JP2019114327A - 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の製造方法、非水系電解質二次電池 - Google Patents
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の製造方法、非水系電解質二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019114327A JP2019114327A JP2017244432A JP2017244432A JP2019114327A JP 2019114327 A JP2019114327 A JP 2019114327A JP 2017244432 A JP2017244432 A JP 2017244432A JP 2017244432 A JP2017244432 A JP 2017244432A JP 2019114327 A JP2019114327 A JP 2019114327A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lithium
- positive electrode
- particles
- active material
- electrode active
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
Li、Ni、Co、及び添加元素M(ただし、添加元素Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選択される少なくとも1種の元素)を含むリチウムニッケル複合酸化物の一次粒子、および前記一次粒子が凝集した二次粒子を有するリチウムニッケル複合酸化物粒子と、
前記リチウムニッケル複合酸化物粒子の前記二次粒子の表面、及び前記一次粒子の表面に配置され、Li、及びMoを含有する酸化物を含むリチウム−モリブデン含有酸化物の粒子であるリチウム−モリブデン含有酸化物粒子とを有し、
含有する総炭素量が0.035質量%未満である非水系電解質二次電池用正極活物質を提供する。
[非水系電解質二次電池用正極活物質]
本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質の一構成例について説明する。
溶出リチウム量は、例えば中和滴定法の一つであるWarder法により評価することができる。そして、評価結果から、水酸化リチウム(LiOH)と炭酸リチウム(Li2CO3)量を算出し、これらのリチウム量の和を溶出リチウム量とすることができる。
[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の一構成例について説明する。なお、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により、既述の非水系電解質二次電池用正極活物質を製造することができる。このため、既に説明した事項の一部は説明を省略する。
(水分率調整工程)
水分率調整工程では、一次粒子および一次粒子が凝集して構成された二次粒子を有するリチウムニッケル複合酸化物粒子と水とを含む母材原料の水分率を調整することができる。
(混合工程)
混合工程では、水分率調整工程により得られた母材原料と、リチウム−モリブデン含有酸化物粒子とを混合し、原料混合物を調製することができる。
(熱処理工程)
熱処理工程では、原料混合物を、非還元雰囲気において熱処理することができる。
[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。
(a)正極
本実施形態の二次電池は、既述の正極活物質を含む正極を備えることができる。
(b)負極
負極は例えば以下の手順により調製できる。
(c)セパレータ
正極と負極との間には、セパレータを挟み込んで配置する。セパレータは、正極と負極とを分離し、電解質を保持するものであり、ポリエチレン、ポリプロピレン等の薄い膜で、微少な孔を多数有する膜を用いることができる。
(d)非水系電解液
非水系電解液は、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。
(e)電池の形状、構成
以上のように説明してきた正極、負極、セパレータおよび非水系電解液を有する本実施形態の二次電池の形状は、円筒型、積層型等、種々のものとすることができる。
(f)特性
既述の正極活物質は、耐候性に優れている。このため、既述の正極活物質を用いた本実施形態の二次電池は、安定して初期放電容量が高く、正極抵抗が抑制された電池とすることができる。すなわち、高容量で高出力な二次電池とすることができる。
(評価方法)
(1)初期放電容量、正極抵抗比
各実施例、比較例で製造した正極活物質を用いて、図1に示す2032型コイン型電池11(以下、コイン型電池と称す)を製造し、その電池特性を評価した。
(2)水分率
水分率調整工程後の水と、リチウムニッケル複合酸化物粒子とを含む母材原料を1g秤量し、120℃で重量が減少しなくなるまで加熱し、加熱前後の母材原料の重量変化から水分率を算出した。
(3)粒子表面リチウム量
各実施例、比較例で作製した正極活物質の溶出リチウム量は、中和滴定法の一つであるWarder法により評価した。評価結果から、水酸化リチウム(LiOH)と炭酸リチウム(Li2CO3)量を算出し、これらのリチウム量の和を溶出リチウム量とした。また、正極活物質の比表面積は窒素吸着法により求めた。得られた溶出リチウム量と比表面積の値から、粒子表面リチウム量(質量%・g/m2)=(溶出リチウム量(質量%))/(比表面積(m2/g))を算出した。
(4)総炭素量
各実施例、比較例で作製した正極活物質、もしくは耐候性試験後の正極活物質の炭素含有量については、高周波燃焼−赤外線吸収法により分析した。具体的には炭素硫黄同時分析計(LECO社製 型式:CS600型)を用いて測定を行った。
(5)組成
各実施例、比較例で作製した正極活物質の組成について、ICP発光分析装置(VARIAN社製、725ES)を用いて、ICP発光分析法により分析した。
(実施例1)
まず、原料となるNiを主成分とする酸化物粉末と水酸化リチウムを混合して焼成する公知技術で得られたLi1.030Ni0.91Co0.06Al0.03O2で表されるリチウムニッケル複合酸化物粒子を用意した。なお、複数のリチウムニッケル複合酸化物粒子の集合体である、リチウムニッケル複合酸化物粉体として準備した。
(1)水分率調整工程
水分率調整工程において、母材原料の水分率の制御を次のように行った。
(2)混合工程
