JP2019021423A - Positive electrode active material precursor for nonaqueous electrolyte secondary battery, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing the positive electrode active material precursor for nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for manufacturing the positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Abstract

To provide a positive electrode active material precursor for a nonaqueous electrolyte secondary battery, by which a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, having a higher density can be formed.SOLUTION: Provided is a positive electrode active material precursor for a nonaqueous electrolyte secondary battery, which comprises: a nickel cobalt manganese carbonate composite represented by the general formula, NiCoMnMCO(where x+y+z+t=1, 0.05≤x≤0.3, 0.1≤y≤0.4, 0.55≤z≤0.8 and 0≤t≤0.1, and M represents one or more additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo and W); and a functional group including hydrogen, wherein the substance amount ratio H/Me of the hydrogen H and a metal component Me included therein is less than 1.60. The positive electrode active material precursor includes secondary particles resulting from agglomeration of primary particles. The secondary particles have an average particle diameter of 15 μm or more and 45 μm or less.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体、非水系電解質二次電池用正極活物質、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法に関する。   The present invention relates to a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a non-aqueous electrolyte secondary battery. The present invention relates to a method for producing a positive electrode active material.

近年、携帯電話やノート型パソコン等の携帯電子機器の普及に伴い、高いエネルギー密度を有する小型で軽量な非水系電解質二次電池の開発が強く望まれている。また、モーター駆動用電源等の大型の電池として、高出力の二次電池の開発も強く望まれている。   In recent years, with the widespread use of portable electronic devices such as mobile phones and laptop computers, development of small and lightweight non-aqueous electrolyte secondary batteries having high energy density is strongly desired. In addition, development of a high-power secondary battery is strongly desired as a large battery such as a motor drive power source.

これらの要求を満たす二次電池として、リチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、負極、正極、電解質等で構成され、負極活物質及び正極活物質として、リチウムを脱離及び挿入することが可能な材料が用いられている。   As a secondary battery that satisfies these requirements, there is a lithium ion secondary battery. A lithium ion secondary battery includes a negative electrode, a positive electrode, an electrolyte, and the like, and a material capable of desorbing and inserting lithium is used as the negative electrode active material and the positive electrode active material.

リチウムイオン二次電池については、現在、研究開発が盛んに行われているところである。中でも、層状又はスピネル型のリチウム金属複合酸化物を正極材料に用いたリチウムイオン二次電池は、4V級の高い電圧が得られるため、高いエネルギー密度を有する電池として実用化が進んでいる。   Research and development of lithium-ion secondary batteries are currently being actively conducted. Among them, a lithium ion secondary battery using a layered or spinel type lithium metal composite oxide as a positive electrode material can be used as a battery having a high energy density because a high voltage of 4V can be obtained.

係るリチウムイオン二次電池の正極材料として、現在、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)や、コバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸化物(LiMn)、リチウムニッケルマンガン複合酸化物(LiNi0.5Mn0.5)、リチウム過剰ニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiMnO−LiNiMnCo)等のリチウム複合酸化物が提案されている。 As a positive electrode material of the lithium ion secondary battery, lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), which is currently relatively easy to synthesize, lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ) using nickel cheaper than cobalt, lithium Nickel cobalt manganese composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ), lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) using manganese, lithium nickel manganese composite oxide (LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2), lithium-rich nickel-cobalt-manganese composite oxide (Li 2 MnO 3 -LiNi x Mn y Co z O 2) lithium composite oxide or the like is proposed.

これらの正極活物質の中でも、近年、高容量で熱安定性に優れたリチウム過剰ニッケルコバルトマンガン複合酸化物が注目されている。この複合酸化物は、リチウムコバルト複合酸化物やリチウムニッケル複合酸化物等と同じく層状化合物である(例えば、非特許文献1参照。)。   Among these positive electrode active materials, in recent years, lithium-excess nickel cobalt manganese composite oxides with high capacity and excellent thermal stability have attracted attention. This composite oxide is a layered compound like lithium cobalt composite oxide, lithium nickel composite oxide, and the like (see, for example, Non-Patent Document 1).

そして、係るリチウム過剰ニッケルコバルトマンガン複合酸化物を得るための前駆体の製造方法が、例えば特許文献1や、特許文献2に開示されている。   And the manufacturing method of the precursor for obtaining the lithium excess nickel cobalt manganese complex oxide is disclosed by patent document 1 and patent document 2, for example.

特開2011−105588号公報JP 2011-105588 A 特開2012−252964号公報JP 2012-252964 A

「リチウムイオン電池の高性能化:固溶体正極材料について」、FBテクニカルニュース、No.66、2011年1月、3〜10頁“High performance lithium-ion batteries: solid solution cathode materials”, FB Technical News, No. 66, January 2011, pages 3-10

ところで、リチウムイオン二次電池が良好な性能(高サイクル特性、低抵抗、高出力)を得る条件として、正極材料には、高密度(タップ密度)の粒子を含む化合物を使用することが必要となる。すなわち、タップ密度の高い正極材料を使用して電池を作製すると、体積エネルギー密度の高い電池が得られる。   By the way, as a condition for the lithium ion secondary battery to obtain good performance (high cycle characteristics, low resistance, high output), it is necessary to use a compound containing high density (tap density) particles for the positive electrode material. Become. That is, when a battery is manufactured using a positive electrode material having a high tap density, a battery having a high volume energy density is obtained.

しかしながら、特許文献1、2に開示された前駆体を用いて正極活物質を製造した場合、十分なタップ密度とすることができていなかった。   However, when a positive electrode active material is produced using the precursors disclosed in Patent Documents 1 and 2, a sufficient tap density has not been achieved.

そこで上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の一側面では、より高密度な非水系電解質二次電池用正極活物質を形成できる非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を提供することを目的とする。   Accordingly, in view of the problems of the above-described conventional technology, according to one aspect of the present invention, there is provided a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery that can form a higher-density positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. With the goal.

上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、
一般式NiCoMnCO(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素である。)で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、
水素を含有する官能基と、を含んでおり、
含有する水素Hと、含有する金属成分Meとの物質量比であるH/Meが1.60未満であり、
複数の一次粒子が凝集した二次粒子を含み、
前記二次粒子は、平均粒径が15μm以上45μm以下である非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を提供する。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention,
General formula Ni x Co y Mn z M t CO 3 (where x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.3, 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0.55 ≦ z ≦ 0 .8, 0 ≦ t ≦ 0.1, and M is one or more additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W). A nickel cobalt manganese carbonate composite represented,
A functional group containing hydrogen,
H / Me, which is a substance amount ratio between the hydrogen H contained and the metal component Me contained, is less than 1.60,
Including secondary particles in which a plurality of primary particles are aggregated,
The secondary particles provide a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery having an average particle size of 15 μm or more and 45 μm or less.

本発明の一態様によれば、より高密度な非水系電解質二次電池用正極活物質を形成できる非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を提供することができる。   According to one embodiment of the present invention, a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery that can form a higher-density positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery can be provided.

本発明の実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法のフロー図。The flowchart of the manufacturing method of the positive electrode active material precursor for non-aqueous electrolyte secondary batteries of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法のフロー図。The flowchart of the manufacturing method of the positive electrode active material precursor for non-aqueous electrolyte secondary batteries of embodiment of this invention. 本発明に係る実施例1で得られた正極活物質の断面SEM画像。The cross-sectional SEM image of the positive electrode active material obtained in Example 1 which concerns on this invention. 実施例、比較例で作製した二次電池の断面構成図。The cross-sectional block diagram of the secondary battery produced by the Example and the comparative example. 比較例1で得られた正極活物質の断面SEM画像。4 is a cross-sectional SEM image of the positive electrode active material obtained in Comparative Example 1. FIG.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
[非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体]
本実施形態ではまず、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の一構成例について説明する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and the following embodiments are not departed from the scope of the present invention. Various modifications and substitutions can be made.
[Positive electrode active material precursor for non-aqueous electrolyte secondary battery]
In the present embodiment, first, a configuration example of a positive electrode active material precursor for a nonaqueous electrolyte secondary battery will be described.

本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体は、一般式NiCoMnCO(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素である。)で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含むことができる。 The positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery of this embodiment has a general formula Ni x Co y Mn z M t CO 3 (where x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.3 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0.55 ≦ z ≦ 0.8, 0 ≦ t ≦ 0.1, and M is Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, 1 or more additional elements selected from Mo and W.) and a nickel-cobalt-manganese carbonate composite represented by (2) and a functional group containing hydrogen.

そして、含有する水素Hと、含有する金属成分Meとの物質量比であるH/Meを1.60未満とし、複数の一次粒子が凝集した二次粒子を含むことができる。また、係る二次粒子の平均粒径を15μm以上45μm以下とすることができる。   And H / Me which is a substance amount ratio of the hydrogen H to contain and the metal component Me to contain can be less than 1.60, and the secondary particle which the several primary particle aggregated can be included. Moreover, the average particle diameter of the secondary particles can be 15 μm or more and 45 μm or less.

本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体(以下、単に「前駆体」とも記載する)は、上述のように、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基とを含むことができる。なお、前駆体は、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基とから構成することもできる。   As described above, the positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as “precursor”) includes a nickel-cobalt-manganese carbonate composite and a functional group containing hydrogen. Can be included. In addition, a precursor can also be comprised from the nickel cobalt manganese carbonate composite and the functional group containing hydrogen.

本実施形態の前駆体は、微細な複数の一次粒子が凝集して形成された略球状の二次粒子を含むことができ、特に係る二次粒子から構成することもできる。   The precursor of this embodiment can include substantially spherical secondary particles formed by agglomerating a plurality of fine primary particles, and can also be composed of such secondary particles.

ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含む本実施形態の前駆体は、大粒径であり均一性が高く、かつ高密度(高タップ密度)であるため、非水系電解質二次電池用正極活物質の原料、すなわち前駆体として用いることができる。   The precursor of the present embodiment including the nickel cobalt manganese carbonate composite and the functional group containing hydrogen has a large particle size, high uniformity, and high density (high tap density). It can be used as a raw material, that is, a precursor of a positive electrode active material for an aqueous electrolyte secondary battery.

以下に、本実施形態の前駆体について具体的に説明する。
(1)組成
ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物は、上述のように、一般式:NiCoMnCOで表される塩基性炭酸塩形態のニッケルコバルトマンガン複合物である。
Below, the precursor of this embodiment is demonstrated concretely.
(1) Composition As described above, the nickel cobalt manganese carbonate composite is a nickel cobalt manganese composite in the form of a basic carbonate represented by the general formula: Ni x Co y Mn z M t CO 3 .

但し、上記一般式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素である。   However, in the above general formula, x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.3, 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0.55 ≦ z ≦ 0.8, 0 ≦ t ≦ 0.1. Satisfying, M is one or more additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W.

本実施形態の前駆体を、非水系電解質二次電池の正極活物質の前駆体として用いた場合に、サイクル特性や出力特性等の電池特性をさらに向上させるために、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物には、上述のように添加元素を添加することもできる。これらのMg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素は、所定の原子数比tの範囲内で、二次粒子の内部に均一に分布、および/または二次粒子の表面を均一に被覆していることが好ましい。   In order to further improve battery characteristics such as cycle characteristics and output characteristics when the precursor of this embodiment is used as a precursor of a positive electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery, a nickel cobalt manganese carbonate composite is used. As described above, an additive element can also be added. One or more additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W are contained in the secondary particles within a predetermined atomic ratio t. It is preferable to uniformly distribute and / or uniformly coat the surface of the secondary particles.

ただし、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物では、添加元素の原子数比tが0.1を超えると、酸化還元反応(Redox反応)に貢献する金属元素が減少し、電池容量が低下する恐れがある。   However, in the nickel-cobalt-manganese carbonate composite, when the atomic ratio t of the additive elements exceeds 0.1, the metal elements contributing to the oxidation-reduction reaction (Redox reaction) are reduced, and the battery capacity may be reduced. .

また、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物が添加元素を含有していない場合でも、本実施形態の前駆体を用いて作製した正極活物質は、サイクル特性や、出力特性等の電池特性について、十分な特性を有している。このため、添加元素を含有しなくてもよい。   Further, even when the nickel cobalt manganese carbonate composite does not contain an additive element, the positive electrode active material produced using the precursor of the present embodiment has sufficient battery characteristics such as cycle characteristics and output characteristics. It has characteristics. For this reason, it is not necessary to contain an additive element.

添加元素は、前駆体が含有する二次粒子(以下、単に「前駆体粒子」とも記載する)の内部に均一に分布および/または二次粒子の表面を均一に被覆されていることが好ましい。   It is preferable that the additive element is uniformly distributed and / or uniformly coated on the surface of the secondary particles contained in the precursor (hereinafter also simply referred to as “precursor particles”).

ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物において、添加元素の状態は特に限定されるものではない。ただし、添加元素は、上述のようにニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物内部に均一に分布および/または表面を均一に被覆していることが好ましい。これは、添加元素が、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物内部、および/または表面に分布(被覆)することで、本実施形態の前駆体を正極活物質の前駆体として用いた場合に電池特性を特に向上させることができるためである。   In the nickel cobalt manganese carbonate composite, the state of the additive element is not particularly limited. However, it is preferable that the additive element is uniformly distributed and / or uniformly coated on the surface inside the nickel cobalt manganese carbonate composite as described above. This is because the additive element is distributed (covered) inside and / or on the surface of the nickel cobalt manganese carbonate composite, so that the battery characteristics are improved when the precursor of this embodiment is used as the precursor of the positive electrode active material. This is because it can be particularly improved.

なお、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物では、1種類以上の添加元素の添加量が特に少ない場合でも、電池特性を向上させる効果を十分に高めるために、該炭酸塩複合物内部より炭酸塩複合物表面における1種類以上の添加元素の濃度を高めることが好ましい。   In addition, in the case of the nickel cobalt manganese carbonate composite, in order to sufficiently enhance the effect of improving the battery characteristics even when the addition amount of one or more additional elements is particularly small, the carbonate composite from the inside of the carbonate composite It is preferable to increase the concentration of one or more additional elements on the surface.

以上のように、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物では、1種類以上の添加元素の添加量が少量であっても、電池特性を向上させる効果が得られると共に、電池容量の低下を抑制することができる。   As described above, in the nickel cobalt manganese carbonate composite, even if the addition amount of one or more kinds of additional elements is small, the effect of improving the battery characteristics can be obtained and the decrease in the battery capacity can be suppressed. it can.

また、本実施形態の前駆体は、既述の水素を含有する官能基を含むことができる。水素を含有する官能基としては、例えば水素基や、ヒドロキシル基等が挙げられる。水素を含有する官能基は、製造工程で混入するものであり、本実施形態の前駆体が含有する水素Hと、含有する金属成分Meとの物質量比であるH/Meを1.60未満とすることで、正極活物質とした場合に、緻密な粒子の個数割合を高くすることができ、好ましい。これは、正極活物質の二次粒子中の緻密な粒子の個数割合を高くすることで、より高密度な正極活物質とすることができるからである。なお、上記H/Meの下限値は例えば0より大きくすることができる。   Moreover, the precursor of this embodiment can contain the functional group containing hydrogen as stated above. Examples of the functional group containing hydrogen include a hydrogen group and a hydroxyl group. The functional group containing hydrogen is mixed in in the production process, and H / Me, which is a substance amount ratio between the hydrogen H contained in the precursor of the present embodiment and the contained metal component Me, is less than 1.60. Therefore, when the positive electrode active material is used, the number ratio of dense particles can be increased, which is preferable. This is because a higher density positive electrode active material can be obtained by increasing the number ratio of dense particles in the secondary particles of the positive electrode active material. The lower limit value of H / Me can be made larger than 0, for example.

なお、ここでいう前駆体が含有する金属成分Meとは、上記一般式で挙げたNi、Co、Mn、及び添加元素であるMが挙げられる。   The metal component Me contained in the precursor mentioned here includes Ni, Co, Mn, and M which is an additive element mentioned in the above general formula.

また、本実施形態の前駆体は、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物、及び水素を含有する官能基以外の成分、を含有することもできるが、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物、及び水素を含有する官能基から構成することもできる。なお、本実施形態の前駆体が、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物、及び水素を含有する基から構成される場合であっても、製造工程等での不可避成分を含有することを排除するものではない。
(2)平均粒径
本実施形態の前駆体は一次粒子が凝集した二次粒子を含有することができ、該二次粒子は略球状を有することができる。二次粒子は、その平均粒径が15μm以上45μm以下であることが好ましい。特に、本実施形態の前駆体が含有する二次粒子は、平均粒径が15μm以上35μm以下であることがより好ましい。
Moreover, the precursor of this embodiment can also contain components other than the nickel cobalt manganese carbonate composite and the functional group containing hydrogen, but contains the nickel cobalt manganese carbonate composite and hydrogen. It can also consist of functional groups. In addition, even if the precursor of this embodiment is a case where it is comprised from the group containing a nickel cobalt manganese carbonate composite and hydrogen, it does not exclude containing an inevitable component in a manufacturing process or the like. Absent.
(2) Average particle diameter The precursor of this embodiment can contain the secondary particle which the primary particle aggregated, and this secondary particle can have a substantially spherical shape. The secondary particles preferably have an average particle size of 15 μm or more and 45 μm or less. In particular, it is more preferable that the secondary particles contained in the precursor of the present embodiment have an average particle size of 15 μm or more and 35 μm or less.

なお、平均粒径とは、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布において、各粒径における粒子数を粒径の大きい側から累積し、累積体積が全粒子の合計体積の50%での粒径を意味する。以下、本明細書における平均粒径とは同様の意味を有する。   The average particle size is the particle size distribution obtained by the laser diffraction / scattering method, in which the number of particles in each particle size is accumulated from the larger particle size side, and the accumulated volume is 50% of the total volume of all particles. Means diameter. Hereinafter, the average particle diameter in the present specification has the same meaning.

本実施形態の前駆体が含有する二次粒子の平均粒径を15μm以上45μm以下とすることで、例えば、本実施形態の前駆体を原料として得られる正極活物質が含有する粒子を、所定の平均粒径とすることができる。   By setting the average particle size of the secondary particles contained in the precursor of this embodiment to 15 μm or more and 45 μm or less, for example, particles containing a positive electrode active material obtained using the precursor of this embodiment as a raw material are The average particle size can be set.

このため、本実施形態の前駆体から作製した正極活物質を用いた非水系電解質二次電池において、正極の充填密度が高く、電池容量及び出力特性を向上させることができる。このように、本実施形態の前駆体が含有する二次粒子の平均粒径は、得られる正極活物質が含有する粒子の粒径と相関するため、この正極活物質を正極材料に用いた電池の特性と密接な関連性を有する。   For this reason, in the non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material produced from the precursor of this embodiment, the positive electrode has a high packing density, and the battery capacity and output characteristics can be improved. Thus, since the average particle diameter of the secondary particles contained in the precursor of this embodiment correlates with the particle diameter of the particles contained in the obtained positive electrode active material, a battery using this positive electrode active material as the positive electrode material. Closely related to the characteristics of

前駆体が含有する二次粒子の平均粒径を15μm以上とすることで、該前駆体から得られる正極活物質が含有する二次粒子の平均粒径を例えば12μm以上と、十分に大きくすることができ、正極の充填密度を高め、容積あたりの電池容量を高めることができる。   By making the average particle size of the secondary particles contained in the precursor 15 μm or more, the average particle size of the secondary particles contained in the positive electrode active material obtained from the precursor is sufficiently large, for example, 12 μm or more. The packing density of the positive electrode can be increased, and the battery capacity per volume can be increased.

一方、前駆体が含有する二次粒子の平均粒径が45μmを超えると、得られる正極活物質の比表面積が低下して、電解質との界面が減少することにより、正極の抵抗が上昇して電池の出力特性が低下する恐れがある。   On the other hand, when the average particle size of the secondary particles contained in the precursor exceeds 45 μm, the specific surface area of the obtained positive electrode active material is decreased, and the interface with the electrolyte is decreased, thereby increasing the resistance of the positive electrode. The output characteristics of the battery may be degraded.

このため、本実施形態の前駆体が含有する二次粒子の平均粒径は15μm以上45μm以下であることが好ましい。
(3)粒度分布
本実施形態の前駆体が含有する二次粒子は、その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/平均粒径〕が0.52以下であることが好ましく、0.50以下であることがより好ましい。
For this reason, it is preferable that the average particle diameter of the secondary particle which the precursor of this embodiment contains is 15 micrometers or more and 45 micrometers or less.
(3) Particle size distribution The secondary particles contained in the precursor of the present embodiment have an index [(d 90 -d 10 ) / average particle size] of 0.52 or less, which is an index indicating the spread of the particle size distribution. Is more preferable, and 0.50 or less is more preferable.

なお、d90、d10とは、それぞれレーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布において、各粒径における粒子数を粒径の小さい側から累積し、累積体積が全粒子の合計体積の90%、10%での粒径を意味する。以下、本明細書におけるd90、d10とは同様の意味を有する。 D 90 and d 10 are the particle size distributions obtained by the laser diffraction / scattering method, respectively, and the number of particles in each particle size is accumulated from the smaller particle size side, and the accumulated volume is 90% of the total volume of all particles. Mean particle size at 10%. Hereinafter, d 90 and d 10 in this specification have the same meaning.

本実施形態の前駆体を用いて作製した、正極活物質の粒度分布は、原料である前駆体の粒度分布の影響を強く受けるため、前駆体中に微粒子及び/又は粗大粒子(大径粒子)が混入していると、正極活物質にも同様の粒子が存在するようになる。   Since the particle size distribution of the positive electrode active material produced using the precursor of the present embodiment is strongly influenced by the particle size distribution of the precursor as a raw material, fine particles and / or coarse particles (large particle) are contained in the precursor. If mixed, the same particles are present in the positive electrode active material.

すなわち、本実施形態の前駆体において、〔(d90−d10)/平均粒径〕が0.52を超えて粒度分布の範囲が広い状態にあると、該前駆体を用いて作製した正極活物質にも微粒子及び/又は粗大粒子が存在するようになる恐れがある。 That is, in the precursor of this embodiment, when [(d 90 -d 10 ) / average particle size] exceeds 0.52 and the range of the particle size distribution is wide, a positive electrode produced using the precursor There is a possibility that fine particles and / or coarse particles may be present in the active material.

これに対して、前駆体において、〔(d90−d10)/平均粒径〕を0.52以下とすることで、該前駆体として用いて得られる正極活物質も粒度分布の範囲が狭い状態となり、その粒子径を均一化することができ、好ましい。 On the other hand, in the precursor, by setting [(d 90 -d 10 ) / average particle size] to 0.52 or less, the positive electrode active material obtained using the precursor also has a narrow particle size distribution range. This is preferable because the particle diameter can be made uniform.

なお、微粒子が多く存在する正極活物質を用いて正極を形成した場合には、微粒子の局所的な反応に起因して発熱する可能性があり、電池の安全性が低下すると共に、微粒子が選択的に劣化するため、電池のサイクル特性が悪化してしまう恐れがある。   In addition, when a positive electrode is formed using a positive electrode active material in which a large amount of fine particles are present, heat may be generated due to a local reaction of the fine particles, so that the safety of the battery is lowered and the fine particles are selected. Therefore, the cycle characteristics of the battery may be deteriorated.

また、粗大粒子が多く存在する正極活物質を用いて正極を形成した場合には、電解質と正極活物質との反応面積が十分に取れず、反応抵抗の増加により電池出力が低下する恐れがある。   In addition, when a positive electrode is formed using a positive electrode active material having a large amount of coarse particles, a sufficient reaction area between the electrolyte and the positive electrode active material cannot be obtained, and the battery output may decrease due to an increase in reaction resistance. .

以上に説明した本実施形態の前駆体は、微細な一次粒子が凝集して形成された略球状の二次粒子を含有しており、大粒径であり均一性が高く、且つ密度(タップ密度)の高いものとすることができる。   The precursor of this embodiment described above contains substantially spherical secondary particles formed by agglomeration of fine primary particles, has a large particle size, high uniformity, and density (tap density). ).

従って、本実施形態の前駆体は、非水系電解質二次電池の正極活物質の原料として特に適しており、優れた安全性を有し、小型化、高出力化が可能となる。
[非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法]
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法(以下、単に「前駆体の製造方法」とも記載する)の一構成例について説明する。
Therefore, the precursor of this embodiment is particularly suitable as a raw material for the positive electrode active material of the non-aqueous electrolyte secondary battery, has excellent safety, and can be reduced in size and increased in output.
[Method for producing positive electrode active material precursor for non-aqueous electrolyte secondary battery]
Next, a configuration example of a method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment (hereinafter also simply referred to as “a precursor production method”) will be described.

なお、本実施形態の前駆体の製造方法により、既述の前駆体を製造することができるため、既に説明した内容については、一部説明を省略する。   In addition, since the precursor mentioned above can be manufactured with the manufacturing method of the precursor of this embodiment, description is partially abbreviate | omitted about the already demonstrated content.

本実施形態の前駆体の製造方法は、晶析反応によって前駆体を得ることができ、必要に応じて得られた前駆体を洗浄及び乾燥することができる。   In the precursor production method of the present embodiment, a precursor can be obtained by a crystallization reaction, and the obtained precursor can be washed and dried as necessary.

具体的には、本実施形態の前駆体の製造方法は、一般式NiCoMnCO(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素である。)で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含む非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法に関し、以下の工程を有する。 Specifically, the method for producing the precursor of the present embodiment has a general formula Ni x Co y Mn z M t CO 3 (where x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.3, 0 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0.55 ≦ z ≦ 0.8, 0 ≦ t ≦ 0.1, and M is Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, And a nickel-cobalt-manganese carbonate composite represented by the following formula: and a functional group containing hydrogen, and a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery. This manufacturing method includes the following steps.

炭酸イオンの存在下、アンモニウムイオン供給体を含有する初期水溶液と、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを混合した混合水溶液において、核を生成し、生成した核を成長させる晶析工程。
そして、上記晶析工程では、上記混合水溶液のpH値を、反応温度40℃基準において6.5以上9.5以下に制御することができる。
A mixture of an initial aqueous solution containing an ammonium ion donor, an aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, and an aqueous solution containing manganese as a metal component in the presence of carbonate ions. A crystallization process in which nuclei are produced in an aqueous solution and the produced nuclei are grown.
In the crystallization step, the pH value of the mixed aqueous solution can be controlled to 6.5 or more and 9.5 or less on the basis of the reaction temperature of 40 ° C.

図1に示した、本実施形態の前駆体の製造方法のフローの一構成例について、以下に説明する。図1に示すように、本実施形態の前駆体の製造方法は、晶析工程を有している。   A configuration example of the flow of the precursor manufacturing method of the present embodiment shown in FIG. 1 will be described below. As shown in FIG. 1, the precursor manufacturing method of this embodiment includes a crystallization step.

以下、本実施形態の前駆体の製造方法の晶析工程について、具体的に説明する。
(1)晶析工程
図1に示すように、晶析工程では、反応槽においてイオン交換水(水)とアンモニウムイオン供給体とを混合し、初期水溶液を調製できる。なお、初期水溶液には必要に応じて酸性の物質、例えば硫酸塩等を添加してpHを6.5以上9.5以下に調整することが好ましく、7.0以上8.5以下に調整することがより好ましい。
Hereinafter, the crystallization step of the precursor manufacturing method of the present embodiment will be described in detail.
(1) Crystallization Step As shown in FIG. 1, in the crystallization step, an initial aqueous solution can be prepared by mixing ion-exchanged water (water) and an ammonium ion supplier in a reaction vessel. The initial aqueous solution is preferably adjusted to pH of 6.5 to 9.5 by adding an acidic substance such as sulfate as required, and is adjusted to 7.0 or more and 8.5 or less. It is more preferable.

なお、アンモニウムイオン供給体としては、特に限定されるものではないが、炭酸アンモニウム水溶液、アンモニア水、塩化アンモニウム水溶液、硫酸アンモニウム水溶液から選択された1種類以上を好ましく用いることができる。   In addition, although it does not specifically limit as an ammonium ion supply body, One or more types selected from ammonium carbonate aqueous solution, ammonia water, ammonium chloride aqueous solution, and ammonium sulfate aqueous solution can be used preferably.

また、この際、反応槽内に酸素が入らないよう不活性ガス、例えば窒素ガスを吹き込んでおくことが好ましい。すなわち、反応槽内は不活性ガス雰囲気であることが好ましく、例えば窒素ガス雰囲気とすることが好ましい。晶析工程の間についても反応槽内は不活性ガス雰囲気とすることが好ましいことから、晶析工程を終えるまで、反応槽内を不活性ガス雰囲気とすることもできる。   At this time, it is preferable to blow an inert gas such as nitrogen gas so that oxygen does not enter the reaction vessel. That is, the inside of the reaction tank is preferably an inert gas atmosphere, for example, a nitrogen gas atmosphere is preferable. Since the inside of the reaction tank is preferably an inert gas atmosphere also during the crystallization process, the inside of the reaction tank can be an inert gas atmosphere until the crystallization process is completed.

ただし、後述のように炭酸イオン源として、二酸化炭素ガスを用いる場合には、反応槽内の雰囲気中に不活性ガスに加えて、または不活性ガスに替えて二酸化炭素を供給しておくこともできる。   However, when carbon dioxide gas is used as the carbonate ion source as described later, carbon dioxide may be supplied in addition to or in place of the inert gas in the atmosphere in the reaction vessel. it can.

不活性ガスおよび/または二酸化炭素ガスを含む雰囲気下で晶析工程を実施することで、含有する水素と、含有する金属成分Meとの物質量比であるH/Meを1.60未満とし、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含む既述の前駆体を得ることができる。   By carrying out the crystallization step under an atmosphere containing an inert gas and / or carbon dioxide gas, the H / Me, which is the substance amount ratio between the contained hydrogen and the contained metal component Me, is less than 1.60, The above-described precursor containing secondary particles formed by aggregation of a plurality of primary particles can be obtained.

晶析工程では、反応槽内で初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを添加、混合することで混合水溶液を形成することができる。   In the crystallization step, mixing is performed by adding and mixing an aqueous solution containing nickel as the metal component, an aqueous solution containing cobalt as the metal component, and an aqueous solution containing manganese as the metal component into the initial aqueous solution in the reaction vessel. An aqueous solution can be formed.

なお、晶析工程の間、初期水溶液に金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加する際、得られる混合水溶液のpH値は、反応温度40℃基準において、6.5以上9.5以下の範囲で一定に制御されていることが好ましく、7.0以上8.5以下の範囲で一定に制御されていることがよりさらに好ましい。このため、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等は一度に添加するのではなく、初期水溶液に徐々に滴下することができる。   During the crystallization process, when an aqueous solution containing nickel as a metal component is added to the initial aqueous solution, the pH value of the obtained mixed aqueous solution is 6.5 to 9.5 based on the reaction temperature of 40 ° C. It is preferably controlled in a range, and more preferably in a range of 7.0 to 8.5. For this reason, the aqueous solution etc. which contain nickel as a metal component can be gradually dripped at initial stage aqueous solution instead of adding at once.

晶析工程の間、混合水溶液のpH値の変動幅はpH値の中央値の上下0.05以内になるように制御することが好ましい。これは、混合水溶液のpH値の変動幅を上記範囲とすることで、前駆体が含有する粒子の成長を略一定とし、粒度分布の範囲の狭い均一な粒子が得られるからである。   During the crystallization process, it is preferable to control the fluctuation range of the pH value of the mixed aqueous solution to be within 0.05 above and below the median value of the pH value. This is because, by setting the fluctuation range of the pH value of the mixed aqueous solution in the above range, the growth of particles contained in the precursor is made substantially constant, and uniform particles having a narrow particle size distribution range can be obtained.

また、混合水溶液のpHを制御するため、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を滴下するのに合わせて、pH調整水溶液も合わせて滴下することができる。この際のpH調整水溶液としては、特に限定されないが、例えばアルカリ性物質および/またはアンモニウムイオン供給体を含有する水溶液を用いることができる。なお、アンモニウムイオン供給体としては特に限定されないが、初期水溶液において説明したものと同様の物質を用いることができる。また、アルカリ性物質についても特に限定されるものではないが、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムから選択された1種類以上であることが好ましい。   Further, in order to control the pH of the mixed aqueous solution, a pH adjusting aqueous solution can be dropped together with dropping an aqueous solution containing nickel as a metal component. In this case, the pH adjusting aqueous solution is not particularly limited, and for example, an aqueous solution containing an alkaline substance and / or an ammonium ion supplier can be used. In addition, although it does not specifically limit as an ammonium ion supply body, The substance similar to what was demonstrated in initial stage aqueous solution can be used. Moreover, although it does not specifically limit about an alkaline substance, It is preferable that it is 1 or more types selected from sodium carbonate, sodium hydrogencarbonate, potassium carbonate, sodium hydroxide, and potassium hydroxide.

特に、pH調整水溶液が炭酸塩を含有する場合、別途炭酸イオンを供給しなくても炭酸イオンの存在下で、初期水溶液と、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等とを混合できるため好ましい。pH調整水溶液を反応槽内に供給する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、得られた混合水溶液を十分に撹拌しながら、定量ポンプ等の流量制御が可能なポンプで、混合水溶液のpH値が所定の範囲に保持されるように、添加すればよい。   In particular, it is preferable that the pH-adjusting aqueous solution contains a carbonate because an initial aqueous solution and an aqueous solution containing nickel as a metal component can be mixed in the presence of carbonate ions without separately supplying carbonate ions. The method for supplying the pH-adjusted aqueous solution into the reaction vessel is not particularly limited. For example, a pump capable of controlling the flow rate such as a metering pump while sufficiently stirring the obtained mixed aqueous solution, What is necessary is just to add so that pH value may be kept in a predetermined range.

そして、上述のように初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加することで得られた、混合水溶液の中で前駆体の核となる粒子を生成できる。混合水溶液中に所定量の核が生成したか否かは、混合水溶液に含まれる金属塩の量によって判断することができる。   And the particle | grains used as the nucleus of a precursor can be produced | generated in the mixed aqueous solution obtained by adding the aqueous solution etc. which contain nickel as a metal component to an initial stage aqueous solution as mentioned above. Whether or not a predetermined amount of nuclei is generated in the mixed aqueous solution can be determined by the amount of the metal salt contained in the mixed aqueous solution.

ここで、晶析工程で初期水溶液に添加する、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とについて説明する。   Here, an aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, and an aqueous solution containing manganese as a metal component, which are added to the initial aqueous solution in the crystallization step, will be described.

金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とにおいては、各金属成分を含有する金属化合物を含有することができる。すなわち、例えば金属成分としてコバルトを含有する水溶液であれば、コバルトを含有する金属化合物を含むことができる。   In the aqueous solution containing nickel as a metal component, the aqueous solution containing cobalt as a metal component, and the aqueous solution containing manganese as a metal component, a metal compound containing each metal component can be contained. That is, for example, in the case of an aqueous solution containing cobalt as a metal component, a metal compound containing cobalt can be included.

そして、金属化合物としては、水溶性の金属化合物を用いることが好ましく、水溶性金属化合物としては、硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩等が挙げられる。具体的には例えば、硫酸ニッケル、硫酸コバルト、硫酸マンガン等を好適に用いることができる。   And as a metal compound, it is preferable to use a water-soluble metal compound, and a nitrate, sulfate, hydrochloride, etc. are mentioned as a water-soluble metal compound. Specifically, for example, nickel sulfate, cobalt sulfate, manganese sulfate and the like can be suitably used.

これらの、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とは、予め、一部、または全部を混合し、金属成分含有混合水溶液として、初期水溶液側に添加することもできる。   The aqueous solution containing nickel as the metal component, the aqueous solution containing cobalt as the metal component, and the aqueous solution containing manganese as the metal component are mixed partly or in advance, and the mixed aqueous solution containing metal components It can also be added to the initial aqueous solution side.

得られる前駆体中の各金属の組成比は、金属成分含有混合水溶液中の各金属の組成比と同様となる。このため、晶析工程で初期水溶液に添加する、金属成分含有混合水溶液中に含まれる、各金属の組成比は、生成する前駆体における各金属の組成比と等しくなるように、例えば溶解する金属化合物の割合を調整して金属成分含有混合水溶液を調製することが好ましい。   The composition ratio of each metal in the obtained precursor is the same as the composition ratio of each metal in the metal component-containing mixed aqueous solution. For this reason, for example, a dissolved metal is added so that the composition ratio of each metal contained in the mixed aqueous solution containing metal components added to the initial aqueous solution in the crystallization step is equal to the composition ratio of each metal in the precursor to be produced. It is preferable to prepare a mixed aqueous solution containing a metal component by adjusting the ratio of the compound.

なお、複数の金属化合物を混合することで、特定の金属化合物同士が反応して不要な化合物が生成される場合等には、それぞれの金属成分を含有する水溶液を所定の割合で同時に初期水溶液に添加してもよい。   In addition, by mixing a plurality of metal compounds, when specific metal compounds react with each other to generate unnecessary compounds, etc., an aqueous solution containing each metal component is simultaneously made into an initial aqueous solution at a predetermined ratio. It may be added.

各金属成分を含有する水溶液を混合せず、個別に初期水溶液に添加する場合、添加する金属成分を含有する水溶液全体で、含まれる各金属の組成比が、生成する前駆体における各金属の組成比と等しくなるように、各金属成分を含有する水溶液を調製することが好ましい。   When the aqueous solution containing each metal component is not mixed and added individually to the initial aqueous solution, the composition ratio of each metal contained in the entire precursor solution containing the added metal component is the composition of each metal in the precursor to be generated. It is preferable to prepare an aqueous solution containing each metal component so as to be equal to the ratio.

既述の様に、本実施形態の前駆体の製造方法により製造する前駆体は、一般式NiCoMnCO(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素である。)で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含む。 As described above, the precursor manufactured by the precursor manufacturing method of the present embodiment has a general formula Ni x Co y Mn z M t CO 3 (where x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.3, 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0.55 ≦ z ≦ 0.8, 0 ≦ t ≦ 0.1, M is Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, One or more additional elements selected from Zr, Nb, Mo and W.) and a functional group containing hydrogen.

すなわち、ニッケル、コバルト、マンガン以外に、添加元素をさらに含有することもできる。   That is, in addition to nickel, cobalt, and manganese, an additive element can be further contained.

このため、晶析工程では必要に応じて、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素(以下、単に「添加元素」とも記載する)を含む水溶液(以下、単に「添加元素を含む水溶液」とも記載する)も初期水溶液に添加することができる。   For this reason, in the crystallization process, one or more additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W (hereinafter, simply referred to as “additive elements”) as necessary. An aqueous solution containing (described below) (hereinafter also simply referred to as “an aqueous solution containing an additive element”) can be added to the initial aqueous solution.

金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を混合して、金属成分含有混合水溶液としてから初期水溶液に添加する場合は、該金属成分含有混合水溶液に、添加元素を含む水溶液を添加、混合しておいても良い。   When an aqueous solution containing nickel as a metal component is mixed and added to the initial aqueous solution after the mixed aqueous solution containing the metal component, an aqueous solution containing an additive element is added to and mixed with the mixed aqueous solution containing the metal component. Also good.

また、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を混合せずに個別に初期水溶液に添加する場合は、これに併せて、添加元素を含む水溶液を個別に初期水溶液に添加できる。   In addition, when an aqueous solution containing nickel as a metal component is added individually to the initial aqueous solution without mixing, an aqueous solution containing an additive element can be individually added to the initial aqueous solution.

ここで、添加元素を含む水溶液は、例えば添加元素を含有する化合物を用いて調製できる。そして、添加元素を含有する化合物としては、例えば硫酸チタン、ペルオキソチタン酸アンモニウム、シュウ酸チタンカリウム、硫酸バナジウム、バナジン酸アンモニウム、硫酸クロム、クロム酸カリウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、シュウ酸ニオブ、モリブデン酸アンモニウム、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸アンモニウム等が挙げられ、添加する元素にあわせて化合物を選択することができる。   Here, the aqueous solution containing the additive element can be prepared using, for example, a compound containing the additive element. Examples of the compound containing the additive element include titanium sulfate, ammonium peroxotitanate, potassium potassium oxalate, vanadium sulfate, ammonium vanadate, chromium sulfate, potassium chromate, zirconium sulfate, zirconium nitrate, niobium oxalate, molybdenum. Ammonium acid, sodium tungstate, ammonium tungstate and the like can be mentioned, and a compound can be selected according to the element to be added.

