JP2021044093A - Production method of positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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義智 宮下
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達也 横山
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隆平 服部
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Abstract

To provide a production method of a positive electrode active material which enables the formation of a nonaqueous electrolyte secondary battery of a high energy density.SOLUTION: A production method of a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery comprises the steps of: preparing a first lithium transition metal oxide containing lithium and nickel, and having a layered structure in which the nickel ratio is 0.7 or larger, and the lithium ratio is 0.95 up to 1.05; bringing the first lithium transition metal oxide into contact with a liquid medium and then, removing at least part of the liquid medium to obtain a second lithium transition metal oxide of which the lithium ratio is 0.90 or larger and smaller than 1; mixing the second lithium transition metal oxide with lithium hydroxide to obtain a mixture in which the lithium ratio is 1 to 1.15; and performing a heat treatment on the mixture at a temperature of 460°C up to 750°C to obtain a third lithium transition metal oxide. The third lithium transition metal oxide has a layered structure, in which the lithium ratio is 1 up to 1.15, and the nickel ratio is 0.7 or larger and smaller than 0.99.SELECTED DRAWING: None

Description

本開示は、非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

電気自動車等の大型動力機器用途の非水系電解質二次電池用電極活物質には、高いエネルギー密度が求められている。高いエネルギー密度を得るには正極活物質の充電容量及び正極板における正極活物質の充填性が重要であり、充電容量と充填性の更なる向上が求められている。 High energy densities are required for electrode active materials for non-aqueous electrolyte secondary batteries used in large power equipment such as electric vehicles. In order to obtain a high energy density, the charge capacity of the positive electrode active material and the filling property of the positive electrode active material in the positive electrode plate are important, and further improvement of the charging capacity and the filling property is required.

上記に関連して、特許文献1には、ニッケルを必須とするリチウム遷移金属複合酸化物を特定の方法で水洗して、炭酸リチウム等のガス発生の原因となり得る物質を除去する技術が提案されている。 In relation to the above, Patent Document 1 proposes a technique of washing a lithium transition metal composite oxide that requires nickel with water by a specific method to remove substances that may cause gas generation such as lithium carbonate. ing.

特開2003−017054号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-017054

本開示に係る一態様は、エネルギー密度の高い非水電解質二次電池を構成可能な正極活物質の製造方法を提供することを目的とする。 One aspect of the present disclosure is to provide a method for producing a positive electrode active material capable of constructing a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high energy density.

第1の態様は、リチウム及びニッケルを含み、組成におけるリチウム以外の金属の総モル数に対するニッケルのモル比であるニッケル比が0.7以上であり、リチウム以外の金属の総モル数に対するリチウムのモル比であるリチウム比が0.95以上1.05以下である層状構造を有する第1のリチウム遷移金属酸化物を準備することと、第1のリチウム遷移金属酸化物を液媒体と接触させた後、液媒体の少なくとも一部を除去して、リチウム比が0.90以上1未満である第2のリチウム遷移金属酸化物を得ることと、第2のリチウム遷移金属酸化物と水酸化リチウムとを混合して、リチウム比が1以上1.15以下である混合物を得ることと、混合物を460℃以上750℃以下の温度で熱処理して、第3のリチウム遷移金属酸化物を得ることと、を含む非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法である。そして、第3のリチウム遷移金属酸化物は、層状構造を有し、リチウム比が1以上1.15以下であって、前記ニッケル比が0.7以上1未満である。 The first aspect comprises lithium and nickel, and the nickel ratio, which is the molar ratio of nickel to the total number of moles of metals other than lithium in the composition, is 0.7 or more, and the ratio of lithium to the total number of moles of metals other than lithium is 0.7 or more. A first lithium transition metal oxide having a layered structure having a lithium ratio of 0.95 or more and 1.05 or less, which is a molar ratio, was prepared, and the first lithium transition metal oxide was brought into contact with a liquid medium. After that, at least a part of the liquid medium is removed to obtain a second lithium transition metal oxide having a lithium ratio of 0.90 or more and less than 1, and the second lithium transition metal oxide and lithium hydroxide are used. To obtain a mixture having a lithium ratio of 1 or more and 1.15 or less, and to heat the mixture at a temperature of 460 ° C. or more and 750 ° C. or less to obtain a third lithium transition metal oxide. It is a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing. The third lithium transition metal oxide has a layered structure, has a lithium ratio of 1 or more and 1.15 or less, and has a nickel ratio of 0.7 or more and less than 1.

本開示に係る一態様によれば、エネルギー密度の高い非水電解質二次電池を構成可能な正極活物質の製造方法を提供することができる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to provide a method for producing a positive electrode active material capable of forming a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high energy density.

本明細書において、「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。また組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。さらに、リチウム比とは、リチウム遷移金属酸化物、正極活物質又は混合物の組成において、リチウム以外の金属の総モル数に対するリチウムのモル比を意味する。同様に、ニッケル比とは、リチウム遷移金属酸化物、正極活物質又は混合物の組成において、リチウム以外の金属の総モル数に対するニッケルのモル比を意味する。以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための、正極活物質の製造方法を例示するものであって、本発明は、以下に示す正極活物質の製造方法に限定されない。 In the present specification, the term "process" is included in this term not only as an independent process but also as long as the intended purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from other processes. Is done. Further, the content of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition when a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition, unless otherwise specified. Further, the lithium ratio means the molar ratio of lithium to the total number of moles of metals other than lithium in the composition of the lithium transition metal oxide, the positive electrode active material or the mixture. Similarly, the nickel ratio means the molar ratio of nickel to the total number of moles of metals other than lithium in the composition of the lithium transition metal oxide, positive electrode active material or mixture. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the embodiments shown below exemplify a method for producing a positive electrode active material for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is limited to the method for producing a positive electrode active material shown below. Not done.

[非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法]
非水二次電池用正極活物質(以下、単に正極活物質ともいう)の製造方法は、リチウム及びニッケルを含み、組成におけるリチウム以外の金属の総モル数に対するニッケルのモル比であるニッケル比が0.7以上であり、リチウム以外の金属の総モル数に対するリチウムのモル比であるリチウム比が0.95以上1.05以下である層状構造を有する第1のリチウム遷移金属酸化物を準備する準備工程と、第1のリチウム遷移金属酸化物を液媒体と接触させた後、液媒体の少なくとも一部を除去して、リチウム比が0.90以上1未満である第2のリチウム遷移金属酸化物を得る洗浄工程と、第2のリチウム遷移金属酸化物と水酸化リチウムとを混合して、リチウム比が1以上1.15以下である混合物を得る混合工程と、混合物を460℃以上750℃以下の温度で熱処理して、第3のリチウム遷移金属酸化物を得る熱処理工程と、を含む。得られる第3のリチウム遷移金属酸化物は、層状構造を有し、リチウム比が1以上1.15以下であって、ニッケル比が0.7以上1未満である。
[Manufacturing method of positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries]
The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous secondary battery (hereinafter, also simply referred to as a positive electrode active material) contains lithium and nickel, and the nickel ratio, which is the molar ratio of nickel to the total number of moles of metals other than lithium in the composition, is Prepare a first lithium transition metal oxide having a layered structure having a lithium ratio of 0.7 or more and a molar ratio of lithium to the total number of moles of metals other than lithium of 0.95 or more and 1.05 or less. After the preparatory step and the contact of the first lithium transition metal oxide with the liquid medium, at least a part of the liquid medium is removed to oxidize the second lithium transition metal having a lithium ratio of 0.90 or more and less than 1. A cleaning step of obtaining a product, a mixing step of mixing a second lithium transition metal oxide and lithium hydroxide to obtain a mixture having a lithium ratio of 1 or more and 1.15 or less, and a mixing step of 460 ° C. or higher and 750 ° C. A heat treatment step of obtaining a third lithium transition metal oxide by heat treatment at the following temperature is included. The obtained third lithium transition metal oxide has a layered structure, has a lithium ratio of 1 or more and 1.15 or less, and has a nickel ratio of 0.7 or more and less than 1.

一般に、ニッケル比が0.7以上と高いリチウム遷移金属複合酸化物は、優れた充電容量が得られるが、その合成が難しいとされている。リチウム遷移金属複合酸化物は、遷移金属複合酸化物とリチウム化合物の混合物の熱処理物として合成されるが、ニッケル比の高いリチウム遷移金属複合酸化物の合成においては、混合物におけるリチウム化合物の比率を大きくする必要がある。しかし、混合物におけるリチウム化合物の比率を大きくすると、得られる熱処理物に未反応のリチウム化合物が残存する場合がある。未反応のリチウム化合物を含む正極活物質を用いて二次電池を構成すると、充電時に電解質が分解してガス発生の原因となる場合があった。一方、未反応のリチウム化合物を洗浄処理で除去すると、得られる正極活物質の充填性が低下したり、リチウム遷移金属複合酸化物粒子内部から粒子表面にリチウム化合物が溶出したりして、結果的に所望の充電容量を達成できない場合があった。 Generally, a lithium transition metal composite oxide having a high nickel ratio of 0.7 or more can obtain an excellent charge capacity, but it is said that its synthesis is difficult. The lithium transition metal composite oxide is synthesized as a heat-treated product of a mixture of the transition metal composite oxide and the lithium compound, but in the synthesis of the lithium transition metal composite oxide having a high nickel ratio, the ratio of the lithium compound in the mixture is large. There is a need to. However, if the ratio of the lithium compound in the mixture is increased, the unreacted lithium compound may remain in the obtained heat-treated product. When a secondary battery is constructed using a positive electrode active material containing an unreacted lithium compound, the electrolyte may be decomposed during charging and cause gas generation. On the other hand, when the unreacted lithium compound is removed by a washing treatment, the filling property of the obtained positive electrode active material is lowered, and the lithium compound is eluted from the inside of the lithium transition metal composite oxide particles to the particle surface, resulting in the result. In some cases, the desired charge capacity could not be achieved.

本実施形態にかかる正極活物質の製造方法では、熱処理物を洗浄処理した後に、水酸化リチウムを添加し、所定の温度で熱処理することで、未反応のリチウム化合物の含有量を低減しつつ、充填性の低下及びリチウムの溶出を抑制することができる。これにより、得られる正極活物質を用いて二次電池を構成する場合に優れた充電容量を達成することができる。 In the method for producing a positive electrode active material according to the present embodiment, after the heat-treated product is washed, lithium hydroxide is added and the heat-treated product is heat-treated at a predetermined temperature to reduce the content of unreacted lithium compounds. It is possible to suppress the decrease in filling property and the elution of lithium. Thereby, an excellent charging capacity can be achieved when the secondary battery is constructed by using the obtained positive electrode active material.