水分率を調整した母材原料のリチウムニッケル複合酸化物粒子中のNi、Co、Alに対してMoが0.2at.%となるようにリチウム−モリブデン含有酸化物粒子として、市販のモリブデン酸リチウム粒子(粉末)を添加し、窒素雰囲気下、5分間混合し、原料混合物を調製した。なお、モリブデン酸リチウム粒子としてはLi2MoO4からなる粒子を用い、該粒子の集合体であるモリブデン酸リチウム粉末を原料に用いている。
(3)熱処理工程
熱処理工程として、混合工程で得た原料混合物を190℃で12時間、真空乾燥を行った。
(実施例2)
水分率調整工程において、母材原料の水分率が8質量%となるように調整した点以外は、実施例1と同様にして正極活物質を作製し、評価を行った。製造工程の条件、および評価結果を表1に示す。
(実施例3)
熱処理工程における熱処理を、酸素雰囲気下で温度を300℃とした点以外は、実施例1と同様にして正極活物質を作製し、評価を行った。製造工程の条件、および評価結果を表1に示す。
(実施例4)
混合工程において、Ni、Co、Alに対してMoが1.0at.%となるように、モリブデン酸リチウム粒子を添加した点以外は、実施例1と同様にして正極活物質を作製し、評価を行った。製造工程の条件、および評価結果を表1に示す。
(実施例5)
混合工程において、Ni、Co、Alに対してMoが0.05at.%となるようにモリブデン酸リチウム粒子を添加した点以外は、実施例1と同様にして正極活物質を作製し、評価を行った。製造工程の条件、および評価結果を表1に示す。
(実施例6)
熱処理工程において、熱処理を酸素雰囲気下で温度を700℃にした点以外は、実施例1と同様にして正極活物質を作製し、評価を行った。製造工程の条件、および評価結果を表1に示す。
(実施例7)
熱処理工程において、熱処理温度を60℃にした点以外は、実施例1と同様にして正極活物質を作製し、評価を行った。製造工程の条件、および評価結果を表1に示す。
(実施例8)
水分率調整工程において、母材原料の水分率が20質量%となる様に調整した点以外は、実施例1と同様にして正極活物質を作製し、評価を行った。製造工程の条件、および評価結果を表1に示す。
(実施例9)
混合工程において、Ni、Co、Alに対してMoが0.01at.%となるようにモリブデン酸リチウム粒子を添加した点以外は、実施例1と同様にして正極活物質を作製し、評価を行った。製造工程の条件、および評価結果を表1に示す。
(実施例10)
混合工程において、Ni、Co、Alに対してMoが5.0at.%となるようにモリブデン酸リチウム粒子を添加した点以外は、実施例1と同様にして正極活物質を作製し、評価を行った。製造工程の条件、および評価結果を表1に示す。
(比較例1)
実施例1で母材として用いたリチウムニッケル複合酸化物粒子をそのまま正極活物質とし、評価を行った。すなわち、リチウムニッケル複合酸化物粒子の表面にモリブデン酸リチウム粒子を形成しなかった。
(比較例2)
実施例1で母材として用いたリチウムニッケル複合酸化物粒子と、Mo量が0.2at.%となるように市販のLi2MoO4と粉末を混合した。なお、この際、得られた混合物の水分率は0となる。そして、酸素雰囲気中、720℃で1時間熱処理した。得られた正極活物質の評価結果を表1にそれぞれ示す。
(比較例3)
実施例1で母材として用いたリチウムニッケル複合酸化物を、モリブデン酸二ナトリウム二水和物を溶解させた溶液に分散させ、25℃で3時間撹拌した。その後、ろ過を行い、100℃で2時間乾燥させた。このとき、溶液におけるモリブデン酸二ナトリウム二水和物の溶解量は、リチウムニッケル複合酸化物に対して0.2mol%とした。得られたMo担持リチウム複合酸化物に、モル比がMo/Li=2/1となるように、水酸化リチウムを添加し、酸素雰囲気で750℃の温度で10時間焼成した。得られた正極活物質の評価結果を表1に示す。
13a 正極
Claims (8)
- Li、Ni、Co、及び添加元素M(ただし、添加元素Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選択される少なくとも1種の元素)を含むリチウムニッケル複合酸化物の一次粒子、および前記一次粒子が凝集した二次粒子を有するリチウムニッケル複合酸化物粒子と、
前記リチウムニッケル複合酸化物粒子の前記二次粒子の表面、及び前記一次粒子の表面に配置され、Li、及びMoを含有する酸化物を含むリチウム−モリブデン含有酸化物の粒子であるリチウム−モリブデン含有酸化物粒子とを有し、
含有する総炭素量が0.035質量%未満である非水系電解質二次電池用正極活物質。 - 前記リチウム−モリブデン含有酸化物がLi2MoO4、およびLi4MoO5から選択された1種類以上を含む請求項1に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。
- Warder法によって求められる溶出リチウム量と、比表面積とを用いて、以下の式(1)により算出される粒子表面リチウム量が0.035質量%・g/m2以上である請求項1、または請求項2に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。
粒子表面リチウム量(質量%・g/m2)=(溶出リチウム量(質量%))/(比表面積(m2/g)) ・・・(1) - Li、Ni、Co、及び添加元素M(ただし、添加元素Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選択される少なくとも1種の元素)を含むリチウムニッケル複合酸化物の一次粒子、および前記一次粒子が凝集した二次粒子を有するリチウムニッケル複合酸化物粒子と、水とを含む母材原料の水分率を調整する水分率調整工程と、
前記母材原料と、リチウム−モリブデン含有酸化物粒子とを混合し、原料混合物を調製する混合工程と、
前記原料混合物を、非還元雰囲気において熱処理する熱処理工程と、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。 - 前記水分率調整工程において前記母材原料の水分率を0.1質量%以上15質量%以下にする請求項4に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
- 前記混合工程において、前記リチウムニッケル複合酸化物粒子に含まれるNi、Co、及び添加元素Mの原子数に対する、添加する前記リチウム−モリブデン含有酸化物粒子に含まれるMoの原子数の割合が、0.02at.%以上2.0at.%以下となるように、前記リチウム−モリブデン含有酸化物粒子を添加する請求項4または請求項5に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