既述のように、添加元素は、前駆体が含有する二次粒子(以下、単に「前駆体粒子」とも記載する)の内部に均一に分布および/または二次粒子の表面を均一に被覆されていることが好ましい。   As described above, the additive element is uniformly distributed and / or uniformly coated on the surface of the secondary particles contained in the precursor (hereinafter also simply referred to as “precursor particles”). It is preferable.

そして、混合水溶液に、上述した添加元素を含む水溶液を添加することで、添加元素を、前駆体粒子の二次粒子の内部に均一に分散させることができる。   And by adding the aqueous solution containing the above-mentioned additive element to the mixed aqueous solution, the additive element can be uniformly dispersed inside the secondary particles of the precursor particles.

また、前駆体粒子の二次粒子の表面を、添加元素で均一に被覆するためには、例えば晶析工程終了後、添加元素で被覆する被覆工程を実施することができる。被覆工程については後述する。   Moreover, in order to coat | cover the surface of the secondary particle of precursor particle | grains uniformly with an additional element, the coating process which coat | covers with an additional element can be implemented after completion | finish of a crystallization process, for example. The coating process will be described later.

晶析工程では、炭酸イオンの存在下、初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加、混合して、混合水溶液とし、該混合水溶液において、核を生成し、該核を成長させることができる。この際、炭酸イオンの供給方法は特に限定されるものではなく、例えば反応槽内に不活性ガスと共に二酸化炭素ガスを供給することで混合水溶液に炭酸イオンを供給することができる。また、初期水溶液や、pH調整水溶液を調製する際に炭酸塩を用いて、炭酸イオンを供給することもできる。   In the crystallization process, an aqueous solution containing nickel as a metal component is added to and mixed with the initial aqueous solution in the presence of carbonate ions to form a mixed aqueous solution. In the mixed aqueous solution, nuclei are generated and the nuclei are grown. be able to. At this time, the method for supplying carbonate ions is not particularly limited. For example, carbonate ions can be supplied to the mixed aqueous solution by supplying carbon dioxide gas together with an inert gas into the reaction vessel. Also, carbonate ions can be supplied using a carbonate when preparing an initial aqueous solution or a pH-adjusted aqueous solution.

晶析工程において、初期水溶液や、混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度は特に限定されないが、例えば0g/L以上20g/L以下であることが好ましく、特に一定値に保たれていることが好ましい。   In the crystallization step, the concentration of ammonium ions in the initial aqueous solution and the mixed aqueous solution is not particularly limited, but is preferably, for example, 0 g / L or more and 20 g / L or less, and particularly preferably maintained at a constant value.

ここまで説明したように、晶析工程では、炭酸イオンの存在下、初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加、混合して、混合水溶液とし、該混合水溶液において、核を生成、成長できる。   As explained so far, in the crystallization process, an aqueous solution containing nickel as a metal component is added to the initial aqueous solution in the presence of carbonate ions and mixed to form a mixed aqueous solution, which generates nuclei in the mixed aqueous solution. Can grow.

この際、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を混合して、金属成分含有混合水溶液としてから初期水溶液に添加する場合、初期水溶液に添加する金属成分含有混合水溶液中の金属化合物の濃度は、1mol/L以上2.6mol/L以下であることが好ましく、1.5mol/L以上2.2mol/L以下であることがより好ましい。   At this time, when an aqueous solution containing nickel as a metal component is mixed and added to the initial aqueous solution after the mixed aqueous solution containing the metal component, the concentration of the metal compound in the mixed aqueous solution containing the metal component added to the initial aqueous solution is 1 mol. / L or more and 2.6 mol / L or less is preferable, and 1.5 mol / L or more and 2.2 mol / L or less is more preferable.

これは、金属成分含有混合水溶液中の金属化合物の濃度を1mol/L以上とすることで、反応槽当たりの晶析物量を十分に確保し、生産性を高めることができるからである。一方、金属成分含有混合水溶液中の金属化合物の濃度を2.6mol/L以下とすることで、結晶が再析出して設備の配管を詰まらせる等の不具合が生じることをより確実に防げるからである。   This is because by setting the concentration of the metal compound in the metal component-containing mixed aqueous solution to 1 mol / L or more, a sufficient amount of crystallized matter per reaction tank can be secured and productivity can be increased. On the other hand, by setting the concentration of the metal compound in the metal component-containing mixed aqueous solution to 2.6 mol / L or less, it is possible to more reliably prevent problems such as crystal re-precipitation and clogging of equipment piping. is there.

なお、金属化合物の濃度とは、金属成分含有混合水溶液に添加した、金属成分としてニッケルを含有する水溶液、金属成分としてコバルトを含有する水溶液、金属成分としてマンガンを含有する水溶液、及び場合によってはさらに添加した添加元素を含む水溶液、に由来する金属化合物の濃度を意味する。   The concentration of the metal compound refers to an aqueous solution containing nickel as the metal component, an aqueous solution containing cobalt as the metal component, an aqueous solution containing manganese as the metal component, and in some cases, added to the mixed aqueous solution containing metal components. It means the concentration of the metal compound derived from the aqueous solution containing the added additive element.

混合水溶液中のpH値や、その他アンモニウムイオン濃度等については、それぞれ一般的なpH計、イオンメータによって測定することが可能である。   The pH value in the mixed aqueous solution and other ammonium ion concentrations can be measured by a general pH meter and ion meter, respectively.

晶析工程において、混合水溶液の温度は、25℃以上に維持することが好ましく、30℃以上に維持することが好ましい。   In the crystallization step, the temperature of the mixed aqueous solution is preferably maintained at 25 ° C. or higher, and is preferably maintained at 30 ° C. or higher.

なお、晶析工程における混合水溶液の温度の上限は特に限定されないが、例えば45℃以下とすることができる。   In addition, the upper limit of the temperature of the mixed aqueous solution in the crystallization step is not particularly limited, but may be, for example, 45 ° C. or less.

これは、晶析工程において、混合水溶液の温度を25℃以上とすることで、溶解度を高くし、核発生を容易に制御することができるからである。   This is because, in the crystallization step, by setting the temperature of the mixed aqueous solution to 25 ° C. or higher, the solubility can be increased and nucleation can be easily controlled.

一方、晶析工程において、混合水溶液の温度を45℃以下とすることで、一次結晶に歪が生じることを防ぎ、正極活物質とした場合に、タップ密度を十分に高くすることができるからである。   On the other hand, in the crystallization step, by setting the temperature of the mixed aqueous solution to 45 ° C. or lower, it is possible to prevent the primary crystal from being distorted and to sufficiently increase the tap density when used as the positive electrode active material. is there.

前駆体粒子の粒径は、金属成分含有混合水溶液や、晶析工程の反応の時間により制御することができる。   The particle size of the precursor particles can be controlled by the metal component-containing mixed aqueous solution and the reaction time of the crystallization step.

すなわち、晶析工程では、所望の粒径に成長するまで反応を継続すれば、所望の粒径を有する前駆体の粒子を得ることができる。このため、得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径が15μm以上45μm以下となるまで晶析工程を実施することが好ましい。具体的には、晶析工程は、得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径が15μm以上45μm以下となるように、その時間を設定することが好ましい。特に得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径が15μm以上35μm以下となるようにその時間を設定することがより好ましい。例えば予備試験を行い、晶析工程の時間と、得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径との関係を求めておき、晶析工程の時間を設定することが好ましい。   That is, in the crystallization step, if the reaction is continued until it grows to a desired particle size, precursor particles having the desired particle size can be obtained. For this reason, it is preferable to implement a crystallization process until the average particle diameter of the secondary particle which the precursor obtained contains becomes 15 micrometers or more and 45 micrometers or less. Specifically, in the crystallization step, it is preferable to set the time so that the average particle size of the secondary particles contained in the obtained precursor is 15 μm or more and 45 μm or less. In particular, it is more preferable to set the time so that the average particle size of the secondary particles contained in the obtained precursor is 15 μm or more and 35 μm or less. For example, it is preferable to set a time for the crystallization step by conducting a preliminary test, obtaining a relationship between the time for the crystallization step and the average particle size of the secondary particles contained in the obtained precursor.

本実施形態の前駆体の製造方法では、晶析工程における反応が完了するまで生成物である前駆体を回収しない方式の装置を用いることが好ましい。そのような装置としては、例えば、撹拌機が設置された通常に用いられるバッチ反応槽等が挙げられる。係る装置を採用することで、一般的なオーバーフローによって生成物を回収する連続晶析装置のように、成長中の粒子がオーバーフロー液と同時に回収されるという問題が生じないため、粒度分布が狭く、粒径の揃った粒子を得ることができ、好ましい。   In the precursor manufacturing method of this embodiment, it is preferable to use an apparatus of a system that does not collect the precursor as a product until the reaction in the crystallization process is completed. Examples of such an apparatus include a normally used batch reaction tank equipped with a stirrer. By adopting such a device, unlike the continuous crystallization device that recovers the product by a general overflow, there is no problem that the growing particles are recovered simultaneously with the overflow liquid, so the particle size distribution is narrow, Particles having a uniform particle size can be obtained, which is preferable.

また、反応槽の雰囲気を制御するため、密閉式の装置等の雰囲気を制御することが可能な装置を用いることが好ましい。   In order to control the atmosphere of the reaction tank, it is preferable to use an apparatus capable of controlling the atmosphere, such as a sealed apparatus.

反応槽の雰囲気制御が可能な装置を用いることで、前駆体粒子を、上述した通りの構造のものとすることができると共に、共沈反応をほぼ均一に進めることができるので、粒度分布の優れた粒子、即ち、粒度分布の範囲の狭い粒子を得ることができる。   By using an apparatus capable of controlling the atmosphere of the reaction vessel, the precursor particles can have the structure as described above, and the coprecipitation reaction can be advanced almost uniformly, so that the particle size distribution is excellent. Particles, that is, particles having a narrow particle size distribution range can be obtained.

なお、ここまで晶析工程を連続した1つの工程とした例を示したが、係る形態に限定されない。例えば晶析工程は、核生成工程と、核成長工程とを有することもできる。すなわち、晶析工程を、核生成工程と、核成長工程とに分けて実施することもできる。   In addition, although the example which made the crystallization process one continuous process was shown so far, it is not limited to the form which concerns. For example, the crystallization process can include a nucleation process and a nucleation growth process. That is, the crystallization process can be carried out separately in a nucleation process and a nucleation growth process.

この場合、晶析工程は、以下の工程を有することができる。
初期水溶液と、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを、混合した混合水溶液において核を生成する核生成工程。
核生成工程で生成した核を成長させる核成長工程。
そして、核生成工程では混合水溶液のpH値を、反応温度40℃基準において6.5以上9.0以下に、核成長工程では混合水溶液のpH値を、反応温度40℃基準において7.0以上9.5以下に制御することができる。
In this case, the crystallization step can have the following steps.
A nucleation step of generating nuclei in a mixed aqueous solution in which an initial aqueous solution, an aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, and an aqueous solution containing manganese as a metal component are mixed.
Nuclear growth process for growing nuclei generated in the nucleation process.
In the nucleation step, the pH value of the mixed aqueous solution is 6.5 or more and 9.0 or less on the basis of the reaction temperature of 40 ° C., and in the nucleus growth step, the pH value of the mixed aqueous solution is 7.0 or more on the basis of the reaction temperature of 40 ° C. It can be controlled to 9.5 or less.

以下、核生成工程と、核成長工程とについて図2に示したフロー図を用いて具体的に説明する。なお、上述の晶析工程と重複する事項については一部説明を省略する。   Hereinafter, the nucleation step and the nucleation growth step will be specifically described with reference to the flowchart shown in FIG. A part of the description overlapping with the above-described crystallization process is omitted.

図2に示した、本実施形態の前駆体の製造方法のフローの一構成例について、以下に説明する。図2に示すように、本実施形態の前駆体の製造方法の晶析工程は、(A)核生成工程と、核生成工程を行った後、前駆体粒子を共沈法により生成させる(B)核成長工程とを有することもできる。   One structural example of the flow of the precursor manufacturing method of the present embodiment shown in FIG. 2 will be described below. As shown in FIG. 2, the crystallization step of the precursor manufacturing method of the present embodiment includes (A) a nucleation step and a nucleation step, and then generates precursor particles by a coprecipitation method (B And) a nuclear growth step.

このように、晶析工程を核生成工程と、核成長工程とを分けることで、主として核生成反応が生じる時間(核生成工程)と、主として核成長反応が生じる時間(核成長工程)とを明確に分離している。これにより、特に狭い粒度分布を持つ前駆体を得ることができる。両工程の間には原料の添加を停止し、撹拌のみを行う核解砕工程を含んでも良い。   Thus, by separating the crystallization process from the nucleation process and the nucleation growth process, the time during which the nucleation reaction mainly occurs (nucleation process) and the time during which the nucleation reaction occurs mainly (nucleation growth process) Clearly separated. Thereby, a precursor having a particularly narrow particle size distribution can be obtained. A nuclear disintegration step in which the addition of raw materials is stopped and only stirring is performed may be included between both steps.

以下に核生成工程と、核成長工程とについて、具体的に説明する。
(核生成工程)
まず、核生成工程について、図2を参照して説明する。
The nucleation process and the nucleation growth process will be specifically described below.
(Nucleation process)
First, the nucleation process will be described with reference to FIG.

図2に示すように、核生成工程では、反応槽においてイオン交換水(水)とアンモニウムイオン供給体とを混合し、初期水溶液を調製できる。なお、初期水溶液には必要に応じて酸性の物質、例えば硫酸塩等を添加してpHを6.5以上9.0以下に調整することが好ましく、7.0以上8.5以下に調整することがより好ましい。   As shown in FIG. 2, in the nucleation step, an initial aqueous solution can be prepared by mixing ion-exchanged water (water) and an ammonium ion supplier in a reaction tank. In addition, it is preferable to adjust the pH to 6.5 or more and 9.0 or less by adding an acidic substance such as a sulfate to the initial aqueous solution as necessary, and adjust the pH to 7.0 or more and 8.5 or less. It is more preferable.

なお、アンモニウムイオン供給体としては、晶析工程において既述の化合物を好ましく用いることができる。   As the ammonium ion supplier, the above-mentioned compounds can be preferably used in the crystallization step.

また、この際、反応槽内に酸素が入らないよう不活性ガス、例えば窒素ガスを吹き込んでおくことが好ましい。すなわち、反応槽内は不活性ガス雰囲気であることが好ましく、例えば窒素ガス雰囲気とすることが好ましい。後述するように核成長工程でも反応槽内は不活性ガス雰囲気とすることが好ましいことから、核生成工程から核成長工程を終えるまで、反応槽内を不活性ガス雰囲気とすることもできる。   At this time, it is preferable to blow an inert gas such as nitrogen gas so that oxygen does not enter the reaction vessel. That is, the inside of the reaction tank is preferably an inert gas atmosphere, for example, a nitrogen gas atmosphere is preferable. As will be described later, it is preferable that the reaction vessel has an inert gas atmosphere even in the nucleus growth step. Therefore, the reaction vessel can be filled with an inert gas atmosphere from the nucleation step to the completion of the nucleus growth step.

ただし、後述のように炭酸イオン源として、二酸化炭素ガスを用いる場合には、反応槽内の雰囲気中に不活性ガスに加えて、または不活性ガスに替えて二酸化炭素を供給しておくこともできる。   However, when carbon dioxide gas is used as the carbonate ion source as described later, carbon dioxide may be supplied in addition to or in place of the inert gas in the atmosphere in the reaction vessel. it can.

不活性ガスおよび/または二酸化炭素ガスを含む雰囲気下で核生成工程、及び後述する核成長工程を実施することで、含有する水素と、含有する金属成分Meとの物質量比であるH/Meを1.60未満とし、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含む既述の前駆体を得ることができる。   H / Me, which is a mass ratio of hydrogen contained and metal component Me contained, by performing a nucleation step and an after-mentioned nucleus growth step in an atmosphere containing an inert gas and / or carbon dioxide gas. Is less than 1.60, and the above-described precursor including secondary particles formed by aggregation of a plurality of primary particles can be obtained.

核生成工程では、反応槽内で初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを添加、混合することで混合水溶液を形成することができる。   In the nucleation step, mixing is performed by adding and mixing an aqueous solution containing nickel as the metal component, an aqueous solution containing cobalt as the metal component, and an aqueous solution containing manganese as the metal component into the initial aqueous solution in the reaction vessel. An aqueous solution can be formed.

なお、核生成工程の間、初期水溶液に金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加する際、得られる混合水溶液のpH値は、反応温度40℃基準において、6.5以上9.0以下の範囲で一定に制御されていることが好ましく、7.0以上8.5以下の範囲で一定に制御されていることがよりさらに好ましい。このため、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等は一度に添加するのではなく、初期水溶液に徐々に滴下することができる。   During the nucleation step, when an aqueous solution containing nickel as a metal component is added to the initial aqueous solution, the pH value of the obtained mixed aqueous solution is 6.5 to 9.0 based on the reaction temperature of 40 ° C. It is preferably controlled in a range, and more preferably in a range of 7.0 to 8.5. For this reason, the aqueous solution etc. which contain nickel as a metal component can be gradually dripped at initial stage aqueous solution instead of adding at once.

なお、核生成工程の間、pH値はpH値中央値の上下0.05以内に制御されていることが好ましい。   During the nucleation step, the pH value is preferably controlled within 0.05 above and below the median pH value.

また、混合水溶液のpHを制御するため、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を滴下するのに合わせて、pH調整水溶液も合わせて滴下することができる。pH調整水溶液としては、晶析工程において既述の水溶液を好ましく用いることができる。   Further, in order to control the pH of the mixed aqueous solution, a pH adjusting aqueous solution can be dropped together with dropping an aqueous solution containing nickel as a metal component. As the pH adjusting aqueous solution, the aqueous solution described above can be preferably used in the crystallization step.

pH調整水溶液を反応槽内に供給する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、得られた混合水溶液を十分に撹拌しながら、定量ポンプ等の流量制御が可能なポンプで、混合水溶液のpH値が所定の範囲に保持されるように、添加すればよい。   The method for supplying the pH-adjusted aqueous solution into the reaction vessel is not particularly limited. For example, a pump capable of controlling the flow rate such as a metering pump while sufficiently stirring the obtained mixed aqueous solution, What is necessary is just to add so that pH value may be kept in a predetermined range.

そして、上述のように初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加することで得られた、混合水溶液の中で前駆体の核となる粒子を生成できる。混合水溶液中に所定量の核が生成したか否かは、混合水溶液に含まれる金属塩の量によって判断することができる。   And the particle | grains used as the nucleus of a precursor can be produced | generated in the mixed aqueous solution obtained by adding the aqueous solution etc. which contain nickel as a metal component to an initial stage aqueous solution as mentioned above. Whether or not a predetermined amount of nuclei is generated in the mixed aqueous solution can be determined by the amount of the metal salt contained in the mixed aqueous solution.

核生成工程で初期水溶液に添加する、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とについては、晶析工程において説明した水溶液を好ましく用いることができる。また、その初期水溶液や、混合水溶液への添加方法等についても既述の晶析工程の場合と同様にして実施することができるため、ここでは説明を省略する。   Regarding the aqueous solution containing nickel as the metal component, the aqueous solution containing cobalt as the metal component, and the aqueous solution containing manganese as the metal component, which are added to the initial aqueous solution in the nucleation step, the aqueous solution described in the crystallization step is used. It can be preferably used. Further, the initial aqueous solution, the addition method to the mixed aqueous solution, and the like can be carried out in the same manner as in the case of the crystallization step described above, and thus the description thereof is omitted here.

既述の様に、本実施形態の前駆体の製造方法により製造する前駆体は、ニッケル、コバルト、マンガン以外に、添加元素をさらに含有することもできる。   As described above, the precursor manufactured by the precursor manufacturing method of the present embodiment can further contain an additive element in addition to nickel, cobalt, and manganese.

このため、核生成工程では必要に応じて、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素(以下、単に「添加元素」とも記載する)を含む水溶液(以下、単に「添加元素を含む水溶液」とも記載する)も初期水溶液に添加することができる。   For this reason, in the nucleation step, one or more additional elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W (hereinafter simply referred to as “additive elements”) as necessary. An aqueous solution containing (described below) (hereinafter also simply referred to as “an aqueous solution containing an additive element”) can be added to the initial aqueous solution.

好適に用いることができる添加元素を含む水溶液や、その初期水溶液または混合水溶液への添加方法等については晶析工程で既述のため、ここでは説明を省略する。   Since an aqueous solution containing an additive element that can be suitably used, a method for adding it to an initial aqueous solution or a mixed aqueous solution, etc. have already been described in the crystallization step, description thereof is omitted here.

既述のように、添加元素は、前駆体が含有する二次粒子(以下、単に「前駆体粒子」とも記載する)の内部に均一に分布および/または二次粒子の表面を均一に被覆されていることが好ましい。   As described above, the additive element is uniformly distributed and / or uniformly coated on the surface of the secondary particles contained in the precursor (hereinafter also simply referred to as “precursor particles”). It is preferable.

そして、混合水溶液に、上述した添加元素を含む水溶液を添加することで、添加元素を、前駆体粒子の二次粒子の内部に均一に分散させることができる。   And by adding the aqueous solution containing the above-mentioned additive element to the mixed aqueous solution, the additive element can be uniformly dispersed inside the secondary particles of the precursor particles.

また、前駆体粒子の二次粒子の表面を、添加元素で均一に被覆するためには、例えば後述する核成長工程終了後、添加元素で被覆する被覆工程を実施することができる。被覆工程については後述する。   Moreover, in order to coat | cover the surface of the secondary particle of precursor particle | grains uniformly with an additional element, the coating process which coat | covers with an additional element can be implemented after completion | finish of the nucleus growth process mentioned later, for example. The coating process will be described later.

核生成工程では、炭酸イオンの存在下、初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加、混合して、混合水溶液とし、該混合水溶液において、核を生成することができる。この際、炭酸イオンの供給方法は特に限定されるものではなく、例えば反応槽内に不活性ガスと共に二酸化炭素ガスを供給することで混合水溶液に炭酸イオンを供給することができる。また、初期水溶液や、pH調整水溶液を調製する際に炭酸塩を用いて、炭酸イオンを供給することもできる。   In the nucleation step, an aqueous solution containing nickel as a metal component is added to and mixed with the initial aqueous solution in the presence of carbonate ions to form a mixed aqueous solution, and nuclei can be generated in the mixed aqueous solution. At this time, the method for supplying carbonate ions is not particularly limited. For example, carbonate ions can be supplied to the mixed aqueous solution by supplying carbon dioxide gas together with an inert gas into the reaction vessel. Also, carbonate ions can be supplied using a carbonate when preparing an initial aqueous solution or a pH-adjusted aqueous solution.

ここまで説明したように、核生成工程では、炭酸イオンの存在下、初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加、混合して、混合水溶液とし、該混合水溶液において、核を生成できる。   As explained so far, in the nucleation step, an aqueous solution containing nickel as a metal component is added to the initial aqueous solution in the presence of carbonate ions and mixed to form a mixed aqueous solution, which generates nuclei in the mixed aqueous solution. it can.

この際、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を混合して、金属成分含有混合水溶液としてから初期水溶液に添加する場合、初期水溶液に添加する金属成分含有混合水溶液中の金属化合物の濃度は特に限定されないが、例えば既述の晶析工程の場合と同様の範囲とすることが好ましい。   In this case, when an aqueous solution containing nickel as a metal component is mixed and added to the initial aqueous solution after the mixed aqueous solution containing the metal component, the concentration of the metal compound in the mixed aqueous solution containing the metal component added to the initial aqueous solution is particularly limited. However, it is preferable to set the same range as in the case of the crystallization step described above.

また、核生成工程において、初期水溶液や、混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度は特に限定されないが、例えば0g/L以上20g/L以下であることが好ましく、特に一定値に保たれていることが好ましい。   In the nucleation step, the concentration of ammonium ions in the initial aqueous solution and the mixed aqueous solution is not particularly limited, but is preferably, for example, 0 g / L or more and 20 g / L or less, and particularly preferably maintained at a constant value. .

混合水溶液中のpH値や、その他アンモニウムイオン濃度等については、それぞれ一般的なpH計、イオンメータによって測定することが可能である。   The pH value in the mixed aqueous solution and other ammonium ion concentrations can be measured by a general pH meter and ion meter, respectively.

核生成工程において、混合水溶液の温度は、25℃以上に維持することが好ましく、30℃以上に維持することが好ましい。   In the nucleation step, the temperature of the mixed aqueous solution is preferably maintained at 25 ° C. or higher, and is preferably maintained at 30 ° C. or higher.

なお、核生成工程における混合水溶液の温度の上限は特に限定されないが、例えば45℃以下とすることができる。   The upper limit of the temperature of the mixed aqueous solution in the nucleation step is not particularly limited, but can be, for example, 45 ° C. or less.

これは、核生成工程において、混合水溶液の温度が25℃以上とすることで、溶解度を高くし、核発生を容易に制御することができるからである。   This is because when the temperature of the mixed aqueous solution is 25 ° C. or higher in the nucleation step, the solubility can be increased and nucleation can be easily controlled.

一方、核生成工程において、混合水溶液の温度が45℃以下とすることで、一次結晶に歪が生じることを防ぎ、正極活物質とした場合に、タップ密度を十分に高くすることができるからである。   On the other hand, in the nucleation step, when the temperature of the mixed aqueous solution is 45 ° C. or lower, distortion is prevented from occurring in the primary crystal, and when the positive electrode active material is used, the tap density can be sufficiently increased. is there.

核生成工程では、共沈反応を終えた時点での晶析物の濃度が、概ね30g/L以上200g/L以下であることが好ましく、80g/L以上150g/L以下であることがより好ましい。晶析物の濃度が上記範囲になるように、金属成分含有混合水溶液等を初期水溶液に供給することが望ましい。   In the nucleation step, the concentration of the crystallized product at the time when the coprecipitation reaction is completed is preferably approximately 30 g / L or more and 200 g / L or less, and more preferably 80 g / L or more and 150 g / L or less. . It is desirable to supply a metal component-containing mixed aqueous solution or the like to the initial aqueous solution so that the concentration of the crystallized product falls within the above range.

これは、晶析物の濃度が30g/L以上の場合には、前駆体粒子における一次粒子の凝集を十分に促進することができるからである。   This is because the aggregation of the primary particles in the precursor particles can be sufficiently promoted when the concentration of the crystallized product is 30 g / L or more.

ただし、晶析物の濃度が200g/Lを超える場合には、添加する金属成分含有混合水溶液の反応槽内での拡散が十分でなく、前駆体粒子の成長に偏りが生じることがあるからである。   However, when the concentration of the crystallized product exceeds 200 g / L, the diffusion of the mixed aqueous solution containing metal components in the reaction vessel is not sufficient, and the growth of the precursor particles may be biased. is there.

核生成工程終了後、すなわち、金属成分含有混合水溶液等の、初期水溶液(混合水溶液)への添加が終了した後、混合水溶液への撹拌を継続し、生成した核の解砕を行うこともできる(核解砕工程)。核解砕工程は1分以上行うことが好ましく、3分以上がさらに好ましい。核解砕工程を実施することで、生成した核が凝集することを防止し、粒径の粗大化と粒子内部の密度低下をより確実に防げるため、好ましい。
(核成長工程)
次に、核成長工程について、図2を参照して説明する。
After completion of the nucleation step, that is, after the addition to the initial aqueous solution (mixed aqueous solution), such as a mixed aqueous solution containing metal components, is completed, stirring of the mixed aqueous solution can be continued to disintegrate the produced nuclei. (Nuclear crushing process). The nuclear disintegration step is preferably performed for 1 minute or longer, more preferably 3 minutes or longer. By carrying out the nuclear disintegration step, it is preferable to prevent the produced nuclei from agglomerating and to more reliably prevent the coarsening of the particle size and the decrease in density inside the particle.
(Nuclear growth process)
Next, the nuclear growth process will be described with reference to FIG.

核成長工程では、核生成工程で生成した核を成長させることができる。   In the nucleus growth step, the nuclei generated in the nucleation step can be grown.

具体的には例えば、図2に示すように、核成長工程では、まず核生成工程で得られた混合水溶液のpH値が例えば反応温度40℃基準において7.0以上9.5以下となるように調整することができる。この際、混合水溶液のpH値は、7.5以上9.0以下となるように調整することがより好ましく、7.5以上8.5以下となるように調整することがさらに好ましい。この際のpH値は、例えば後述するpH調整液を添加することで調整することができる。   Specifically, for example, as shown in FIG. 2, in the nucleus growth step, first, the pH value of the mixed aqueous solution obtained in the nucleus generation step is, for example, 7.0 or more and 9.5 or less based on the reaction temperature of 40 ° C. Can be adjusted. At this time, the pH value of the mixed aqueous solution is more preferably adjusted to be 7.5 or more and 9.0 or less, and further preferably adjusted to be 7.5 or more and 8.5 or less. The pH value at this time can be adjusted, for example, by adding a pH adjusting solution described later.

そして、核成長工程は、核生成工程後の混合水溶液に、炭酸イオンの存在下、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを添加、混合する工程とすることができる。   Then, in the nucleation step, the mixed aqueous solution after the nucleation step is an aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, and an aqueous solution containing manganese as a metal component in the presence of carbonate ions. Can be added and mixed.

なお、ここでの核生成工程後の混合水溶液とは、上述のように核生成工程後、pH値を調整した混合水溶液であることが好ましい。   In addition, it is preferable that the mixed aqueous solution after a nucleation process here is the mixed aqueous solution which adjusted pH value after the nucleation process as mentioned above.

金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とは、核生成工程の場合と同様に、一部、または全部を混合し、金属成分含有混合水溶液として、混合水溶液に添加してもよい。また、複数の金属化合物を混合することで、特定の金属化合物同士が反応して不要な化合物が生成される場合等には、それぞれの金属成分を含有する水溶液を個別に混合水溶液に添加してもよい。   The aqueous solution containing nickel as the metal component, the aqueous solution containing cobalt as the metal component, and the aqueous solution containing manganese as the metal component are mixed partially or entirely in the same manner as in the case of the nucleation step. A component-containing mixed aqueous solution may be added to the mixed aqueous solution. Moreover, when a specific metal compound reacts and an unnecessary compound is produced | generated by mixing several metal compounds, the aqueous solution containing each metal component is added separately to mixed aqueous solution, for example. Also good.

金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とは、核生成工程の場合と同様の水溶液を用いることができる。また、別途、濃度等を調整しても構わない。   As the aqueous solution containing nickel as the metal component, the aqueous solution containing cobalt as the metal component, and the aqueous solution containing manganese as the metal component, the same aqueous solution as in the nucleation step can be used. Further, the density and the like may be adjusted separately.

さらに、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を、混合水溶液に添加する際、核生成工程の場合と同様に、併せて添加元素を含む水溶液を添加することもできる。上述のように、金属成分含有混合水溶液に添加元素を含む水溶液を混合し、添加することもできる。また、各金属成分を含有する水溶液を個別に混合水溶液に添加する場合には、併せて添加元素を含む水溶液も個別に混合水溶液に添加することができる。   Furthermore, when an aqueous solution containing nickel as a metal component is added to the mixed aqueous solution, an aqueous solution containing an additive element can also be added in the same manner as in the nucleation step. As described above, an aqueous solution containing an additive element may be mixed and added to the metal component-containing mixed aqueous solution. Moreover, when adding the aqueous solution containing each metal component separately to mixed aqueous solution, the aqueous solution containing an additional element can also be added individually to mixed aqueous solution.

混合水溶液に金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加する際、得られる混合水溶液のpH値は、後述の様に所定の範囲に制御されていることが好ましい。このため、ニッケルを含有する水溶液等は一度に添加するのではなく、混合水溶液に徐々に滴下することができる。従って、これらの金属成分を含有する水溶液、またはその金属成分含有混合水溶液等は、反応槽に一定流量となるように供給することができる。   When an aqueous solution containing nickel as a metal component is added to the mixed aqueous solution, the pH value of the obtained mixed aqueous solution is preferably controlled within a predetermined range as described later. For this reason, the aqueous solution containing nickel or the like can be gradually added dropwise to the mixed aqueous solution instead of being added at once. Therefore, an aqueous solution containing these metal components, or a mixed aqueous solution containing the metal components can be supplied to the reaction tank at a constant flow rate.

上述のように金属成分を含有する水溶液、またはその金属成分含有混合水溶液を供給する場合、混合水溶液のpHが所定の範囲内に維持できるよう、併せてpH調整水溶液を添加することが好ましい。pH調整水溶液としては、核生成工程と同様のpH調整水溶液を用いることができる。なお、pH調整水溶液は、別途、濃度等を調整しても構わない。   When supplying an aqueous solution containing a metal component or a mixed aqueous solution containing the metal component as described above, it is preferable to add a pH-adjusted aqueous solution so that the pH of the mixed aqueous solution can be maintained within a predetermined range. As the pH adjustment aqueous solution, the same pH adjustment aqueous solution as in the nucleation step can be used. In addition, you may adjust a density | concentration etc. separately for pH adjustment aqueous solution.

また、核成長工程では、炭酸イオンの存在下、混合水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加、混合することができる。この際、炭酸イオンの供給方法は特に限定されるものではなく、例えば反応槽内に二酸化炭素ガスを供給することで混合水溶液に炭酸イオンを供給することができる。また、例えば上述のpH調整水溶液等を調製する際に炭酸塩を用い、炭酸イオンを供給することもできる。なお、混合水溶液中に直接的に炭酸イオンを供給できることから、pH調整水溶液を調製する際等に炭酸塩を用い、炭酸イオンを供給することがより好ましい。   In the nucleus growth step, an aqueous solution containing nickel as a metal component can be added to and mixed with the mixed aqueous solution in the presence of carbonate ions. At this time, the method for supplying carbonate ions is not particularly limited. For example, carbonate ions can be supplied to the mixed aqueous solution by supplying carbon dioxide gas into the reaction vessel. Further, for example, carbonate ions can be used to supply carbonate ions when preparing the above-mentioned pH adjustment aqueous solution or the like. In addition, since carbonate ions can be directly supplied into the mixed aqueous solution, it is more preferable to use carbonates to supply carbonate ions when preparing a pH-adjusted aqueous solution.

核成長工程では、混合水溶液のpH値が、反応温度40℃基準において、7.0以上9.5以下となるように調整することができる。この際、混合水溶液のpH値は、7.5以上9.0以下となるように調整することがより好ましく、7.5以上8.5以下となるように調整することがさらに好ましい。このため、核成長工程の間、混合水溶液が上記範囲にあるように制御することが好ましい。   In the nucleus growth step, the pH value of the mixed aqueous solution can be adjusted to be 7.0 or more and 9.5 or less on the basis of the reaction temperature of 40 ° C. At this time, the pH value of the mixed aqueous solution is more preferably adjusted to be 7.5 or more and 9.0 or less, and further preferably adjusted to be 7.5 or more and 8.5 or less. For this reason, it is preferable to control so that a mixed aqueous solution may exist in the said range during a nucleus growth process.

これは、核成長工程において、混合水溶液のpH値を7.0以上9.5以下とすることで、不純物カチオンの残留を特に抑制でき、好ましいからである。   This is because, in the nucleus growth step, it is preferable that the pH value of the mixed aqueous solution is 7.0 or more and 9.5 or less, in particular, the residual impurity cations can be suppressed.

なお、核成長工程では、既述の核生成工程よりも混合水溶液のpH値が高くなるように調整、制御することが好ましい。例えば、混合水溶液のpH値を核生成工程よりも反応温度40℃基準において0.1以上大きくなるように調整することが好ましい。核成長工程において、核生成工程よりも混合水溶液のpH値を高くする場合に、核生成工程と、核成長工程とにおける混合水溶液のpH値の差の上限は特に限定されない。例えば核生成工程と、核成長工程とにおける、混合水溶液のpH値の差は反応温度40℃基準において1.0以下であることが好ましく、0.5以下であることがより好ましい。   In the nucleus growth step, it is preferable to adjust and control so that the pH value of the mixed aqueous solution is higher than that in the nucleus generation step described above. For example, it is preferable to adjust the pH value of the mixed aqueous solution to be 0.1 or more higher than the nucleation step on the basis of the reaction temperature of 40 ° C. In the nucleation step, when the pH value of the mixed aqueous solution is set higher than that in the nucleation step, the upper limit of the difference in pH value of the mixed aqueous solution between the nucleation step and the nucleation growth step is not particularly limited. For example, the difference in pH value of the mixed aqueous solution between the nucleation step and the nucleation growth step is preferably 1.0 or less, more preferably 0.5 or less, based on a reaction temperature of 40 ° C.

また、核成長工程の間、混合水溶液のpH値の変動幅はpH値の中央値の上下0.05以内になるように制御することが好ましい。これは、混合水溶液のpH値の変動幅を上記範囲とすることで、前駆体が含有する粒子の成長を略一定とし、粒度分布の範囲の狭い均一な粒子が得られるからである。   Moreover, it is preferable to control so that the fluctuation range of the pH value of the mixed aqueous solution is within 0.05 above and below the median value of the pH value during the nucleus growth step. This is because, by setting the fluctuation range of the pH value of the mixed aqueous solution in the above range, the growth of particles contained in the precursor is made substantially constant, and uniform particles having a narrow particle size distribution range can be obtained.

pH値の制御は初期水溶液や、pH調整液の添加量によって制御できる。   The pH value can be controlled by the amount of the initial aqueous solution or the pH adjusting solution added.

以上のように、核成長工程では、上述の範囲に混合水溶液のpH値を制御することで、不純物残量の少ない前駆体を得ることができる。また、混合水溶液のpH値を上述の範囲として、変動幅を小さくすることで、前駆体粒子の成長を一定とし、粒度分布の範囲の狭い均一な前駆体粒子が得られるため、この点でも好ましい。   As described above, in the nucleus growth step, a precursor with a small amount of remaining impurities can be obtained by controlling the pH value of the mixed aqueous solution within the above range. Further, since the pH value of the mixed aqueous solution is within the above range and the fluctuation range is reduced, the growth of the precursor particles is made constant, and uniform precursor particles having a narrow particle size distribution range can be obtained. .

核成長工程においては、反応槽内に酸素が入らないよう不活性ガス、例えば窒素ガスを吹き込んでおくことが好ましい。すなわち、反応槽内は不活性ガス雰囲気であることが好ましく、例えば窒素ガス雰囲気とすることが好ましい。ただし、炭酸イオン源として、二酸化炭素ガスを用いる場合には、反応槽内の雰囲気中に不活性ガスに加えて、または不活性ガスに替えて二酸化炭素を供給しておくこともできる。   In the nucleus growth step, it is preferable to blow an inert gas such as nitrogen gas so that oxygen does not enter the reaction vessel. That is, the inside of the reaction tank is preferably an inert gas atmosphere, for example, a nitrogen gas atmosphere is preferable. However, when carbon dioxide gas is used as the carbonate ion source, carbon dioxide can be supplied to the atmosphere in the reaction tank in addition to or in place of the inert gas.

このように、反応槽内に不活性ガスを吹き込み、空気中の酸素による酸化を防止することにより純度の高い前駆体を得ることが可能となる。また、微細な結晶がさらに凝集していき大きな二次粒子を生成することができる。   In this way, it is possible to obtain a precursor having a high purity by blowing an inert gas into the reaction tank and preventing oxidation by oxygen in the air. Further, fine crystals can be further aggregated to generate large secondary particles.

核成長工程において、混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度は、0g/L以上20g/L以下であることが好ましく、特に一定値に保たれていることが好ましい。   In the nucleus growth step, the ammonium ion concentration in the mixed aqueous solution is preferably 0 g / L or more and 20 g / L or less, particularly preferably maintained at a constant value.

これは、アンモニウムイオンの濃度を20g/L以下とすることで、均質に前駆体粒子の核を成長することができるからである。また、核成長工程において、アンモニウムイオン濃度が一定値に保持されていることで、金属イオンの溶解度を安定化することができ、均一な前駆体粒子の核成長を促進できるからである。   This is because the nuclei of the precursor particles can be grown uniformly by setting the ammonium ion concentration to 20 g / L or less. Moreover, in the nucleus growth step, the ammonium ion concentration is maintained at a constant value, so that the solubility of metal ions can be stabilized and the nucleus growth of uniform precursor particles can be promoted.

なお、アンモニウムイオン濃度の下限値は、必要に応じて適宜調整することができ、特に限定されない。従って、混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度は、例えば初期水溶液を調製する際に、アンモニウムイオン供給体を用い、その供給量を調整することにより、0g/L以上20g/L以下となるように調節することが好ましい。   The lower limit value of the ammonium ion concentration can be appropriately adjusted as necessary, and is not particularly limited. Therefore, the ammonium ion concentration in the mixed aqueous solution is adjusted to be 0 g / L or more and 20 g / L or less by adjusting the supply amount using an ammonium ion supplier when preparing the initial aqueous solution, for example. It is preferable.

前駆体粒子の粒径は、金属成分含有混合水溶液や、核成長工程の反応の時間により制御することができる。   The particle size of the precursor particles can be controlled by the metal component-containing mixed aqueous solution or the reaction time of the nucleus growth step.

すなわち、核成長工程では、所望の粒径に成長するまで反応を継続すれば、所望の粒径を有する前駆体の粒子を得ることができる。このため、得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径が15μm以上45μm以下となるまで核成長工程を実施することが好ましい。具体的には、核成長工程は、得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径が15μm以上45μm以下となるように、その時間を設定することが好ましい。特に得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径が15μm以上35μm以下となるようにその時間を設定することがより好ましい。例えば予備試験を行い、核成長工程の時間と、得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径との関係を求めておき、核成長工程の時間を設定することが好ましい。   That is, in the nucleus growth step, precursor particles having a desired particle size can be obtained by continuing the reaction until the particle grows to a desired particle size. For this reason, it is preferable to implement a nucleus growth process until the average particle diameter of the secondary particle which the precursor obtained contains becomes 15 micrometers or more and 45 micrometers or less. Specifically, it is preferable to set the time in the nucleus growth step so that the average particle size of the secondary particles contained in the obtained precursor is 15 μm or more and 45 μm or less. In particular, it is more preferable to set the time so that the average particle size of the secondary particles contained in the obtained precursor is 15 μm or more and 35 μm or less. For example, it is preferable to set a time for the nucleus growth step by performing a preliminary test, obtaining a relationship between the time of the nucleus growth step and the average particle size of the secondary particles contained in the obtained precursor.

核成長工程では、核生成工程で得られた混合水溶液のpH値が所定の範囲となるように調整し、さらに不活性ガスを反応槽内に吹き込む等することにより、均一な前駆体粒子を得ることができる。   In the nucleation step, uniform precursor particles are obtained by adjusting the pH value of the mixed aqueous solution obtained in the nucleation step to be within a predetermined range, and further blowing an inert gas into the reaction vessel. be able to.

ここまで説明したように、晶析工程が、主として核生成反応が生じる時間(核生成工程)と、主として核成長反応が生じる時間(核成長工程)とを有することにより、特に狭い粒度分布をもつ前駆体が得られるため、好ましい。   As explained so far, the crystallization process has a particularly narrow particle size distribution by mainly having a time when the nucleation reaction occurs (nucleation process) and a time when the nucleation growth reaction mainly occurs (nucleation growth process). Since a precursor is obtained, it is preferable.

また、主に混合水溶液のpHの調整をするだけで、1つの反応槽内において核生成工程と核成長工程を分離して行うことができる。従って、本実施形態の前駆体の製造方法は、核生成工程と、核成長工程とを分離して行う場合であっても、容易でかつ大規模生産に適したものであることから、その工業的価値はきわめて大きいといえる。   Moreover, the nucleation step and the nucleation growth step can be performed separately in one reaction tank only by adjusting the pH of the mixed aqueous solution. Therefore, the manufacturing method of the precursor of the present embodiment is easy and suitable for large-scale production even when the nucleation step and the nucleation growth step are performed separately. The target value is extremely high.

また、本実施形態の前駆体の製造方法は、晶析工程で得られた前駆体粒子を添加元素で被覆する、被覆工程をさらに有することもできる。   Moreover, the manufacturing method of the precursor of this embodiment can further have a coating process which coat | covers the precursor particle | grains obtained at the crystallization process with an additional element.

被覆工程は、例えば以下のいずれかの工程とすることができる。   The coating step can be any of the following steps, for example.

例えば、まず前駆体粒子が懸濁したスラリーに、添加元素を含む水溶液を添加して、晶析反応により、前駆体粒子の表面に添加元素を析出させる工程とすることができる。   For example, first, an aqueous solution containing an additive element is added to a slurry in which precursor particles are suspended, and the additive element is precipitated on the surface of the precursor particles by a crystallization reaction.

なお、前駆体粒子が懸濁したスラリーは、添加元素を含む水溶液を用いて、前駆体粒子をスラリー化することが好ましい。また、前駆体粒子が懸濁したスラリーに、添加元素を含む水溶液を添加する際、該スラリーと添加元素を含む水溶液との混合水溶液のpHは、5.5以上8.0以下となるように制御することが好ましい。   The slurry in which the precursor particles are suspended is preferably slurried using an aqueous solution containing an additive element. Moreover, when adding the aqueous solution containing the additive element to the slurry in which the precursor particles are suspended, the pH of the mixed aqueous solution of the slurry and the aqueous solution containing the additive element is 5.5 or more and 8.0 or less. It is preferable to control.

また、被覆工程は、前駆体粒子に対して、添加元素を含む水溶液、またはスラリーを吹き付けて乾燥させる工程とすることもできる。   Moreover, a coating process can also be made into the process of spraying and drying the aqueous solution or slurry containing an additional element with respect to precursor particle | grains.

被覆工程は、その他に、前駆体粒子と、添加元素を含む化合物とが懸濁したスラリーを噴霧乾燥させる工程とすることもできる。   In addition, the coating step may be a step of spray drying a slurry in which the precursor particles and the compound containing the additive element are suspended.

また、前駆体粒子と、添加元素を含む化合物とを固相法で混合する工程とすることもできる。   Moreover, it can also be set as the process of mixing a precursor particle and the compound containing an additional element by a solid-phase method.

なお、ここで説明した添加元素を含む水溶液については、晶析工程で説明したものと同様の水溶液を用いることができる。また、被覆工程では、添加元素を含む水溶液に替えて、添加元素を含むアルコキシド溶液を用いてもよい。   In addition, about the aqueous solution containing the additional element demonstrated here, the aqueous solution similar to what was demonstrated at the crystallization process can be used. In the coating step, an alkoxide solution containing the additive element may be used instead of the aqueous solution containing the additive element.

既述のように晶析工程で混合水溶液に、添加元素を含む水溶液を添加し、かつ晶析工程で前駆体粒子の表面を、添加元素で被覆する場合、晶析工程で混合水溶液中に添加する添加元素イオンの量を、被覆する量だけ少なくしておくことが好ましい。これは、混合水溶液に添加する添加元素を含む水溶液の添加量を被覆する量だけ少なくしておくことで、得られる前駆体に含まれる添加元素と、他の金属成分との原子比を所望の値とすることができるからである。   As described above, when an aqueous solution containing an additive element is added to the mixed aqueous solution in the crystallization step, and the surface of the precursor particles is coated with the additional element in the crystallization step, it is added to the mixed aqueous solution in the crystallization step. It is preferable to reduce the amount of additive element ions to be reduced by the amount to be coated. This is because the addition amount of the aqueous solution containing the additive element to be added to the mixed aqueous solution is reduced by the amount to cover, so that the atomic ratio between the additive element contained in the obtained precursor and other metal components can be set as desired. This is because it can be a value.

前駆体粒子の表面を、上述のように、添加元素で被覆する被覆工程は、晶析工程終了後、加熱した後の前駆体粒子に対して行ってもよい。   As described above, the coating step of coating the surface of the precursor particles with the additive element may be performed on the heated precursor particles after the completion of the crystallization step.

以上の晶析工程を実施することで、前駆体粒子を含むスラリーである、前駆体粒子水溶液が得られる。そして、晶析工程を終えた後、洗浄工程、乾燥工程を実施することができる。なお、晶析工程後、被覆工程を実施する場合には、被覆工程を終えた後、洗浄工程、乾燥工程を実施することができる。
(2)洗浄工程
洗浄工程では、上述した晶析工程で得られた前駆体の粒子を含むスラリーを洗浄することができる。
By performing the above crystallization process, a precursor particle aqueous solution which is a slurry containing precursor particles is obtained. And after finishing a crystallization process, a washing | cleaning process and a drying process can be implemented. In addition, when implementing a coating process after a crystallization process, after finishing a coating process, a washing | cleaning process and a drying process can be implemented.
(2) Cleaning Step In the cleaning step, the slurry containing the precursor particles obtained in the crystallization step described above can be cleaned.

洗浄工程では、まず、前駆体の粒子を含むスラリーを濾過した後、水洗し、再度濾過することができる。   In the washing step, first, the slurry containing the precursor particles can be filtered, then washed with water, and filtered again.

濾過は、通常用いられる方法で行えばよく、例えば、遠心機、吸引濾過機が用いられる。   Filtration may be performed by a commonly used method. For example, a centrifuge or a suction filter is used.

また、水洗は、通常行われる方法で行えばよく、前駆体に含まれる余剰の原料等を除去できればよい。   In addition, the washing with water may be performed by a commonly performed method, as long as excess raw materials contained in the precursor can be removed.

水洗で用いる水は、不純物の混入を防止するため、可能な限り不純物の含有量が少ない水を用いることが好ましく、純水を用いることがより好ましい。
(3)乾燥工程
乾燥工程では、洗浄工程で洗浄した前駆体の粒子を乾燥することができる。
まず、乾燥工程では、例えば、乾燥温度を100℃以上230℃以下として、洗浄済みの前駆体の粒子を乾燥することができる。
The water used in the water washing is preferably water having as little impurity content as possible, and more preferably pure water, in order to prevent contamination of impurities.
(3) Drying Step In the drying step, the precursor particles washed in the washing step can be dried.
First, in the drying step, for example, the dried precursor particles can be dried at a drying temperature of 100 ° C. or higher and 230 ° C. or lower.

乾燥工程後、前駆体を得ることができる。   A precursor can be obtained after a drying process.

本実施形態の前駆体の製造方法によれば、緻密な粒子を含有する非水系電解質二次電池用正極活物質を形成できる前駆体を得ることができる。   According to the method for producing a precursor of the present embodiment, a precursor capable of forming a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing dense particles can be obtained.

加えて、本実施形態の前駆体の製造方法では、晶析反応時により得られる前駆体の結晶サイズを制御することができる。   In addition, in the precursor manufacturing method of the present embodiment, the crystal size of the precursor obtained by the crystallization reaction can be controlled.

従って、本実施形態の前駆体の製造方法によれば、一次粒子が小粒径であって、二次粒子の粒径均一性が高く、且つ高密度(タップ密度)の前駆体を得ることができる。   Therefore, according to the precursor manufacturing method of the present embodiment, it is possible to obtain a precursor having a small primary particle size, high secondary particle size uniformity, and high density (tap density). it can.

[非水系電解質二次電池用正極活物質]
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質(以下、単に「正極活物質」とも記載する)の一構成例について説明する。
[Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery]
Next, a configuration example of the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment (hereinafter also simply referred to as “positive electrode active material”) will be described.

本実施形態の正極活物質は、リチウム金属複合酸化物を含む非水系電解質二次電池用正極活物質に関する。   The positive electrode active material of this embodiment is related with the positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries containing a lithium metal complex oxide.

上記リチウム金属複合酸化物は、一般式Li1+αNiCoMn(0.25≦α≦0.55、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1、Mは添加元素であり、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の元素)で表すことができる。 The lithium metal composite oxide has the general formula Li 1 + α Ni x Co y Mn z M t O 2 (0.25 ≦ α ≦ 0.55, x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.3, 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0.55 ≦ z ≦ 0.8, 0 ≦ t ≦ 0.1, M is an additive element, Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, One or more elements selected from W).

そして、本実施形態の正極活物質は、複数の一次粒子が凝集した二次粒子を含み、係る二次粒子は、平均粒径が12μm以上40μm以下とすることができる。また、本実施形態の正極活物質が含有する二次粒子のうち、内部の空隙率が3%以下である緻密な二次粒子の個数割合を65%以上とすることができる。   And the positive electrode active material of this embodiment contains the secondary particle which the several primary particle aggregated, and the average particle diameter of this secondary particle can be 12 micrometers or more and 40 micrometers or less. In addition, among the secondary particles contained in the positive electrode active material of the present embodiment, the number ratio of dense secondary particles having an internal porosity of 3% or less can be set to 65% or more.

本実施形態の正極活物質は、LiM1OとLiM2Oとで表される2種類の層状化合物が固溶したリチウム金属複合酸化物、より具体的には、リチウム過剰ニッケルコバルトマンガン複合酸化物粒子を含むことができる。なお、本実施形態の正極活物質は、上記リチウム金属複合酸化物から構成することもできる。 The positive electrode active material of the present embodiment is a lithium metal composite oxide in which two types of layered compounds represented by Li 2 M1O 3 and LiM2O 2 are dissolved, and more specifically, a lithium-excess nickel cobalt manganese composite oxide Particles can be included. In addition, the positive electrode active material of this embodiment can also be comprised from the said lithium metal complex oxide.

上記式中、M1は平均で4価となるよう調整された少なくともMnを含有した金属元素であり、M2は平均で3価となるよう調整された少なくともNi、Co、Mnを含有した金属元素である。   In the above formula, M1 is a metal element containing at least Mn adjusted to be tetravalent on average, and M2 is a metal element containing at least Ni, Co, and Mn adjusted to be trivalent on average. is there.

そして、既述の前駆体に示すNi、Co、Mnの組成比がM1+M2で成立するものとする。また、LiM1OとLiM2Oの存在比率はリチウム過剰であることからLiM1Oが0%では無いこととする。 It is assumed that the composition ratio of Ni, Co, and Mn shown in the above-described precursor is established as M1 + M2. Moreover, since the abundance ratio of Li 2 M1O 3 and LiM2O 2 is excess of lithium, Li 2 M1O 3 is not 0%.

本実施形態の正極活物質は、一次粒子が凝集した二次粒子を含有することができる。そして、本実施形態の正極活物質が含有する二次粒子のうち、二次粒子の中心部まで緻密な構造を有する緻密な二次粒子(緻密粒子)の個数割合を高くすることができる。このように、正極活物質が含有する二次粒子のうちの緻密粒子の個数割合を高くすることにより、タップ密度を高くすることができる。すなわち高密度な正極活物質とすることができる。具体的には、本実施形態の正極活物質のタップ密度は、2.0g/cc以上であることが好ましく、2.1g/cc以上であることがより好ましい。   The positive electrode active material of this embodiment can contain secondary particles in which primary particles are aggregated. And among the secondary particles which the positive electrode active material of this embodiment contains, the number ratio of the dense secondary particle (dense particle) which has a dense structure to the center part of a secondary particle can be made high. Thus, the tap density can be increased by increasing the number ratio of the dense particles among the secondary particles contained in the positive electrode active material. That is, a high-density positive electrode active material can be obtained. Specifically, the tap density of the positive electrode active material of this embodiment is preferably 2.0 g / cc or more, and more preferably 2.1 g / cc or more.

本実施形態の正極活物質は、二次粒子の内部の空隙率が3%以下である緻密な二次粒子を含有することが好ましい。また、本実施形態の正極活物質は、含有する二次粒子のうち、係る緻密な二次粒子を、個数の割合で65%以上含有することが好ましい。なお、緻密な二次粒子の空隙率は、例えば正極活物質の断面構造をSEMで観察し、画像処理等により算出できる。また、緻密な二次粒子の個数の割合は、例えばSEMにより複数個、例えば100個の正極活物質の二次粒子の断面構造を観察し、そのうち、緻密な二次粒子の割合をカウントすることで求めることができる。なお、本実施形態の正極活物質に含まれる二次粒子のうちの緻密な粒子の個数割合の上限は特に限定されるものではなく、例えば100%以下とすることができる。   The positive electrode active material of this embodiment preferably contains dense secondary particles having a porosity of 3% or less inside the secondary particles. Moreover, it is preferable that the positive electrode active material of this embodiment contains 65% or more of such dense secondary particles among the contained secondary particles in terms of the number. The porosity of the dense secondary particles can be calculated by, for example, observing the cross-sectional structure of the positive electrode active material with an SEM and performing image processing or the like. The ratio of the number of dense secondary particles is, for example, by observing the cross-sectional structure of a plurality of secondary particles of, for example, 100 positive electrode active materials by SEM, and counting the percentage of dense secondary particles. Can be obtained. In addition, the upper limit of the number ratio of the dense particles among the secondary particles contained in the positive electrode active material of the present embodiment is not particularly limited, and can be, for example, 100% or less.

さらに、本実施形態の正極活物質の二次粒子の平均粒径は12μm以上であることが好ましく、14μm以上であることがより好ましい。これは二次粒子の平均粒径を12μm以上とすることで、正極の充填密度を高め、容積あたりの電池容量を高めることができるからである。   Furthermore, the average particle diameter of the secondary particles of the positive electrode active material of this embodiment is preferably 12 μm or more, and more preferably 14 μm or more. This is because the packing density of the positive electrode can be increased and the battery capacity per volume can be increased by setting the average particle size of the secondary particles to 12 μm or more.

特に本実施形態の正極活物質においては、該正極活物質が含有する二次粒子のうちの緻密粒子も高いことから、二次粒子の平均粒径を上記範囲とすることで、特に正極の充填密度を高めることができる。すなわち高密度な正極活物質とすることができる。   In particular, in the positive electrode active material of the present embodiment, the dense particles among the secondary particles contained in the positive electrode active material are also high. The density can be increased. That is, a high-density positive electrode active material can be obtained.

また、本実施形態の正極活物質の二次粒子の平均粒径は、40μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましい。これは、二次粒子の平均粒径を40μm以下とすることで、その比表面積を広くし、電解質との界面を十分に確保できるため、正極の抵抗を抑制し、電池の出力特性を高めることができるからである。
[非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法]
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法(以下、単に「正極活物質の製造方法」とも記載する)の一構成例について説明する。
The average particle size of the secondary particles of the positive electrode active material of the present embodiment is preferably 40 μm or less, and more preferably 30 μm or less. This is because, by setting the average particle size of the secondary particles to 40 μm or less, the specific surface area can be increased and the interface with the electrolyte can be sufficiently secured, so that the resistance of the positive electrode is suppressed and the output characteristics of the battery are improved. Because you can.
[Method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery]
Next, one structural example of the method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment (hereinafter also simply referred to as “method for producing a positive electrode active material”) will be described.

本実施形態の正極活物質の製造方法は、既述の正極活物質の粒子構造となるように正極活物質を製造できるのであれば、特に限定されないが、以下の方法を採用すれば、該正極活物質をより確実に製造できるので、好ましい。   The method for producing the positive electrode active material according to the present embodiment is not particularly limited as long as the positive electrode active material can be produced so as to have the particle structure of the positive electrode active material described above. This is preferable because the active material can be produced more reliably.

本実施形態の正極活物質の製造方法は、以下の工程を有することができる。   The manufacturing method of the positive electrode active material of this embodiment can have the following processes.

既述の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法により得られた非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を、80℃以上600℃以下の温度で熱処理する熱処理工程。
熱処理工程により得られた粒子に対してリチウム化合物を添加、混合してリチウム混合物を形成する混合工程。
リチウム混合物を、酸化性雰囲気中、600℃以上1000℃以下の温度で焼成する焼成工程。
A heat treatment step of heat-treating the positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by the above-described method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery at a temperature of 80 ° C to 600 ° C.
A mixing step in which a lithium compound is added to and mixed with the particles obtained by the heat treatment step to form a lithium mixture.
A firing step of firing the lithium mixture at a temperature of 600 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower in an oxidizing atmosphere.

以下、各工程について説明する。
(1)熱処理工程
熱処理工程では、既述の前駆体を80℃以上600℃以下の温度で熱処理することができる。熱処理を行うことで、前駆体に含有されている水分を除去し、最終的に得られる正極活物質中の金属の原子数やリチウムの原子数の割合がばらつくことを防ぐことができる。
Hereinafter, each step will be described.
(1) Heat treatment step In the heat treatment step, the above-described precursor can be heat treated at a temperature of 80 ° C or higher and 600 ° C or lower. By performing the heat treatment, moisture contained in the precursor can be removed, and variation in the ratio of the number of metal atoms and the number of lithium atoms in the finally obtained positive electrode active material can be prevented.

なお、正極活物質中の金属の原子数やリチウムの原子数の割合にばらつきが生じない程度に水分が除去できればよいので、全ての前駆体をニッケルコバルトマンガン複合酸化物に転換する必要はない。しかしながら、上記ばらつきをより少なくするためには、加熱温度を500℃以上として前駆体を複合酸化物粒子に全て転換することが好ましい。   It should be noted that all the precursors need not be converted into nickel-cobalt-manganese composite oxides, as long as moisture can be removed to such an extent that variations in the number of metal atoms and the number of lithium atoms in the positive electrode active material do not occur. However, in order to reduce the above-mentioned variation, it is preferable to convert the precursor to all composite oxide particles by setting the heating temperature to 500 ° C. or higher.

熱処理工程において、熱処理温度を80℃以上としているのは、熱処理温度が80℃未満の場合、前駆体中の余剰水分が除去できず、上記ばらつきを抑制することができない恐れがあるからである。   The reason why the heat treatment temperature is set to 80 ° C. or higher in the heat treatment step is that when the heat treatment temperature is less than 80 ° C., excess moisture in the precursor cannot be removed and the above variation may not be suppressed.

一方、熱処理温度を600℃以下としているのは、熱処理温度が600℃を超えると、焙焼により粒子が焼結して均一な粒径の複合酸化物粒子が得られない恐れがあるからである。熱処理条件に対応した前駆体中に含有される金属成分を分析によって予め求めておき、リチウム化合物との比を決めておくことで、上記ばらつきを抑制することができる。   On the other hand, the heat treatment temperature is set to 600 ° C. or less because if the heat treatment temperature exceeds 600 ° C., the particles may be sintered by roasting and composite oxide particles having a uniform particle size may not be obtained. . The dispersion | variation can be suppressed by calculating | requiring beforehand the metal component contained in the precursor corresponding to heat processing conditions by analysis, and determining ratio with a lithium compound.

熱処理雰囲気は特に制限されるものではなく、非還元性雰囲気であればよいが、簡易的に行える空気気流中において行うことが好ましい。   The heat treatment atmosphere is not particularly limited and may be a non-reducing atmosphere, but is preferably performed in an air stream that can be easily performed.

また、熱処理時間は、特に制限されないが、1時間未満では前駆体の余剰水分の除去が十分に行われない場合があるので、少なくとも1時間以上が好ましく、2時間以上15時間以下がより好ましい。   In addition, the heat treatment time is not particularly limited, but if it is less than 1 hour, the excess moisture of the precursor may not be sufficiently removed, and therefore it is preferably at least 1 hour or more and more preferably 2 hours or more and 15 hours or less.

そして、熱処理に用いられる設備は、特に限定されるものではなく、前駆体を非還元性雰囲気中、好ましくは空気気流中で加熱できるものであればよく、ガス発生がない電気炉などが好適に用いられる。
(2)混合工程
混合工程は、上記熱処理工程において加熱されて得られた熱処理済み粒子に、リチウム化合物を添加、混合して、リチウム混合物を形成する工程である。
The equipment used for the heat treatment is not particularly limited as long as the precursor can be heated in a non-reducing atmosphere, preferably in an air stream, and an electric furnace that does not generate gas is suitable. Used.
(2) Mixing step The mixing step is a step of forming a lithium mixture by adding and mixing a lithium compound to the heat-treated particles obtained by heating in the heat treatment step.

なお、熱処理工程において熱処理して得られた熱処理済み粒子は、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物粒子および/またはニッケルコバルトマンガン複合酸化物粒子を含んでいる。   The heat-treated particles obtained by heat treatment in the heat treatment step include nickel cobalt manganese carbonate composite particles and / or nickel cobalt manganese composite oxide particles.

熱処理済み粒子とリチウム化合物とは、リチウム混合物中のリチウム以外の金属の原子数、すなわち、ニッケル、コバルト、マンガンおよび添加元素の原子数の和(Me)と、リチウムの原子数(Li)との比(Li/Me)が、1.1以上1.6以下となるように混合することが好ましい。この際、Li/Meが1.25以上1.55以下となるように混合することがより好ましい。   The heat-treated particles and the lithium compound are the number of atoms of metals other than lithium in the lithium mixture, that is, the sum of the number of atoms of nickel, cobalt, manganese and additive elements (Me) and the number of atoms of lithium (Li). It is preferable to mix so that ratio (Li / Me) may be 1.1 or more and 1.6 or less. At this time, it is more preferable to mix so that Li / Me is 1.25 or more and 1.55 or less.

すなわち、焼成工程前後でLi/Meは変化しないので、この混合工程で混合するLi/Meが正極活物質におけるLi/Meとなるため、リチウム混合物におけるLi/Meが、得ようとする正極活物質におけるLi/Meと同じになるように混合される。   That is, since Li / Me does not change before and after the firing step, Li / Me mixed in this mixing step becomes Li / Me in the positive electrode active material, so that Li / Me in the lithium mixture is to be obtained. To be the same as Li / Me.

リチウム混合物を形成するために使用されるリチウム化合物は、特に限定されるものではないが、入手が容易であるため、例えば、水酸化リチウム、硝酸リチウム、炭酸リチウムから選択された1種類以上を好ましく用いることができる。   The lithium compound used to form the lithium mixture is not particularly limited, but is preferably one or more selected from, for example, lithium hydroxide, lithium nitrate, and lithium carbonate because it is easily available. Can be used.

特に、取り扱いの容易さ、品質の安定性を考慮すると、リチウム混合物を形成する際に用いるリチウム化合物としては、水酸化リチウム、炭酸リチウムから選択された1種類以上を用いることがより好ましい。   In particular, in view of ease of handling and quality stability, it is more preferable to use at least one selected from lithium hydroxide and lithium carbonate as the lithium compound used in forming the lithium mixture.

混合には、一般的な混合機を使用することができ、たとえば、シェーカーミキサ、レーディゲミキサ、ジュリアミキサ、Vブレンダなどを用いればよい。
(3)焼成工程
焼成工程は、上記混合工程で得られたリチウム混合物を焼成して、正極活物質とする工程である。焼成工程において混合粉を焼成すると、熱処理済み粒子に、リチウム化合物中のリチウムが拡散するので、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物が形成される。
For mixing, a general mixer can be used. For example, a shaker mixer, a Laedige mixer, a Julia mixer, a V blender, or the like may be used.
(3) Firing step The firing step is a step in which the lithium mixture obtained in the mixing step is fired to obtain a positive electrode active material. When the mixed powder is fired in the firing step, lithium in the lithium compound diffuses into the heat-treated particles, so that a lithium nickel cobalt manganese composite oxide is formed.

この際のリチウム混合物の焼成温度は特に限定されないが、例えば600℃以上1000℃以下であることが好ましく、800℃以上900℃以下であることがより好ましい。   The firing temperature of the lithium mixture at this time is not particularly limited, but is preferably 600 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, and more preferably 800 ° C. or higher and 900 ° C. or lower.

これは、焼成温度を600℃以上とすることで、熱処理済み粒子中へのリチウムの拡散を十分に促進し、余剰のリチウムや未反応の粒子の残留を抑制し、電池に用いられた場合に十分な電池特性が得られるからである。   This is because when the firing temperature is set to 600 ° C. or higher, the diffusion of lithium into the heat-treated particles is sufficiently promoted, and the remaining of excess lithium and unreacted particles is suppressed and used in a battery. This is because sufficient battery characteristics can be obtained.

ただし、焼成温度が1000℃を超えると、複合酸化物粒子間で激しく焼結が生じるとともに、異常粒成長を生じる可能性があり、このような正極活物質は、比表面積が低下するため、電池に用いた場合、正極の抵抗が上昇して電池容量が低下するという問題が生じる恐れがある。   However, when the firing temperature exceeds 1000 ° C., intense sintering occurs between the composite oxide particles and abnormal grain growth may occur. Such a positive electrode active material has a reduced specific surface area. When used for the above, there is a risk that the resistance of the positive electrode increases and the battery capacity decreases.

なお、熱処理粒子とリチウム化合物との反応を均一に行わせる観点から、昇温速度を3℃/min以上10℃/min以下として上記温度まで昇温することが好ましい。   In addition, from the viewpoint of uniformly performing the reaction between the heat-treated particles and the lithium compound, it is preferable to raise the temperature to the above temperature with a temperature increase rate of 3 ° C./min to 10 ° C./min.

さらには、リチウム化合物の融点付近の温度にて1時間以上5時間以下程度保持することで、より反応を均一に行わせることができる。リチウム化合物の融点付近で温度を保持した場合は、その後、所定の焼成温度まで昇温することができる。   Furthermore, the reaction can be performed more uniformly by maintaining at a temperature near the melting point of the lithium compound for about 1 hour to 5 hours. When the temperature is maintained near the melting point of the lithium compound, the temperature can be raised to a predetermined firing temperature.

焼成時間のうち、焼成温度での保持時間は、2時間以上とすることが好ましく、4時間以上24時間以下であることがより好ましい。   Of the firing time, the holding time at the firing temperature is preferably 2 hours or more, and more preferably 4 hours or more and 24 hours or less.

これは2時間以上焼成温度で保持することで、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の生成を十分に促進できるからである。   This is because the generation of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide can be sufficiently promoted by holding at the firing temperature for 2 hours or more.

焼成温度での保持時間終了後、特に限定されるものではないが、リチウム混合物を匣鉢に積載して焼成する場合には匣鉢の劣化を抑止するため、降下速度を2℃/min以上10℃/min以下として、200℃以下になるまで雰囲気を冷却することが好ましい。   After completion of the holding time at the firing temperature, there is no particular limitation. However, when the lithium mixture is loaded on the sagger and baked, the rate of descent is 2 ° C./min to 10 ° C. to suppress deterioration of the sachet. It is preferable that the atmosphere is cooled to 200 ° C. or lower as the temperature / ° C. or lower.

焼成時の雰囲気は、酸化性雰囲気とすることが好ましく、酸素濃度が18容積%以上100容量%以下の雰囲気とすることがより好ましく、該酸素濃度の酸素と不活性ガスの混合雰囲気とすることが特に好ましい。すなわち、焼成は、大気ないしは酸素含有ガス中で行うことが好ましい。   The atmosphere during firing is preferably an oxidizing atmosphere, more preferably an oxygen concentration of 18% by volume to 100% by volume, and a mixed atmosphere of oxygen and an inert gas having the oxygen concentration. Is particularly preferred. That is, the firing is preferably performed in the atmosphere or an oxygen-containing gas.

これは、酸素濃度を18容量%以上とすることで、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の結晶性を十分に高めることができるからである。   This is because the crystallinity of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide can be sufficiently increased by setting the oxygen concentration to 18% by volume or more.

特に電池特性を考慮すると、酸素気流中で行うことが好ましい。   Considering battery characteristics in particular, it is preferably performed in an oxygen stream.

なお、焼成に用いられる炉は、特に限定されるものではなく、大気ないしは酸素含有ガス中でリチウム混合物を加熱できるものであればよいが、炉内の雰囲気を均一に保つ観点から、ガス発生がない電気炉が好ましい。また、バッチ式あるいは連続式の炉をいずれも用いることができる。   The furnace used for firing is not particularly limited as long as the lithium mixture can be heated in the atmosphere or an oxygen-containing gas. However, from the viewpoint of maintaining a uniform atmosphere in the furnace, gas generation is not caused. No electric furnace is preferred. In addition, either a batch type or continuous type furnace can be used.

なお、リチウム化合物として、水酸化リチウムや炭酸リチウムを使用した場合には、混合工程終了後、焼成工程を実施する前に、仮焼することが好ましい。仮焼温度は、焼成温度より低く、かつ、350℃以上800℃以下であることが好ましく、450℃以上780℃以下であることがより好ましい。   When lithium hydroxide or lithium carbonate is used as the lithium compound, it is preferably calcined after the mixing step and before the firing step. The calcination temperature is lower than the firing temperature and is preferably 350 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and more preferably 450 ° C. or higher and 780 ° C. or lower.

仮焼時間は、1時間以上10時間以下程度であることが好ましく、3時間以上6時間以下であることがより好ましい。   The calcination time is preferably about 1 hour to 10 hours, more preferably 3 hours to 6 hours.

また、仮焼は、仮焼温度で保持して仮焼することが好ましい。すなわち、水酸化リチウムや炭酸リチウムと、熱処理済み粒子との反応温度において仮焼することが好ましい。   The calcination is preferably carried out while maintaining the calcination temperature. That is, it is preferable to calcine at the reaction temperature between lithium hydroxide or lithium carbonate and the heat-treated particles.

仮焼を行った場合、熱処理済み粒子へのリチウムの拡散が十分に行われ、均一なリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を得ることができ、好ましい。   When calcination is performed, lithium is sufficiently diffused into the heat-treated particles, and a uniform lithium nickel cobalt manganese composite oxide can be obtained, which is preferable.

焼成工程によって得られたリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粒子は、凝集もしくは軽度の焼結が生じている場合がある。   The particles of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide obtained by the firing step may be aggregated or slightly sintered.

この場合には、解砕してもよい。これにより、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を含む本実施形態の正極活物質を得ることができる。   In this case, it may be crushed. Thereby, the positive electrode active material of this embodiment containing a lithium nickel cobalt manganese composite oxide can be obtained.

なお、解砕とは、焼成時に二次粒子間の焼結ネッキングなどにより生じた複数の二次粒子からなる凝集体に、機械的エネルギーを投入して、二次粒子自体をほとんど破壊することなく二次粒子を分離させて、凝集体をほぐす操作のことである。
[非水系電解質二次電池]
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池の一構成例について説明する。本実施形態の非水系電解質二次電池は、既述の正極活物質を用いた正極を有することができる。
Note that pulverization means that mechanical energy is applied to an aggregate composed of a plurality of secondary particles generated by sintering necking between secondary particles during firing, and the secondary particles themselves are hardly destroyed. This is an operation of separating the secondary particles and loosening the aggregates.
[Nonaqueous electrolyte secondary battery]
Next, a configuration example of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment will be described. The non-aqueous electrolyte secondary battery of this embodiment can have a positive electrode using the positive electrode active material described above.

まず、本実施形態の非水系電解質二次電池の構造を説明する。   First, the structure of the nonaqueous electrolyte secondary battery of this embodiment will be described.

本実施形態の非水系電解質二次電池(以下、単に「二次電池」とも記載する)は、正極材料に既述の正極活物質を用いたこと以外は、一般的な非水系電解質二次電池と実質的に同様の構造を有することができる。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment (hereinafter also simply referred to as “secondary battery”) is a general nonaqueous electrolyte secondary battery except that the positive electrode active material described above is used as the positive electrode material. And substantially the same structure.

本実施形態の二次電池は例えば、ケースと、このケース内に収容された正極、負極、非水系電解質およびセパレータを備えた構造を有することができる。   The secondary battery of this embodiment can have, for example, a structure including a case, and a positive electrode, a negative electrode, a nonaqueous electrolyte, and a separator housed in the case.

より具体的には、本実施形態の二次電池は、セパレータを介して正極と負極とを積層させた電極体を有することができる。そして、電極体に非水系電解質を含浸させ、正極の正極集電体と外部に通ずる正極端子との間、および負極の負極集電体と外部に通ずる負極端子との間を、それぞれ集電用リードなどを用いて接続し、ケースに密閉した構造とすることができる。   More specifically, the secondary battery of the present embodiment can have an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are stacked via a separator. Then, the electrode body is impregnated with a non-aqueous electrolyte, and the current is collected between the positive electrode current collector of the positive electrode and the positive electrode terminal communicating with the outside, and between the negative electrode current collector of the negative electrode and the negative electrode terminal communicating with the outside, respectively. It can be connected with a lead or the like and sealed in a case.

なお、本実施形態の二次電池の構造は、上記例に限定されないのはいうまでもなく、また、その外形も筒形や積層形など、種々の形状を採用することができる。   In addition, it cannot be overemphasized that the structure of the secondary battery of this embodiment is not limited to the said example, Moreover, the external shape can employ | adopt various shapes, such as a cylinder shape and a laminated form.

(正極)
まず、本実施形態の二次電池の特徴である正極について説明する。正極は、シート状の部材であり、既述の正極活物質を含有する正極合材ペーストを、たとえば、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布乾燥して形成されている。
(Positive electrode)
First, the positive electrode that is a feature of the secondary battery of this embodiment will be described. The positive electrode is a sheet-like member, and is formed by applying and drying the above-described positive electrode mixture paste containing the positive electrode active material on the surface of a current collector made of aluminum foil, for example.

なお、正極は、使用する電池にあわせて適宜処理される。たとえば、目的とする電池に応じて適当な大きさに形成する裁断処理や、電極密度を高めるためにロールプレスなどによる加圧圧縮処理等が行われる。   In addition, a positive electrode is suitably processed according to the battery to be used. For example, a cutting process for forming an appropriate size according to a target battery, a pressure compression process using a roll press or the like to increase the electrode density, and the like are performed.

前記正極合材ペーストは、正極合材に、溶剤を添加して混練して形成することができる。正極合材は、粉末状になっている既述の正極活物質と、導電材および結着剤とを混合して形成することができる。   The positive electrode mixture paste can be formed by adding a solvent to the positive electrode mixture and kneading. The positive electrode mixture can be formed by mixing the above-described positive electrode active material in powder form, a conductive material, and a binder.

導電材は、電極に適当な導電性を与えるために添加されるものである。この導電材は、特に限定されないが、たとえば、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛および膨張黒鉛など)や、アセチレンブラックやケッチェンブラックなどのカーボンブラック系材料を用いることができる。   The conductive material is added to give an appropriate conductivity to the electrode. The conductive material is not particularly limited, and for example, graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, and the like), and carbon black materials such as acetylene black and ketjen black can be used.

結着剤は、正極活物質粒子をつなぎ止める役割を果たすものである。この正極合材に使用される結着剤は、特に限定されないが、たとえば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸などを用いることができる。   The binder plays a role of tethering the positive electrode active material particles. The binder used for this positive electrode mixture is not particularly limited. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluorine rubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, cellulose resin, Polyacrylic acid or the like can be used.

なお、正極合材には、活性炭などを添加してもよく、活性炭などを添加することによって、正極の電気二重層容量を増加させることができる。   In addition, activated carbon etc. may be added to a positive electrode compound material, and the electric double layer capacity | capacitance of a positive electrode can be increased by adding activated carbon etc.

溶剤は、結着剤を溶解して、正極活物質、導電材および活性炭などを結着剤中に分散させるものである。この溶剤は特に限定されないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。   The solvent dissolves the binder and disperses the positive electrode active material, the conductive material, activated carbon, and the like in the binder. The solvent is not particularly limited, and for example, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used.

また、正極合材ペースト中における各物質の混合比は、特に限定されない。たとえば、溶剤を除いた正極合材の固形分を100質量部とした場合、一般の非水系電解質二次電池の正極と同様、正極活物質の含有量を60質量部以上95質量部以下、導電材の含有量を1質量部以上20質量部以下、結着剤の含有量を1質量部以上20質量部以下とすることができる。   Moreover, the mixing ratio of each substance in the positive electrode mixture paste is not particularly limited. For example, when the solid content of the positive electrode mixture excluding the solvent is 100 parts by mass, the content of the positive electrode active material is not less than 60 parts by mass and not more than 95 parts by mass as in the case of the positive electrode of a general nonaqueous electrolyte secondary battery. The content of the material can be 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less, and the content of the binder can be 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less.

(負極)
負極は、銅などの金属箔集電体の表面に、負極合材ペーストを塗布し、乾燥して形成されたシート状の部材である。この負極は、負極合材ペーストを構成する成分やその配合、集電体の素材などは異なるものの、実質的に前記正極と同様の方法によって形成され、正極と同様に、必要に応じて各種処理が行われる。
(Negative electrode)
The negative electrode is a sheet-like member formed by applying a negative electrode mixture paste to the surface of a metal foil current collector such as copper and drying it. The negative electrode is formed by substantially the same method as the positive electrode, although the components constituting the negative electrode mixture paste, the composition thereof, and the current collector material are different. Is done.

負極合材ペーストは、負極活物質と結着剤とを混合した負極合材に、適当な溶剤を加えてペースト状にしたものである。   The negative electrode mixture paste is a paste obtained by adding an appropriate solvent to a negative electrode mixture in which a negative electrode active material and a binder are mixed.

負極活物質は、たとえば、金属リチウムやリチウム合金などのリチウムを含有する物質や、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる吸蔵物質を採用することができる。   As the negative electrode active material, for example, a material containing lithium such as metallic lithium or a lithium alloy, or an occlusion material that can occlude and desorb lithium ions can be employed.

