 2003-05-09 Cit Alcatel Insertion lithium compound derived by substitution of dioxide of manganese lithia of spinel structure used for the active material of a rechargeable electrochemical generator
CN102683645A (en) * 2011-03-17 2012-09-19 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Preparation method of layered lithium-rich manganese base oxide of positive material of lithium ion battery
JP5737513B2 (en) * 2011-07-07 2015-06-17 戸田工業株式会社 Positive electrode active material powder for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017178700A (en) * 2016-03-30 2017-10-05 東ソー株式会社 Method for producing nickel-manganese composite oxyhydroxide
JP2019026527A (en) * 2017-08-01 2019-02-21 日揮触媒化成株式会社 Manufacturing method of composite precursor solution

Also Published As

Publication number Publication date
TW201519498A (en) 2015-05-16
WO2015068735A1 (en) 2015-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI636613B (en) Composite oxyhydroxide of nickel-manganese, production method thereof and use thereof
WO2014098238A1 (en) Nickel-cobalt-manganese-based composite oxide, method for producing same, and use of same
JP5716001B2 (en) Inorganic compounds
JP6357928B2 (en) Nickel-manganese composite oxyhydroxide, method for producing the same, and use thereof
EP2835353B1 (en) Metal-containing trimanganese tetraoxide combined particles and their production process
KR101566595B1 (en) Manganese oxide and method for producing same, and method for producing lithium manganese composite oxide using same
JP2007091573A (en) Lithium-nickel-manganese-cobalt multiple oxide, method for producing the same, and application of the multiple oxide
JP2004002141A (en) Lithium nickel manganese oxide, its manufacturing method and lithium-ion secondary cell using the same
JP6128303B2 (en) Lithium manganese composite oxide and method for producing the same
JP5673932B2 (en) Lithium manganese composite oxide having cubic rock salt structure and method for producing the same
WO2015068735A1 (en) Nickel-manganese composite oxide, method for producing same, and use thereof
JP6686493B2 (en) Nickel-manganese-titanium composite composition, method for producing the same, and use thereof
JP6221310B2 (en) Trimanganese tetraoxide composition, method for producing the same, and use thereof
JP7206808B2 (en) Cobalt-manganese composite oxide, production method thereof, and use thereof
JP6221309B2 (en) Metal compound composition and method for producing the same
JP6123391B2 (en) Trimanganese tetraoxide and method for producing the same
JP2017178748A (en) Nickel-manganese-based complex compound and method for producing the same
JP2015182922A (en) Nickel-manganese compound oxide having cubic spinel structure and method for producing the same, and use thereof
JP7192397B2 (en) Lithium-cobalt-manganese composite oxide and lithium secondary battery containing the same
JP2017057115A (en) Manganese oxide and method for producing the same