- 前記熱処理工程における熱処理温度が100℃以上600℃以下である請求項4〜請求項6のいずれか1項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
- 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質を含む正極を備えた非水系電解質二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017244432A JP7020101B2 (ja) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 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の製造方法、非水系電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017244432A JP7020101B2 (ja) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 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の製造方法、非水系電解質二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019114327A true JP2019114327A (ja) | 2019-07-11 |
JP7020101B2 JP7020101B2 (ja) | 2022-02-16 |
Family
ID=67221605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017244432A Active JP7020101B2 (ja) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 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の製造方法、非水系電解質二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7020101B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022554083A (ja) * | 2020-09-25 | 2022-12-28 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウムモリブデン化合物がコーティングされたリチウム二次電池用の正極活物質及びその製造方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007188878A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-07-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウムイオン二次電池 |
US20070292763A1 (en) * | 2006-06-19 | 2007-12-20 | University Of Chicago | Cathode material for lithium batteries |
JP2010055778A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Sony Corp | 正極活物質の製造方法および正極活物質 |
JP2012230898A (ja) * | 2011-04-14 | 2012-11-22 | Toda Kogyo Corp | Li−Ni複合酸化物粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池 |
JP2013026199A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 非水電解質二次電池用正極活物質、その製造方法及びそれを用いた非水電解質二次電池 |
JP2015201431A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-12 | 戸田工業株式会社 | 非水電解液二次電池用正極活物質粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解液二次電池 |
CN105591099A (zh) * | 2016-03-27 | 2016-05-18 | 华南理工大学 | 一种钼酸锂表面修饰锂离子电池富镍正极材料及其制备方法 |
-
2017
- 2017-12-20 JP JP2017244432A patent/JP7020101B2/ja active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007188878A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-07-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウムイオン二次電池 |
US20070292763A1 (en) * | 2006-06-19 | 2007-12-20 | University Of Chicago | Cathode material for lithium batteries |
JP2010055778A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Sony Corp | 正極活物質の製造方法および正極活物質 |
JP2012230898A (ja) * | 2011-04-14 | 2012-11-22 | Toda Kogyo Corp | Li−Ni複合酸化物粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池 |
JP2013026199A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 非水電解質二次電池用正極活物質、その製造方法及びそれを用いた非水電解質二次電池 |
JP2015201431A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-12 | 戸田工業株式会社 | 非水電解液二次電池用正極活物質粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解液二次電池 |