吸蔵物質は、特に限定されないが、たとえば、天然黒鉛、人造黒鉛、フェノール樹脂などの有機化合物焼成体、およびコークスなどの炭素物質の粉状体を用いることができる。係る吸蔵物質を負極活物質に採用した場合には、正極同様に、結着剤として、PVDFなどの含フッ素樹脂を用いることができ、負極活物質を結着剤中に分散させる溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。   The occlusion material is not particularly limited, and for example, natural graphite, artificial graphite, an organic compound fired body such as a phenol resin, and a carbon material powder such as coke can be used. When such an occlusion material is employed as the negative electrode active material, a fluorine-containing resin such as PVDF can be used as the binder, as with the positive electrode, and as a solvent for dispersing the negative electrode active material in the binder, An organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used.

(セパレータ)
セパレータは、正極と負極との間に挟み込んで配置されるものであり、正極と負極とを分離し、電解質を保持する機能を有している。係るセパレータは、たとえば、ポリエチレンやポリプロピレンなどの薄い膜で、微細な孔を多数有する膜を用いることができるが、上記機能を有するものであれば、特に限定されない。
(Separator)
The separator is disposed so as to be sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and has a function of separating the positive electrode and the negative electrode and holding the electrolyte. As such a separator, for example, a thin film such as polyethylene or polypropylene and a film having a large number of fine pores can be used. However, the separator is not particularly limited as long as it has the above function.

(非水系電解質)
非水系電解質は、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。
(Non-aqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent.

有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネートなどの環状カーボネート;また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート;さらに、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタンなどのエーテル化合物;エチルメチルスルホンやブタンスルトンなどの硫黄化合物;リン酸トリエチルやリン酸トリオクチルなどのリン化合物などから選ばれる1種類を、単独で、あるいは2種類以上を混合して、用いることができる。   Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and trifluoropropylene carbonate; chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and dipropyl carbonate; Ether compounds such as methyltetrahydrofuran and dimethoxyethane; sulfur compounds such as ethyl methyl sulfone and butane sultone; phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate alone, or a mixture of two or more Can be used.

支持塩としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiN(CF3SO22、およびそれらの複合塩などを用いることができる。 As the supporting salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and complex salts thereof can be used.

なお、非水系電解質は、電池特性改善のため、ラジカル捕捉剤、界面活性剤、難燃剤などを含んでいてもよい。   The non-aqueous electrolyte may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant, etc. for improving battery characteristics.

(本実施形態の非水系電解質二次電池の特性)
本実施形態の非水系電解質二次電池は、例えば上記構成を有することができ、既述の正極活物質を用いた正極を有しているので、高い初期放電容量、低い正極抵抗が得られ、高容量で高出力となる。
(Characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery of this embodiment)
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment can have the above-described configuration, for example, and has a positive electrode using the above-described positive electrode active material, so that a high initial discharge capacity and a low positive electrode resistance are obtained. High capacity and high output.

(本実施形態の二次電池の用途)
本実施形態の二次電池は、上記性質を有するので、常に高容量を要求される小型携帯電子機器(ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話端末など)の電源に好適である。
(Use of secondary battery of this embodiment)
Since the secondary battery of this embodiment has the above properties, it is suitable for the power source of small portable electronic devices (such as notebook personal computers and mobile phone terminals) that always require high capacity.

また、本実施形態の二次電池は、高出力が要求されるモーター駆動用電源としての電池にも好適である。電池は、大型化すると安全性の確保が困難になり、高価な保護回路が必要不可欠であるが、本実施形態の二次電池は、優れた安全性を有しているため、安全性の確保が容易になるばかりでなく、高価な保護回路を簡略化し、より低コストにできる。そして、小型化、高出力化が可能であることから、搭載スペースに制約を受ける輸送機器用の電源として好適である。   Further, the secondary battery of the present embodiment is also suitable for a battery as a motor driving power source that requires a high output. When the battery size increases, it becomes difficult to ensure safety, and an expensive protection circuit is indispensable. However, the secondary battery of this embodiment has excellent safety, so ensuring safety Not only becomes easy, but also an expensive protection circuit can be simplified and the cost can be reduced. And since it can be reduced in size and increased in output, it is suitable as a power source for transportation equipment subject to restrictions on the mounting space.

以下、実施例を参照しながら本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

以下に各実施例、比較例での試料の作製条件、及び評価結果について説明する。
[実施例1]
1.前駆体の製造、評価
まず、前駆体を、以下の手順により作製した。
Hereinafter, sample preparation conditions and evaluation results in each example and comparative example will be described.
[Example 1]
1. Production and Evaluation of Precursor First, a precursor was produced by the following procedure.

なお、すべての実施例、比較例を通じて、前駆体、正極活物質および二次電池の作製には、特に断りのない限り、和光純薬工業株式会社製試薬特級の各試料を使用している。   Throughout all the examples and comparative examples, the Wako Pure Chemical Industries, Ltd. reagent grade samples are used for the preparation of the precursor, the positive electrode active material, and the secondary battery unless otherwise specified.

晶析工程において、混合水溶液のpHが異なる以下の核生成工程と、核成長工程と分けて実施した。
(核生成工程)
(1)初期水溶液の調製
まず、反応槽(5L)内に、水を約1.2Lの量まで入れて撹拌しながら、槽内温度を40℃に設定し、以下の核生成工程、核解砕工程、及び核成長工程において混合水溶液が40℃となるように制御した。
In the crystallization process, the following nucleation process in which the pH of the mixed aqueous solution was different and the nucleation growth process were performed separately.
(Nucleation process)
(1) Preparation of initial aqueous solution First, in a reaction tank (5 L), water is added to an amount of about 1.2 L, and the temperature in the tank is set to 40 ° C. while stirring. The mixed aqueous solution was controlled to 40 ° C. in the crushing step and the nucleus growth step.

そして、反応槽内の水に、25質量%アンモニア水を適量加えて、初期水溶液中のアンモニウムイオン濃度を5g/Lに調節した。   Then, an appropriate amount of 25% by mass ammonia water was added to the water in the reaction vessel to adjust the ammonium ion concentration in the initial aqueous solution to 5 g / L.

初期水溶液にさらに64%硫酸を添加しpHを7.4に調整した。   64% sulfuric acid was further added to the initial aqueous solution to adjust the pH to 7.4.

そして、反応槽内には、窒素ガスボンベから窒素ガスを5L/分で供給し、槽内をパージし、窒素雰囲気とした。なお、核成長工程が終了するまで反応槽内は窒素雰囲気に保持されている。
(2)金属成分含有混合水溶液の調製
次に、硫酸ニッケル、硫酸コバルト、及び硫酸マンガンを水に溶かして金属イオンの濃度が2.0mol/Lの金属成分含有混合水溶液を調製した。この金属成分含有混合水溶液では、各金属の元素モル比が、Ni:Co:Mn=0.165:0.165:0.67となるように調整した。
(3)pH調整水溶液の調整
炭酸ナトリウムと炭酸アンモニウムとを水に溶かして、炭酸イオン濃度が2.2mol/LのpH調整水溶液を調製した。なお、pH調整水溶液における炭酸ナトリウムと、炭酸アンモニウムとは、モル比が9:2となるように添加した。
(4)初期水溶液への、金属成分含有混合水溶液の添加、混合
金属成分含有混合水溶液を、反応槽内の初期水溶液に10.3ml/min.の割合で加えて、混合水溶液とした。
Then, nitrogen gas was supplied from the nitrogen gas cylinder at 5 L / min into the reaction tank, and the inside of the tank was purged to create a nitrogen atmosphere. Note that the reaction vessel is maintained in a nitrogen atmosphere until the nucleus growth step is completed.
(2) Preparation of metal component-containing mixed aqueous solution Next, nickel sulfate, cobalt sulfate, and manganese sulfate were dissolved in water to prepare a metal component-containing mixed aqueous solution having a metal ion concentration of 2.0 mol / L. In this metal component-containing mixed aqueous solution, the element molar ratio of each metal was adjusted to be Ni: Co: Mn = 0.165: 0.165: 0.67.
(3) Adjustment of pH adjustment aqueous solution Sodium carbonate and ammonium carbonate were dissolved in water to prepare a pH adjustment aqueous solution having a carbonate ion concentration of 2.2 mol / L. The sodium carbonate and ammonium carbonate in the pH-adjusted aqueous solution were added so that the molar ratio was 9: 2.
(4) Addition and mixing of metal component-containing mixed aqueous solution to initial aqueous solution Add metal component-containing mixed aqueous solution to the initial aqueous solution in the reaction vessel at 10.3 ml / min. To obtain a mixed aqueous solution.

なお、金属成分含有混合水溶液を添加する際、同時に、pH調整水溶液を加えて、反応槽中の混合水溶液のpH値(反応温度40℃基準)を7.4(核生成pH値)となるように制御しながら、4分間晶析させて核生成工程を実施した。   When adding the metal component-containing mixed aqueous solution, a pH adjusting aqueous solution is added at the same time so that the pH value of the mixed aqueous solution in the reaction tank (reaction temperature 40 ° C. standard) becomes 7.4 (nucleation pH value). The nucleation step was carried out by crystallization for 4 minutes.

核生成工程において、pH値は、pHコントローラによりpH調整水溶液の供給流量を調整することで制御され、混合水溶液のpH値の変動幅は上記設定値の上下0.05の範囲内であった。
(5)核解砕工程
金属成分含有混合水溶液、及びpH調整水溶液の添加を終えた後、撹拌を5分間継続し、核を解砕した。
(核成長工程)
核成長工程では、核生成工程と同じ金属成分含有混合水溶液、及びpH調整水溶液を用いた。以下に核成長工程の実験手順を説明する。
(1)混合水溶液のpHの調整
核成長工程では、まず核生成工程で得られた混合水溶液にpH調整水溶液を添加してpH値を7.6(液温40℃基準)とした。
(2)混合水溶液への金属成分含有混合水溶液の添加、混合
pH値調整後の混合水溶液に、金属成分含有混合水溶液を10.3ml/min.の割合で添加した。
In the nucleation step, the pH value was controlled by adjusting the supply flow rate of the pH adjusted aqueous solution with a pH controller, and the fluctuation range of the pH value of the mixed aqueous solution was within the range of 0.05 above and below the set value.
(5) Nuclear crushing step After the addition of the metal component-containing mixed aqueous solution and the pH adjusting aqueous solution was completed, stirring was continued for 5 minutes to crush the nucleus.
(Nuclear growth process)
In the nucleation step, the same metal component-containing mixed aqueous solution and pH adjustment aqueous solution as in the nucleation step were used. The experimental procedure of the nuclear growth process will be described below.
(1) Adjustment of pH of mixed aqueous solution In the nuclear growth step, first, a pH adjusted aqueous solution was added to the mixed aqueous solution obtained in the nucleation step to adjust the pH value to 7.6 (liquid temperature 40 ° C. standard).
(2) Addition of metal component-containing mixed aqueous solution to mixed aqueous solution, mixing To the mixed aqueous solution after pH adjustment, 10.3 ml / min. The ratio was added.

この際、混合水溶液pH値が反応温度40℃基準で7.6となるように金属成分含有混合水溶液、およびpH調整水溶液の添加量を制御した。   At this time, the addition amounts of the metal component-containing mixed aqueous solution and the pH adjusting aqueous solution were controlled so that the pH value of the mixed aqueous solution was 7.6 based on the reaction temperature of 40 ° C.

この状態を196分間継続した後、撹拌を止めて、晶析を終了させた。   After this state was continued for 196 minutes, stirring was stopped and crystallization was terminated.

そして、核成長工程により得られた生成物を、水洗、濾過、乾燥させて前駆体の粒子を得た(洗浄、乾燥工程)。   And the product obtained by the nucleus growth process was washed with water, filtered, and dried to obtain precursor particles (washing and drying process).

なお、核成長工程において、pH値は、pHコントローラによりpH調整水溶液の供給流量を調整することで制御され、混合水溶液のpH値の変動幅は設定値の上下0.05の範囲内であった。   In the nuclear growth step, the pH value was controlled by adjusting the supply flow rate of the pH adjusting aqueous solution with a pH controller, and the fluctuation range of the pH value of the mixed aqueous solution was within a range of 0.05 above and below the set value. .

また、核生成工程、及び核成長工程において、混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度は5g/Lに維持されていた。   In the nucleation step and the nucleation growth step, the ammonium ion concentration in the mixed aqueous solution was maintained at 5 g / L.

(前駆体の評価)
得られた前駆体について、無機酸により溶解した後、ICP発光分光法により化学分析を行ったところ、その組成は、Ni:Co:Mn=16.3at%:16.7at%:67.0at%からなる炭酸塩であることが確認できた。さらに、元素分析装置(サーモフィッシャーサイエンティフィック製 型式:FlashEA 1112)を用いて、水素(H)の元素量を測定し、金属(Ni+Co+Mn)との物質量比H/Meを算出すると1.53となることが確認できた。また、水素を含有する官能基を有することが確認できた。
(Evaluation of precursor)
The obtained precursor was dissolved with an inorganic acid and then subjected to chemical analysis by ICP emission spectroscopy. As a result, the composition was Ni: Co: Mn = 16.3 at%: 16.7 at%: 67.0 at%. It was confirmed that the carbonate was composed of Furthermore, using an elemental analyzer (Model: FlashEA 1112 manufactured by Thermo Fisher Scientific), the element amount of hydrogen (H) is measured, and a substance amount ratio H / Me with metal (Ni + Co + Mn) is calculated to be 1.53. It was confirmed that Moreover, it has confirmed that it had a functional group containing hydrogen.

また、この前駆体の粒子について、平均粒径d50を、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(日機装株式会社製、マイクロトラックHRA)を用いて測定した結果、平均粒径は16.4μmであることが確認できた。 Further, the particles of the precursor, the average particle diameter d 50, a laser diffraction scattering particle size distribution analyzer (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., Microtrac HRA) result of measurement with a mean particle size is 16.4μm I was able to confirm.

また、同様にレーザー回折散乱式粒度分布測定装置によりd90、d10を測定し、その結果を用いて粒度分布の広がりを示す、(d90−d10)/平均粒径を算出したところ0.43であることが確認できた。 Similarly, d 90 and d 10 were measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus, and the result was used to calculate (d 90 −d 10 ) / average particle size, which indicates the spread of the particle size distribution. .43 was confirmed.

次に、得られた前駆体の粒子のSEM(株式会社日立ハイテクノロジース製、走査電子顕微鏡S−4700)観察(倍率:1000倍)を行ったところ、得られた前駆体の粒子は、一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含んでおり、該二次粒子は略球状であり、粒径がほぼ均一に揃っていることが確認された。なお、係る形状の場合、表2に示している前駆体の粒子の球形性を〇と判断する。
2.正極活物質の製造、評価
次に、得られた前駆体を用いて正極活物質の製造、評価を行った。
Next, SEM (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, Scanning Electron Microscope S-4700) observation (magnification: 1000 times) of the obtained precursor particles was performed. As a result, the obtained precursor particles were primary. It was confirmed that the particles contained secondary particles formed by aggregation of the particles, the secondary particles were substantially spherical, and the particle sizes were almost uniform. In the case of such a shape, the sphericity of the precursor particles shown in Table 2 is judged as ◯.
2. Production and Evaluation of Positive Electrode Active Material Next, production and evaluation of the positive electrode active material were performed using the obtained precursor.

(正極活物質の製造)
上記前駆体を、空気(酸素:21容量%)気流中にて、500℃で2時間の熱処理を行って、熱処理済み粒子である複合酸化物粒子に転換して回収した。
(Manufacture of positive electrode active material)
The precursor was heat-treated at 500 ° C. for 2 hours in an air stream (oxygen: 21 vol%) to convert to the composite oxide particles as heat-treated particles, and recovered.

次に、熱処理済み粒子にリチウム化合物を添加、混合し、リチウム混合物を形成した。   Next, a lithium compound was added to and mixed with the heat-treated particles to form a lithium mixture.

具体的には、得られるリチウム混合物のLi/Me=1.5となるように炭酸リチウムを秤量し、上記熱処理済み粒子と混合してリチウム混合物を調製した。   Specifically, lithium carbonate was weighed so that Li / Me = 1.5 of the obtained lithium mixture and mixed with the heat-treated particles to prepare a lithium mixture.

混合は、シェーカーミキサ装置(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製、TURBULA TypeT2C)を用いて行った。   Mixing was performed using a shaker mixer apparatus (manufactured by Willy et Bacofen (WAB), TURBULA Type T2C).

得られたリチウム混合物を大気中(酸素:21容量%)にて、500℃で5時間仮焼した後、800℃で2時間焼成し、冷却した後、解砕して正極活物質を得た。   The obtained lithium mixture was calcined in the atmosphere (oxygen: 21% by volume) at 500 ° C. for 5 hours, then calcined at 800 ° C. for 2 hours, cooled, and crushed to obtain a positive electrode active material. .

なお、得られた正極活物質の組成は、Li1.5Ni0.163Co0.167Mn0.67と表される。 Note that the composition of the obtained positive electrode active material is expressed as Li 1.5 Ni 0.163 Co 0.167 Mn 0.67 O 2 .

(正極活物質の評価)
前駆体の粒子の場合と同様の方法で、得られた正極活物質の粒度分布を測定したところ、平均粒径は14.4μmであることが確認できた。
(Evaluation of positive electrode active material)
When the particle size distribution of the obtained positive electrode active material was measured by the same method as in the case of the precursor particles, it was confirmed that the average particle size was 14.4 μm.

また、正極活物質の断面SEM観察を行った。   Moreover, cross-sectional SEM observation of the positive electrode active material was performed.

正極活物質の断面のSEM観察を行うに当たって、複数の正極活物質粒子の二次粒子を樹脂に埋め込み、クロスセクションポリッシャ加工により該粒子の断面観察が可能な状態としてから、SEMにより観察を行った。   In performing SEM observation of the cross section of the positive electrode active material, secondary particles of a plurality of positive electrode active material particles were embedded in a resin, and the cross section polisher process was performed to enable observation of the cross section of the particles. .

図3に正極活物質の断面SEM観察結果を示す。なお、図3中の粒子Aは緻密粒子を示しており、粒子Bは粒子内部に空隙を持つ多孔質粒子を示したものである。   FIG. 3 shows a cross-sectional SEM observation result of the positive electrode active material. In addition, the particle A in FIG. 3 has shown the dense particle, and the particle B has shown the porous particle which has a space | gap inside a particle | grain.

図3に示したように、得られた正極活物質は、略球形であることが確認できた。この場合、表3において球形性を〇と評価する。また、二次粒子内部は緻密な粒子となっていることが確認できた。   As shown in FIG. 3, it was confirmed that the obtained positive electrode active material was substantially spherical. In this case, the sphericity is evaluated as ◯ in Table 3. Moreover, it was confirmed that the inside of the secondary particles were dense particles.

また、これらの断面SEM像の粒子を100個以上観察し、画像解析ソフト(アメリカ国立衛生研究所の開発ソフト、ImageJ)を用いて二次粒子の空隙率を算出した。その結果、緻密な粒子の個数の割合は、65%であった。なお、緻密な粒子とは、空隙率が3%以下の二次粒子を意味する。また、画像解析ソフトを用いて緻密な粒子の平均空隙率を測定したところ3%であった。   In addition, 100 or more particles of these cross-sectional SEM images were observed, and the porosity of the secondary particles was calculated using image analysis software (Development software of National Institutes of Health, ImageJ). As a result, the ratio of the number of dense particles was 65%. The fine particles mean secondary particles having a porosity of 3% or less. The average porosity of the fine particles was measured using image analysis software and found to be 3%.

さらに、タップ密度の測定を行ったところ、2.1g/ccであることが確認できた。   Furthermore, when the tap density was measured, it was confirmed that it was 2.1 g / cc.

タップ密度は、得られた正極活物質を20mlメスシリンダーに充填後、該メスシリンダーについて、高さ2cmからの自由落下を500回繰り返す方法で密に充填させてから測定を行った。   The tap density was measured after the obtained positive electrode active material was filled into a 20 ml graduated cylinder, and then the graduated cylinder was closely packed by a method in which free fall from a height of 2 cm was repeated 500 times.