準備工程
準備工程では、リチウム及びニッケルを含み、ニッケル比が0.7以上であり、リチウム比が0.95以上1.05以下であり、層状構造を有する第1のリチウム遷移金属酸化物を準備する。ここでニッケル比とは、第1のリチウム遷移金属酸化物の組成におけるリチウム以外の金属の総モル数に対するニッケルのモル比である。またリチウム比とは、第1のリチウム遷移金属酸化物の組成におけるリチウム以外の金属の総モル数に対するリチウムのモル比である。第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、市販品から適宜選択して準備してもよく、以下に説明するような調製方法に準じて新たに調製して準備してもよい。
Preparation Step In the preparation step, a first lithium transition metal oxide containing lithium and nickel, having a nickel ratio of 0.7 or more, a lithium ratio of 0.95 or more and 1.05 or less, and having a layered structure is prepared. To do. Here, the nickel ratio is the molar ratio of nickel to the total number of moles of metals other than lithium in the composition of the first lithium transition metal oxide. The lithium ratio is the molar ratio of lithium to the total number of moles of metals other than lithium in the composition of the first lithium transition metal oxide. The first lithium transition metal composite oxide may be appropriately selected from commercially available products and prepared, or may be newly prepared and prepared according to the preparation method as described below.

第1のリチウム遷移金属複合酸化物の調製方法は、例えば、前駆体を準備する前駆体準備工程と、前駆体とリチウム化合物から第1のリチウム遷移金属複合酸化物を合成する合成工程とを含んでいてよい。第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物を含む複数の1次粒子からなる2次粒子として構成されていてよい。 The first method for preparing a lithium transition metal composite oxide includes, for example, a precursor preparation step of preparing a precursor and a synthesis step of synthesizing a first lithium transition metal composite oxide from the precursor and a lithium compound. You can go out. The first lithium transition metal composite oxide may be composed of, for example, secondary particles composed of a plurality of primary particles containing the lithium transition metal composite oxide.

前駆体準備工程では、ニッケル含有複合酸化物を含む前駆体を準備する。前駆体は、市販品から適宜選択して準備してもよく、常法により所望の構成を有するニッケル含有複合酸化物を調製して準備してもよい。 In the precursor preparation step, a precursor containing a nickel-containing composite oxide is prepared. The precursor may be appropriately selected from commercially available products and prepared, or a nickel-containing composite oxide having a desired constitution may be prepared and prepared by a conventional method.

所望の組成を有するニッケル含有複合酸化物を得る方法としては、原料化合物(水酸化物、炭酸化合物等)を目的組成に合わせて混合し熱処理によってニッケル含有複合酸化物に分解する方法、溶媒に可溶な原料化合物を溶媒に溶解し、温度調整、pH調整、錯化剤投入等で目的の組成に合わせて沈殿物を得て、それら沈殿物の熱処理によってニッケル含有複合酸化物を得る共沈法などを挙げることができる。以下、ニッケル含有複合酸化物(以下、単に複合酸化物ともいう)の製造方法の一例について説明する。 As a method for obtaining a nickel-containing composite oxide having a desired composition, a method of mixing a raw material compound (hydroxide, carbonic acid compound, etc.) according to a target composition and decomposing it into a nickel-containing composite oxide by heat treatment, or a solvent can be used. A co-precipitation method in which a soluble raw material compound is dissolved in a solvent, a precipitate is obtained according to the desired composition by adjusting the temperature, adjusting the pH, adding a complexing agent, etc., and a nickel-containing composite oxide is obtained by heat treatment of the precipitate. And so on. Hereinafter, an example of a method for producing a nickel-containing composite oxide (hereinafter, also simply referred to as a composite oxide) will be described.

共沈法により複合酸化物を得る方法には、所望の構成比で金属イオンを含む混合溶液のpH等を調整して種晶を得る種生成工程と、生成した種晶を成長させて所望の特性を有する複合水酸化物を得る晶析工程と、得られる複合水酸化物を熱処理して複合酸化物を得る工程とを含むことができる。このような複合酸化物を得る方法の詳細については、例えば、特開2003−292322号公報、特開2011−116580号公報等を参照することができる。 The method for obtaining a composite oxide by the co-precipitation method includes a seed generation step of adjusting the pH of a mixed solution containing metal ions at a desired composition ratio to obtain seed crystals, and a desired seed crystal growth method. A crystallization step of obtaining a composite hydroxide having characteristics and a step of heat-treating the obtained composite hydroxide to obtain a composite oxide can be included. For details of the method for obtaining such a composite oxide, for example, JP-A-2003-292322, JP-A-2011-116580 and the like can be referred to.

種生成工程では、所望の構成比でニッケルイオンを含む混合溶液のpHを、例えば11から13に調整することで種晶を含む液媒体を調製する。種晶は例えば、ニッケルを所望の比率で含む水酸化物を含むことができる。混合溶液は、ニッケル塩を所望の割合で水に溶解することで調製できる。ニッケル塩としては例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩等を挙げることができる。混合溶液は、ニッケル塩に加えて、必要に応じて他の金属塩を所望の構成比で含んでいてもよい。種生成工程における温度は例えば40℃から80℃とすることができる。種生成工程における雰囲気は、低酸化性雰囲気とすることができ、例えば酸素濃度を10体積%以下に維持することができる。 In the seed formation step, a liquid medium containing seed crystals is prepared by adjusting the pH of the mixed solution containing nickel ions in a desired composition ratio, for example, from 11 to 13. The seed crystal can include, for example, a hydroxide containing nickel in a desired ratio. The mixed solution can be prepared by dissolving the nickel salt in water in a desired ratio. Examples of the nickel salt include sulfates, nitrates, hydrochlorides and the like. In addition to the nickel salt, the mixed solution may contain other metal salts in a desired composition ratio, if necessary. The temperature in the seed production step can be, for example, 40 ° C to 80 ° C. The atmosphere in the seed production step can be a low-oxidizing atmosphere, for example, the oxygen concentration can be maintained at 10% by volume or less.

晶析工程では、生成した種晶を成長させて所望の特性を有するニッケルを含む沈殿物を得る。種晶の成長は例えば、種晶を含む液媒体に、そのpHを例えば7から12.5、好ましくは7.5から12に維持しつつ、ニッケルイオンと必要に応じて他の金属イオンとを含む混合溶液を添加することで行うことができる。混合溶液の添加時間は例えば1時間から24時間であり、好ましくは3時間から18時間である。晶析工程における温度は例えば40℃から80℃とすることができる。晶析工程における雰囲気は種生成工程と同様である。 In the crystallization step, the produced seed crystal is grown to obtain a nickel-containing precipitate having desired properties. For seed crystal growth, for example, nickel ions and, if necessary, other metal ions are added to a liquid medium containing the seed crystals while maintaining the pH at, for example, 7 to 12.5, preferably 7.5 to 12. This can be done by adding a mixed solution containing the mixture. The addition time of the mixed solution is, for example, 1 hour to 24 hours, preferably 3 hours to 18 hours. The temperature in the crystallization step can be, for example, 40 ° C to 80 ° C. The atmosphere in the crystallization step is the same as that in the seed formation step.

種生成工程及び晶析工程におけるpHの調整は、硫酸水溶液、硝酸水溶液等の酸性水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、アンモニア水等のアルカリ性水溶液などを用いて行うことができる。 The pH in the seed formation step and the crystallization step can be adjusted by using an acidic aqueous solution such as a sulfuric acid aqueous solution or a nitric acid aqueous solution, an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide aqueous solution, or ammonia water.

晶析工程においては、沈殿物の粒子径を制御することが望ましい。沈殿物の粒子径の制御は、反応場の温度、pH、攪拌速度等を調整することで行うことができる。また、反応場を収納する容器の形状、出発原料、出発原料の反応場への投入速度等によって傾向は変化するので、実際の条件に応じて適宜調整することができる。更に、沈殿物の析出が開始してからの熟成時間、攪拌速度等によって、沈殿物の粒子径を制御することが可能である。この際も、反応容器の形状によって傾向が異なるので実際の条件に応じて適宜調整することができる。 In the crystallization step, it is desirable to control the particle size of the precipitate. The particle size of the precipitate can be controlled by adjusting the temperature, pH, stirring speed and the like of the reaction field. Further, since the tendency changes depending on the shape of the container for accommodating the reaction field, the starting raw material, the charging speed of the starting raw material into the reaction field, and the like, it can be appropriately adjusted according to the actual conditions. Further, the particle size of the precipitate can be controlled by the aging time after the precipitation of the precipitate starts, the stirring speed, and the like. Also in this case, since the tendency differs depending on the shape of the reaction vessel, it can be appropriately adjusted according to the actual conditions.

複合酸化物を得る工程では、晶析工程で得られる複合水酸化物を含む沈殿物を、熱処理することにより複合酸化物を得る。熱処理は例えば500℃以下の温度で複合水酸化物を加熱して行うことができ、好ましくは350℃以下で加熱することができる。また熱処理の温度は例えば100℃以上であり、好ましくは200℃以上である、熱処理の時間は例えば0.5時間から48時間とすることができ、好ましくは5時間から24時間である。熱処理の雰囲気は、大気中であっても、酸素を含む雰囲気であってもよい。熱処理は、例えばボックス炉やロータリーキルン炉、プッシャー炉、ローラーハースキルン炉等を用いて行うことができる。 In the step of obtaining the composite oxide, the precipitate containing the composite hydroxide obtained in the crystallization step is heat-treated to obtain the composite oxide. The heat treatment can be performed by heating the composite hydroxide at a temperature of, for example, 500 ° C. or lower, preferably 350 ° C. or lower. The heat treatment temperature is, for example, 100 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher, and the heat treatment time can be, for example, 0.5 hour to 48 hours, preferably 5 hours to 24 hours. The atmosphere of the heat treatment may be the atmosphere or an atmosphere containing oxygen. The heat treatment can be performed using, for example, a box furnace, a rotary kiln furnace, a pusher furnace, a roller harsquill furnace, or the like.