CN105591099A (zh) * | 2016-03-27 | 2016-05-18 | 华南理工大学 | 一种钼酸锂表面修饰锂离子电池富镍正极材料及其制备方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022554083A (ja) * | 2020-09-25 | 2022-12-28 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウムモリブデン化合物がコーティングされたリチウム二次電池用の正極活物質及びその製造方法 |
JP7376708B2 (ja) | 2020-09-25 | 2023-11-08 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウムモリブデン化合物がコーティングされたリチウム二次電池用の正極活物質及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7020101B2 (ja) | 2022-02-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11108043B2 (en) | Method for producing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery | |
KR101395478B1 (ko) | 비수계 전해질 2차 전지용 정극 활물질과 그의 제조 방법, 및 상기 정극 활물질을 이용한 비수계 전해질 2차 전지 | |
JP6818225B2 (ja) | 非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法 | |
JP2012079464A5 (ja) | ||
KR20170125074A (ko) | 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질 및 그의 제조 방법 | |
JP7024715B2 (ja) | 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の製造方法 | |
JP7055587B2 (ja) | 非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法 | |
CN112219298A (zh) | 非水系电解质二次电池用正极活性物质和非水系电解质二次电池 | |
WO2016104305A1 (ja) | 非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、及び該正極活物質を用いた非水系電解質二次電池 | |
JP7027928B2 (ja) | 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の製造方法、非水系電解質二次電池 | |
JP2018195419A (ja) | 非水系電解質二次電池用正極材料、該正極材料を用いた非水系電解質二次電池、および非水系電解質二次電池用正極材料の製造方法。 | |
JP2020115484A (ja) | 非水系電解質二次電池用正極活物質、および非水系電解質二次電池 | |
JP6819859B2 (ja) | 非水系電解質二次電池用正極材料、該正極材料を用いた非水系電解質二次電池、および非水系電解質二次電池用正極材料の製造方法。 | |
JP7020101B2 (ja) | 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の製造方法、非水系電解質二次電池 | |
JP6511761B2 (ja) | 非水系電解質二次電池用正極活物質用の被覆複合酸化物粒子の製造方法及び当該製造方法によって製造される被覆複合酸化物粒子を用いた非水系電解質二次電池 | |
WO2020171093A1 (ja) | リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法 | |
JP6919175B2 (ja) | 非水系電解質二次電池用正極材料、該正極材料を用いた非水系電解質二次電池、および非水系電解質二次電池用正極材料の製造方法。 | |
JP6819860B2 (ja) | 非水系電解質二次電池用正極材料、該正極材料を用いた非水系電解質二次電池、および非水系電解質二次電池用正極材料の製造方法。 | |
WO2020171089A1 (ja) | リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法、リチウムイオン二次電池用正極活物質、リチウムイオン二次電池 | |
WO2020171088A1 (ja) | リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法、リチウムイオン二次電池用正極活物質、リチウムイオン二次電池 | |
JP6819861B2 (ja) | 非水系電解質二次電池用正極材料、該正極材料を用いた非水系電解質二次電池、および非水系電解質二次電池用正極材料の製造方法。 | |
JP2020202193A (ja) | 非水系電解質二次電池用正極活物質及び該正極活物質を用いた非水系電解質二次電池 | |
JP2016072038A (ja) | 非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、および該正極活物質を用いた非水系電解質二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200713 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210608 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210615 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210816 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220104 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220117 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7020101 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |