JP2021051880A - Positive electrode active material for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery - Google Patents

Positive electrode active material for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery Download PDF

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敏弘 加藤
徹太郎 林
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徹太郎 林
慎介 菅沼
Shinsuke Suganuma
慎介 菅沼
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Abstract

To provide a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, capable of achieving more excellent output characteristics when used in lithium ion secondary batteries.SOLUTION: A positive electrode active material comprises a lithium nickel manganese cobalt (NMC)-containing composite oxide. The positive electrode active material is composed of secondary particles formed by aggregating a plurality of primary particles, and has [BET specific surface area/DBP absorption amount] that is a ratio of a BET specific surface area with respect to a DBP absorption amount measured according to JIS K 6217-4:2008 of 0.048 or more.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなるリチウムイオン二次電池用正極活物質、および該リチウムイオン二次電池用正極活物質を正極材料として用いたリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery made of a composite oxide containing lithium nickel manganese manganese cobalt, and a lithium ion secondary battery using the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery as a positive electrode material.

近年、携帯電話やノート型パソコンなど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二次電池の開発が強く望まれている。また、ハイブリット電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、電池式電気自動車などの電気自動車用の電源として高出力の二次電池の開発が強く望まれている。 In recent years, with the widespread use of portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers, the development of small and lightweight secondary batteries having a high energy density has been strongly desired. Further, there is a strong demand for the development of a high-output secondary battery as a power source for electric vehicles such as hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, and battery-powered electric vehicles.

このような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。このリチウムイオン二次電池は、負極、正極、非水電解質あるいは固体電解質などで構成され、その負極および正極の材料として用いられる活物質には、リチウムを脱離および挿入することが可能な材料が使用される。なお、非水電解質としては、支持塩であるリチウム塩を有機溶媒に溶解してなる非水電解液や、不燃性でイオン伝導性を有する固体電解質などが用いられている。 As a secondary battery satisfying such a requirement, there is a lithium ion secondary battery. This lithium ion secondary battery is composed of a negative electrode, a positive electrode, a non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte, and the like, and the active material used as the material for the negative electrode and the positive electrode includes a material capable of desorbing and inserting lithium. used. As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte solution obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent, a nonflammable solid electrolyte having ionic conductivity, and the like are used.

このリチウムイオン二次電池のうち、層状岩塩型構造またはスピネル型構造を有するリチウム遷移金属含有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、現在、研究開発が盛んに行われており、一部では実用化も進んでいる。 Among these lithium ion secondary batteries, the lithium ion secondary battery using a lithium transition metal-containing composite oxide having a layered rock salt type structure or a spinel type structure as a positive electrode material has a high energy because a 4V class voltage can be obtained. Currently, research and development are being actively carried out as a battery having a density, and some of them are also being put into practical use.

このようなリチウムイオン二次電池の正極材料として、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)、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)などのリチウム遷移金属含有複合酸化物が提案されている。 As positive electrode materials for such lithium ion secondary batteries, lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), which is relatively easy to synthesize, lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ) using nickel, which is cheaper than cobalt, and lithium nickel. Cobalt manganese composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ), lithium manganese composite oxide using manganese (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel manganese composite oxide (LiNi 0.5 Mn) Lithium transition metal-containing composite oxides such as 0.5 O 2) have been proposed.

サイクル特性や出力特性に優れたリチウムイオン二次電池を得るためには、その正極材料である正極活物質が、小粒径で粒度分布が狭い粒子によって構成されていることが必要となる。粒径が小さい粒子は、比表面積が大きく、電解液との反応面積を十分に確保でき、かつ、正極を薄く構成し、リチウムイオンの正極−負極間の移動距離を短くすることができるため、正極抵抗の低減を可能とする。また、粒度分布が狭い粒子は、電極内で粒子に印加される電圧の均一化を図れるため、微粒子の選択的な劣化による電池容量の低下を抑制することを可能とする。 In order to obtain a lithium ion secondary battery having excellent cycle characteristics and output characteristics, it is necessary that the positive electrode active material, which is the positive electrode material thereof, is composed of particles having a small particle size and a narrow particle size distribution. Particles having a small particle size have a large specific surface area, a sufficient reaction area with the electrolytic solution can be secured, the positive electrode can be made thin, and the moving distance between the positive electrode and the negative electrode of lithium ions can be shortened. It enables reduction of positive electrode resistance. Further, since the particles having a narrow particle size distribution can make the voltage applied to the particles uniform in the electrode, it is possible to suppress a decrease in battery capacity due to selective deterioration of the fine particles.

出力特性のさらなる改善を図るためには、正極活物質の内部に、電解液が進入可能な空間部を形成することが有効である。このような正極活物質は、粒径が同程度である中実構造の正極活物質と比べて、電解液との反応面積を大きくすることができるため、正極抵抗を大幅に低減することが可能となる。 In order to further improve the output characteristics, it is effective to form a space in which the electrolytic solution can enter inside the positive electrode active material. Since such a positive electrode active material can have a larger reaction area with an electrolytic solution than a positive electrode active material having a solid structure having the same particle size, it is possible to significantly reduce the positive electrode resistance. It becomes.

たとえば、特開2012−246199号公報、特開2013−147416号公報、および、WO2012/131881号公報には、主として核生成を行う核生成工程と、主として粒子成長を行う粒子成長工程の2段階に明確に分離した晶析反応により、正極活物質の前駆体となる遷移金属含有複合水酸化物を製造する方法が開示されている。これらの方法では、核生成工程および粒子成長工程におけるpH値や反応雰囲気を適宜調整することで、小粒径で粒度分布が狭く、かつ、微細一次粒子からなる低密度の中心部と、板状または針状一次粒子からなる高密度の外殻部とから構成される遷移金属含有複合水酸化物粒子を得ており、このような複合水酸化物粒子から得られる正極活物質は、中空構造を有しており、電解液との接触面積が大きくなり、出力特性の改善が可能としている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-246199, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-147416, and WO2012 / 131881 have two stages, a nucleation step mainly for nucleation and a particle growth step mainly for particle growth. A method for producing a transition metal-containing composite hydroxide as a precursor of a positive electrode active material by a clearly separated crystallization reaction is disclosed. In these methods, the pH value and the reaction atmosphere in the nucleation step and the particle growth step are appropriately adjusted, so that the particle size distribution is narrow with a small particle size, and the central part having a low density composed of fine primary particles and the plate shape. Alternatively, transition metal-containing composite hydroxide particles composed of a high-density outer shell composed of needle-shaped primary particles are obtained, and the positive electrode active material obtained from such composite hydroxide particles has a hollow structure. It has a large contact area with the electrolytic solution, which makes it possible to improve the output characteristics.

特開2016−094307号公報には、核生成工程および粒子成長工程を備え、粒子成長工程において、所定の条件で、粒子成長工程を開始してから一定の時間が経過した後に酸化剤の供給を開始し、かつ、さらに所定時間を経過した時点で酸化剤の供給を停止する操作を少なくとも1回行うことで、中心部の外側に、微細な一次粒子が凝集した低密度部と、板状一次粒子が凝集した高密度部が積層した複合水酸化物粒子の構造が形成されることが開示されている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-094307 includes a nuclear generation step and a particle growth step, and supplies an oxidizing agent in the particle growth step after a certain period of time has elapsed from the start of the particle growth step under predetermined conditions. By performing the operation of starting and stopping the supply of the oxidizing agent at least once after a lapse of a predetermined time, a low-density portion in which fine primary particles are aggregated and a plate-shaped primary portion are performed on the outside of the central portion. It is disclosed that a structure of composite hydroxide particles in which high-density portions in which particles are aggregated is laminated is formed.

WO2014/181891号公報、特開2018−104276号公報には、少なくとも遷移金属を含有する金属化合物とアンモニウムイオン供給体とを含む核生成用水溶液のpH値を12.0〜14.0となるように制御し、核生成を行う核生成工程と、生成した核を含有する粒子成長用水溶液のpH値を、核生成工程のpH値よりも低く、かつ、10.5〜12.0となるように制御して成長させる粒子成長工程を備え、核生成工程および粒子成長工程の初期を非酸化性雰囲気とするとともに、粒子成長工程における所定のタイミングで、酸化性雰囲気に切り替えた後、再度、非酸化性雰囲気に切替える雰囲気制御を少なくとも1回行うことを特徴とする遷移金属含有複合水酸化物粒子の製造方法が開示されている。この方法により、小粒径で粒度分布が狭く、かつ、板状または針状一次粒子が凝集して形成された中心部を有し、中心部の外側に微細一次粒子が凝集して形成された低密度層と、板状一次粒子が凝集して形成された高密度層が交互に積層した積層構造を2つ備える遷移金属含有複合水酸化物粒子が得られる。 In WO2014 / 181891 and JP-A-2018-104276, the pH value of the nucleation aqueous solution containing at least a metal compound containing a transition metal and an ammonium ion feeder is set to 12.0 to 14.0. The pH value of the nucleation step of performing nucleation and the aqueous solution for particle growth containing the generated nuclei is lower than the pH value of the nucleation step and is 10.5-12.0. It is equipped with a particle growth step in which the pH is controlled to grow, and the initial stage of the nucleation step and the particle growth step is set to a non-oxidizing atmosphere. A method for producing a transition metal-containing composite hydroxide particle is disclosed, which comprises performing an atmosphere control for switching to an oxidizing atmosphere at least once. By this method, a small particle size, a narrow particle size distribution, a central portion formed by agglomeration of plate-shaped or needle-shaped primary particles, and fine primary particles agglomerated on the outside of the central portion were formed. A transition metal-containing composite hydroxide particle having two laminated structures in which a low-density layer and a high-density layer formed by aggregating plate-shaped primary particles are alternately laminated can be obtained.

これらの構造を有する遷移金属含有複合水酸化物を前駆体とする正極活物質は、小粒径で粒度分布が狭く、中空構造、空間部を有する構造、あるいは、空間部を有する多層構造を備えたものとなる。したがって、これらの正極活物質を用いた二次電池では、電池容量、出力特性およびサイクル特性を同時に改善できると考えられる。 The positive electrode active material having these structures and using a transition metal-containing composite hydroxide as a precursor has a small particle size and a narrow particle size distribution, and has a hollow structure, a structure having a space portion, or a multilayer structure having a space portion. It becomes a thing. Therefore, in a secondary battery using these positive electrode active materials, it is considered that the battery capacity, output characteristics and cycle characteristics can be improved at the same time.

また、リチウムイオン二次電池の高出力密度化を図る観点から、正極活物質の粒子性状を調整することが提案されている。たとえば、特開2012−109166号公報には、正極活物質のBET比表面積を0.5m/g〜1.9m/g、および/または、DBP(フタル酸ジブチル)吸収量を20ml/100g以上とすることで、内部抵抗が低く、出力特性に優れた二次電池が実現される旨が開示されている。また、特開2015−191854号公報には、正極活物質のBET比表面積(m/g)をSとし、DBP吸収量(ml/100g)をQとしたときに、BET比表面積およびDBP吸収量を変数とする二次元の座標系において、(S,Q)が、(0.1,30)、(0.95,30)、(1.7,37.5)、(1.7,71)、 (0.1,54)の5つの座標点のうち隣り合う座標点同士を直線状に結んだ五角形の範囲内とすることで、高い耐過充電性能および優れた電池特性とを兼ね備えた二次電池が実現される旨が開示されている。 Further, from the viewpoint of increasing the output density of the lithium ion secondary battery, it has been proposed to adjust the particle properties of the positive electrode active material. For example, JP-A-2012-109166 discloses, a BET specific surface area 0.5m 2 /g~1.9m 2 / g of the positive electrode active material, and / or a DBP (dibutyl phthalate) absorption amount 20 ml / 100 g By doing so, it is disclosed that a secondary battery having low internal resistance and excellent output characteristics can be realized. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-191854, when the BET specific surface area (m 2 / g) of the positive electrode active material is S and the DBP absorption amount (ml / 100 g) is Q, the BET specific surface area and DBP absorption In a two-dimensional coordinate system with a quantity as a variable, (S, Q) are (0.1,30), (0.95,30), (1.7,37.5), (1.7, 71) Of the five coordinate points (0.1 and 54), by setting them within the range of a pentagon that connects adjacent coordinate points in a straight line, it has both high overcharge resistance and excellent battery characteristics. It is disclosed that a secondary battery will be realized.

特開2012−246199号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-246199 特開2013−147416号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-147416 WO2012/131881号公報WO2012 / 131881 特開2016−094307号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-094307 WO2014/181891号公報WO2014 / 181891 特開2018−104276号公報JP-A-2018-104276 特開2012−109166号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-109166 特開2015−191854号公報JP 2015-191854

しかしながら、これらの文献に記載の正極活物質の出力特性は、いまだ改善の余地があり、さらなる出力特性の改善が求められている。 However, there is still room for improvement in the output characteristics of the positive electrode active material described in these documents, and further improvement in the output characteristics is required.

本発明は、上記課題に鑑みて、リチウムイオン二次電池に用いられた際に、より優れた出力特性を実現することが可能なリチウムイオン二次電池用正極活物質を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery capable of realizing better output characteristics when used in a lithium ion secondary battery. To do.

本発明は、正極活物質を構成する二次粒子の粒子構造および粒子性状と出力特性との関係について、さらなる検討を鋭意行った結果、DBP(フタル酸ジブチル)吸収量に対する、BET比表面積の比である、「BET比表面積/DBP吸収量」を、特定の範囲とすることにより、さらに出力特性を向上させることができると知見が得られた。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。 The present invention has further studied the relationship between the particle structure and particle properties of the secondary particles constituting the positive electrode active material and the output characteristics, and as a result, the ratio of the BET specific surface area to the amount of DBP (dibutyl phthalate) absorbed. It was found that the output characteristics can be further improved by setting the "BET specific surface area / DBP absorption amount" to a specific range. The present invention has been completed based on such findings.

すなわち、本発明は、リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなるリチウムイオン二次電池用正極活物質であって、
該正極活物質は、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成され、JIS K 6217−4:2008に準じて測定されたDBP(フタル酸ジブチル)吸収量に対する、BET比表面積(BET法により測定された比表面積)の比である、「BET比表面積/DBP吸収量」が0.048以上であることを特徴とする。
That is, the present invention is a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery made of a composite oxide containing lithium nickel manganese cobalt.
The positive electrode active material is composed of secondary particles formed by aggregating a plurality of primary particles, and has a BET specific surface area with respect to the amount of DBP (dibutyl phthalate) absorbed measured according to JIS K 6217-4: 2008. It is characterized in that "BET specific surface area / DBP absorption amount", which is a ratio of (specific surface area measured by the BET method), is 0.048 or more.

本発明の正極活物質において、前記「BET比表面積/DBP吸収量」は、0.050以上0.100以下であることが好ましい。 In the positive electrode active material of the present invention, the "BET specific surface area / DBP absorption amount" is preferably 0.050 or more and 0.100 or less.

本発明の正極活物質において、前記BET比表面積と、前記二次粒子についてのレーザー光回折散乱式粒度分析計で測定した体積積算値から求めたd50との積が、9.0以上であることが好ましい。 In the positive electrode active material of the present invention, the product of the BET specific surface area and d50 obtained from the volume integrated value measured by the laser light diffraction / scattering type particle size analyzer for the secondary particles is 9.0 or more. Is preferable.

本発明の正極活物質の前記d50は、3μm以上15μm以下であることが好ましい。 The d50 of the positive electrode active material of the present invention is preferably 3 μm or more and 15 μm or less.

本発明の正極活物質において、前記体積積算値から求めた、前記二次粒子の粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/d50〕は、1.0以下であることが好ましい。 In the positive electrode active material of the present invention, [(d90-d10) / d50], which is an index showing the spread of the particle size distribution of the secondary particles obtained from the volume integrated value, is preferably 1.0 or less. ..

本発明の正極活物質のBET比表面積は、1.5m/g以上5.0m/g以下であることが好ましい。 The BET specific surface area of the positive electrode active material of the present invention is preferably 1.5 m 2 / g or more and 5.0 m 2 / g or less.

本発明の正極活物質のDBP吸収量は、30ml/100g以上65ml/100g以下であることが好ましい。 The amount of DBP absorbed by the positive electrode active material of the present invention is preferably 30 ml / 100 g or more and 65 ml / 100 g or less.

本発明の正極活物質において、前記二次粒子は、前記一次粒子が互いに電気的に導通する凝集部と、および、該凝集部の中に分散して存在する空間部とを備えることが好ましい。さらに、前記二次粒子は、前記凝集部と電気的に導通する外殻部を、前記凝集部の外側にさらに備えることが好ましい。 In the positive electrode active material of the present invention, it is preferable that the secondary particles include an agglomerated portion in which the primary particles are electrically conductive with each other and a space portion in which the primary particles are dispersed and exist in the agglomerated portion. Further, it is preferable that the secondary particles are further provided with an outer shell portion that is electrically conductive with the agglomerated portion on the outside of the agglomerated portion.

本発明の正極活物質において、X線回折による(003)面のピークの半価幅からシェラー式を用いて前記一次粒子の結晶子径を求めた場合に、該結晶子径が、30nm以上150nm以下であることが好ましい。 In the positive electrode active material of the present invention, when the crystallite diameter of the primary particles is determined from the half-value width of the peak of the (003) plane by X-ray diffraction using the Scheller formula, the crystallite diameter is 30 nm or more and 150 nm. The following is preferable.

本発明の正極活物質のタップ密度は、0.8g/cm以上2.0g/cm以下であることが好ましい。 The tap density of the positive electrode active material of the present invention is preferably 0.8 g / cm 3 or more and 2.0 g / cm 3 or less.

前記リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物は、一般式:Li1+uNiMnCo(−0.05≦u≦0.50、x+y+z+t=1、0.3≦x≦0.9、0<y≦0.5、0<z≦0.5、0≦t≦0.1、Mは、Mg、Al、Si、Ca、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の添加元素)で表される組成を有し、かつ、層状構造を有する六方晶系の結晶構造を有することが好ましい。 The lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide has a general formula: Li 1 + u Ni x Mn y Co z M t O 2 (−0.05 ≦ u ≦ 0.50, x + y + z + t = 1, 0.3 ≦ x ≦ 0. 9, 0 <y ≦ 0.5, 0 <z ≦ 0.5, 0 ≦ t ≦ 0.1, M is Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf , Ta, W), and preferably has a hexagonal crystal structure having a layered structure.

本発明のリチウムイオン二次電池は、正極、負極、セパレーター、および非水電解質、あるいは、正極、負極、および固体電解質を備え、前記正極に用いられる正極活物質として、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質が用いられていることを特徴とする。 The lithium ion secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte, or a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte, and is a positive electrode active material used for the positive electrode. It is characterized in that a positive electrode active material for a battery is used.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質では、電解液との接触面積を大きくすることができ、出力特性を改善することが可能である。したがって、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質用を適用したリチウムイオン二次電池は、高い出力特性を提供することが可能となるため、その工業的な意義は非常に大きい。 In the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention, the contact area with the electrolytic solution can be increased, and the output characteristics can be improved. Therefore, the lithium ion secondary battery to which the positive electrode active material for the lithium ion secondary battery of the present invention is applied can provide high output characteristics, and thus its industrial significance is very large.

図1は、本発明の一実施形態の一例に係るリチウムイオン二次電池用正極活物質を得るために用いられる前駆体である、ニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物の二次粒子の構造についての概略断面図である。FIG. 1 outlines the structure of secondary particles of a nickel-manganese cobalt-containing composite oxide, which is a precursor used for obtaining a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to an example of an embodiment of the present invention. It is a sectional view. 図2は、電池評価に使用した2032型コイン電池の概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a 2032 type coin battery used for battery evaluation. 図3は、インピーダンス評価の測定例と解析に使用した等価回路の概略説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory view of a measurement example of impedance evaluation and an equivalent circuit used for analysis.

1.リチウムイオン二次電池用正極活物質
本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質(以下、「正極活物質」という)は、リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなる正極活物質であって、該正極活物質は、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成され、JIS K 6217−4:2008に準じて測定されたDBP(フタル酸ジブチル)吸収量に対するBET比表面積(BET法により測定された比表面積)の比である、「BET比表面積/ DBP吸収量」が0.048以上、好ましくは0.050以上であることを特徴とする。
1. 1. Positive Electrode Active Material for Lithium Ion Secondary Battery The positive electrode active material for lithium ion secondary battery of the present invention (hereinafter referred to as "positive electrode active material") is a positive electrode active material composed of a composite oxide containing lithium nickel manganese cobalt. The positive electrode active material is composed of secondary particles formed by aggregating a plurality of primary particles, and has a BET specific surface area (BET specific surface area) with respect to the amount of DBP (dibutyl phthalate) absorbed measured according to JIS K 6217-4: 2008. The "BET specific surface area / DBP absorption amount", which is the ratio of the specific surface area measured by the BET method), is 0.048 or more, preferably 0.050 or more.

本発明の正極活物質は、リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物、すなわち、遷移金属として、少なくともニッケル、マンガン、およびコバルト(NMC)を含有する三元系の正極活物質である。 The positive electrode active material of the present invention is a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide, that is, a ternary positive electrode active material containing at least nickel, manganese, and cobalt (NMC) as transition metals.

リチウム遷移金属含有複合酸化物のうちでも、リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物は、より耐候性に優れ、かつ、より取り扱いやすい材料であることから、リチウム遷移金属含有複合酸化物の開発において、最重要視されている材料である。 Among the lithium transition metal-containing composite oxides, the lithium nickel-manganese-cobalt-containing composite oxide is the most weather-resistant and easy-to-handle material in the development of the lithium transition metal-containing composite oxide. It is an important material.

本発明は、遷移金属として、少なくともニッケル、マンガン、およびコバルトを含有する、リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物(NMC)からなる三元系のリチウムイオン二次電池用正極活物質において、その粒子表面およびその粒子内部における粒子性状をより適切なものとすることにより、電解液との接触面積をより大きくして、リチウムイオン二次電池を構成した場合に、その出力特性のさらなる改善を可能とする点に特徴がある。 The present invention relates to a ternary positive electrode active material for a lithium ion secondary battery made of a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide (NMC) containing at least nickel, manganese, and cobalt as a transition metal, and its particle surface. And by making the particle properties inside the particles more appropriate, the contact area with the electrolytic solution can be made larger, and when a lithium ion secondary battery is constructed, the output characteristics can be further improved. It is characterized by points.

(1)BET比表面積/DBP吸収量
本発明において、BET比表面積は、窒素ガス吸着法によって測定した正極活物質の粉末試料表面に吸着した窒素量からBET法で解析することにより得られる表面積を意味する。
(1) BET Specific Surface Area / DBP Absorption Amount In the present invention, the BET specific surface area is the surface area obtained by analyzing the amount of nitrogen adsorbed on the surface of the powder sample of the positive electrode active material measured by the nitrogen gas adsorption method by the BET method. means.

DBP吸収量は、DBP(フタル酸ジブチルあるいはフタル酸ジ−ノルマル−ブチル)を試薬液体として使用して、「JIS K 6217−4:2008(ゴム用カーボンブラック−基本特性−第4部:オイル吸収量の求め方(圧縮試料を含む))」に記載された手順に従って求められた測定値を意味する。ただし、その操作工程が煩雑であるため、一般的には、JISに準拠して上市された吸収量測定装置を用いて、吸油量は測定される。その測定結果は、試料100gあたりの吸収量で算出されるため、単位は「ml/100g」で表される。 For the amount of DBP absorbed, DBP (dibutyl phthalate or di-normal-butyl phthalate) was used as the reagent liquid, and "JIS K 6217-4: 2008 (Carbon Black for Rubber-Basic Characteristics-Part 4: Oil Absorption" It means the measured value obtained according to the procedure described in "How to determine the amount (including compressed sample))". However, since the operation process is complicated, the oil absorption amount is generally measured by using an absorption amount measuring device marketed in accordance with JIS. Since the measurement result is calculated by the amount of absorption per 100 g of the sample, the unit is represented by "ml / 100 g".

本発明における「BET比表面積/DBP吸収量」は、正極活物質を構成する二次粒子の粒子表面および粒子内部における粒子性状の指標となる。 The "BET specific surface area / DBP absorption amount" in the present invention is an index of particle properties on the particle surface and inside the particles of the secondary particles constituting the positive electrode active material.

BET比表面積が大きくなるほど、正極活物質と電解質との接触面積が大きくなり、リチウムイオン二次電池(以下、「二次電池」という)の出力特性を大幅に改善することが可能となる。 As the BET specific surface area increases, the contact area between the positive electrode active material and the electrolyte increases, and the output characteristics of the lithium ion secondary battery (hereinafter referred to as “secondary battery”) can be significantly improved.

DBP吸収量は、二次粒子に存在する空間部の存在比率(以下、「空間部率」という)を示す指標であり、DBP吸収量が大きくなると、空間部率も大きくなり、BET比表面積を増大させる傾向となる。 The DBP absorption amount is an index showing the abundance ratio of the space part existing in the secondary particles (hereinafter referred to as "space part ratio"), and as the DBP absorption amount increases, the space part ratio also increases, and the BET specific surface area is increased. It tends to increase.

本発明の正極活物質では、DBP吸収量に対するBET比表面積の比である「BET比表面積/ DBP吸収量」を従来よりも大きくすることで、電解質を二次粒子の内部に取り込む空間部率以上に電解液との接触面積を大きくすることができ、その出力特性をより改善することが可能となっている。BET比表面積を大きくするためにDBP吸収量を大きくし過ぎると、正極活物質のかさ密度が低下して充填性が低下し、電池における容積あたり容量が低下する。また、正極活物質の二次粒子の強度が低下するため、サイクル特性が悪化する可能性がある。本発明では、「BET比表面積/DBP吸収量」が大きいため、充填性や強度の低下を抑制しながら、BET比表面積を増加させて出力特性を向上させることが可能となっている。 In the positive electrode active material of the present invention, by making the "BET specific surface area / DBP absorption amount", which is the ratio of the BET specific surface area to the DBP absorption amount, larger than before, the spatial part ratio or more that takes in the electrolyte inside the secondary particles or more. In addition, the contact area with the electrolytic solution can be increased, and its output characteristics can be further improved. If the DBP absorption amount is made too large in order to increase the BET specific surface area, the bulk density of the positive electrode active material is lowered, the filling property is lowered, and the capacity per volume of the battery is lowered. In addition, since the strength of the secondary particles of the positive electrode active material is lowered, the cycle characteristics may be deteriorated. In the present invention, since the "BET specific surface area / DBP absorption amount" is large, it is possible to increase the BET specific surface area and improve the output characteristics while suppressing the decrease in filling property and strength.

ただし、BET比表面積/ DBP吸収量が大きくなりすぎると、二次電池の正極材として用いた場合、熱安定性が低下する可能性があるため、0.100以下とすることが好ましく、0.095以下とすることがより好ましい。 However, if the BET specific surface area / DBP absorption amount becomes too large, the thermal stability may decrease when used as a positive electrode material for a secondary battery. Therefore, it is preferably 0.100 or less. It is more preferably 095 or less.

(2)BET比表面積
本発明の正極活物質においては、正極活物質を構成する二次粒子の粒子性状の指標である、「BET比表面積/DBP吸収量」が上述の範囲にある限り、正極活物質のBET比表面積は特に限定されることはない。ただし、本発明の正極活物質のBET比表面積は、1.5m/g以上5.0m/g以下であることが好ましく、2.0m/g以上4.5m/g以下であることがより好ましい。
(2) BET Specific Surface Area In the positive electrode active material of the present invention, as long as the "BET specific surface area / DBP absorption amount", which is an index of the particle properties of the secondary particles constituting the positive electrode active material, is within the above range, the positive electrode is used. The BET specific surface area of the active material is not particularly limited. However, the BET specific surface area of the positive electrode active material of the present invention is preferably 1.5 m 2 / g or more and 5.0 m 2 / g or less, and 2.0 m 2 / g or more and 4.5 m 2 / g or less. Is more preferable.

本発明において、正極活物質の比表面積が1.5m/g未満では、二次電池を構成した場合に、正極活物質と電解質との反応面積を十分に確保することができず、二次電池の出力特性を十分に向上させることができない場合がある。一方、比表面積が5.0m/gを超えると、正極活物質と電解質との反応面積が多くなりすぎ、二次電池の耐久性が低下する場合がある。 In the present invention, if the specific surface area of the positive electrode active material is less than 1.5 m 2 / g, a sufficient reaction area between the positive electrode active material and the electrolyte cannot be sufficiently secured when the secondary battery is configured, and the secondary battery cannot be secured sufficiently. It may not be possible to sufficiently improve the output characteristics of the battery. On the other hand, if the specific surface area exceeds 5.0 m 2 / g, the reaction area between the positive electrode active material and the electrolyte becomes too large, and the durability of the secondary battery may decrease.

(3)DBP吸収量
DBP吸収量についても、上記「BET比表面積/DBP吸収量」が上述の範囲にある限り、特に限定されることはない。ただし、本発明の正極活物質のDBP吸収量は、30ml/100g以上65ml/100g以下であることが好ましく、40ml/100g以上55ml/100g以下であることがより好ましい。
(3) DBP absorption amount The DBP absorption amount is not particularly limited as long as the above-mentioned "BET specific surface area / DBP absorption amount" is within the above range. However, the amount of DBP absorbed by the positive electrode active material of the present invention is preferably 30 ml / 100 g or more and 65 ml / 100 g or less, and more preferably 40 ml / 100 g or more and 55 ml / 100 g or less.

本発明において、正極活物質のDBP吸収量が30ml/100gを下回ると、十分な空間部が形成されないことに起因して、十分なBET比表面積が得られない場合がある。一方、DBP吸収量が65ml/100gを超えると、二次粒子の内部に、構造的に空間部が多く存在しすぎ、正極活物質のかさ密度が低くなって、その充填性が低下し、二次電池を構成した場合に、単位体積あたりの電池容量が十分に得られない場合がある。 In the present invention, if the amount of DBP absorbed by the positive electrode active material is less than 30 ml / 100 g, a sufficient BET specific surface area may not be obtained due to the fact that a sufficient space is not formed. On the other hand, when the amount of DBP absorbed exceeds 65 ml / 100 g, there are structurally too many spaces inside the secondary particles, the bulk density of the positive electrode active material becomes low, and the filling property is lowered. When the next battery is configured, the battery capacity per unit volume may not be sufficiently obtained.

(4)粒子構造
本発明の正極活物質は、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成される。本発明では、正極活物質を構成する二次粒子の粒子性状が、その指標である、「BET比表面積/DBP吸収量」について上述の範囲にある限り、好ましくは、上述したBET比表面積および/またはDBP吸収量の範囲にある限り、二次粒子の構造は特に限定されることはない。
(4) Particle Structure The positive electrode active material of the present invention is composed of secondary particles formed by aggregating a plurality of primary particles. In the present invention, as long as the particle properties of the secondary particles constituting the positive electrode active material are within the above-mentioned range with respect to the index of "BET specific surface area / DBP absorption amount", the above-mentioned BET specific surface area and / Alternatively, the structure of the secondary particles is not particularly limited as long as it is within the range of the amount of DBP absorbed.

ただし、本発明の正極活物質では、二次粒子が、一次粒子が凝集して構成され、互いに電気的に導通する凝集部と、および、該凝集部の中に分散して存在する空間部とを備えることが好ましい。 However, in the positive electrode active material of the present invention, the secondary particles are formed by aggregating the primary particles and electrically conducting with each other, and a space portion existing dispersed in the agglomerated portion. It is preferable to provide.

ここで、「電気的に導通する」とは、一次粒子の凝集部同士が、構造的に接続され、電気的に導通可能な状態であることを意味する。「空間部」は、凝集部内に形成された気孔部である。空間部は、凝集部を形成する一次粒子の存在により相互に離間して存在するが、一次粒子間の粒界や空隙を介して、粒子の外部および空間部の相互に連通し、空間部内への電解質と導電助剤の進入が可能である。 Here, "electrically conductive" means that the agglomerated portions of the primary particles are structurally connected to each other and are in a state of being electrically conductive. The "space portion" is a pore portion formed in the agglomerated portion. The space part exists apart from each other due to the presence of the primary particles forming the agglomerate part, but communicates with each other outside the particle and the space part through the grain boundaries and voids between the primary particles, and enters the space part. Electrolytes and conductive auxiliaries can enter.

本発明の好ましい態様の粒子構造を有する正極活物質では、一次粒子間の粒界や空隙または空間部を介して、二次粒子の内部に電解質が進入するため、二次粒子の表面ばかりでなく、二次粒子の内部においても、リチウムの脱離および挿入が可能となる。しかも、この正極活物質は、凝集部同士が電気的に導通し、かつ、その導通経路の断面積が十分に大きいため、二次粒子内部の抵抗(内部抵抗)を大幅に低減することができる。さらに、空間部を適度な大きさに制御する、たとえば空間部を従来よりも小さく多く分散させることにより、DBP吸収量に対してBET比表面積を大きくすることができる。すなわち、このような構造により、二次粒子が適切な空間部率を備えつつ、十分なBET比表面積を有する粒子性状を備えることが可能となるため、このような粒子構造の正極活物質を正極材料に用いて二次電池を構成した場合、その出力特性をさらに改善することができる。 In the positive electrode active material having the particle structure of the preferred embodiment of the present invention, since the electrolyte enters the inside of the secondary particles through the grain boundaries, voids or spaces between the primary particles, not only the surface of the secondary particles but also the surface of the secondary particles , Lithium can be desorbed and inserted even inside the secondary particles. Moreover, in this positive electrode active material, since the agglomerated portions are electrically conductive with each other and the cross-sectional area of the conduction path is sufficiently large, the resistance (internal resistance) inside the secondary particles can be significantly reduced. .. Further, by controlling the space portion to an appropriate size, for example, by dispersing the space portion smaller and larger than before, the BET specific surface area can be increased with respect to the DBP absorption amount. That is, since such a structure makes it possible for the secondary particles to have a particle property having a sufficient BET specific surface area while having an appropriate space ratio, a positive electrode active material having such a particle structure is used as a positive electrode. When a secondary battery is constructed by using it as a material, its output characteristics can be further improved.

本発明の正極活物質において、前記二次粒子は、前記凝集部と電気的に導通する外殻部を、前記凝集部の外側にさらに備えるがさらに好ましい。ここで、「外殻部」は、二次粒子の最も外側に形成された層状の構造部を意味する。二次粒子が、外殻部を備えることで、その粒子構造をより堅固なものとすることができ、充填時や使用時における二次粒子の破壊をより適切に阻止することが可能となる。この場合でも、外殻部を構成する一次粒子の粒界や空隙から、二次粒子の内部、特に空間部に、電解質や導電助剤が進入可能である。また、外殻部も凝集部と電気的に導通し、かつ、その導通経路の断面積が十分に大きいため、二次粒子内部の抵抗(内部抵抗)をより低減させることが可能となる。 In the positive electrode active material of the present invention, it is more preferable that the secondary particles are further provided with an outer shell portion that is electrically conductive with the agglomerated portion on the outside of the agglomerated portion. Here, the "outer shell portion" means a layered structural portion formed on the outermost side of the secondary particles. By providing the secondary particles with an outer shell portion, the particle structure thereof can be made more rigid, and it becomes possible to more appropriately prevent the destruction of the secondary particles during filling and use. Even in this case, the electrolyte and the conductive auxiliary agent can enter the inside of the secondary particles, particularly the space, from the grain boundaries and voids of the primary particles constituting the outer shell portion. Further, since the outer shell portion is also electrically conductive with the agglomerated portion and the cross-sectional area of the conduction path is sufficiently large, the resistance (internal resistance) inside the secondary particles can be further reduced.

(5)BET比表面積とd50の積
本発明の正極活物質においては、そのBET比表面積と、該正極活物質を構成する二次粒子についての、レーザー光回折散乱式粒度分析計で測定した体積積算値から求めたd50(メディアン径)との積が、9.0以上であることが好ましい。
(5) Product of BET specific surface area and d50 In the positive electrode active material of the present invention, the volume of the BET specific surface area and the secondary particles constituting the positive electrode active material measured by a laser light diffraction / scattering type particle size analyzer. The product with d50 (median diameter) obtained from the integrated value is preferably 9.0 or more.

ここで、d50は、それぞれの二次粒子の体積を粒径の小さい側から累積し、その累積体積が全二次粒子の合計体積の50%となる粒径(全体体積を100%にして粒度分布の累積曲線を求めたときに、この累積曲線が50%となる点の粒径)を意味する。 Here, d50 is a particle size in which the volume of each secondary particle is accumulated from the smaller particle size side, and the cumulative volume is 50% of the total volume of all the secondary particles (the particle size is set to 100% of the total volume). When the cumulative curve of the distribution is obtained, it means the particle size of the point where this cumulative curve is 50%).

一般に、正極活物質を構成する二次粒子の粒径が大きくなると、そのBET比表面積は減少し、二次粒子の粒径が小さくなると、そのBET比表面積は増加する傾向がある。本発明の正極活物質では、そのBET比表面積とd50との積を9.0以上とすることで、二次粒子の粒径が大きい場合においても、そのBET比表面積を十分に確保して、正極活物質と電解質との接触面積を十分なものとし、二次電池を構成した場合に、その出力特性を向上させることを可能としている。 In general, when the particle size of the secondary particles constituting the positive electrode active material is large, the BET specific surface area tends to decrease, and when the particle size of the secondary particles is small, the BET specific surface area tends to increase. In the positive electrode active material of the present invention, by setting the product of the BET specific surface area and d50 to 9.0 or more, the BET specific surface area can be sufficiently secured even when the particle size of the secondary particles is large. The contact area between the positive electrode active material and the electrolyte is sufficient, and when a secondary battery is constructed, its output characteristics can be improved.

この観点から、本発明では、正極活物質のBET比表面積とd50との積は、9.5以上であることがより好ましく、10.0以上であることがさらに好ましい。ただし、二次電池の熱安定性や耐久性の観点からは、正極活物質のBET比表面積とd50との積は、25.0以下とすることが好ましく、20.0以下とすることがより好ましい。 From this viewpoint, in the present invention, the product of the BET specific surface area of the positive electrode active material and d50 is more preferably 9.5 or more, and further preferably 10.0 or more. However, from the viewpoint of thermal stability and durability of the secondary battery, the product of the BET specific surface area of the positive electrode active material and d50 is preferably 25.0 or less, and more preferably 20.0 or less. preferable.

(6)d50(メディアン径)
本発明の正極活物質では、該正極活物質を構成する二次粒子についての、レーザー光回折散乱式粒度分析計で測定した体積積算値から求めたd50が、3μm以上15μm以下であることが好ましく、4μm以上10μm以下であることがより好ましく、4μm以上8μm以下であることがさらに好ましい。
(6) d50 (median diameter)
In the positive electrode active material of the present invention, the d50 of the secondary particles constituting the positive electrode active material is preferably 3 μm or more and 15 μm or less obtained from the volume integrated value measured by the laser light diffraction / scattering type particle size analyzer. It is more preferably 4 μm or more and 10 μm or less, and further preferably 4 μm or more and 8 μm or less.

正極活物質のd50がこのような範囲にあれば、この正極活物質を用いた二次電池の単位体積あたりの電池容量を増加させることができるばかりでなく、その安全性や出力特性も改善することが可能となる。d50が3μm未満では、正極活物質の充填性が低下し、単位体積あたりの電池容量を増加させることができないことがある。一方、d50が15μmを超えると、正極活物質の反応面積が低下し、電解質との界面が減少するため、この正極活物質を用いた二次電池の出力特性を改善することが困難となる場合がある。 If the d50 of the positive electrode active material is within such a range, not only can the battery capacity per unit volume of the secondary battery using this positive electrode active material be increased, but also its safety and output characteristics are improved. It becomes possible. If d50 is less than 3 μm, the filling property of the positive electrode active material is lowered, and the battery capacity per unit volume may not be increased. On the other hand, when d50 exceeds 15 μm, the reaction area of the positive electrode active material decreases and the interface with the electrolyte decreases, so that it becomes difficult to improve the output characteristics of the secondary battery using this positive electrode active material. There is.

(7)粒度分布
本発明の正極活物質では、該正極活物質を構成する二次粒子についての、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/d50〕が、1.0以下であることが好ましく、0.7以下であることがより好ましく、0.6以下であることがさらに好ましい。
(7) Particle Size Distribution In the positive electrode active material of the present invention, [(d90-d10) / d50], which is an index indicating the spread of the particle size distribution of the secondary particles constituting the positive electrode active material, is 1.0 or less. It is preferably 0.7 or less, more preferably 0.6 or less.

このように、粒度分布の狭い二次粒子により構成される正極活物質は、微細粒子や粗大粒子の割合が少なく、これを用いた二次電池は、安全性、サイクル特性、および出力特性が優れたものとなる。 As described above, the positive electrode active material composed of secondary particles having a narrow particle size distribution has a small proportion of fine particles and coarse particles, and a secondary battery using these is excellent in safety, cycle characteristics, and output characteristics. It becomes a thing.

これに対して、〔(d90−d10)/d50〕が1.0を超えると、正極活物質中の微細粒子や粗大粒子の割合が増加する。たとえば、微細粒子の割合が多いと、微細粒子の局所的な反応に起因して、二次電池が発熱しやすくなり、安全性が低下するばかりでなく、微細粒子の選択的な劣化により、サイクル特性が劣ったものとなることがある。また、粗大粒子の割合が多いと、電解質と正極活物質の反応面積を十分に確保することができず、出力特性が劣ったものとなることがある。 On the other hand, when [(d90-d10) / d50] exceeds 1.0, the proportion of fine particles and coarse particles in the positive electrode active material increases. For example, if the proportion of fine particles is high, the secondary battery tends to generate heat due to the local reaction of the fine particles, which not only reduces the safety but also causes the cycle due to the selective deterioration of the fine particles. The characteristics may be inferior. Further, if the proportion of coarse particles is large, the reaction area between the electrolyte and the positive electrode active material cannot be sufficiently secured, and the output characteristics may be inferior.

工業規模の生産を前提とした場合には、正極活物質として、〔(d90−d10)/d50〕が過度に小さいものを用いることは現実的ではない。したがって、コストや生産性を考慮すると、〔(d90−d10)/d50〕の下限値は、0.25程度とすることが好ましい。 Assuming industrial-scale production, it is not realistic to use a positive electrode active material having an excessively small [(d90-d10) / d50]. Therefore, in consideration of cost and productivity, the lower limit of [(d90-d10) / d50] is preferably about 0.25.

なお、粒度分布の広がりを示す指標〔(d90−d10)/d50〕におけるd10およびd90の意味、ならびに、これらの求め方は、上述のd50の場合と同様である。すなわち、d90は、それぞれの粒子の体積を粒径の小さい側から累積し、その累積体積が全粒子の合計体積の90%となる粒径を意味する。d10は、それぞれの粒子の体積を粒径の小さい側から累積し、その累積体積が全粒子の合計体積の10%となる粒径を意味する。 The meanings of d10 and d90 in the index [(d90-d10) / d50] indicating the spread of the particle size distribution, and how to obtain them are the same as in the case of d50 described above. That is, d90 means a particle size in which the volume of each particle is accumulated from the smaller particle size side and the accumulated volume is 90% of the total volume of all particles. d10 means a particle size in which the volume of each particle is accumulated from the smaller particle size side and the accumulated volume is 10% of the total volume of all particles.

(8)一次粒子
本発明の正極活物質において、二次粒子を構成する一次粒子は、平均粒径が0.05μm以上0.5μm以下の範囲にある大きさで形成されることが好ましい。
(8) Primary Particles In the positive electrode active material of the present invention, the primary particles constituting the secondary particles are preferably formed in a size having an average particle size in the range of 0.05 μm or more and 0.5 μm or less.

一次粒子の大きさは、二次粒子を樹脂などに埋め込み、クロスセクションポリッシャー加工などにより、その断面観察が可能な状態とした後、その断面について、FE−SEMなどのSEMを用いて観察する。二次粒子の断面に存在する10個以上の一次粒子の最大外径(長軸径)を測定し、その平均値を求め、この値を、この二次粒子における一次粒子の粒径とする。次に、10個以上の二次粒子について、同様に一次粒子の粒径を求める。最後に、これらの二次粒子について得られた粒径の平均を求めることにより、これらの二次粒子全体における一次粒子の平均粒径を決定する。 The size of the primary particles is determined by embedding the secondary particles in a resin or the like and making the cross section observable by cross-section polisher processing or the like, and then observing the cross section using an SEM such as FE-SEM. The maximum outer diameter (major axis diameter) of 10 or more primary particles existing in the cross section of the secondary particles is measured, the average value is obtained, and this value is taken as the particle size of the primary particles in the secondary particles. Next, for 10 or more secondary particles, the particle size of the primary particles is similarly determined. Finally, the average particle size of the primary particles in all of these secondary particles is determined by obtaining the average particle size obtained for these secondary particles.

一次粒子の平均粒径が0.05μmを下回ると、脆弱になり十分な電池性能が得られないという問題が生ずる可能性がある。一方、一次粒子の平均粒径が0.5μmを上回ると、粒子内の固体内拡散距離が長くなり、十分な電池性能が得られないという問題が生ずる可能性がある。 If the average particle size of the primary particles is less than 0.05 μm, there is a possibility that the primary particles become fragile and a problem that sufficient battery performance cannot be obtained may occur. On the other hand, if the average particle size of the primary particles exceeds 0.5 μm, the diffusion distance in the solid in the particles becomes long, which may cause a problem that sufficient battery performance cannot be obtained.

(9)(003)面のX線回折図形から求めた結晶子径
本発明の正極活物質では、X線回折による(003)面のピークの半価幅からシェラー式を用いて一次粒子の結晶子径を求めた場合に、その結晶子径が、30nm以上150nm以下であることが好ましく、40nm以上130nm以下であることがより好ましく、70nm以上125nm以下であることがさらに好ましい。このような範囲の結晶子径を有する正極活物質は、結晶性がきわめて高く、二次電池の正極抵抗を低減させ、かつ、その出力特性を向上させることができるため、好ましい。
(9) Crystallet diameter obtained from the X-ray diffraction pattern of the (003) plane In the positive electrode active material of the present invention, the crystal of the primary particles is crystallized from the half-value width of the peak of the (003) plane by X-ray diffraction using the Scheller formula. When the child diameter is determined, the crystallite diameter is preferably 30 nm or more and 150 nm or less, more preferably 40 nm or more and 130 nm or less, and further preferably 70 nm or more and 125 nm or less. A positive electrode active material having a crystallite diameter in such a range is preferable because it has extremely high crystallinity, can reduce the positive electrode resistance of the secondary battery, and can improve its output characteristics.

(003)面の結晶子径が30nm未満であると、一次粒子が微細で、正極活物質内の一次粒子間に存在する細孔が微細となりすぎて、正極活物質内に電解質が進入しがたくなるため、正極活物質と電解質との反応面積が減少し、二次電池の出力特性が低下することがある。一方、(003)面の結晶子径が150nmを超えると、一次粒子が粗大になりすぎて、二次粒子中に占める細孔の割合が極端に減少し、電解質の進入経路が減少するため、電解質との反応面積が減少して、二次電池の出力特性が低下することがある。 When the crystallite diameter of the (003) plane is less than 30 nm, the primary particles are fine, the pores existing between the primary particles in the positive electrode active material are too fine, and the electrolyte does not enter the positive electrode active material. Therefore, the reaction area between the positive electrode active material and the electrolyte may decrease, and the output characteristics of the secondary battery may decrease. On the other hand, when the crystallite diameter of the (003) plane exceeds 150 nm, the primary particles become too coarse, the proportion of pores in the secondary particles is extremely reduced, and the entry path of the electrolyte is reduced. The reaction area with the electrolyte may decrease, and the output characteristics of the secondary battery may deteriorate.

(10)タップ密度
携帯電子機器の使用時間や電気自動車の走行距離を伸ばすために、二次電池の高容量化は重要な課題となっている。一方、二次電池の電極の厚さは、電池全体のパッキングや電子伝導性の問題から数μm程度とすることが要求される。このため、正極活物質として高容量のものを使用するばかりでなく、正極活物質の充填性を高め、二次電池全体としての高容量化を図ることが必要となる。
(10) Tap Density In order to increase the usage time of portable electronic devices and the mileage of electric vehicles, increasing the capacity of secondary batteries has become an important issue. On the other hand, the thickness of the electrodes of the secondary battery is required to be about several μm due to problems of packing of the entire battery and electron conductivity. Therefore, it is necessary not only to use a high-capacity positive electrode active material, but also to improve the filling property of the positive electrode active material and to increase the capacity of the secondary battery as a whole.

このような観点から、本発明の正極活物質では、充填性(正極活物質を構成する二次粒子の球形性)の指標であるタップ密度を、0.8g/cm以上2.0g/cm以下とすることが好ましい。 From this point of view, in the positive electrode active material of the present invention, the tap density, which is an index of filling property (sphericality of secondary particles constituting the positive electrode active material), is 0.8 g / cm 3 or more and 2.0 g / cm. It is preferably 3 or less.

タップ密度が0.8g/cm未満のときは、BET比表面積を大きくしても、充填性が低く、二次電池全体の電池容量を十分に向上させることができない場合がある。タップ密度の上限値は、特に制限されるものではないが、本発明の粒子構造の場合、通常の製造条件での上限は、2.0g/cm程度となる。タップ密度は、1.0g/cm以上であることがより好ましく、1.1g/cm以上であることがさらに好ましい。 When the tap density is less than 0.8 g / cm 3 , even if the BET specific surface area is increased, the filling property is low and the battery capacity of the entire secondary battery may not be sufficiently improved. The upper limit of the tap density is not particularly limited, but in the case of the particle structure of the present invention, the upper limit under normal manufacturing conditions is about 2.0 g / cm 3. The tap density is more preferably 1.0 g / cm 3 or more, and further preferably 1.1 g / cm 3 or more.

なお、タップ密度とは、JIS Z−2504に基づき、容器に採取した試料粉末を、100回タッピングした後のかさ密度を表し、振とう比重測定器を用いて測定することができる。 The tap density represents the bulk density after tapping the sample powder collected in a container 100 times based on JIS Z-2504, and can be measured using a shaking specific gravity measuring device.

(11)組成
本発明は、リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなる正極活物質、すなわち、遷移金属として、少なくともニッケル、マンガン、およびコバルト(NMC)を含有する三元系の正極活物質に対して、広く適用可能であり、その組成が特に限定されることはない。
(11) Composition The present invention relates to a positive electrode active material composed of a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide, that is, a ternary positive electrode active material containing at least nickel, manganese, and cobalt (NMC) as transition metals. It is widely applicable, and its composition is not particularly limited.

ただし、本発明は、一般式:Li1+uNiMnCo(−0.05≦u≦0.50、x+y+z+t=1、0.3≦x≦0.9、0<y≦0.5、0.0<z≦0.5、0≦t≦0.1、Mは、Mg、Al、Si、Ca、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の添加元素)で表され、層状構造を有する六方晶系の結晶構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなる正極活物質に対して好適に適用することができる。 However, the present invention has the general formula: Li 1 + u Ni x Mn y Co z M t O 2 (-0.05 ≦ u ≦ 0.50, x + y + z + t = 1,0.3 ≦ x ≦ 0.9,0 <y ≦ 0.5, 0.0 <z ≦ 0.5, 0 ≦ t ≦ 0.1, M is Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, It can be suitably applied to a positive electrode active material composed of a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide having a hexagonal crystal structure having a layered structure and represented by one or more additive elements selected from W). it can.

この正極活物質において、リチウム(Li)の過剰量を示すuの値は、好ましくは−0.05以上0.50以下、より好ましくは0以上0.50以下、さらに好ましくは0以上0.35以下である。uの値を上記範囲に規制することにより、この正極活物質を正極材料として用いた二次電池の出力特性および電池容量を向上させることができる。これに対して、uの値が−0.05未満では、二次電池の正極抵抗が大きくなるため、出力特性を向上させることができないことがある。一方、0.50を超えると、初期放電容量が低下するばかりでなく、正極抵抗も大きくなってしまうことがある。 In this positive electrode active material, the value of u indicating the excess amount of lithium (Li) is preferably −0.05 or more and 0.50 or less, more preferably 0 or more and 0.50 or less, and further preferably 0 or more and 0.35. It is as follows. By restricting the value of u to the above range, the output characteristics and battery capacity of the secondary battery using this positive electrode active material as the positive electrode material can be improved. On the other hand, if the value of u is less than −0.05, the positive electrode resistance of the secondary battery becomes large, so that the output characteristics may not be improved. On the other hand, if it exceeds 0.50, not only the initial discharge capacity decreases, but also the positive electrode resistance may increase.

ニッケル(Ni)は、二次電池の高電位化および高容量化に寄与する元素である。その含有量を示すxの値は、好ましくは0.3以上0.9以下、より好ましくは0.4以上0.7以下、さらに好ましくは0.4以上0.6以下である。xの値が0.3未満では、この正極活物質を用いた二次電池のエネルギー密度を十分に向上させることができないことがある。一方、xの値が0.9を超えると、出力特性や耐久性を向上させる他の元素の含有量が減少し、正極活物質としての特性が十分に得られないことがある。 Nickel (Ni) is an element that contributes to increasing the potential and capacity of secondary batteries. The value of x indicating the content is preferably 0.3 or more and 0.9 or less, more preferably 0.4 or more and 0.7 or less, and further preferably 0.4 or more and 0.6 or less. If the value of x is less than 0.3, it may not be possible to sufficiently improve the energy density of the secondary battery using this positive electrode active material. On the other hand, when the value of x exceeds 0.9, the content of other elements that improve the output characteristics and durability decreases, and the characteristics as a positive electrode active material may not be sufficiently obtained.

マンガン(Mn)は、熱安定性の向上に寄与する元素である。その含有量を示すyの値は、好ましくは0を超えて0.5以下、より好ましくは0.1以上0.4以下である。yの値が0.5を超えると、高温作動時に正極活物質からMnが溶出し、充放電サイクル特性が劣化することがある。 Manganese (Mn) is an element that contributes to the improvement of thermal stability. The value of y indicating the content is preferably more than 0 and 0.5 or less, more preferably 0.1 or more and 0.4 or less. If the value of y exceeds 0.5, Mn may elute from the positive electrode active material during high temperature operation, and the charge / discharge cycle characteristics may deteriorate.

コバルト(Co)は、充放電サイクル特性の向上に寄与する元素である。その含有量を示すzの値は、好ましくは0を超えて0.5以下、より好ましくは0.1以上0.4以下である。zの値が0.3を超えると、この正極活物質を用いた二次電池の初期放電容量が低下することがある。 Cobalt (Co) is an element that contributes to the improvement of charge / discharge cycle characteristics. The value of z indicating the content is preferably more than 0 and 0.5 or less, more preferably 0.1 or more and 0.4 or less. If the value of z exceeds 0.3, the initial discharge capacity of the secondary battery using this positive electrode active material may decrease.

本発明の正極活物質では、二次電池の耐久性や出力特性をさらに改善するため、上述した金属元素に加えて、添加元素Mを含有してもよい。このような添加元素Mとしては、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)から選択される1種以上を用いることができる。 The positive electrode active material of the present invention may contain an additive element M in addition to the above-mentioned metal element in order to further improve the durability and output characteristics of the secondary battery. Examples of such additive element M include magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), calcium (Ca), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), zirconium (Zr), and niobium. One or more selected from (Nb), molybdenum (Mo), hafnium (Hf), tantalum (Ta), and tungsten (W) can be used.

添加元素Mの含有量を示すtの値は、好ましくは0以上0.1以下、より好ましくは0.001以上0.05以下である。tの値が0.1を超えると、Redox反応に寄与する金属元素が減少するため、電池容量が低下することがある。 The value of t indicating the content of the additive element M is preferably 0 or more and 0.1 or less, more preferably 0.001 or more and 0.05 or less. When the value of t exceeds 0.1, the metal elements that contribute to the Redox reaction decrease, so that the battery capacity may decrease.

このような添加元素Mは、正極活物質の粒子内部に分散させてもよく、正極活物質の粒子表面を被覆させてもよい。さらには、粒子内部に分散させた上で、その表面を被覆させてもよい。いずれにしても、添加元素Mの含有量が上記範囲となるように制御することが好ましい。 Such an additive element M may be dispersed inside the particles of the positive electrode active material, or may cover the particle surface of the positive electrode active material. Further, the surface of the particles may be coated after being dispersed inside the particles. In any case, it is preferable to control the content of the additive element M so as to be within the above range.

2.リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法
本発明の正極活物質は、少なくとも正極活物質を構成する二次粒子の粒子性状の指標である、「BET比表面積/DBP吸収量」が上述の範囲にある限り、その製造方法は特に限定されることはない。
2. Method for Producing Positive Electrode Active Material for Lithium Ion Secondary Battery The positive electrode active material of the present invention has the above-mentioned "BET specific surface area / DBP absorption amount", which is at least an index of the particle properties of the secondary particles constituting the positive electrode active material. As long as it is within the range, the manufacturing method is not particularly limited.

たとえば、前駆体を構成する二次粒子が、一次粒子が凝集して構成され、板状一次粒子が凝集して形成された中心部を有し、該中心部の外側に、該板状一次粒子よりも小さな微細一次粒子が凝集して形成された低密度層と、該板状一次粒子が凝集して形成された高密度層とが積層した積層構造を2つ以上備えた前駆体であるニッケルマンガンコバルト複合水酸化物質を調製し、その後、リチウム化合物と混合し、得られたリチウム混合物を焼成することで、本発明の粒子性状を備えた正極活物質を得ることが可能である。 For example, the secondary particles constituting the precursor have a central portion formed by aggregating the primary particles and agglomerating the plate-shaped primary particles, and the plate-shaped primary particles are formed outside the central portion. Nickel, which is a precursor having two or more laminated structures in which a low-density layer formed by aggregating smaller fine primary particles and a high-density layer formed by aggregating the plate-shaped primary particles are laminated. By preparing a manganese-cobalt composite hydroxylated substance, then mixing it with a lithium compound, and firing the obtained lithium mixture, it is possible to obtain a positive electrode active material having the particle properties of the present invention.

(1)熱処理工程
本発明の正極活物質の製造方法においては、任意的に、混合工程の前に熱処理工程を設けて、ニッケルマンガンコバルト複合水酸化物(以下、「複合水酸化物」という)を熱処理により熱処理粒子としてからリチウム化合物と混合してもよい。ここで、熱処理粒子には、熱処理工程により酸化物に転換されたニッケルマンガンコバルト複合酸化物(以下、「複合酸化物」という)、または、熱処理工程において余剰水分を除去された複合水酸化物と複合酸化物の混合物も含まれる。
(1) Heat Treatment Step In the method for producing a positive electrode active material of the present invention, a heat treatment step is optionally provided before the mixing step to nickel manganese cobalt composite hydroxide (hereinafter referred to as “composite hydroxide”). May be mixed with the lithium compound after being made into heat-treated particles by heat treatment. Here, the heat-treated particles include nickel-manganese-cobalt composite oxide (hereinafter referred to as "composite oxide") converted into an oxide in the heat-treatment step, or composite hydroxide from which excess water has been removed in the heat-treatment step. A mixture of composite oxides is also included.

熱処理工程は、複合水酸化物を350℃以上650℃以下に加熱して熱処理することにより、複合酸化物に転換する工程である。これにより、正極活物質のBET比表面積の低下を抑制することができ、得られる正極活物質の「BET比表面積/DBP吸収量」の制御を容易にすることができる。 The heat treatment step is a step of converting the composite hydroxide into a composite oxide by heating it to 350 ° C. or higher and 650 ° C. or lower and heat-treating it. As a result, it is possible to suppress a decrease in the BET specific surface area of the positive electrode active material, and it is possible to easily control the "BET specific surface area / DBP absorption amount" of the obtained positive electrode active material.

熱処理工程における加熱温度が350℃未満では、複合水酸化物が多く残りすぎ、正極活物質の「BET比表面積/ DBP吸収量」のばらつきを十分に抑制することができない場合がある。一方、加熱温度が650℃を超えると、正極活物質のBET比表面積が低くなりすぎるとともに、それ以上の効果は期待できないばかりか、生産コストが増加してしまう。 If the heating temperature in the heat treatment step is less than 350 ° C., too much composite hydroxide remains, and it may not be possible to sufficiently suppress variations in the “BET specific surface area / DBP absorption amount” of the positive electrode active material. On the other hand, if the heating temperature exceeds 650 ° C., the BET specific surface area of the positive electrode active material becomes too low, no further effect can be expected, and the production cost increases.

熱処理を行う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で行うことが好ましい。 The atmosphere in which the heat treatment is performed is not particularly limited and may be a non-reducing atmosphere, but it is preferably performed in an air stream that can be easily performed.

熱処理時間は、特に制限されないが、複合酸化物へ転換する観点から、少なくとも1時間とすることが好ましく、5時間以上15時間以下とすることがより好ましい。 The heat treatment time is not particularly limited, but is preferably at least 1 hour, and more preferably 5 hours or more and 15 hours or less, from the viewpoint of conversion to a composite oxide.

(2)混合工程
混合工程は、上述した複合水酸化物または熱処理粒子に、リチウム化合物を混合して、リチウム混合物を得る工程である。
(2) Mixing Step The mixing step is a step of mixing a lithium compound with the above-mentioned composite hydroxide or heat-treated particles to obtain a lithium mixture.

混合工程では、リチウム混合物中のリチウム以外の金属原子、具体的には、ニッケルマンガンコバルトおよび添加元素Mとの原子数の和(Me)と、リチウムの原子数(Li)との比(Li/Me)が、0.95以上1.5以下、好ましくは1.0以上1.5以下、より好ましくは1.0以上1.35以下、さらに好ましくは1.0以上1.2以下となるように、複合水酸化物または熱処理粒子とリチウム化合物を混合することが必要となる。すなわち、焼成工程の前後ではLi/Meは変化しないので、混合工程におけるLi/Meが、目的とする正極活物質のLi/Meとなるように、複合水酸化物または熱処理粒子とリチウム化合物を混合することが必要となる。 In the mixing step, the ratio of the sum of the atomic numbers (Me) of metal atoms other than lithium in the lithium mixture, specifically nickel manganese cobalt and the additive element M, to the atomic number of lithium (Li) (Li /). Me) is 0.95 or more and 1.5 or less, preferably 1.0 or more and 1.5 or less, more preferably 1.0 or more and 1.35 or less, and further preferably 1.0 or more and 1.2 or less. It is necessary to mix the composite hydroxide or heat-treated particles with the lithium compound. That is, since Li / Me does not change before and after the firing step, the composite hydroxide or heat-treated particles and the lithium compound are mixed so that Li / Me in the mixing step becomes Li / Me of the target positive electrode active material. It is necessary to do.

混合工程で使用するリチウム化合物は、特に制限されることはないが、入手の容易性から、水酸化リチウム、硝酸リチウム、炭酸リチウムまたはこれらの混合物を用いることが好ましい。特に、取り扱いの容易さや品質の安定性を考慮すると、水酸化リチウムまたは炭酸リチウムを用いることが好ましい。 The lithium compound used in the mixing step is not particularly limited, but it is preferable to use lithium hydroxide, lithium nitrate, lithium carbonate or a mixture thereof from the viewpoint of easy availability. In particular, considering ease of handling and stability of quality, it is preferable to use lithium hydroxide or lithium carbonate.

複合水酸化物または熱処理粒子とリチウム化合物は、微粉が生じない程度に十分に混合することが好ましい。混合が不十分であると、個々の粒子間でLi/Meにばらつきが生じ、十分な電池特性を得ることができない場合がある。なお、混合には、一般的な混合機を使用することができる。たとえば、シェーカーミキサー、レーディゲミキサー、ジュリアミキサー、Vブレンダーなどを用いることができる。 It is preferable that the composite hydroxide or heat-treated particles and the lithium compound are sufficiently mixed so as not to generate fine powder. Insufficient mixing may cause variations in Li / Me among the individual particles, making it impossible to obtain sufficient battery characteristics. A general mixer can be used for mixing. For example, a shaker mixer, a radige mixer, a Julia mixer, a V blender and the like can be used.

(3)仮焼工程
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する場合には、混合工程後、焼成工程の前に、リチウム混合物を、後述する焼成温度よりも低温、かつ、350℃以上800℃以下、好ましくは450℃以上750℃以下で仮焼する仮焼工程を行ってもよい。これにより、複合水酸化物または熱処理粒子中に、リチウムを十分に拡散させることができ、より均一なリチウム複合酸化物を得ることができる。
(3) Temporary firing step When lithium hydroxide or lithium carbonate is used as the lithium compound, the lithium mixture is placed at a temperature lower than the firing temperature described later and at 350 ° C. or higher after the mixing step and before the firing step. A calcining step of calcining at 800 ° C. or lower, preferably 450 ° C. or higher and 750 ° C. or lower may be performed. Thereby, lithium can be sufficiently diffused in the composite hydroxide or the heat-treated particles, and a more uniform lithium composite oxide can be obtained.

なお、上記温度での保持時間は、1時間以上10時間以下とすることが好ましく、3時間以上6時間以下とすることがより好ましい。また、仮焼工程における雰囲気は、後述する焼成工程と同様に、酸化性雰囲気とすることが好ましく、酸素濃度が18容量%以上100容量%以下の雰囲気とすることがより好ましい。 The holding time at the above temperature is preferably 1 hour or more and 10 hours or less, and more preferably 3 hours or more and 6 hours or less. Further, the atmosphere in the calcining step is preferably an oxidizing atmosphere as in the firing step described later, and more preferably an atmosphere having an oxygen concentration of 18% by volume or more and 100% by volume or less.

(4)焼成工程
焼成工程は、混合工程で得られたリチウム混合物を所定条件の下で焼成し、複合水酸化物または熱処理粒子中にリチウムを拡散させて反応させ、リチウム複合酸化物を得る工程である。
(4) Firing step The calcining step is a step of calcining the lithium mixture obtained in the mixing step under predetermined conditions, and diffusing lithium into the composite hydroxide or heat-treated particles to cause a reaction to obtain a lithium composite oxide. Is.

焼成工程に用いられる炉は、特に制限されることはなく、大気ないしは酸素気流中でリチウム混合物を加熱できるものであればよい。ただし、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く、バッチ式あるいは連続式の電気炉のいずれも好適に用いることができる。この点については、熱処理工程および仮焼工程に用いる炉についても同様である。 The furnace used in the firing step is not particularly limited as long as it can heat the lithium mixture in the atmosphere or an oxygen stream. However, from the viewpoint of keeping the atmosphere in the furnace uniform, an electric furnace that does not generate gas is preferable, and either a batch type or a continuous type electric furnace can be preferably used. The same applies to the furnaces used in the heat treatment step and the calcining step.

a)焼成温度
リチウム混合物の焼成温度は、700℃以上920℃以下とすることが必要となる。焼成温度が700℃未満では、複合水酸化物または熱処理粒子とリチウムが十分に反応せず、余剰のリチウムや未反応の複合水酸化物または熱処理粒子が残存したり、得られる正極活物質の結晶性が不十分なものとなったりする。一方、焼成温度が920℃を超えると、正極活物質のBET比表面積が低下し、「BET比表面積/DBP吸収量」が小さくなりすぎる可能性があり、また、正極活物質の二次流粒子間が激しく焼結し、異常粒成長が引き起こされ、不定形な粗大粒子の割合が増加することとなる。
a) Firing temperature The calcination temperature of the lithium mixture needs to be 700 ° C. or higher and 920 ° C. or lower. If the firing temperature is less than 700 ° C., the composite hydroxide or heat-treated particles do not sufficiently react with lithium, and excess lithium or unreacted composite hydroxide or heat-treated particles remain, or the obtained positive electrode active material crystals. The sex may be insufficient. On the other hand, if the firing temperature exceeds 920 ° C., the BET specific surface area of the positive electrode active material may decrease, the “BET specific surface area / DBP absorption amount” may become too small, and the secondary flow particles of the positive electrode active material may become too small. It sinters violently between them, causing abnormal grain growth and increasing the proportion of irregularly shaped coarse particles.

焼成温度を適宜調整することで、「BET比表面積/ DBP吸収量」、さらにはBET比表面積とd50の積を制御することが可能である。焼成温度が高くなると、「BET比表面積/DBP吸収量」、および、BET比表面積とd50の積が、いずれも低下する傾向になる。正極活物質の「BET比表面積/ DBP吸収量」を制御する観点からは、リチウム混合物の焼成温度を720℃以上920℃以下とすることが好ましく、750℃以上900℃以下とすることがより好ましい。 By appropriately adjusting the firing temperature, it is possible to control the "BET specific surface area / DBP absorption amount" and further, the product of the BET specific surface area and d50. As the firing temperature increases, both the "BET specific surface area / DBP absorption amount" and the product of the BET specific surface area and d50 tend to decrease. From the viewpoint of controlling the "BET specific surface area / DBP absorption amount" of the positive electrode active material, the firing temperature of the lithium mixture is preferably 720 ° C. or higher and 920 ° C. or lower, and more preferably 750 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. ..

また、焼成工程における昇温速度は、2℃/分以上10℃/分以下とすることが好ましく、5℃/分以上10℃/分以下とすることがより好ましい。さらに、焼成工程中、リチウム化合物の融点付近の温度で、好ましくは1時間以上5時間以下、2時間以上5時間以下、保持することがより好ましい。これにより、複合水酸化物または熱処理粒子とリチウム化合物とを、より均一に反応させることができる。 The rate of temperature rise in the firing step is preferably 2 ° C./min or more and 10 ° C./min or less, and more preferably 5 ° C./min or more and 10 ° C./min or less. Further, it is more preferable to keep the lithium compound at a temperature near the melting point during the firing step, preferably for 1 hour or more and 5 hours or less, and 2 hours or more and 5 hours or less. Thereby, the composite hydroxide or the heat-treated particles and the lithium compound can be reacted more uniformly.

b)焼成時間
焼成時間のうち、上述した焼成温度での保持時間は、少なくとも2時間とすることが好ましく、4時間以上24時間以下とすることがより好ましい。焼成温度における保持時間が2時間未満では、複合水酸化物または熱処理粒子中にリチウムが十分に拡散せず、余剰のリチウムや未反応の複合水酸化物または熱処理粒子が残存したり、得られる正極活物質の結晶性が不十分なものとなったりするおそれがある。
b) Firing time Of the firing times, the holding time at the above-mentioned firing temperature is preferably at least 2 hours, and more preferably 4 hours or more and 24 hours or less. If the holding time at the calcination temperature is less than 2 hours, lithium does not sufficiently diffuse into the composite hydroxide or heat-treated particles, and excess lithium or unreacted composite hydroxide or heat-treated particles remain, or the obtained positive electrode. There is a risk that the crystallinity of the active material will be insufficient.

c)焼成雰囲気
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容量%以上100容量%以下の雰囲気とすることがより好ましく、酸素濃度が50容量%以上100容量%以下の雰囲気とすることがさらに好ましい。上記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、大気ないしは酸素気流中で行うことが好ましい。酸素濃度が18容量%未満では、正極活物質の結晶性が不十分なものとなるおそれがある。
c) Baking atmosphere The atmosphere at the time of firing is preferably an oxidizing atmosphere, more preferably an atmosphere having an oxygen concentration of 18% by volume or more and 100% by volume or less, and an oxygen concentration of 50% by volume or more and 100% by volume or less. It is more preferable to have the atmosphere of. It is particularly preferable to create a mixed atmosphere of oxygen having the above oxygen concentration and an inert gas. That is, firing is preferably performed in the atmosphere or an oxygen stream. If the oxygen concentration is less than 18% by volume, the crystallinity of the positive electrode active material may be insufficient.