また、得られた正極活物質について、流動方式ガス吸着法比表面積測定装置(ユアサアイオニクス社製、マルチソーブ)により比表面積を求めたところ、4.5m/gであることが確認できた。 Further, when the specific surface area of the obtained positive electrode active material was determined by a flow method gas adsorption method specific surface area measurement device (manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd., Multisorb), it was confirmed to be 4.5 m 2 / g.

(二次電池の製造)
得られた正極活物質を用いて、2032型コイン型電池を作製し、評価した。
(Manufacture of secondary batteries)
Using the obtained positive electrode active material, a 2032 type coin-type battery was prepared and evaluated.

図4を用いて、作製したコイン型電池の構成について説明する。図4はコイン型電池の断面構成図を模式的に示している。   The configuration of the manufactured coin battery will be described with reference to FIG. FIG. 4 schematically shows a cross-sectional configuration diagram of the coin-type battery.

図4に示す様に、このコイン型電池10は、ケース11と、このケース11内に収容された電極12とから構成されている。   As shown in FIG. 4, the coin-type battery 10 includes a case 11 and an electrode 12 accommodated in the case 11.

ケース11は、中空かつ一端が開口された正極缶111と、この正極缶111の開口部に配置される負極缶112とを有しており、負極缶112を正極缶111の開口部に配置すると、負極缶112と正極缶111との間に電極12を収容する空間が形成されるように構成されている。   The case 11 has a positive electrode can 111 that is hollow and open at one end, and a negative electrode can 112 that is disposed in the opening of the positive electrode can 111, and the negative electrode can 112 is disposed in the opening of the positive electrode can 111. A space for accommodating the electrode 12 is formed between the negative electrode can 112 and the positive electrode can 111.

電極12は、正極121、セパレータ122および負極123からなり、この順で並ぶように積層されており、正極121が正極缶111の内面に接触し、負極123が負極缶112の内面に接触するようにケース11に収容されている。   The electrode 12 includes a positive electrode 121, a separator 122, and a negative electrode 123, which are stacked in this order, so that the positive electrode 121 is in contact with the inner surface of the positive electrode can 111 and the negative electrode 123 is in contact with the inner surface of the negative electrode can 112. In the case 11.

なお、ケース11は、ガスケット113を備えており、このガスケット113によって、正極缶111と負極缶112との間が電気的に絶縁状態を維持するように固定されている。また、ガスケット113は、正極缶111と負極缶112との隙間を密封して、ケース11内と外部との間を気密液密に遮断する機能も有している。   The case 11 includes a gasket 113, and the gasket 113 is fixed so as to maintain an electrically insulated state between the positive electrode can 111 and the negative electrode can 112. In addition, the gasket 113 has a function of sealing the gap between the positive electrode can 111 and the negative electrode can 112 and blocking the inside and outside of the case 11 in an airtight and liquidtight manner.

このコイン型電池10を、以下のようにして作製した。まず、得られた正極活物質52.5mg、アセチレンブラック15mg、およびポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)7.5mgを溶剤(N−メチル−2−ピロリドン)と共に混合し、100MPaの圧力で直径11mm、厚さ100μmにプレス成形して、正極121を作製した。作製した正極121を、真空乾燥機中、120℃で12時間乾燥した。この正極121と、負極123、セパレータ122および電解液とを用いて、コイン型電池10を、露点が−80℃に管理されたAr雰囲気のグローブボックス内で作製した。   This coin-type battery 10 was produced as follows. First, 52.5 mg of the obtained positive electrode active material, 15 mg of acetylene black, and 7.5 mg of polytetrafluoroethylene resin (PTFE) were mixed with a solvent (N-methyl-2-pyrrolidone), and the diameter was 11 mm at a pressure of 100 MPa. The positive electrode 121 was produced by press molding to a thickness of 100 μm. The produced positive electrode 121 was dried in a vacuum dryer at 120 ° C. for 12 hours. Using the positive electrode 121, the negative electrode 123, the separator 122, and the electrolytic solution, the coin-type battery 10 was manufactured in a glove box in an Ar atmosphere in which the dew point was controlled at -80 ° C.

なお、負極123には、直径14mmの円盤状に打ち抜かれた、平均粒径20μm程度の黒鉛粉末と、ポリフッ化ビニリデンが銅箔に塗布された負極シートを用いた。また、セパレータ122には、膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用いた。電解液には、1MのLiClO4を支持電解質とするエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の等量混合液(富山薬品工業株式会社製)を用いた。 The negative electrode 123 was a negative electrode sheet punched into a disk shape having a diameter of 14 mm and having a mean particle size of about 20 μm and polyvinylidene fluoride applied to a copper foil. The separator 122 was a polyethylene porous film with a film thickness of 25 μm. As the electrolytic solution, an equivalent mixed solution of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) using 1M LiClO 4 as a supporting electrolyte (manufactured by Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.) was used.

(電池評価)
得られたコイン型電池10の性能を評価する、初期放電容量は、以下のように定義した。
(Battery evaluation)
The initial discharge capacity for evaluating the performance of the obtained coin-type battery 10 was defined as follows.

初期放電容量は、コイン型電池10を作製してから24時間程度放置し、開回路電圧OCV(open circuit voltage)が安定した後、正極に対する電流密度を0.05C(270mAh/gを1Cとする)としてカットオフ電圧4.65Vまで充電し、1時間の休止後、カットオフ電圧2.35Vまで放電したときの容量を初期放電容量とした。   The initial discharge capacity is left for about 24 hours after the coin-type battery 10 is manufactured, and after the open circuit voltage OCV (open circuit voltage) is stabilized, the current density with respect to the positive electrode is 0.05 C (270 mAh / g is 1 C). ) To a cut-off voltage of 4.65 V, the capacity when discharged to a cut-off voltage of 2.35 V after a pause of 1 hour was defined as the initial discharge capacity.

上記正極活物質を用いて形成された正極を有するコイン型電池について、電池評価を行ったところ、初期放電容量は220mAh/gであった。また、初期放電容量と、タップ密度との積であるエネルギー密度は、462mAh/ccであった。   When a battery evaluation was performed on a coin-type battery having a positive electrode formed using the positive electrode active material, the initial discharge capacity was 220 mAh / g. The energy density, which is the product of the initial discharge capacity and the tap density, was 462 mAh / cc.

本実施例の製造条件をまとめたものを表1に、本実施例により得られた前駆体の特性を表2に、正極活物質の特性およびこの正極活物質を用いて製造したコイン型電池の初期放電容量を表3に、それぞれ示す。また、以下の実施例、および比較例についても、同様の内容について同表に示す。   Table 1 summarizes the manufacturing conditions of this example, Table 2 shows the characteristics of the precursor obtained in this example, and the characteristics of the positive electrode active material and the coin-type battery manufactured using this positive electrode active material. Table 3 shows the initial discharge capacity. The same contents are shown in the same table for the following examples and comparative examples.

[実施例2]
晶析工程を、核生成工程と、核成長工程とに分けず、1つの工程とし、初期水溶液および晶析工程の間の混合水溶液pHを7.6とした。すなわち、核生成工程、及び核成長工程の間で混合水溶液のpHを7.6となるように制御した。
[Example 2]
The crystallization process is not divided into a nucleation process and a nucleation growth process, and is a single process, and the mixed aqueous solution pH between the initial aqueous solution and the crystallization process is 7.6. That is, the pH of the mixed aqueous solution was controlled to be 7.6 between the nucleation step and the nucleation growth step.

なお、各工程で、pH値は、pHコントローラによりpH調整水溶液の供給流量を調整することで制御され、混合水溶液のpH値の変動幅は設定値の上下0.05の範囲内であった。   In each step, the pH value was controlled by adjusting the supply flow rate of the pH adjusting aqueous solution with a pH controller, and the fluctuation range of the pH value of the mixed aqueous solution was in the range of 0.05 above and below the set value.

以上の点以外は、実施例1と同様にして、前駆体、正極活物質、二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1〜表3に示す。   Except for the above, a precursor, a positive electrode active material, and a secondary battery were produced and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 to 3.

なお、得られた正極活物質の組成は、Li1.5Ni0.159Co0.166Mn0.675と表されることになる。 In addition, the composition of the obtained positive electrode active material is expressed as Li 1.5 Ni 0.159 Co 0.166 Mn 0.675 O 2 .

[比較例1]
前駆体の製造時、初期水溶液および核生成工程の混合水溶液pHを6.4にしたこと、核成長工程の混合水溶液のpHを7.4に変更した点以外は、実施例1と同様にして、前駆体、正極活物質、二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1〜表3に示す。
[Comparative Example 1]
The same procedure as in Example 1 was performed except that the pH of the mixed aqueous solution in the initial aqueous solution and the nucleation step was changed to 6.4 and the pH of the mixed aqueous solution in the nucleus growth step was changed to 7.4. A precursor, a positive electrode active material, and a secondary battery were prepared and evaluated. The results are shown in Tables 1 to 3.

なお、各工程で、pH値は、pHコントローラによりpH調整水溶液の供給流量を調整することで制御され、混合水溶液のpH値の変動幅は設定値の上下0.05の範囲内であった。   In each step, the pH value was controlled by adjusting the supply flow rate of the pH adjusting aqueous solution with a pH controller, and the fluctuation range of the pH value of the mixed aqueous solution was in the range of 0.05 above and below the set value.

得られた正極活物質について、実施例1と同様にして断面SEM観察を行った。   The obtained positive electrode active material was subjected to cross-sectional SEM observation in the same manner as in Example 1.

図5(A)、図5(B)に粒子の断面像を示す。図5(B)は図5(A)の破線で囲んだ粒子の拡大図を示している。   FIG. 5A and FIG. 5B show cross-sectional images of the particles. FIG. 5B shows an enlarged view of the particle surrounded by the broken line in FIG.

図5(A)、図5(B)に示したように、得られた正極活物質はいずれも、空隙率が3%以下の緻密な粒子を含んでいることが確認できた。しかしながら、表3に示すように、その平均粒径は8.2μmと小さくなり、タップ密度は、表3に示すように実施例の場合と比較して劣る結果となった。   As shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), it was confirmed that all of the obtained positive electrode active materials contained dense particles having a porosity of 3% or less. However, as shown in Table 3, the average particle size was as small as 8.2 μm, and the tap density was inferior to that of the example as shown in Table 3.

実施例1、2の前駆体は、表2の結果からいずれも目的組成の炭酸塩が得られていることを確認できた。また、いずれの実施例においても前駆体が水素を含有する官能基を含むことが確認できた。なお、いずれの実施例においても前駆体は複数の一次粒子が凝集されて形成された二次粒子を含むことも確認できた。   For the precursors of Examples 1 and 2, it was confirmed from the results in Table 2 that the carbonate of the target composition was obtained. Moreover, it has confirmed that the precursor contains the functional group containing hydrogen also in any Example. In any of the examples, it was also confirmed that the precursor contained secondary particles formed by aggregating a plurality of primary particles.

また、表3の結果から、実施例1、2で得られた前駆体から作製した正極活物質は、複数の一次粒子が凝集した二次粒子を含み、該二次粒子は緻密粒子の個数割合が多く、該緻密粒子は平均空隙率が低いことも確認できた。従って、実施例1、2では、高密度な正極活物質、及びその前駆体を形成できていることが確認できた。   In addition, from the results of Table 3, the positive electrode active material prepared from the precursors obtained in Examples 1 and 2 includes secondary particles in which a plurality of primary particles are aggregated, and the secondary particles are the number ratio of dense particles. It was also confirmed that the dense particles had a low average porosity. Therefore, in Examples 1 and 2, it was confirmed that a high-density positive electrode active material and its precursor could be formed.

一方、比較例1では、表2の結果から、得られた前駆体はその平均粒径が8.8μmと小さくなることが確認できた。また、得られた前駆体は、粒度分布の均一性の指標である(d90−d10)/平均粒径が0.54と大きくなることが確認できた。   On the other hand, in Comparative Example 1, it was confirmed from the results in Table 2 that the obtained precursor had an average particle size as small as 8.8 μm. Moreover, it was confirmed that the obtained precursor had a large (d90-d10) / average particle size of 0.54, which is an index of uniformity of particle size distribution.

また、比較例1で得られた前駆体から作製した正極活物質は、緻密粒子を多く含んでいたが、その粒径は8.2μmと小さくタップ密度が1.8g/ccと低いことが確認できた。   Further, the positive electrode active material produced from the precursor obtained in Comparative Example 1 contained a large amount of dense particles, but its particle size was as small as 8.2 μm and the tap density was as low as 1.8 g / cc. did it.

さらに、表3の結果から、タップ密度と初期放電容量から算出したエネルギー密度は、実施例1、2においては、比較例1に比べて高いことが確認できた。   Furthermore, from the results in Table 3, it was confirmed that the energy density calculated from the tap density and the initial discharge capacity was higher in Examples 1 and 2 than in Comparative Example 1.

Claims (12)

一般式NiCoMnCO(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素である。)で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、
水素を含有する官能基と、を含んでおり、
含有する水素Hと、含有する金属成分Meとの物質量比であるH/Meが1.60未満であり、
複数の一次粒子が凝集した二次粒子を含み、
前記二次粒子は、平均粒径が15μm以上45μm以下である非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体。
General formula Ni x Co y Mn z M t CO 3 (where x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.3, 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0.55 ≦ z ≦ 0 .8, 0 ≦ t ≦ 0.1, and M is one or more additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W). A nickel cobalt manganese carbonate composite represented,
A functional group containing hydrogen,
H / Me, which is a substance amount ratio between the hydrogen H contained and the metal component Me contained, is less than 1.60,
Including secondary particles in which a plurality of primary particles are aggregated,
The secondary particle is a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery having an average particle size of 15 μm or more and 45 μm or less.
前記二次粒子は、
粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/平均粒径〕が0.52以下である請求項1に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体。
The secondary particles are
2. The positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein [(d 90 −d 10 ) / average particle diameter], which is an index indicating the spread of the particle size distribution, is 0.52 or less.
リチウム金属複合酸化物を含む非水系電解質二次電池用正極活物質であって、
前記リチウム金属複合酸化物は、一般式Li1+αNiCoMn(0.25≦α≦0.55、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1、Mは添加元素であり、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の元素)で表され、
複数の一次粒子が凝集した二次粒子を含み、
前記二次粒子は、平均粒径が12μm以上40μm以下であり、
前記二次粒子のうち、内部の空隙率が3%以下である緻密な二次粒子の個数割合が65%以上である非水系電解質二次電池用正極活物質。
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a lithium metal composite oxide,
The lithium metal composite oxide has a general formula of Li 1 + α Ni x Co y Mn z M t O 2 (0.25 ≦ α ≦ 0.55, x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.3, 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0.55 ≦ z ≦ 0.8, 0 ≦ t ≦ 0.1, M is an additive element, Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, One or more elements selected from W),
Including secondary particles in which a plurality of primary particles are aggregated,
The secondary particles have an average particle size of 12 μm or more and 40 μm or less,
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which the number ratio of dense secondary particles having an internal porosity of 3% or less among the secondary particles is 65% or more.
タップ密度が2.0g/cc以上である、請求項3に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。   The positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries according to claim 3, wherein the tap density is 2.0 g / cc or more. 一般式NiCoMnCO(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素である。)で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含む非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法であって、
炭酸イオンの存在下、アンモニウムイオン供給体を含有する初期水溶液と、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを、混合した混合水溶液において核を生成し、生成した前記核を成長させる晶析工程を有し、
前記晶析工程は、前記混合水溶液のpH値を、反応温度40℃基準において6.5以上9.5以下に制御する非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。
General formula Ni x Co y Mn z M t CO 3 (where x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.3, 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0.55 ≦ z ≦ 0 .8, 0 ≦ t ≦ 0.1, and M is one or more additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W). A method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising: a nickel cobalt manganese carbonate composite represented; and a functional group containing hydrogen,
In the presence of carbonate ions, an initial aqueous solution containing an ammonium ion donor, an aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, and an aqueous solution containing manganese as a metal component were mixed. A crystallization step of generating nuclei in the mixed aqueous solution and growing the generated nuclei,
The said crystallization process is a manufacturing method of the positive electrode active material precursor for non-aqueous electrolyte secondary batteries which controls pH value of the said aqueous solution to 6.5 or more and 9.5 or less on the reaction temperature 40 degreeC reference | standard.
前記晶析工程は、
前記初期水溶液と、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを、混合した混合水溶液において核を生成する核生成工程と、
核生成工程で生成した前記核を成長させる核成長工程と、を有し、
前記核生成工程では、前記混合水溶液のpH値を、反応温度40℃基準において6.5以上9.0以下に、前記核成長工程では前記混合水溶液のpH値を、反応温度40℃基準において7.0以上9.5以下に制御する請求項5に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。
The crystallization process includes
A nucleation step of generating nuclei in a mixed aqueous solution obtained by mixing the initial aqueous solution, an aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, and an aqueous solution containing manganese as a metal component;
A nuclear growth step for growing the nuclei generated in the nucleation step, and
In the nucleation step, the pH value of the mixed aqueous solution is 6.5 to 9.0 based on a reaction temperature of 40 ° C., and in the nucleation growth step, the pH value of the mixed aqueous solution is 7 based on a reaction temperature of 40 ° C. The manufacturing method of the positive electrode active material precursor for nonaqueous electrolyte secondary batteries of Claim 5 controlled to 0.0-9.5.
前記核成長工程は、前記核生成工程後の混合水溶液に、炭酸イオンの存在下、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを添加、混合する工程であって、
前記核成長工程の間、前記混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度が、0g/L以上20g/L以下である請求項6に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。
In the nucleation step, the mixed aqueous solution after the nucleation step is an aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, and an aqueous solution containing manganese as a metal component in the presence of carbonate ions. Adding and mixing
The method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 6, wherein an ammonium ion concentration in the mixed aqueous solution is 0 g / L or more and 20 g / L or less during the nucleus growth step.
前記核生成工程では、前記混合水溶液の温度を、30℃以上に維持する請求項6または7に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。   The method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 6 or 7, wherein in the nucleation step, the temperature of the mixed aqueous solution is maintained at 30 ° C or higher. 核生成工程と核成長工程の間に、原料の添加を停止して撹拌のみを行う核解砕工程を有する請求項6乃至請求項8のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 6 to 8, further comprising a nuclear disintegration step in which addition of the raw material is stopped and only stirring is performed between the nucleation step and the nucleus growth step. A method for producing a positive electrode active material precursor. 前記晶析工程で得られた非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を、前記添加元素で被覆する被覆工程をさらに有する請求項5乃至請求項9のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。   The nonaqueous system according to any one of claims 5 to 9, further comprising a coating step of coating the positive electrode active material precursor for a nonaqueous electrolyte secondary battery obtained in the crystallization step with the additive element. The manufacturing method of the positive electrode active material precursor for electrolyte secondary batteries. 前記被覆工程は、
前記非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体が懸濁したスラリーに、前記添加元素を含む水溶液を添加して、前記非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の表面に前記添加元素を析出させる工程、
前記非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体と、前記添加元素を含む化合物とが懸濁したスラリーを噴霧乾燥させる工程、および
前記非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体と、前記添加元素を含む化合物とを固相法で混合する工程、から選択されたいずれかである請求項10に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。
The coating step includes
An aqueous solution containing the additive element is added to the slurry in which the positive electrode active material precursor for the non-aqueous electrolyte secondary battery is suspended, and the additive element is added to the surface of the positive electrode active material precursor for the non-aqueous electrolyte secondary battery. The step of precipitating
Spray drying a slurry in which the positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery and the compound containing the additive element are suspended; and the positive electrode active material precursor for the non-aqueous electrolyte secondary battery; The method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 10, which is any one selected from a step of mixing a compound containing an additive element with a solid phase method.
請求項5乃至11のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法により得られた非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を、80℃以上600℃以下の温度で熱処理する熱処理工程と、
前記熱処理工程により得られた粒子に対してリチウム化合物を添加、混合してリチウム混合物を形成する混合工程と、
前記リチウム混合物を、酸化性雰囲気中、600℃以上1000℃以下の温度で焼成する焼成工程と、を有する、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
A positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by the method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 5 to 11, A heat treatment step for heat treatment at a temperature of ℃ or less;
A mixing step of adding a lithium compound to the particles obtained by the heat treatment step and mixing to form a lithium mixture;
A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising: a firing step of firing the lithium mixture at a temperature of 600 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower in an oxidizing atmosphere.
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