得られる複合酸化物は、ニッケルに加えて他の金属元素を含んでいてもよい。他の金属としては、Co、Mn、Al、Zr、W、Nb、Mo、Ti等が挙げられ、これらからなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、少なくともCo、Mn及びAlを含むことが好ましい。複合酸化物が、ニッケル以外の他の金属を含む場合、沈殿物を得る混合水溶液に、所望の構成で他の金属イオンを含有させればよい。これにより、沈殿物にニッケルと他の金属を含有せしめ、沈殿物を熱処理することで所望の組成を有する複合酸化物を得ることができる。 The resulting composite oxide may contain other metal elements in addition to nickel. Examples of other metals include Co, Mn, Al, Zr, W, Nb, Mo, Ti and the like, and at least one selected from the group consisting of these is preferable, and at least Co, Mn and Al may be contained. preferable. When the composite oxide contains a metal other than nickel, the mixed aqueous solution for obtaining the precipitate may contain other metal ions in a desired composition. Thereby, nickel and other metals are impregnated in the precipitate, and the precipitate is heat-treated to obtain a composite oxide having a desired composition.

複合酸化物の平均粒径は、例えば、2μm以上30μm以下であり、好ましくは4μm以上25μm以下である。複合酸化物の平均粒径は、体積平均粒径であり、レーザー散乱法によって得られる体積基準による累積粒度分布における小粒径側からの体積積算値が50%となる値である。 The average particle size of the composite oxide is, for example, 2 μm or more and 30 μm or less, preferably 4 μm or more and 25 μm or less. The average particle size of the composite oxide is a volume average particle size, and is a value at which the volume integrated value from the small particle size side in the cumulative particle size distribution based on the volume obtained by the laser scattering method is 50%.

合成工程では、複合酸化物とリチウム化合物とを混合して得られるリチウムを含む混合物を、550℃以上1000℃以下の温度で熱処理して熱処理物を得る。得られる熱処理物は、層状構造を有し、ニッケルを含むリチウム遷移金属複合酸化物を含む。 In the synthesis step, a mixture containing lithium obtained by mixing a composite oxide and a lithium compound is heat-treated at a temperature of 550 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower to obtain a heat-treated product. The resulting heat-treated product has a layered structure and contains a lithium transition metal composite oxide containing nickel.

複合酸化物と混合するリチウム化合物としては、例えば、水酸化リチウム、炭酸リチウム、酸化リチウム等を挙げることができる。混合に用いるリチウム化合物の粒径は、体積基準による累積粒度分布の50%粒径として例えば、0.1μm以上100μm以下であり、2μm以上20μm以下が好ましい。 Examples of the lithium compound to be mixed with the composite oxide include lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium oxide and the like. The particle size of the lithium compound used for mixing is, for example, 0.1 μm or more and 100 μm or less, preferably 2 μm or more and 20 μm or less, as a 50% particle size of the cumulative particle size distribution based on the volume.

混合物における複合酸化物を構成する金属元素の総モル数に対するリチウムのモル比は例えば、0.95以上1.2以下である。複合酸化物とリチウム化合物との混合は、例えば、高速せん断ミキサー等を用いて行うことができる。 The molar ratio of lithium to the total number of moles of metal elements constituting the composite oxide in the mixture is, for example, 0.95 or more and 1.2 or less. The composite oxide and the lithium compound can be mixed, for example, by using a high-speed shear mixer or the like.

混合物は、リチウム及びニッケル以外の他の金属をさらに含んでいてもよい。他の金属としては、Zr、Ti、Mg、Ta、Nb、Mo、W等が挙げられ、これらからなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。混合物が、リチウム及びニッケル以外の他の金属を含む場合、他の金属の単体又は金属化合物を複合酸化物及びリチウム化合物と共に混合することで、混合物を得ることができる。他の金属を含む金属化合物としては、酸化物、水酸化物、塩化物、窒化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、蓚酸塩等を挙げることができる。 The mixture may further contain metals other than lithium and nickel. Examples of other metals include Zr, Ti, Mg, Ta, Nb, Mo, W and the like, and at least one selected from the group consisting of these is preferable. When the mixture contains a metal other than lithium and nickel, the mixture can be obtained by mixing a simple substance of the other metal or a metal compound together with the composite oxide and the lithium compound. Examples of the metal compound containing other metals include oxides, hydroxides, chlorides, nitrides, carbonates, sulfates, nitrates, acetates, oxalates and the like.

混合物が、他の金属を含む場合、複合酸化物を構成する金属元素の総モル数と他の金属の総モル数との比は例えば、1:0.015から1:0.1であり、1:0.025から1:0.05が好ましい。 When the mixture contains other metals, the ratio of the total number of moles of metal elements constituting the composite oxide to the total number of moles of other metals is, for example, 1: 0.015 to 1: 0.1. It is preferably 1: 0.025 to 1: 0.05.

混合物の熱処理温度は、例えば550℃以上1000℃以下であるが、600℃以上950℃以下が好ましく、700℃以上800℃以下がより好ましい。混合物の熱処理は、単一の温度で行ってもよく、複数の温度で行ってもよい。複数の温度で熱処理する場合、例えば、第1温度を所定時間で保持した後、さらに昇温し、第2温度を所定時間で保持することができる。第1温度は、例えば、200℃以上600℃以下であり、第2温度は、例えば、600℃以上900℃以下である。熱処理の時間は例えば、0.5時間から48時間であり、複数の温度で熱処理を行う場合は、それぞれ0.2時間から47時間とすることができる。 The heat treatment temperature of the mixture is, for example, 550 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, preferably 600 ° C. or higher and 950 ° C. or lower, and more preferably 700 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. The heat treatment of the mixture may be carried out at a single temperature or at multiple temperatures. When the heat treatment is performed at a plurality of temperatures, for example, the first temperature can be held for a predetermined time, then the temperature can be further raised, and the second temperature can be held for a predetermined time. The first temperature is, for example, 200 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, and the second temperature is, for example, 600 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. The heat treatment time is, for example, 0.5 hours to 48 hours, and when the heat treatment is performed at a plurality of temperatures, it can be 0.2 hours to 47 hours, respectively.

熱処理の雰囲気は、大気中であっても、酸素を含む雰囲気であってもよい。熱処理は、例えばボックス炉やロータリーキルン炉、プッシャー炉、ローラーハースキルン炉等を用いて行うことができる。 The atmosphere of the heat treatment may be the atmosphere or an atmosphere containing oxygen. The heat treatment can be performed using, for example, a box furnace, a rotary kiln furnace, a pusher furnace, a roller harsquill furnace, or the like.

上記で得られる第1のリチウム遷移金属複合酸化物の組成は、リチウム以外の金属の総モル数に対するニッケルのモル比であるニッケル比が0.7以上1未満であり、好ましくは0.8以上0.95以下である。リチウム以外の金属の総モル数に対するリチウムのモル比であるリチウム比が0.95以上1.05以下であり、好ましくは0.98以上1.04以下である。ニッケル比及びリチウム比は、例えば、誘導結合プラズマ発光分光分析装置によって測定することができ、他の金属成分についても同様である。 In the composition of the first lithium transition metal composite oxide obtained above, the nickel ratio, which is the molar ratio of nickel to the total number of moles of metals other than lithium, is 0.7 or more and less than 1, preferably 0.8 or more. It is 0.95 or less. The lithium ratio, which is the molar ratio of lithium to the total number of moles of metals other than lithium, is 0.95 or more and 1.05 or less, preferably 0.98 or more and 1.04 or less. The nickel ratio and the lithium ratio can be measured by, for example, an inductively coupled plasma emission spectrophotometer, and the same applies to other metal components.

第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、ニッケルに加えてコバルトを含んでいてもよい。第1のリチウム遷移金属複合酸化物がコバルトを含む場合、リチウム以外の金属の総モル数に対するコバルトのモル比は、例えば0.4以下であり、好ましくは、0.01以上0.2以下であり、より好ましくは0.03以上0.15以下である。第1のリチウム遷移金属複合酸化物はマンガンを含んでいてもよい。リチウム遷移金属複合酸化物がマンガンを含む場合、リチウム以外の金属の総モル数に対するマンガンのモル比は、例えば0.2以下であり、好ましくは0.01以上0.1以下である。第1のリチウム遷移金属複合酸化物はアルミニウムを含んでいてもよい。リチウム遷移金属複合酸化物がアルミニウムを含む場合、リチウム以外の金属の総モル数に対するアルミニウムのモル比は、例えば0.15以下であり、好ましくは、0.005以上0.06以下であり、より好ましくは0.01以上0.05以下である。 The first lithium transition metal composite oxide may contain cobalt in addition to nickel. When the first lithium transition metal composite oxide contains cobalt, the molar ratio of cobalt to the total number of moles of metals other than lithium is, for example, 0.4 or less, preferably 0.01 or more and 0.2 or less. Yes, more preferably 0.03 or more and 0.15 or less. The first lithium transition metal composite oxide may contain manganese. When the lithium transition metal composite oxide contains manganese, the molar ratio of manganese to the total number of moles of metals other than lithium is, for example, 0.2 or less, preferably 0.01 or more and 0.1 or less. The first lithium transition metal composite oxide may contain aluminum. When the lithium transition metal composite oxide contains aluminum, the molar ratio of aluminum to the total number of moles of metals other than lithium is, for example, 0.15 or less, preferably 0.005 or more and 0.06 or less, and more. It is preferably 0.01 or more and 0.05 or less.

第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、例えば、下式(1)で表される組成を有していてもよい。
LiNiCo (1)
式中、0.95≦a≦1.05、0.7≦x<1、0≦y≦0.4、0≦z≦0.5、0≦w≦0.05、x+y+z+w≦1を満たす。MはAl及びMnからなる群から選択される少なくとも1種であり、MはMg、Ti、Zr、W、Ta、Nb及びMoからなる群から選択される少なくとも1種である。
The first lithium transition metal composite oxide may have, for example, a composition represented by the following formula (1).
Li a Ni x Co y M 1 Z M 2 w O 2 (1)
In the formula, 0.95 ≦ a ≦ 1.05, 0.7 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.5, 0 ≦ w ≦ 0.05, x + y + z + w ≦ 1 are satisfied. .. M 1 is at least one selected from the group consisting of Al and Mn, and M 2 is at least one selected from the group consisting of Mg, Ti, Zr, W, Ta, Nb and Mo.

第1のリチウム遷移金属複合酸化物の体積基準の粒度分布は、単一ピークであってもよく、複数(例えば、2つ)のピークを有するものであってもよい。第1のリチウム遷移金属複合酸化物の粒度分布が単一ピークを示す場合、第1のリチウム遷移金属複合酸化物の体積平均粒径は、例えば、2μm以上25μm以下であり、好ましくは、3μm以上24μm以下である。 The volume-based particle size distribution of the first lithium transition metal composite oxide may have a single peak or may have a plurality of (for example, two) peaks. When the particle size distribution of the first lithium transition metal composite oxide shows a single peak, the volume average particle size of the first lithium transition metal composite oxide is, for example, 2 μm or more and 25 μm or less, preferably 3 μm or more. It is 24 μm or less.

また、第1のリチウム遷移金属複合酸化物の粒度分布が2つのピークを有する場合、第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、異なる体積平均粒径を有する2種のリチウム遷移金属複合酸化物の混合物であってよい。第1のリチウム遷移金属複合酸化物が混合物である場合、一方のリチウム遷移金属複合酸化物の体積平均粒径は、例えば、2μm以上6μm以下であり、好ましくは、3μm以上5μm以下である。他方のリチウム遷移金属複合酸化物の体積平均粒径は、例えば、10μm以上25μm以下であり、好ましくは、18μm以上23μm以下である。またその混合比は、例えば、「体積平均粒径が小さいもの」:「体積平均粒径が大きいもの」として、3.5:6.5から1.5:8.5であってよい。体積平均粒径が異なるリチウム遷移金属複合酸化物を組み合わせることで、正極における正極活物質の充填率をより向上させることができ、二次電池としてのエネルギー密度を向上させることができる。 Further, when the particle size distribution of the first lithium transition metal composite oxide has two peaks, the first lithium transition metal composite oxide is of two types of lithium transition metal composite oxides having different volume average particle sizes. It may be a mixture. When the first lithium transition metal composite oxide is a mixture, the volume average particle size of one lithium transition metal composite oxide is, for example, 2 μm or more and 6 μm or less, preferably 3 μm or more and 5 μm or less. The volume average particle size of the other lithium transition metal composite oxide is, for example, 10 μm or more and 25 μm or less, preferably 18 μm or more and 23 μm or less. Further, the mixing ratio may be, for example, 3.5: 6.5 to 1.5: 8.5, where "the one having a small volume average particle diameter": "the one having a large volume average particle diameter". By combining lithium transition metal composite oxides having different volume average particle diameters, the filling rate of the positive electrode active material in the positive electrode can be further improved, and the energy density as a secondary battery can be improved.

洗浄工程
洗浄工程では、第1のリチウム遷移金属複合酸化物と液媒体とを接触させた後、液媒体の少なくとも一部を除去して、リチウム比が0.90以上1未満である第2のリチウム遷移金属複合酸化物を得る。ここでリチウム比は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物に含まれるリチウム以外の金属の総モル数に対するリチウムのモル比である。洗浄工程は、例えば、第1のリチウム遷移金属複合酸化物に含まれる未反応のリチウム化合物の少なくとも一部を除去する工程である。
Cleaning step In the cleaning step, after contacting the first lithium transition metal composite oxide with the liquid medium, at least a part of the liquid medium is removed, and the lithium ratio is 0.90 or more and less than 1. Obtain a lithium transition metal composite oxide. Here, the lithium ratio is the molar ratio of lithium to the total number of moles of metals other than lithium contained in the second lithium transition metal composite oxide. The cleaning step is, for example, a step of removing at least a part of the unreacted lithium compound contained in the first lithium transition metal composite oxide.

洗浄工程に用いる液媒体は、未反応のリチウム化合物を溶解可能な媒体であればよい。液媒体として具体的には、例えば、純水、イオン交換水、蒸留水、限外濾過水等のいわゆる水を挙げることができる。液媒体は、必要に応じて水以外の成分を含んでいてもよい。水以外の成分としては、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩などを挙げることができる。アルカリ金属塩のアニオン成分としては、硫酸イオン、硝酸イオン、酢酸イオン等を挙げることができる。液媒体が水以外の成分を含む場合、その含有率は例えば5質量%以下であり、好ましくは3質量%以下であることがより好ましい。また、液媒体は水以外の成分を含まなくてもよい。 The liquid medium used in the washing step may be any medium that can dissolve the unreacted lithium compound. Specific examples of the liquid medium include so-called water such as pure water, ion-exchanged water, distilled water, and ultrafiltered water. The liquid medium may contain components other than water, if necessary. Examples of components other than water include alkali metal salts such as lithium salt, sodium salt, and potassium salt. Examples of the anion component of the alkali metal salt include sulfate ion, nitrate ion, acetate ion and the like. When the liquid medium contains a component other than water, the content thereof is, for example, 5% by mass or less, and more preferably 3% by mass or less. Further, the liquid medium does not have to contain components other than water.

第1のリチウム遷移金属複合酸化物と液媒体との接触温度は、例えば、0℃以上45℃以下であり、好ましくは5℃以上30℃以下である。また、接触時間は、例えば、10分以上2時間以下であり、好ましくは30分以上1時間以下である。接触に用いる液媒体の液量は、第1のリチウム遷移金属複合酸化物の質量に対して例えば、0.8倍以上4倍以下であり、好ましくは1倍以上3倍以下である。 The contact temperature between the first lithium transition metal composite oxide and the liquid medium is, for example, 0 ° C. or higher and 45 ° C. or lower, preferably 5 ° C. or higher and 30 ° C. or lower. The contact time is, for example, 10 minutes or more and 2 hours or less, preferably 30 minutes or more and 1 hour or less. The amount of liquid in the liquid medium used for contact is, for example, 0.8 times or more and 4 times or less, preferably 1 time or more and 3 times or less with respect to the mass of the first lithium transition metal composite oxide.

第1のリチウム遷移金属複合酸化物と液媒体との接触は、液媒体に第1のリチウム遷移金属複合酸化物を投入してスラリーを調製して行ってよい。スラリーとして接触を行う場合、スラリーの固形分濃度は、例えば、20質量%以上60質量%以下であり、好ましくは25質量%以上50質量%以下である。また、接触は、ロート等に保持した第1のリチウム遷移金属複合酸化物に液媒体を通液して行ってもよい。 The contact between the first lithium transition metal composite oxide and the liquid medium may be carried out by charging the first lithium transition metal composite oxide into the liquid medium to prepare a slurry. When contacting as a slurry, the solid content concentration of the slurry is, for example, 20% by mass or more and 60% by mass or less, preferably 25% by mass or more and 50% by mass or less. Further, the contact may be carried out by passing a liquid medium through the first lithium transition metal composite oxide held in a funnel or the like.

洗浄工程では、液媒体との接触後に、第2のリチウム遷移金属複合酸化物と液媒体との混合物から、液媒体の少なくとも一部を除去する乾燥処理を行う。乾燥処理は、加熱乾燥、風乾、減圧乾燥等で行うことができる。加熱乾燥する場合の乾燥温度は、例えば、80℃以上300℃以下であり、好ましくは120℃以上250℃以下である。乾燥時間は、例えば、1時間以上10時間以下であり、好ましくは2時間以上6時間以下である。乾燥処理後の第2のリチウム遷移金属複合酸化物に含まれる水分量は、例えば、0.3質量%以下であり、好ましくは0.1質量%以下である。 In the cleaning step, after contact with the liquid medium, a drying treatment is performed to remove at least a part of the liquid medium from the mixture of the second lithium transition metal composite oxide and the liquid medium. The drying treatment can be performed by heat drying, air drying, vacuum drying or the like. The drying temperature in the case of heat drying is, for example, 80 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, preferably 120 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. The drying time is, for example, 1 hour or more and 10 hours or less, preferably 2 hours or more and 6 hours or less. The amount of water contained in the second lithium transition metal composite oxide after the drying treatment is, for example, 0.3% by mass or less, preferably 0.1% by mass or less.

洗浄工程で得られる第2のリチウム遷移金属複合酸化物におけるリチウム比は、0.90以上1未満であり、好ましくは0.95以上1未満である。ここでリチウム比は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物に含まれるリチウム以外の金属の総モル数に対するリチウムのモル比である。第2のリチウム遷移金属複合酸化物におけるリチウム比が、上記範囲内であると電池特性と高充填性が両立できる。 The lithium ratio of the second lithium transition metal composite oxide obtained in the washing step is 0.90 or more and less than 1, preferably 0.95 or more and less than 1. Here, the lithium ratio is the molar ratio of lithium to the total number of moles of metals other than lithium contained in the second lithium transition metal composite oxide. When the lithium ratio in the second lithium transition metal composite oxide is within the above range, both battery characteristics and high filling property can be achieved.

混合工程
混合工程では、第2のリチウム遷移金属複合酸化物と水酸化リチウムとを混合して、リチウム比が1以上1.15以下の混合物を得る。ここでリチウム比は、混合物に含まれるリチウム以外の金属の総モル数に対するリチウムの総モル比である。混合物におけるリチウム比は、好ましくは1.00以上1.08以下、より好ましくは1.02以上1.06以下である。
Mixing Step In the mixing step, the second lithium transition metal composite oxide and lithium hydroxide are mixed to obtain a mixture having a lithium ratio of 1 or more and 1.15 or less. Here, the lithium ratio is the total molar ratio of lithium to the total number of moles of metals other than lithium contained in the mixture. The lithium ratio in the mixture is preferably 1.00 or more and 1.08 or less, and more preferably 1.02 or more and 1.06 or less.

混合工程では、リチウム化合物として水酸化リチウムを用いる。混合工程に用いる水酸化リチウムの純度は、例えば95質量%以上であり、好ましくは99質量%以上である。リチウム化合物として水酸化リチウムを用い、混合物のリチウム比が上記範囲内であることで、例えば、後の熱処理工程において、リチウム遷移金属複合酸化物を構成する1次粒子が充分に成長して比表面積が低下するとともに、Niディスオーダーを低下させることができる。 In the mixing step, lithium hydroxide is used as the lithium compound. The purity of lithium hydroxide used in the mixing step is, for example, 95% by mass or more, preferably 99% by mass or more. When lithium hydroxide is used as the lithium compound and the lithium ratio of the mixture is within the above range, for example, in the subsequent heat treatment step, the primary particles constituting the lithium transition metal composite oxide are sufficiently grown to have a specific surface area. Can be reduced and the Ni disorder can be reduced.

ここでNiディスオーダーとは、リチウム遷移金属複合酸化物の結晶格子において、本来のサイトを占有すべき遷移金属イオン(ニッケルイオン)の化学的配列無秩序(chemical disorder)を意味する。層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物においては、Wyckoff記号で表記した場合に3bで表されるサイト(3bサイト、以下同様)を占有すべきリチウムイオンと3aサイトを占有すべき遷移金属イオンの入れ替わりが代表的である。Niディスオーダーは、リチウム遷移金属複合酸化物中のリチウムイオンの拡散を阻害して抵抗となり、実用電流密度での充放電容量低下、出力特性低下等の影響を与え得る。またNiディスオーダーが小さいほど、初期効率が向上する傾向がある。 Here, Ni disorder means a chemical disorder of transition metal ions (nickel ions) that should occupy the original site in the crystal lattice of the lithium transition metal composite oxide. In the layered structure lithium transition metal composite oxide, the lithium ion that should occupy the site represented by 3b (3b site, the same applies hereinafter) and the transition metal ion that should occupy the 3a site are replaced when expressed by the Wyckoff symbol. Is typical. The Ni disorder inhibits the diffusion of lithium ions in the lithium transition metal composite oxide and becomes a resistance, which may have an influence such as a decrease in charge / discharge capacity at a practical current density and a decrease in output characteristics. Further, the smaller the Ni disorder, the higher the initial efficiency tends to be.

混合物は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物及び水酸化リチウムに加えて、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、過酸化リチウム、酸化リチウム、炭酸リチウム等を挙げることができる。混合物がその他の成分を含む場合、その他の成分の含有率は、例えば、5質量%以下であり、好ましくは1質量%以下または1質量%未満である。混合物は、実質的に第2のリチウム遷移金属複合酸化物及び水酸化リチウムからなるものであってよい。ここで「実質的に」とは、不可避的に混入する他の成分を排除しないことを意味する。 The mixture may contain other components in addition to the second lithium transition metal composite oxide and lithium hydroxide. Examples of other components include lithium peroxide, lithium oxide, lithium carbonate and the like. When the mixture contains other components, the content of the other components is, for example, 5% by mass or less, preferably 1% by mass or less or less than 1% by mass. The mixture may consist substantially of a second lithium transition metal composite oxide and lithium hydroxide. Here, "substantially" means not excluding other components that are inevitably mixed.

熱処理工程
熱処理工程では、第2のリチウム遷移金属複合酸化物及び水酸化リチウムを含む混合物を460℃以上750℃以下で熱処理して第3のリチウム遷移金属複合酸化物を得る。リチウム比が1以上1.15以下の混合物を、所定の温度で熱処理することで、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物を構成する1次粒子が充分に成長して比表面積が低下する。またNiディスオーダーが低下する。これにより、正極活物質の正極における充填性が向上し、二次電池におけるエネルギー密度が向上する。
Heat Treatment Step In the heat treatment step, the mixture containing the second lithium transition metal composite oxide and lithium hydroxide is heat-treated at 460 ° C. or higher and 750 ° C. or lower to obtain a third lithium transition metal composite oxide. By heat-treating a mixture having a lithium ratio of 1 or more and 1.15 or less at a predetermined temperature, for example, the primary particles constituting the lithium transition metal composite oxide are sufficiently grown and the specific surface area is lowered. In addition, Ni disorder decreases. As a result, the filling property of the positive electrode active material in the positive electrode is improved, and the energy density in the secondary battery is improved.

熱処理の温度は、460℃以上750℃以下であってよく、好ましくは600℃以上750℃未満であり、より好ましくは650℃以上740℃以下である。熱処理の雰囲気は、含酸素雰囲気であってよく、大気中であってよい。熱処理の時間は、例えば、1時間以上10時間以下であり、好ましくは2時間以上5時間以下である。なお、熱処理工程で得られる熱処理物に対しては、必要に応じて解砕処理、分級処理等を実施してよい。 The heat treatment temperature may be 460 ° C. or higher and 750 ° C. or lower, preferably 600 ° C. or higher and lower than 750 ° C., and more preferably 650 ° C. or higher and 740 ° C. or lower. The atmosphere of the heat treatment may be an oxygen-containing atmosphere or may be in the air. The heat treatment time is, for example, 1 hour or more and 10 hours or less, preferably 2 hours or more and 5 hours or less. The heat-treated product obtained in the heat treatment step may be subjected to a crushing treatment, a classification treatment, or the like, if necessary.

熱処理工程によって得られる第3のリチウム遷移金属複合酸化物は、層状構造を有し、リチウム比が1以上1.15以下であり、ニッケル比が0.7以上1未満である。ここでリチウム比は、第3のリチウム遷移金属複合酸化物に含まれるリチウム以外の金属の総モル数に対するリチウムのモル比である。第3のリチウム遷移金属複合酸化物におけるリチウム比は、好ましくは1.00以上1.08以下、より好ましくは1.02以上1.06以下である。またニッケル比は、第3のリチウム遷移金属複合酸化物に含まれるリチウム以外の金属の総モル数に対するニッケルのモル比である。第3のリチウム遷移金属複合酸化物におけるニッケル比は、好ましくは0.7以上0.99以下、より好ましくは0.80以上0.96以下である。 The third lithium transition metal composite oxide obtained by the heat treatment step has a layered structure, has a lithium ratio of 1 or more and 1.15 or less, and a nickel ratio of 0.7 or more and less than 1. Here, the lithium ratio is the molar ratio of lithium to the total number of moles of metals other than lithium contained in the third lithium transition metal composite oxide. The lithium ratio of the third lithium transition metal composite oxide is preferably 1.00 or more and 1.08 or less, and more preferably 1.02 or more and 1.06 or less. The nickel ratio is the molar ratio of nickel to the total number of moles of metals other than lithium contained in the third lithium transition metal composite oxide. The nickel ratio in the third lithium transition metal composite oxide is preferably 0.7 or more and 0.99 or less, and more preferably 0.80 or more and 0.96 or less.

第3のリチウム遷移金属複合酸化物は、ニッケルに加えてコバルトを含んでいてもよい。第3のリチウム遷移金属複合酸化物がコバルトを含む場合、リチウム以外の金属の総モル数に対するコバルトのモル比は、例えば0.4以下であり、好ましくは、0.01以上0.2以下であり、より好ましくは0.03以上0.15以下である。第3のリチウム遷移金属複合酸化物はマンガンを含んでいてもよい。リチウム遷移金属複合酸化物がマンガンを含む場合、リチウム以外の金属の総モル数に対するマンガンのモル比は、例えば0.2以下であり、好ましくは0.01以上0.1以下である。第3のリチウム遷移金属複合酸化物はアルミニウムを含んでいてもよい。リチウム遷移金属複合酸化物がアルミニウムを含む場合、リチウム以外の金属の総モル数に対するアルミニウムのモル比は、例えば0.15以下であり、好ましくは、0.005以上0.06以下であり、より好ましくは0.01以上0.05以下である。 The third lithium transition metal composite oxide may contain cobalt in addition to nickel. When the third lithium transition metal composite oxide contains cobalt, the molar ratio of cobalt to the total number of moles of metals other than lithium is, for example, 0.4 or less, preferably 0.01 or more and 0.2 or less. Yes, more preferably 0.03 or more and 0.15 or less. The third lithium transition metal composite oxide may contain manganese. When the lithium transition metal composite oxide contains manganese, the molar ratio of manganese to the total number of moles of metals other than lithium is, for example, 0.2 or less, preferably 0.01 or more and 0.1 or less. The third lithium transition metal composite oxide may contain aluminum. When the lithium transition metal composite oxide contains aluminum, the molar ratio of aluminum to the total number of moles of metals other than lithium is, for example, 0.15 or less, preferably 0.005 or more and 0.06 or less, and more. It is preferably 0.01 or more and 0.05 or less.

リチウム遷移金属複合酸化物が、ニッケルと、コバルトと、マンガン及びアルミニウムの少なくとも一方とを含む場合、ニッケルと、コバルトと、マンガン及びアルミニウムとの含有比Ni:Co:(Mn+Al)は、例えば、モル基準で6:2:2、6:2:(1.5+0.5)、8:1:1、8:1:(0.5+0.5)等とすることができる。 When the lithium transition metal composite oxide contains nickel, cobalt, and at least one of manganese and aluminum, the content ratio of nickel, cobalt, manganese and aluminum Ni: Co: (Mn + Al) is, for example, molar. The standard can be 6: 2: 2, 6: 2: (1.5 + 0.5), 8: 1: 1, 8: 1: (0.5 + 0.5), and the like.

第3のリチウム遷移金属複合酸化物は、例えば、下式(2)で表される組成を有していてもよい。
LiNiCo (2)
式中、1≦a≦1.15、0.7≦x<1、0≦y≦0.4、0≦z≦0.5、0≦w≦0.05、x+y+z+w≦1を満たす。MはAl及びMnからなる群から選択される少なくとも1種であり、MはMg、Ti、Zr、W、Ta、Nb及びMoからなる群から選択される少なくとも1種である。
The third lithium transition metal composite oxide may have, for example, a composition represented by the following formula (2).
Li a Ni x Co y M 1 Z M 2 w O 2 (2)
In the formula, 1 ≦ a ≦ 1.15, 0.7 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.5, 0 ≦ w ≦ 0.05, and x + y + z + w ≦ 1 are satisfied. M 1 is at least one selected from the group consisting of Al and Mn, and M 2 is at least one selected from the group consisting of Mg, Ti, Zr, W, Ta, Nb and Mo.

第3のリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極活物質は、非水電解質二次電池の正極に適用することで、充放電容量を向上させることができ、エネルギー密度の高い非水電解質二次電池を構成することができる。正極活物質は、集電体上に配置される正極活物質層に含まれて正極を構成することができる。すなわち、本発明は正極活物質、正極活物質を含む非水電解質二次電池用電極及び当該電極を備える非水電解質二次電池を包含する。 By applying the positive electrode active material containing the third lithium transition metal composite oxide to the positive electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the charge / discharge capacity can be improved, and the non-aqueous electrolyte secondary battery having a high energy density can be improved. Can be configured. The positive electrode active material can be contained in the positive electrode active material layer arranged on the current collector to form a positive electrode. That is, the present invention includes a positive electrode active material, an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing the positive electrode active material, and a non-aqueous electrolyte secondary battery including the electrode.

[非水電解質二次電池用電極]
非水電解質二次電池用電極は、集電体と、集電体上に配置され、前記製造方法で製造される非水電解質二次電池用正極活物質を含む正極活物質層とを備える。係る電極を備える非水電解質二次電池は、良好な充放電容量を有し、高いエネルギー密度を達成することができる。
[Electrodes for non-aqueous electrolyte secondary batteries]
The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery includes a current collector and a positive electrode active material layer which is arranged on the current collector and contains a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery manufactured by the above-mentioned production method. A non-aqueous electrolyte secondary battery provided with such an electrode has a good charge / discharge capacity and can achieve a high energy density.