(5)解砕工程
焼成工程によって得られた正極活物質を構成する二次粒子は、凝集または軽度の焼結が生じている場合がある。このような場合には、凝集体または焼結体を解砕することが好ましい。これによって、得られる正極活物質の平均粒径や粒度分布を好適な範囲に調整することができる。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分離させて、凝集体をほぐす操作を意味する。
(5) Crushing Step The secondary particles constituting the positive electrode active material obtained by the firing step may be aggregated or slightly sintered. In such a case, it is preferable to crush the agglomerate or the sintered body. Thereby, the average particle size and the particle size distribution of the obtained positive electrode active material can be adjusted in a suitable range. In addition, crushing means that mechanical energy is applied to an agglomerate composed of a plurality of secondary particles generated by sintering necking between secondary particles during firing, and the secondary particles themselves are hardly destroyed. It means the operation of separating and loosening agglomerates.

解砕の方法としては、公知の手段を用いることができ、たとえば、ピンミルやハンマーミルなどを使用することができる。なお、この際、二次粒子を破壊しないように解砕力を適切な範囲に調整することが好ましい。 As a crushing method, a known means can be used, and for example, a pin mill, a hammer mill, or the like can be used. At this time, it is preferable to adjust the crushing force to an appropriate range so as not to destroy the secondary particles.

以上述べたように、複合水酸化物および/または熱処理粒子の熱処理条件や焼成条件を調整することで、最終的に得られる正極活物質の「BET比表面積/DBP吸収量」を制御することが可能である。 As described above, the "BET specific surface area / DBP absorption amount" of the finally obtained positive electrode active material can be controlled by adjusting the heat treatment conditions and firing conditions of the composite hydroxide and / or the heat-treated particles. It is possible.

(6)複合水酸化物の製造方法
本発明の正極活物質は、その前駆体である複合水酸化物の粒子構造およびその製造方法には特に限定されないが、最終的に得られる正極活物質の「BET比表面積/DBP吸収量」をより容易に制御する観点からは、以下のような複合水酸化物の製造方法を用いて得られた複合水酸化物を前駆体として用いることが好ましい。
(6) Method for Producing Composite Hydroxide The positive electrode active material of the present invention is not particularly limited to the particle structure of the composite hydroxide as a precursor thereof and the method for producing the same, but the finally obtained positive electrode active material. From the viewpoint of more easily controlling the "BET specific surface area / DBP absorption amount", it is preferable to use the composite hydroxide obtained by the following method for producing a composite hydroxide as a precursor.

すなわち、本発明の正極活物質は、たとえば、二次粒子が、一次粒子が凝集して構成され、互いに電気的に導通する凝集部と、および、該凝集部の中に分散して存在する空間部とを備える構造、もしくは、凝集部と空間部とさらに外殻部とを備える構造を有することで、本発明の範囲にある粒子性状、すなわち、「BET比表面積/DBP吸収量」、さらには、BET比表面積とd50の積を具備することが容易に可能となる。 That is, the positive electrode active material of the present invention is, for example, a space in which secondary particles are formed by aggregating primary particles and are electrically conductive with each other, and a space in which the secondary particles are dispersed in the agglomerated portion. By having a structure including a portion, or a structure including an agglomerated portion, a space portion, and an outer shell portion, the particle properties within the scope of the present invention, that is, "BET specific surface area / DBP absorption amount", and further , The product of the BET specific surface area and d50 can be easily provided.

このような正極活物質の粒子構造は、前駆体である複合水酸化物の粒子構造を制御することによって得られる。上述する粒子構造を有する正極活物質を得るための前駆体としての複合水酸化物は、以下のような晶析反応により製造することが好ましい。 The particle structure of such a positive electrode active material can be obtained by controlling the particle structure of the composite hydroxide as a precursor. The composite hydroxide as a precursor for obtaining the positive electrode active material having the above-mentioned particle structure is preferably produced by the following crystallization reaction.

(a)晶析反応
複合水酸化物は、反応槽内に、少なくとも遷移金属を含有する原料水溶液と、アンモニウムイオン供給体を含む水溶液を供給することで反応水溶液を形成し、晶析反応によって、得られる。
(A) Crystallization reaction The composite hydroxide forms a reaction aqueous solution by supplying an aqueous solution containing at least a transition metal and an aqueous solution containing an ammonium ion feeder into the reaction vessel, and the complex hydroxide is subjected to a crystallization reaction. can get.

晶析反応を行う工程は、前記反応水溶液の液温25℃基準におけるpH値を12.0以上14.0以下となるように制御することにより、核生成を行う核生成工程と、該核生成工程で得られた核を含む反応水溶液の液温25℃基準におけるpH値を、前記核生成工程のpH値よりも低く、かつ、10.5以上12.0以下の範囲となるように制御することにより、前記核を成長させる、粒子成長工程とを備える。 The crystallization reaction is carried out by controlling the pH value of the reaction aqueous solution based on a liquid temperature of 25 ° C. to be 12.0 or more and 14.0 or less, thereby performing nucleation and the nucleation. The pH value of the reaction aqueous solution containing nuclei obtained in the step at a liquid temperature of 25 ° C. is controlled to be lower than the pH value of the nucleation step and in the range of 10.5 or more and 12.0 or less. This includes a particle growth step of growing the nucleus.

そして、(1)前記核生成工程および前記粒子成長工程の第1段階(初期段階)における反応雰囲気を酸素濃度が5容量%以下の非酸化性雰囲気に調整し、(2)前記粒子成長工程の第1段階の後に、前記反応雰囲気を、前記非酸化性雰囲気から酸素の濃度が5容量%を超える酸化性雰囲気に切り替えるとともに酸化剤を供給して、前記粒子成長工程の第2段階とし、(3)前記反応雰囲気を、前記酸化性雰囲気から前記非酸化性雰囲気に切り替えて、前記粒子成長工程の第3段階とし、(4)前記反応雰囲気を、前記非酸化性雰囲気から前記酸化性雰囲気に切り替えるとともに酸化剤を供給して、前記粒子成長工程の第4段階とし、(5)前記反応雰囲気を、前記酸化性雰囲気から前記非酸化性雰囲気に切り替えて、前記粒子成長工程の第5段階とすることが好ましい。 Then, (1) the reaction atmosphere in the first stage (initial stage) of the nucleation generation step and the particle growth step is adjusted to a non-oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 5% by volume or less, and (2) the particle growth step. After the first step, the reaction atmosphere is changed from the non-oxidizing atmosphere to an oxidizing atmosphere in which the oxygen concentration exceeds 5% by volume, and an oxidizing agent is supplied to obtain the second step of the particle growth step. 3) The reaction atmosphere is switched from the oxidizing atmosphere to the non-oxidizing atmosphere to be the third stage of the particle growth step, and (4) the reaction atmosphere is changed from the non-oxidizing atmosphere to the oxidizing atmosphere. The oxidant is supplied at the same time as switching to the fourth stage of the particle growth step, and (5) the reaction atmosphere is switched from the oxidizing atmosphere to the non-oxidizing atmosphere to obtain the fifth stage of the particle growth step. It is preferable to do so.

さらに、(6)前記反応雰囲気を、前記非酸化性雰囲気から前記酸化性雰囲気に切り替えるとともに酸化剤を供給して、晶析を行う、前記粒子成長工程の第6段階、および、(7)前記反応雰囲気を、前記酸化性雰囲気から前記非酸化性雰囲気に切り替えて、晶析を行う、前記粒子成長工程の第7段階を設けることが、より好ましい。 Further, (6) the sixth step of the particle growth step, in which the reaction atmosphere is switched from the non-oxidizing atmosphere to the oxidizing atmosphere and an oxidizing agent is supplied to perform crystallization, and (7) the above. It is more preferable to provide the seventh step of the particle growth step in which the reaction atmosphere is switched from the oxidizing atmosphere to the non-oxidizing atmosphere to perform crystallization.

[核生成工程]
核生成工程では、はじめに、この工程における原料となる遷移金属の化合物を水に溶解し、原料水溶液を調製する。同時に、反応槽内に、アルカリ水溶液と、アンモニウムイオン供給体を含む水溶液を供給および混合して、液温25℃基準で測定するpH値が12.0以上14.0以下、アンモニウムイオン濃度が3g/L以上25g/L以下である反応前水溶液を調製する。なお、反応前水溶液のpH値はpH計により、アンモニウムイオン濃度はイオンメータにより測定することができる。
[Nucleation process]
In the nucleation step, first, a transition metal compound as a raw material in this step is dissolved in water to prepare an aqueous raw material solution. At the same time, an alkaline aqueous solution and an aqueous solution containing an ammonium ion feeder are supplied and mixed in the reaction vessel, and the pH value measured at a liquid temperature of 25 ° C. is 12.0 or more and 14.0 or less, and the ammonium ion concentration is 3 g. A pre-reaction aqueous solution having a temperature of / L or more and 25 g / L or less is prepared. The pH value of the pre-reaction aqueous solution can be measured with a pH meter, and the ammonium ion concentration can be measured with an ion meter.

次に、この反応前水溶液を撹拌しながら、原料水溶液を供給する。これにより、反応槽内には、核生成工程における反応水溶液である核生用成水溶液が形成される。この核生成用水溶液のpH値は上述した範囲にあるので、核生成工程では、核はほとんど成長することなく、核生成が優先的に起こる。なお、核生成工程では、核生成に伴い、核生成用水溶液のpH値およびアンモニウムイオンの濃度は変化するので、アルカリ水溶液およびアンモニア水溶液を適時供給し、反応槽内液のpH値が液温25℃基準でpH12.0以上14.0以下の範囲に、アンモニウムイオンの濃度が3g/L以上25g/L以下の範囲に維持するように制御することが必要となる。 Next, the raw material aqueous solution is supplied while stirring the pre-reaction aqueous solution. As a result, a nucleation aqueous solution, which is a reaction aqueous solution in the nucleation step, is formed in the reaction vessel. Since the pH value of this aqueous solution for nucleation is in the above range, nucleation occurs preferentially in the nucleation step with almost no growth of nuclei. In the nucleation step, the pH value of the nucleation aqueous solution and the concentration of ammonium ions change with nucleation, so an alkaline aqueous solution and an ammonia aqueous solution are supplied in a timely manner, and the pH value of the solution in the reaction vessel is 25. It is necessary to control the pH to be maintained in the range of 12.0 or more and 14.0 or less based on the ° C., and the concentration of ammonium ions is maintained in the range of 3 g / L or more and 25 g / L or less.

なお、核生成工程においては、反応槽内に不活性ガスを流通させ、反応雰囲気を酸素濃度が5容量%以下、好ましくは2容量%以下の非酸化性雰囲気に調整することが必要となる。反応雰囲気の調整は、通常、原料水溶液の供給を開始する前に行うことが好ましい。これにより、この複合水酸化物を前駆体とする正極活物質の内部に凝集部が十分に形成され、空間部を形成することによる粒子密度の低下を抑制することが可能となる。 In the nucleation step, it is necessary to circulate the inert gas in the reaction vessel and adjust the reaction atmosphere to a non-oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 5% by volume or less, preferably 2% by volume or less. It is usually preferable to adjust the reaction atmosphere before starting the supply of the raw material aqueous solution. As a result, agglomerated portions are sufficiently formed inside the positive electrode active material using this composite hydroxide as a precursor, and it is possible to suppress a decrease in particle density due to the formation of space portions.

核生成工程では、核生成用水溶液に、原料水溶液、アルカリ水溶液およびアンモニウムイオン供給体を含む水溶液を供給することにより、連続して新しい核の生成が継続される。そして、核生成用水溶液中に、所定量の核が生成した時点で、核生成工程を終了する。 In the nucleation step, by supplying an aqueous solution containing a raw material aqueous solution, an alkaline aqueous solution and an ammonium ion feeder to the nucleation aqueous solution, the generation of new nuclei is continuously continued. Then, when a predetermined amount of nuclei are generated in the nucleation aqueous solution, the nucleation step is terminated.

この際、核の生成量は、核生成用水溶液に供給した原料水溶液に含まれる金属化合物の量から判断することができる。核生成工程における核の生成量は、特に制限されるものではないが、粒度分布の狭い複合水酸化物の二次粒子を得るためには、核生成工程および粒子成長工程を通じて供給する原料水溶液に含まれる金属化合物中の金属元素に対して、0.1原子%以上2原子%以下とすることが好ましく、0.1原子%以上1.5原子%以下とすることがより好ましい。なお、核生成工程における反応時間は、通常0.2分から5分程度である。 At this time, the amount of nucleation produced can be determined from the amount of the metal compound contained in the raw material aqueous solution supplied to the aqueous solution for nucleation. The amount of nuclei produced in the nucleation step is not particularly limited, but in order to obtain secondary particles of a composite hydroxide having a narrow particle size distribution, a raw material aqueous solution supplied through the nucleation step and the particle growth step is used. It is preferably 0.1 atomic% or more and 2 atomic% or less, and more preferably 0.1 atomic% or more and 1.5 atomic% or less with respect to the metal element in the contained metal compound. The reaction time in the nucleation step is usually about 0.2 to 5 minutes.

[粒子成長工程]
核生成工程終了後、反応槽内の核生成用水溶液のpH値を、液温25℃基準で10.5以上12.0以下に調整し、粒子成長工程における反応水溶液である粒子成長用水溶液を形成する。pH値は、アルカリ水溶液の供給を停止することでも調整可能であるが、粒度分布の狭い複合水酸化物の二次粒子を得るためには、一旦、すべての水溶液の供給を停止してpH値を調整することが好ましい。具体的には、すべての水溶液の供給を停止した後、核生成用水溶液に、原料となる金属化合物を構成する酸と同種の無機酸を供給することにより、pH値を調整することが好ましい。
[Particle growth process]
After the nucleation step is completed, the pH value of the nucleation aqueous solution in the reaction vessel is adjusted to 10.5 or more and 12.0 or less based on the liquid temperature of 25 ° C., and the particle growth aqueous solution which is the reaction aqueous solution in the particle growth step is prepared. Form. The pH value can also be adjusted by stopping the supply of the alkaline aqueous solution, but in order to obtain secondary particles of the composite hydroxide having a narrow particle size distribution, the pH value is temporarily stopped by stopping the supply of all the aqueous solutions. It is preferable to adjust. Specifically, after stopping the supply of all the aqueous solutions, it is preferable to adjust the pH value by supplying the nucleation aqueous solution with an inorganic acid of the same type as the acid constituting the metal compound as a raw material.

次に、この粒子成長用水溶液を撹拌しながら、原料水溶液の供給を再開する。この際、粒子成長用水溶液のpH値は上述した範囲にあるため、新たな核はほとんど生成せず、核(粒子)成長が進行し、所定の粒径を有する複合水酸化物の二次粒子が形成される。なお、粒子成長工程においても、粒子成長に伴い、粒子成長用水溶液のpH値およびアンモニウムイオン濃度は変化するので、アルカリ水溶液およびアンモニア水溶液を適時供給し、pH値およびアンモニウムイオン濃度を上記範囲に維持することが必要となる。 Next, the supply of the raw material aqueous solution is restarted while stirring the particle growth aqueous solution. At this time, since the pH value of the aqueous solution for particle growth is in the above range, new nuclei are hardly generated, nuclei (particles) growth progresses, and secondary particles of a composite hydroxide having a predetermined particle size. Is formed. Also in the particle growth step, the pH value and ammonium ion concentration of the aqueous solution for particle growth change with the growth of particles, so an alkaline aqueous solution and an aqueous ammonia solution are supplied in a timely manner to maintain the pH value and ammonium ion concentration within the above ranges. It is necessary to do.

特に、この例における複合水酸化物の製造方法においては、粒子成長工程の途中で、原料水溶液の供給を継続しながら、雰囲気ガスを導入することにより、反応雰囲気を、非酸化性雰囲気から酸素の濃度が5容量%を超える酸化性雰囲気に切り替えたり、この非酸化性雰囲気から酸素濃度が5容量%以下の非酸化性雰囲気に切り替えたりする操作を行う。 In particular, in the method for producing a composite hydroxide in this example, the reaction atmosphere is changed from a non-oxidizing atmosphere to oxygen by introducing an atmospheric gas while continuing to supply the raw material aqueous solution in the middle of the particle growth step. An operation is performed such as switching to an oxidizing atmosphere having a concentration of more than 5% by volume, or switching from this non-oxidizing atmosphere to a non-oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 5% by volume or less.

粒子成長工程においては、散気管を用いて、反応槽内の反応水溶液に不活性ガスおよび/または酸化性ガスを流通させて、酸化性雰囲気から非酸化性雰囲気への切り替え、あるいは、非酸化性雰囲気から酸化性雰囲気への切り替えを速やかに行うことが好ましい。不活性ガスおよび/または酸化性ガスの反応槽内の反応水溶液への供給方法は、反応水溶液と接する反応槽内の空間への供給も可能であるが、散気管を用いて、不活性ガスおよび/または酸化性ガスを反応水溶液中に直接供給する方法を採ることが好ましい。これにより、雰囲気の切り替え時間を短縮することができ、適切な粒子構造の複合水酸化物を得ることが可能となる。 In the particle growth step, an inert gas and / or an oxidizing gas is circulated in the reaction aqueous solution in the reaction vessel using an air diffuser to switch from an oxidizing atmosphere to a non-oxidizing atmosphere, or to make the particles non-oxidizing. It is preferable to quickly switch from the atmosphere to the oxidizing atmosphere. As a method of supplying the inert gas and / or the oxidizing gas to the reaction aqueous solution in the reaction vessel, it is possible to supply the inert gas and / or the oxidizing gas to the space in the reaction vessel in contact with the reaction aqueous solution. / Or it is preferable to adopt a method of directly supplying the oxidizing gas into the reaction aqueous solution. As a result, the time for switching the atmosphere can be shortened, and a composite hydroxide having an appropriate particle structure can be obtained.

なお、このような複合水酸化物の製造方法では、核生成工程および粒子成長工程において、金属イオンは、核または一次粒子となって析出する。このため、核生成用水溶液および粒子成長用水溶液中の金属成分に対する液体成分の割合が増加する。この結果、見かけ上、原料水溶液の濃度が低下し、特に、粒子成長工程においては、複合水酸化物の二次粒子の成長が停滞する可能性がある。したがって、液体成分の増加を抑制するため、核生成工程終了後から粒子成長工程の途中で、粒子成長用水溶液の液体成分の一部を反応槽外に排出することが好ましい。具体的には、原料水溶液、アルカリ水溶液およびアンモニウムイオン供給体を含む水溶液の供給および攪拌を一旦停止し、粒子成長用水溶液中の核や複合水酸化物を沈降させて、粒子成長用水溶液の上澄み液を排出することが好ましい。このような操作により、粒子成長用水溶液における混合水溶液の相対的な濃度を高めることができるため、粒子成長の停滞を防止し、得られる複合水酸物の二次粒子の粒度分布を好適な範囲に制御することができるばかりでなく、二次粒子全体としての密度も向上させることができる。 In such a method for producing a composite hydroxide, metal ions are precipitated as nuclei or primary particles in the nucleation step and the particle growth step. Therefore, the ratio of the liquid component to the metal component in the nucleation aqueous solution and the particle growth aqueous solution increases. As a result, the concentration of the raw material aqueous solution apparently decreases, and the growth of secondary particles of the composite hydroxide may be stagnant, especially in the particle growth step. Therefore, in order to suppress the increase of the liquid component, it is preferable to discharge a part of the liquid component of the aqueous particle growth solution to the outside of the reaction vessel from the end of the nucleation step to the middle of the particle growth step. Specifically, the supply and stirring of the aqueous solution containing the raw material aqueous solution, the alkaline aqueous solution and the ammonium ion feeder are temporarily stopped, the nuclei and the composite hydroxide in the particle growth aqueous solution are precipitated, and the supernatant of the particle growth aqueous solution is settled. It is preferable to drain the liquid. By such an operation, the relative concentration of the mixed aqueous solution in the aqueous solution for particle growth can be increased, so that the stagnation of particle growth can be prevented and the particle size distribution of the secondary particles of the obtained composite hydroxide is in a preferable range. Not only can it be controlled, but the density of the secondary particles as a whole can also be improved.

[複合水酸化物の二次粒子の粒径制御]
複合水酸化物の二次粒子の粒径は、粒子成長工程や核生成工程の時間、核生成用水溶液や粒子成長用水溶液のpH値や、原料水溶液の供給量により制御することができる。たとえば、核生成工程を高いpH値で行うことにより、または、粒子生成工程の時間を長くすることにより、供給する原料水溶液に含まれる金属化合物の量を増やし、核の生成量を増加させ、得られる複合水酸化物の二次粒子の粒径を小さくすることができる。反対に、核生成工程における核の生成量を抑制することで、得られる複合水酸化物の二次粒子の粒径を大きくすることができる。
[Control of particle size of secondary particles of composite hydroxide]
The particle size of the secondary particles of the composite hydroxide can be controlled by the time of the particle growth step and the nucleation step, the pH value of the nucleation aqueous solution and the particle growth aqueous solution, and the supply amount of the raw material aqueous solution. For example, by carrying out the nucleation step at a high pH value or by lengthening the time of the particle formation step, the amount of the metal compound contained in the supplied raw material aqueous solution can be increased, and the amount of nucleation produced can be increased. The particle size of the secondary particles of the composite hydroxide to be obtained can be reduced. On the contrary, by suppressing the amount of nucleation produced in the nucleation step, the particle size of the secondary particles of the obtained composite hydroxide can be increased.

[晶析反応の別実施態様]
本発明の複合水酸化物の製造方法では、核生成用水溶液とは別に、粒子成長工程に適したpH値およびアンモニウムイオン濃度に調整された成分調整用水溶液を用意し、この成分調整用水溶液に、核生成工程後の核生成用水溶液、好ましくは核生成工程後の核生成用水溶液から液体成分の一部を除去したものを添加および混合して、これを粒子成長用水溶液として、粒子成長工程を行ってもよい。
[Another Embodiment of the crystallization reaction]
In the method for producing a composite hydroxide of the present invention, a component adjusting aqueous solution adjusted to a pH value and ammonium ion concentration suitable for the particle growth step is prepared separately from the nucleation aqueous solution, and the component adjusting aqueous solution is used. , Aqueous solution for nucleation after the nucleation step, preferably an aqueous solution for nucleation after the nucleation step from which a part of the liquid component is removed is added and mixed, and this is used as an aqueous solution for particle growth in the particle growth step. May be done.

この場合、核生成工程と粒子成長工程の分離をより確実に行うことができるため、それぞれの工程における反応水溶液を、最適な状態に制御することができる。特に、粒子成長工程の開始時から粒子成長用水溶液のpH値を最適な範囲に制御することができるため、得られる複合水酸化物の二次粒子の粒度分布をより狭いものとすることができる。 In this case, since the nucleation step and the particle growth step can be separated more reliably, the reaction aqueous solution in each step can be controlled to an optimum state. In particular, since the pH value of the aqueous particle growth solution can be controlled within an optimum range from the start of the particle growth step, the particle size distribution of the obtained secondary particles of the composite hydroxide can be made narrower. ..

[供給水溶液]
a)原料水溶液
この例では、原料水溶液中に含まれる金属元素の比率が、概ね、得られる複合水酸化物の組成比となる。
[Supply aqueous solution]
a) Aqueous solution of raw material In this example, the ratio of metal elements contained in the aqueous solution of raw material is approximately the composition ratio of the obtained composite hydroxide.

原料水溶液を調製するための、遷移金属の化合物は、特に制限されることはないが、取扱いの容易性から、水溶性の硝酸塩、硫酸塩、および塩化物などを用いることが好ましく、コストやハロゲンの混入を防止する観点から、硫酸塩を好適に用いることが特に好ましい。 The transition metal compound for preparing the raw material aqueous solution is not particularly limited, but from the viewpoint of ease of handling, it is preferable to use water-soluble nitrates, sulfates, chlorides, etc., and cost and halogens are used. From the viewpoint of preventing the mixing of sulfates, it is particularly preferable to use sulfates preferably.

また、複合水酸化物中に添加元素M(Mは、Mg、Al、Si、Ca、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の添加元素)を含有させる場合には、添加元素Mを供給するための化合物としては、同様に水溶性の化合物が好ましく、たとえば、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、硫酸カルシウム、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、シュウ酸ニオブ、モリブデン酸アンモニウム、硫酸ハフニウム、タンタル酸ナトリウム、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などを好適に用いることができる。 Further, the additive element M (M is one or more additive elements selected from Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W) in the composite hydroxide. ) Is contained, the compound for supplying the additive element M is also preferably a water-soluble compound, for example, magnesium sulfate, aluminum sulfate, sodium silicate, calcium sulfate, titanium sulfate, peroxotitanic acid. Preferable compounds include ammonium, potassium titanium oxalate, vanadium sulfate, ammonium vanadate, chromium sulfate, potassium chromate, zirconium sulfate, niobium oxalate, ammonium molybdate, hafnium sulfate, sodium tantalate, sodium tungstate, ammonium tungstate, etc. Can be used.

原料水溶液の濃度は、金属化合物の合計で、好ましくは1mol/L以上2.6mol/L以下、より好ましくは1.5mol/L以上2.2mol/L以下とする。 The concentration of the raw material aqueous solution is preferably 1 mol / L or more and 2.6 mol / L or less, and more preferably 1.5 mol / L or more and 2.2 mol / L or less in total of the metal compounds.

また、原料水溶液の供給量は、粒子成長工程の終了時点において、粒子成長水溶液中の生成物の濃度が、好ましくは30g/L以上200g/L以下、より好ましくは80g/L以上150g/L以下となるようにする。 As for the supply amount of the raw material aqueous solution, the concentration of the product in the particle growth aqueous solution is preferably 30 g / L or more and 200 g / L or less, more preferably 80 g / L or more and 150 g / L or less at the end of the particle growth step. To be.

b)アルカリ水溶液
反応水溶液中のpH値を調整するアルカリ水溶液は、特に制限されることはなく、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの一般的なアルカリ金属水酸化物水溶液を用いることができる。なお、アルカリ金属水酸化物を、直接、反応水溶液に添加することもできるが、pH制御の容易さから、水溶液として添加することが好ましい。この場合、アルカリ金属水酸化物水溶液の濃度を、好ましくは20質量%以上50質量%以下、より好ましくは20質量%以上30質量%以下とする。
b) Alkaline aqueous solution The alkaline aqueous solution for adjusting the pH value in the reaction aqueous solution is not particularly limited, and a general alkali metal hydroxide aqueous solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used. Although the alkali metal hydroxide can be added directly to the reaction aqueous solution, it is preferable to add it as an aqueous solution because of the ease of pH control. In this case, the concentration of the aqueous alkali metal hydroxide solution is preferably 20% by mass or more and 50% by mass or less, and more preferably 20% by mass or more and 30% by mass or less.

なお、アルカリ水溶液の供給方法は、反応水溶液のpH値が局所的に高くならず、かつ、所定の範囲に維持される限り、特に制限されることはない。たとえば、反応水溶液を十分に撹拌しながら、定量ポンプなどの流量制御が可能なポンプにより供給すればよい。 The method of supplying the alkaline aqueous solution is not particularly limited as long as the pH value of the reaction aqueous solution does not rise locally and is maintained within a predetermined range. For example, the reaction aqueous solution may be sufficiently agitated and supplied by a pump such as a metering pump that can control the flow rate.

c)アンモニウム供給体を含む水溶液
アンモニウムイオン供給体を含む水溶液も、特に制限されることはなく、たとえば、アンモニア水、または、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、もしくは、フッ化アンモニウムなどの水溶液を使用することができる。
c) Aqueous solution containing an ammonium feeder The aqueous solution containing an ammonium ion feeder is also not particularly limited, and for example, aqueous ammonia or an aqueous solution such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium carbonate, or ammonium fluoride is used. can do.

アンモニウムイオン供給体として、アンモニア水を使用する場合には、その濃度は、好ましくは20質量%以上30質量%以下、より好ましくは22質量%以上28質量%以下とする。アンモニア水の濃度をこのような範囲に規制することにより、揮発などによるアンモニアの損失を最小限に抑制することができるため、生産効率の向上を図ることが可能となる。 When aqueous ammonia is used as the ammonium ion feeder, the concentration thereof is preferably 20% by mass or more and 30% by mass or less, and more preferably 22% by mass or more and 28% by mass or less. By regulating the concentration of ammonia water in such a range, it is possible to minimize the loss of ammonia due to volatilization and the like, so that it is possible to improve the production efficiency.