集電体の材質としては例えば、アルミニウム、ニッケル、ステンレス等が挙げられる。正極活物質層は、上記の正極活物質、導電材、結着剤等を溶媒と共に混合して得られる正極合剤を集電体上に塗布し、乾燥処理、加圧処理等を行うことで形成することができる。導電材としては例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、アセチレンブラック等が挙げられる。結着剤としては例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミドアクリル樹脂等が挙げられる。 Examples of the material of the current collector include aluminum, nickel, stainless steel and the like. The positive electrode active material layer is formed by applying a positive electrode mixture obtained by mixing the above positive electrode active material, a conductive material, a binder, etc. together with a solvent onto a current collector, and performing a drying treatment, a pressure treatment, or the like. Can be formed. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, acetylene black and the like. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, and polyamide acrylic resin.

[非水電解質二次電池]
非水電解質二次電池は、上記非水電解質二次電池用電極を備える。非水電解質二次電池は、非水電解質二次電池用電極に加えて、非水二次電池用負極、非水電解質、セパレータ等を備えて構成される。非水電解液二次電池における、負極、非水電解質、セパレータ等については例えば、特開2002−075367号公報、特開2011−146390号公報、特開2006−12433号公報(これらは、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる)等に記載された、非水電解質二次電池用のためのものを適宜用いることができる。
[Non-aqueous electrolyte secondary battery]
The non-aqueous electrolyte secondary battery includes the electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery. The non-aqueous electrolyte secondary battery includes an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a negative electrode for a non-aqueous secondary battery, a non-aqueous electrolyte, a separator, and the like. Regarding the negative electrode, non-aqueous electrolyte, separator and the like in the non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, JP-A-2002-075367, JP-A-2011-146390, JP-A-2006-12433 (these are disclosure thereof). Those for non-aqueous electrolyte secondary batteries described in (the entire contents thereof are incorporated in the present specification by reference) and the like can be appropriately used.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。まず以下の実施例及び比較例における物性の測定方法について説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. First, a method for measuring physical properties in the following Examples and Comparative Examples will be described.

平均粒径についてはレーザー回折式粒径分布測定装置((株)島津製作所製SALD−3100)を用いて、体積基準の累積粒度分布を測定し、小粒径側からの体積累積50%に対応する粒径を求め体積平均粒径(D50)とした。 For the average particle size, a laser diffraction type particle size distribution measuring device (SALD-3100 manufactured by Shimadzu Corporation) is used to measure the volume-based cumulative particle size distribution, and the volume accumulation from the small particle size side corresponds to 50%. The particle size to be used was determined and used as the volume average particle size (D50).

比表面積については、窒素ガス吸着法((株)マウンテック製Macsorb Model−1201)を用い、BET式に基づき、窒素ガスを用いたガス吸着法(1点法)によって測定した。 The specific surface area was measured by a nitrogen gas adsorption method (Maxorb Model-1201 manufactured by Mountech Co., Ltd.) and a gas adsorption method using nitrogen gas (one-point method) based on the BET method.

ペレット密度については、上側と下側の2つからなる金型を用いて以下のようにして測定した。下側の金型の上部中央部には、直径20mmの円柱状のくぼみが形成されており、そのくぼみに、3gの正極活物質を均一に充填した。くぼみに充填された正極活物質の上に、くぼみの形状に合わせて形成された上側の金型を置いた。その上側の金型に、30秒間、2.1ton/cmの圧力をかけた。圧力をかける同じ操作を2回行った。金型内部には、正極活物質からなるペレットが形成されており、このペレットの厚みを測定することで、ペレット密度(g/cm)を算出した。ペレット密度が大きいほど、充填性に優れることを意味する。 The pellet density was measured as follows using a mold consisting of two upper and lower molds. A columnar recess having a diameter of 20 mm was formed in the upper central portion of the lower mold, and 3 g of the positive electrode active material was uniformly filled in the recess. On the positive electrode active material filled in the recess, the upper mold formed according to the shape of the recess was placed. A pressure of 2.1 ton / cm 2 was applied to the upper mold for 30 seconds. The same operation of applying pressure was performed twice. Pellets made of positive electrode active material were formed inside the mold, and the pellet density (g / cm 3 ) was calculated by measuring the thickness of the pellets. The higher the pellet density, the better the filling property.

ニッケル元素のディスオーダーの値(Niディスオーダー量)については、X線回折法
により以下の手順で求めた。得られたリチウム遷移金属複合酸化物について、CuKα線によりX線回折スペクトル(管電流200mA、管電圧45kV)を測定した。得られたX線回折スペクトルに基づいて、組成モデルをLi1−dNiMeO(Meは、リチウム遷移金属複合酸化物中のニッケル以外の遷移金属)として、リチウム遷移金属複合酸化物について、Rietan2000ソフトウェアを用いたリートベルト解析により、構造最適化を行った。構造最適化の結果として、算出されたdの百分率をNiディスオーダー量とした。
The value of the disorder of the nickel element (Ni disorder amount) was determined by the following procedure by the X-ray diffraction method. The X-ray diffraction spectrum (tube current 200 mA, tube voltage 45 kV) of the obtained lithium transition metal composite oxide was measured by CuKα rays. Based on the obtained X-ray diffraction spectrum, the composition model Li 1-d Ni d MeO 2 (Me is a transition metal other than nickel in the lithium transition metal composite oxide) as, lithium transition metal composite oxide, Structural optimization was performed by Rietbelt analysis using Lietan2000 software. As a result of the structural optimization, the calculated percentage of d was taken as the Ni disorder amount.

(実施例1)
準備工程
種生成工程1
反応槽内に、水を1kg入れて撹拌しながら、窒素ガスを流通し、槽内温度を70℃に設定した。反応槽内空間の酸素濃度を10体積%以下に保持した後、12.5質量%アンモニア水溶液を60g加えて、反応槽内の溶液のpH値を12以上に調整した。次に、硫酸ニッケル溶液、硫酸コバルト溶液を混合し、ニッケルとコバルトをモル比85:15(Ni:Co)で含み、ニッケル及びコバルトの総イオン濃度が1.7mol/Lとなるように混合水溶液を調製した。反応槽内の溶液を撹拌しながら、調製した混合水溶液を0.01L加え、種晶を含む液媒体を調製した。
(Example 1)
Preparation process Seed generation process 1
Nitrogen gas was circulated in the reaction vessel while adding 1 kg of water and stirring, and the temperature in the vessel was set to 70 ° C. After maintaining the oxygen concentration in the reaction vessel space at 10% by volume or less, 60 g of a 12.5 mass% ammonia aqueous solution was added to adjust the pH value of the solution in the reaction vessel to 12 or more. Next, a nickel sulfate solution and a cobalt sulfate solution are mixed, and nickel and cobalt are contained at a molar ratio of 85:15 (Ni: Co), and the mixed aqueous solution has a total ion concentration of nickel and cobalt of 1.7 mol / L. Was prepared. While stirring the solution in the reaction vessel, 0.01 L of the prepared mixed aqueous solution was added to prepare a liquid medium containing seed crystals.

晶析工程1
前記種生成工程1の後、70℃に温度を維持したまま、25%質量水酸化ナトリウムの0.007モル分と、混合水溶液の0.01モル分とをそれぞれ反応槽内へ一定流量で18時間以上かけて投入した。この時のpHは11.0から12.0で維持されていた。得られたニッケルコバルト水酸化物の体積平均粒径D50は24μmであった。次に生成した沈殿物を水洗、濾過して複合水酸化物を得た。得られた複合水酸化物を大気雰囲気下、320℃で12時間、熱処理を行い、Ni:Co=85:15の組成比率を有する複合酸化物を得た。
Crystallization step 1
After the seed formation step 1, 0.007 mol of 25% mass sodium hydroxide and 0.01 mol of the mixed aqueous solution were added into the reaction vessel at a constant flow rate while maintaining the temperature at 70 ° C.18. It took more than an hour to put in. The pH at this time was maintained at 11.0 to 12.0. The volume average particle diameter D50 of the obtained nickel cobalt hydroxide was 24 μm. Next, the generated precipitate was washed with water and filtered to obtain a composite hydroxide. The obtained composite hydroxide was heat-treated at 320 ° C. for 12 hours in an air atmosphere to obtain a composite oxide having a composition ratio of Ni: Co = 85: 15.

合成工程1
得られた複合酸化物と水酸化リチウムと水酸化アルミニウムをLi:(Ni+Co):Al=1.02:0.96:0.04となるように混合し、原料混合物を得た。得られた原料混合物を大気中730℃で4時間熱処理して、焼結体を得た。熱処理後に分散処理した。以上により、体積平均粒径D50が22μmであり、Li1.02Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物A1を得た。
Synthesis step 1
The obtained composite oxide, lithium hydroxide and aluminum hydroxide were mixed so as to have Li :( Ni + Co): Al = 1.02: 0.96: 0.04 to obtain a raw material mixture. The obtained raw material mixture was heat-treated in the air at 730 ° C. for 4 hours to obtain a sintered body. After the heat treatment, it was dispersed. As described above, a lithium transition metal composite oxide A1 having a volume average particle diameter D50 of 22 μm and a composition represented by Li 1.02 Ni 0.820 Co 0.140 Al 0.04 O 2 was obtained.

種生成工程2
反応槽内に、水を2kg入れて撹拌しながら、窒素ガスを流通し、槽内温度を45℃に設定した。反応槽内空間の酸素濃度を10体積%以下に保持した後、25質量%水酸化ナトリウム水溶液を39g加えて、反応槽内の溶液のpH値を12以上に調整した。次に、硫酸ニッケル溶液、硫酸コバルト溶液を混合し、ニッケル、コバルトをモル比85:15(Ni:Co)で含み、ニッケル及びコバルトの総イオン濃度が1.7mol/Lとなるように混合水溶液を調製した。反応槽内の溶液を撹拌しながら、調製した混合水溶液を0.06L加え、種晶を含む液媒体を調製した。
Seed generation step 2
Nitrogen gas was circulated in the reaction vessel while adding 2 kg of water and stirring, and the temperature in the vessel was set to 45 ° C. After maintaining the oxygen concentration in the reaction vessel space at 10% by volume or less, 39 g of a 25 mass% sodium hydroxide aqueous solution was added to adjust the pH value of the solution in the reaction vessel to 12 or more. Next, a nickel sulfate solution and a cobalt sulfate solution are mixed, and nickel and cobalt are contained at a molar ratio of 85:15 (Ni: Co), and the mixed aqueous solution has a total ion concentration of nickel and cobalt of 1.7 mol / L. Was prepared. While stirring the solution in the reaction vessel, 0.06 L of the prepared mixed aqueous solution was added to prepare a liquid medium containing seed crystals.

晶析工程2
前記種生成工程2の後、45℃に温度を維持したまま、25%質量水酸化ナトリウムの0.02モル分と、混合水溶液の0.01モル分とをそれぞれ反応槽内へ一定流量で18時間以上かけて投入した。この時のpHは11.0から12.0で維持されていた。得られたニッケルコバルト水酸化物の体積平均粒径D50は4.5μmであった。次に生成した沈殿物を水洗、濾過して複合水酸化物を得た。得られた複合水酸化物を大気雰囲気下、320℃で12時間、熱処理を行い、Ni:Co=85:15の組成比率を有する複合酸化物を得た。
Crystallization step 2
After the seed formation step 2, while maintaining the temperature at 45 ° C., 0.02 mol of 25% mass sodium hydroxide and 0.01 mol of the mixed aqueous solution were added into the reaction vessel at a constant flow rate of 18 respectively. It took more than an hour to put in. The pH at this time was maintained at 11.0 to 12.0. The volume average particle size D50 of the obtained nickel cobalt hydroxide was 4.5 μm. Next, the generated precipitate was washed with water and filtered to obtain a composite hydroxide. The obtained composite hydroxide was heat-treated at 320 ° C. for 12 hours in an air atmosphere to obtain a composite oxide having a composition ratio of Ni: Co = 85: 15.

合成工程2
得られた複合酸化物と水酸化リチウムと水酸化アルミニウムをLi:(Ni+Co):Al=1.02:0.96:0.04となるように混合し、原料混合物を得た。得られた原料混合物を大気中730℃で4時間熱処理して、焼結体を得た。熱処理後に分散処理した。以上により、体積平均粒径D50が4μmであり、Li1.02Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物A2を得た。
Synthesis step 2
The obtained composite oxide, lithium hydroxide and aluminum hydroxide were mixed so as to have Li :( Ni + Co): Al = 1.02: 0.96: 0.04 to obtain a raw material mixture. The obtained raw material mixture was heat-treated in the air at 730 ° C. for 4 hours to obtain a sintered body. After the heat treatment, it was dispersed. As described above, a lithium transition metal composite oxide A2 having a volume average particle diameter D50 of 4 μm and a composition represented by Li 1.02 Ni 0.820 Co 0.140 Al 0.04 O 2 was obtained.

上記で得られたリチウム遷移金属複合酸化物A1とリチウム遷移金属複合酸化物A2を7:3の比で混合し、Li1.02Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有する第1のリチウム遷移金属複合酸化物Aを得た。第1のリチウム遷移金属複合酸化物Aのリチウム比(以下、第1Li比ともいう)は、1.02であった。 The lithium transition metal composite oxide A1 obtained above and the lithium transition metal composite oxide A2 were mixed at a ratio of 7: 3 and represented by Li 1.02 Ni 0.820 Co 0.140 Al 0.04 O 2 . A first lithium transition metal composite oxide A having the composition to be obtained was obtained. The lithium ratio of the first lithium transition metal composite oxide A (hereinafter, also referred to as the first Li ratio) was 1.02.

洗浄工程
得られた第1のリチウム遷移金属酸化物Aを質量比で1.5倍量の純水の入った洗浄容器に加え、30分間撹拌した。その後、固相を脱水し、150℃で10時間、乾燥処理をした。これによりLi0.98Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有する第2のリチウム遷移金属複合酸化物を得た。第2のリチウム遷移金属複合酸化物のリチウム比(以下、第2Li比ともいう)は、0.98であった。
Cleaning Step The obtained first lithium transition metal oxide A was added to a cleaning container containing 1.5 times the amount of pure water by mass ratio, and the mixture was stirred for 30 minutes. Then, the solid phase was dehydrated and dried at 150 ° C. for 10 hours. As a result, a second lithium transition metal composite oxide having a composition represented by Li 0.98 Ni 0.820 Co 0.140 Al 0.04 O 2 was obtained. The lithium ratio of the second lithium transition metal composite oxide (hereinafter, also referred to as the second Li ratio) was 0.98.

混合工程及び熱処理工程
得られた第2のリチウム遷移金属複合酸化物に、水酸化リチウムをLi:(Ni+Co+Al)=0.02:1となるように加え、混合撹拌して混合物を得た。得られた混合物を大気中700℃で10時間、熱処理をしてLi1.00Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有する第3のリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極活物質E1を得た。第3のリチウム遷移金属複合酸化物のリチウム比(以下、第3Li比ともいう)は、1.00であった。
Mixing Step and Heat Treatment Step Lithium hydroxide was added to the obtained second lithium transition metal composite oxide so as to have Li :( Ni + Co + Al) = 0.02: 1, and the mixture was mixed and stirred to obtain a mixture. The obtained mixture is heat-treated in the air at 700 ° C. for 10 hours to form a third lithium transition metal composite oxidation having a composition represented by Li 1.00 Ni 0.820 Co 0.140 Al 0.04 O 2. A positive electrode active material E1 containing a substance was obtained. The lithium ratio of the third lithium transition metal composite oxide (hereinafter, also referred to as the third Li ratio) was 1.00.

(実施例2)
混合工程における水酸化リチウムの量をLi:(Ni+Co+Al)=0.04:1になるように変更したこと、及び熱処理工程の熱処理温度を500℃に変更したこと以外は実施例1と同様にして、Li1.03Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有する第3のリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極活物質E2を得た。第3Li比は1.03であった。
(Example 2)
The same as in Example 1 except that the amount of lithium hydroxide in the mixing step was changed to Li: (Ni + Co + Al) = 0.04: 1 and the heat treatment temperature in the heat treatment step was changed to 500 ° C. , Li 1.03 Ni 0.820 Co 0.140 Al 0.04 O 2 was obtained as a positive electrode active material E2 containing a third lithium transition metal composite oxide having a composition represented by O 2. The third Li ratio was 1.03.

(実施例3)
混合工程における水酸化リチウムの量をLi:(Ni+Co+Al)=0.04:1になるように変更したこと以外は実施例1と同様にして、Li1.02Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有する第3のリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極活物質E3を得た。第3Li比は1.02であった。
(Example 3)
Li 1.02 Ni 0.820 Co 0.140 Al in the same manner as in Example 1 except that the amount of lithium hydroxide in the mixing step was changed to Li: (Ni + Co + Al) = 0.04: 1. A positive electrode active material E3 containing a third lithium transition metal composite oxide having a composition represented by 0.04 O 2 was obtained. The third Li ratio was 1.02.

(比較例1)
実施例1における第2のリチウム遷移金属複合酸化物を250℃にて10時間熱処理して、Li0.97Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極活物質C1を得た。
(Comparative Example 1)
The second lithium transition metal composite oxide in Example 1 is heat-treated at 250 ° C. for 10 hours to form lithium having a composition represented by Li 0.97 Ni 0.820 Co 0.140 Al 0.04 O 2. A positive electrode active material C1 containing a transition metal composite oxide was obtained.

(比較例2)
実施例1における第2のリチウム遷移金属複合酸化物を700℃にて10時間熱処理し、Li0.98Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極活物質C2を得た。
(Comparative Example 2)
The second lithium transition metal composite oxide in Example 1 is heat-treated at 700 ° C. for 10 hours, and the lithium transition has a composition represented by Li 0.98 Ni 0.820 Co 0.140 Al 0.04 O 2. A positive electrode active material C2 containing a metal composite oxide was obtained.

(比較例3)
合成工程1
実施例1の晶析工程1で得られた複合酸化物と水酸化リチウムと水酸化アルミニウムとをLi:(Ni+Co):Al=1.10:0.96:0.04となるように混合したこと以外は実施例1の合成工程1と同様にして、体積平均粒径D50が22μmであり、Li1.10Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物B1を得た。
(Comparative Example 3)
Synthesis step 1
The composite oxide obtained in the crystallization step 1 of Example 1, lithium hydroxide and aluminum hydroxide were mixed so as to have Li :( Ni + Co): Al = 1.10: 0.96: 0.04. Except for this, in the same manner as in the synthesis step 1 of Example 1, the volume average particle diameter D50 is 22 μm, and the composition is represented by Li 1.10 Ni 0.820 Co 0.140 Al 0.04 O 2. A lithium transition metal composite oxide B1 was obtained.

合成工程2
実施例1の晶析工程2で得られた複合酸化物と水酸化リチウムと水酸化アルミニウムとをLi:(Ni+Co):Al=1.10:0.96:0.04となるように混合したこと以外は実施例1の合成工程2と同様にして、体積平均粒径D50が4μmであり、Li1.10Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物B2を得た。
Synthesis step 2
The composite oxide obtained in the crystallization step 2 of Example 1, lithium hydroxide and aluminum hydroxide were mixed so as to have Li :( Ni + Co): Al = 1.10: 0.96: 0.04. Except for this, in the same manner as in the synthesis step 2 of Example 1, the volume average particle diameter D50 is 4 μm, and the composition is represented by Li 1.10 Ni 0.820 Co 0.140 Al 0.04 O 2. A lithium transition metal composite oxide B2 was obtained.

上記で得られたリチウム遷移金属複合酸化物B1とリチウム遷移金属複合酸化物B2を7:3の比で混合し、Li1.10Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物B3を得た。 The lithium transition metal composite oxide B1 obtained above and the lithium transition metal composite oxide B2 were mixed at a ratio of 7: 3 and represented by Li 1.10 Ni 0.820 Co 0.140 Al 0.04 O 2 . A lithium transition metal composite oxide B3 having the composition to be obtained was obtained.

洗浄工程
得られたリチウム遷移金属複合酸化物B3について、実施例1の洗浄工程と同様にして純水で洗浄後、乾燥処理して、Li1.00Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物B4を得た。
Cleaning Step The obtained lithium transition metal composite oxide B3 was washed with pure water in the same manner as in the cleaning step of Example 1, and then dried to perform Li 1.00 Ni 0.820 Co 0.140 Al 0. A lithium transition metal composite oxide B4 having a composition represented by 04 O 2 was obtained.

熱処理工程
得られたリチウム遷移金属複合酸化物B4について、250℃にて10時間熱処理して、Li1.00Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極活物質C3を得た。
Heat Treatment Step The obtained lithium transition metal composite oxide B4 is heat-treated at 250 ° C. for 10 hours to form lithium having a composition represented by Li 1.00 Ni 0.820 Co 0.140 Al 0.04 O 2. A positive electrode active material C3 containing a transition metal composite oxide was obtained.

(比較例4)
混合工程及び熱処理工程
比較例3で得られたリチウム遷移金属複合酸化物B4に、水酸化リチウムをLi:(Ni+Co+Al)=0.04:1となるように加え、混合撹拌した後、大気中700℃で10時間、熱処理をしてLi1.04Ni0.820Co0.140Al0.04で表される組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極活物質C4を得た。
(Comparative Example 4)
Mixing step and heat treatment step Lithium hydroxide was added to the lithium transition metal composite oxide B4 obtained in Comparative Example 3 so as to have Li :( Ni + Co + Al) = 0.04: 1, and after mixing and stirring, 700 in the air. Heat treatment was performed at ° C. for 10 hours to obtain a positive electrode active material C4 containing a lithium transition metal composite oxide having a composition represented by Li 1.04 Ni 0.820 Co 0.140 Al 0.04 O 2.

実施例1から3及び比較例1から4で得られ正極活物質について、比表面積とペレット密度とニッケルディスオーダーを測定した。測定結果を表1に示す。 The specific surface area, pellet density and nickel disorder of the positive electrode active materials obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 were measured. The measurement results are shown in Table 1.

<評価用電池の作製>
実施例1から3及び比較例1から4の正極活物質をそれぞれ用い、以下の要領で評価用の非水電解液二次電池を得た。
<Making evaluation batteries>
Using the positive electrode active materials of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4, respectively, a non-aqueous electrolyte secondary battery for evaluation was obtained in the following manner.

[正極極板の作製]
92質量部の上記で得られた正極活物質、3質量部のアセチレンブラック、及び5質量部のポリフッ化ビニリデンを、N−メチルピロリドンに分散させて正極スラリーを得た。得られた正極スラリーをアルミニウム箔からなる集電体に塗布し、乾燥後、所定サイズに裁断し、プレス機で圧縮成形して正極極板を得た。
[Manufacturing of positive electrode plate]
92 parts by mass of the positive electrode active material obtained above, 3 parts by mass of acetylene black, and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride were dispersed in N-methylpyrrolidone to obtain a positive electrode slurry. The obtained positive electrode slurry was applied to a current collector made of aluminum foil, dried, cut into a predetermined size, and compression-molded with a press to obtain a positive electrode electrode plate.

[非水電解液の作製]
エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートを体積比3:7で混合し、混合溶媒を得た。得られた混合溶媒に、ヘキサフルオロリン酸リチウムを、その濃度が1.0mol/Lとなるように溶解させて、非水電解液を得た。
[Preparation of non-aqueous electrolyte solution]
Ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7 to obtain a mixed solvent. Lithium hexafluorophosphate was dissolved in the obtained mixed solvent so as to have a concentration of 1.0 mol / L to obtain a non-aqueous electrolytic solution.

[非水電解液二次電池の組み立て]
上記で得られた正極極板に、リード電極を取り付けたのち110℃で真空乾燥を行った。次いで、正極極板を多孔性ポリエチレンからなるセパレータで包み、袋状のラミネートパックにそれを収納しアルゴンドライボックスに入れた。アルゴンドライボックス中で、所定サイズに裁断した金属Li箔をリード付きSUS板に貼り付け、負極極板を得た。正極と負極の極板を配し、ラミネートパックに収納後、上記で得られた非水電解液を注入、封止し、評価用電池としてラミネートタイプの非水電解液二次電池(単極セル)を得た。得られた評価用電池を用い、以下の電池特性の評価を行った。
[Assembly of non-aqueous electrolyte secondary battery]
After attaching the lead electrode to the positive electrode plate obtained above, vacuum drying was performed at 110 ° C. Next, the positive electrode plate was wrapped with a separator made of porous polyethylene, which was stored in a bag-shaped laminate pack and placed in an argon dry box. A metal Li foil cut to a predetermined size was attached to a SUS plate with a lead in an argon dry box to obtain a negative electrode plate. After arranging the positive and negative electrode plates and storing them in a laminate pack, the non-aqueous electrolyte solution obtained above is injected and sealed, and a laminate-type non-aqueous electrolyte secondary battery (unipolar cell) is used as an evaluation battery. ) Was obtained. The following battery characteristics were evaluated using the obtained evaluation battery.

<充電容量及びエネルギー密度の評価>
充電電圧4.3V、充電電流0.2C(1Cは満充電状態から1時間で放電を終了させられる電流値)で定電流定電圧充電を行い、充電容量Qcを測定した。測定した充電容量Qcとペレット密度Pの積よりエネルギー密度(mAh/cm)を得た。測定結果を表1に示す。
<Evaluation of charge capacity and energy density>
Constant current constant voltage charging was performed with a charging voltage of 4.3 V and a charging current of 0.2 C (1 C is a current value at which discharge can be completed in 1 hour from a fully charged state), and the charge capacity Qc was measured. The energy density (mAh / cm 3 ) was obtained from the product of the measured charge capacity Qc and the pellet density P. The measurement results are shown in Table 1.

Figure 2021044093
Figure 2021044093

表1より特定の製造方法により得られた実施例1から3の正極活物質を用いて構成した評価用電池においては、比較例1から4の正極活物質を用いて構成した評価用電池と比べてエネルギー密度が向上することが確認できた。また、実施例3の正極活物質を用いて構成した評価用電池においては、実施例2の正極活物質を用いて構成した評価用電池と比べて、熱処理温度を700℃にすることにより、エネルギー密度がより向上することを確認できた。 The evaluation batteries constructed by using the positive electrode active materials of Examples 1 to 3 obtained by the specific manufacturing methods from Table 1 are compared with the evaluation batteries constructed by using the positive electrode active materials of Comparative Examples 1 to 4. It was confirmed that the energy density was improved. Further, in the evaluation battery constructed by using the positive electrode active material of Example 3, the energy is increased by setting the heat treatment temperature to 700 ° C. as compared with the evaluation battery constructed by using the positive electrode active material of Example 2. It was confirmed that the density was further improved.

Claims (6)

リチウム及びニッケルを含み、組成におけるリチウム以外の金属の総モル数に対するニッケルのモル比であるニッケル比が0.7以上であり、リチウム以外の金属の総モル数に対するリチウムのモル比であるリチウム比が0.95以上1.05以下である層状構造を有する第1のリチウム遷移金属酸化物を準備することと、
前記第1のリチウム遷移金属酸化物を液媒体と接触させた後、液媒体の少なくとも一部を除去して、リチウム比が0.90以上1未満である第2のリチウム遷移金属酸化物を得ることと、
前記第2のリチウム遷移金属酸化物と水酸化リチウムとを混合して、リチウム比が1以上1.15以下である混合物を得ることと、
前記混合物を460℃以上750℃以下の温度で熱処理して、第3のリチウム遷移金属酸化物を得ることと、を含み、
前記第3のリチウム遷移金属酸化物は、層状構造を有し、リチウム比が1以上1.15以下であって、前記ニッケル比が0.7以上1未満である非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
The nickel ratio, which is the molar ratio of nickel to the total number of moles of metals other than lithium in the composition containing lithium and nickel, is 0.7 or more, and the ratio of lithium, which is the molar ratio of lithium to the total number of moles of metals other than lithium. To prepare a first lithium transition metal oxide having a layered structure having a value of 0.95 or more and 1.05 or less.
After contacting the first lithium transition metal oxide with the liquid medium, at least a part of the liquid medium is removed to obtain a second lithium transition metal oxide having a lithium ratio of 0.90 or more and less than 1. That and
The second lithium transition metal oxide and lithium hydroxide are mixed to obtain a mixture having a lithium ratio of 1 or more and 1.15 or less.
The mixture is heat treated at a temperature of 460 ° C. or higher and 750 ° C. or lower to obtain a third lithium transition metal oxide.
The third lithium transition metal oxide has a layered structure, has a lithium ratio of 1 or more and 1.15 or less, and has a nickel ratio of 0.7 or more and less than 1. Method of manufacturing active material.
前記熱処理の温度が、600℃以上750℃未満である請求項1に記載の製造方法。 The production method according to claim 1, wherein the temperature of the heat treatment is 600 ° C. or higher and lower than 750 ° C. 前記液媒体は水を含む請求項1または2に記載の製造方法。 The production method according to claim 1 or 2, wherein the liquid medium contains water. 前記第1のリチウム遷移金属酸化物は、コバルトを含み、組成におけるリチウム以外の金属の総モル数に対するコバルトのモル比が、0.4以下である請求項1から3のいずれか1項に記載の製造方法。 The first lithium transition metal oxide contains cobalt, and the molar ratio of cobalt to the total number of moles of metals other than lithium in the composition is 0.4 or less, according to any one of claims 1 to 3. Manufacturing method. 前記第1のリチウム遷移金属酸化物は、アルミニウム及びマンガンの少なくとも一方を含み、組成におけるリチウム以外の金属の総モル数に対するアルミニウム及びマンガンの総モル数の比が、0.5以下である請求項1から4のいずれか1項に記載の製造方法。 The first lithium transition metal oxide contains at least one of aluminum and manganese, and the ratio of the total number of moles of aluminum and manganese to the total number of moles of metals other than lithium in the composition is 0.5 or less. The production method according to any one of 1 to 4. 前記第3のリチウム遷移金属酸化物は、下式で表される組成を有する請求項1から5のいずれか1項に記載の製造方法。
LiNiCo
(式中、1≦a≦1.15、0.7≦x<1、0≦y≦0.4、0≦z≦0.5、0≦w≦0.05、x+y+z+w≦1、MはAl及びMnからなる群から選択される少なくとも1種であり、MはMg、Ti、Zr、W、Ta、Nb及びMoからなる群から選択される少なくとも1種である)
The production method according to any one of claims 1 to 5, wherein the third lithium transition metal oxide has a composition represented by the following formula.
Li a Ni x Co y M 1 z M 2 w O 2
(In the formula, 1 ≦ a ≦ 1.15, 0.7 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.5, 0 ≦ w ≦ 0.05, x + y + z + w ≦ 1, M 1 Is at least one selected from the group consisting of Al and Mn, and M 2 is at least one selected from the group consisting of Mg, Ti, Zr, W, Ta, Nb and Mo).
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