なお、アンモニウムイオン供給体を含む水溶液の供給方法も、アルカリ水溶液と同様に、流量制御が可能なポンプにより供給することができる。 The method of supplying the aqueous solution containing the ammonium ion feeder can also be supplied by a pump capable of controlling the flow rate, as in the case of the alkaline aqueous solution.

[pH値]
本発明の複合水酸化物の製造方法においては、反応水溶液の液温25℃基準におけるpH値を、核生成工程においては12.0以上14.0以下の範囲に、粒子成長工程においては10.5以上12.0以下の範囲に制御することが必要となる。なお、いずれの工程においても、晶析反応中のpH値の変動幅は、±0.2以内に制御することが好ましい。pH値の変動幅が大きい場合には、核生成量と粒子成長の割合が一定とならず、粒度分布の狭い複合水酸化物の二次粒子を得ることが困難となる。なお、反応水溶液のpH値はpH計により測定することができる。
[pH value]
In the method for producing a composite hydroxide of the present invention, the pH value of the reaction aqueous solution based on the liquid temperature of 25 ° C. is set in the range of 12.0 or more and 14.0 or less in the nucleation step, and 10. It is necessary to control within the range of 5 or more and 12.0 or less. In any of the steps, it is preferable to control the fluctuation range of the pH value during the crystallization reaction within ± 0.2. When the fluctuation range of the pH value is large, the nucleation amount and the particle growth ratio are not constant, and it becomes difficult to obtain secondary particles of a composite hydroxide having a narrow particle size distribution. The pH value of the reaction aqueous solution can be measured with a pH meter.

[反応雰囲気]
a)非酸化性雰囲気
本発明の製造方法においては、反応雰囲気を非酸化性雰囲気とすることにより、板状一次粒子により構成される、二次粒子の中心部および高密度層を形成することができる。不活性ガスなどの非酸化性ガスを導入することにより、反応雰囲気中における酸素濃度が、5容量%以下、好ましくは2容量%以下、より好ましくは1容量%以下である非酸化性雰囲気となるように、酸素と不活性ガスの混合雰囲気に制御することが必要となる。
[Reaction atmosphere]
a) Non-oxidizing atmosphere In the production method of the present invention, by setting the reaction atmosphere to a non-oxidizing atmosphere, it is possible to form a central portion of secondary particles and a high-density layer composed of plate-shaped primary particles. it can. By introducing a non-oxidizing gas such as an inert gas, the oxygen concentration in the reaction atmosphere becomes a non-oxidizing atmosphere of 5% by volume or less, preferably 2% by volume or less, and more preferably 1% by volume or less. As described above, it is necessary to control the mixed atmosphere of oxygen and the inert gas.

b)酸化性雰囲気
具体的には、反応雰囲気中における酸素濃度が、5容量%を超えるように、好ましくは10容量%以上、より好ましくは大気雰囲気(酸素濃度:21容量%)となるように制御することが必要となる。1.0容量%以上であることが好ましく、2.0容量%以上あることがより好ましい。反応雰囲気中の酸素濃度をこのような範囲に制御することにより、粒子成長が抑制され、低密度層を、前記板状一次粒子と十分に大きさの異なる微細一次粒子により構成して、上述した中心部および高密度層と十分な密度差を有する低密度層を形成することができる。
b) Oxidizing atmosphere Specifically, the oxygen concentration in the reaction atmosphere is preferably 10% by volume or more, more preferably the air atmosphere (oxygen concentration: 21% by volume) so as to exceed 5% by volume. It needs to be controlled. It is preferably 1.0% by volume or more, and more preferably 2.0% by volume or more. By controlling the oxygen concentration in the reaction atmosphere within such a range, particle growth is suppressed, and the low-density layer is composed of fine primary particles having a size sufficiently different from that of the plate-shaped primary particles, as described above. A low density layer having a sufficient density difference from the central portion and the high density layer can be formed.

c)酸化剤
粒子成長工程において酸化性雰囲気で晶析を行う段階において、粒子成長用水溶液中に、所定条件で酸化剤を供給することで、より微細な一次粒子が凝集した低密度部と、板状一次粒子が凝集した高密度部が積層した構造が形成される。詳細は不明であるが、このように粒子成長工程の雰囲気制御と酸化剤供給を併用することで、低密度部の一次粒子がより微細となり、また、低密度部と高密度部の積層構造が明確となることで、正極活物質を構成する二次粒子の粒子性状である「BET比表面積/DBP吸収量」を本発明の範囲に制御することが可能となる。
c) Oxidizing agent In the stage of crystallization in an oxidizing atmosphere in the particle growth step, by supplying an oxidizing agent to the aqueous solution for particle growth under predetermined conditions, a low-density part in which finer primary particles are aggregated and a low-density part. A structure is formed in which high-density portions in which plate-shaped primary particles are aggregated are laminated. Although the details are unknown, by using the atmosphere control in the particle growth process and the supply of the oxidant together in this way, the primary particles in the low-density part become finer, and the laminated structure of the low-density part and the high-density part becomes finer. By clarifying, it becomes possible to control the "BET specific surface area / DBP absorption amount", which is the particle property of the secondary particles constituting the positive electrode active material, within the range of the present invention.

酸化剤としては、その酸化作用により、より微細一次粒子を生成させ、複合水酸化物粒子の低密度部を形成することができるものであれば特に制限されることはなく、たとえば、過酸化水素(H)、クロム酸(HCrO)、二クロム酸(HCr)、次亜塩素酸(HClO)などの種々の酸化剤を使用することができる。 The oxidizing agent is not particularly limited as long as it can generate finer primary particles by its oxidizing action and form a low-density portion of the composite hydroxide particles. For example, hydrogen peroxide. Various oxidizing agents such as (H 2 O 2 ), chromic acid (H 2 CrO 4 ), dichromic acid (H 2 Cr 2 O 7 ) and hypochlorous acid (HClO) can be used.

これらの酸化剤のうち、過酸化水素を用いることが好ましい。この理由は、過酸化水素が酸素と水のみで構成されているため、得られる複合水酸化物粒子中に不純物が取り込まれるおそれがないからである。また、粒子成長用水溶液中で、過酸化水素が瞬時に酸素と水に分解するため、過酸化水素を供給している間のみ酸化作用を発揮させることができ、粒子成長用水溶液の酸化状態の正確な制御が可能となるからである。さらに、過酸化水素は、粒子成長用水溶液中で、酸素を直接放出するため、金属イオン、特に、マンガンイオンを効率的に酸化することができるからである。 Of these oxidizing agents, it is preferable to use hydrogen peroxide. The reason for this is that since hydrogen peroxide is composed only of oxygen and water, there is no possibility that impurities are incorporated into the obtained composite hydroxide particles. In addition, since hydrogen peroxide is instantly decomposed into oxygen and water in the aqueous solution for particle growth, the oxidizing action can be exerted only while the hydrogen peroxide is being supplied, and the oxidized state of the aqueous solution for particle growth is exhibited. This is because accurate control is possible. Further, since hydrogen peroxide directly releases oxygen in the aqueous solution for particle growth, metal ions, particularly manganese ions, can be efficiently oxidized.

なお、酸化剤は、取扱いが容易で、かつ、粒子成長水溶液の酸化状態を均一なものとすることができる液体状で供給することが好ましい。たとえば、酸化剤として過酸化水素を用いる場合、過酸化水素水として供給することが好ましく、その濃度を2質量%〜30質量%とすることがより好ましく、2質量%〜6質量%とすることがさらに好ましい。 The oxidizing agent is preferably supplied in a liquid state that is easy to handle and can make the oxidized state of the particle growth aqueous solution uniform. For example, when hydrogen peroxide is used as the oxidizing agent, it is preferably supplied as a hydrogen peroxide solution, and the concentration thereof is more preferably 2% by mass to 30% by mass and 2% by mass to 6% by mass. Is even more preferable.

酸化剤の供給量は、酸化性雰囲気による原料水溶液に含まれる金属イオンの酸化作用を補完するものであり、従来技術、たとえば特開2016−94307号公報よりも少量の添加であっても酸化剤を添加することによる効果を得ることができる。この供給量は、酸化剤の酸化作用によって異なるため、使用する酸化剤の種類や供給条件(粒子成長水溶液の温度など)に応じて、予備試験などを実施した上で適宜調整することが好ましい。 The amount of the oxidizing agent supplied complements the oxidizing action of the metal ions contained in the raw material aqueous solution due to the oxidizing atmosphere, and the oxidizing agent is added even in a smaller amount than that of the prior art, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-94307. The effect of adding the above can be obtained. Since this supply amount differs depending on the oxidizing action of the oxidizing agent, it is preferable to carry out a preliminary test or the like and appropriately adjust the supply amount according to the type of the oxidizing agent used and the supply conditions (temperature of the particle growth aqueous solution, etc.).

たとえば、酸化剤として過酸化水素を使用する場合、過酸化水素の供給量(H)は、過酸化水素を供給する間に、同時に供給する原料水溶液に含まれる金属イオンの総量(Me)に対するモル比(H/Me)で、0.015以下、好ましくは0.01以下でよい。この際、原料水溶液の供給量に応じて、過酸化水素を一定の割合で供給することが好ましい。これにより、過酸化水素を供給している間により微細一次粒子が形成される。供給量が過度に多いと、一次粒子が過度に微細になったり、非酸化性雰囲気に切替え後も微細一次粒子が形成されたりすることがあり、明確な積層構造が得られない。過酸化水素の供給量の下限は、金属イオンの酸化を促進できる程度でよく、H/Me比で、0.001以上とすることが好ましく、0.02以上とすることがより好ましい。 For example, when hydrogen peroxide is used as an oxidizing agent, the amount of hydrogen peroxide supplied (H) is the molar amount of the total amount of metal ions (Me) contained in the raw material aqueous solution supplied at the same time while the hydrogen peroxide is supplied. The ratio (H / Me) may be 0.015 or less, preferably 0.01 or less. At this time, it is preferable to supply hydrogen peroxide at a constant ratio according to the amount of the raw material aqueous solution supplied. As a result, finer primary particles are formed while the hydrogen peroxide is being supplied. If the supply amount is excessively large, the primary particles may become excessively fine, or fine primary particles may be formed even after switching to the non-oxidizing atmosphere, and a clear laminated structure cannot be obtained. The lower limit of the supply amount of hydrogen peroxide may be such that the oxidation of metal ions can be promoted, and the H / Me ratio is preferably 0.001 or more, more preferably 0.02 or more.

d)反応雰囲気の切り替え
粒子成長段階の第1段階から第5段階まで、もしくは、第1段階から第7段階までの、各雰囲気における晶析反応(雰囲気間の切り替え時間を含む)は、より詳細には、以下の通りとなる。
d) Switching of reaction atmosphere The crystallization reaction (including the switching time between atmospheres) in each atmosphere from the first stage to the fifth stage of the particle growth stage or from the first stage to the seventh stage is more detailed. Is as follows.

前記粒子成長工程を第1段階から第5段階までで行う場合、反応雰囲気の切り替えを、粒子成長工程において添加される全金属量に対しそれぞれの段階で添加される金属量の割合で定義される、粒子成長工程全体に対するそれぞれの段階における晶析反応の割合について、第1段階を10%以上20%以下とし、第2段階を5%以上35%以下とし、第3段階を15%以上35%以下とし、第4段階を10%以上40%以下とし、第5段階を20%以上50%以下とし、酸化性雰囲気での晶析反応全体の割合が10%〜60%の範囲とすることが好ましい。また、第2段階に対する第4段階の晶析反応の割合は、1.2倍以上2.0倍以下の範囲とすることが好ましい。 When the particle growth step is performed from the first step to the fifth step, the switching of the reaction atmosphere is defined by the ratio of the amount of metal added in each step to the total amount of metal added in the particle growth step. Regarding the ratio of crystallization reaction in each stage to the entire particle growth process, the first stage is 10% or more and 20% or less, the second stage is 5% or more and 35% or less, and the third stage is 15% or more and 35%. The fourth step may be 10% or more and 40% or less, the fifth step may be 20% or more and 50% or less, and the ratio of the entire crystallization reaction in an oxidizing atmosphere may be in the range of 10% to 60%. preferable. The ratio of the crystallization reaction in the fourth stage to the second stage is preferably in the range of 1.2 times or more and 2.0 times or less.

前記粒子成長工程を第1段階から第7段階までで行う場合、反応雰囲気の切り替えを、粒子成長工程全体に対するそれぞれの段階における晶析反応の割合について、第1段階を5%以上15%以下とし、第2段階を5%以上25%以下とし、第3段階を10%以上30%以下とし、第4段階を10%以上35%以下とし、第5段階を15%以上30%以下とし、第6段階を10%以上40%以下とし、第7段階を30%以上50%以下、酸化性雰囲気での晶析反応全体の割合が10%〜50%の範囲とすることが好ましい。また、第2段階および第4段階に対する第6段階の晶析反応の割合は、1.2倍以上2.0倍以下の範囲とすることが好ましい。 When the particle growth step is carried out from the first step to the seventh step, the reaction atmosphere is switched so that the ratio of the crystallization reaction in each step to the entire particle growth step is 5% or more and 15% or less in the first step. , 2nd stage is 5% or more and 25% or less, 3rd stage is 10% or more and 30% or less, 4th stage is 10% or more and 35% or less, 5th stage is 15% or more and 30% or less, It is preferable that the 6th step is 10% or more and 40% or less, the 7th step is 30% or more and 50% or less, and the ratio of the entire crystallization reaction in an oxidizing atmosphere is in the range of 10% to 50%. The ratio of the crystallization reaction in the sixth stage to the second and fourth stages is preferably in the range of 1.2 times or more and 2.0 times or less.

このような晶析反応により、複数の板状一次粒子および該板状一次粒子よりも小さな微細一次粒子が凝集して形成された二次粒子からなり、前記二次粒子が、主として前記板状一次粒子が凝集して形成された中心部と、該中心部の外側に、主として前記微細一次粒子が凝集して形成された第1の低密度層と、第1の低密度層の外側に、主として前記板状一次粒子が凝集して形成された第1の高密度層と、第1の高密度層の外側に、主として前記微細一次粒子が凝集して形成された第2の低密度層と、第2の低密度層の外側に、主として前記板状一次粒子が凝集して形成された第2の高密度層とを備えた、複合水酸化物が得られる。 By such a crystallization reaction, it is composed of a plurality of plate-shaped primary particles and secondary particles formed by aggregating fine primary particles smaller than the plate-shaped primary particles, and the secondary particles are mainly the plate-shaped primary particles. A central portion formed by agglomeration of particles, a first low-density layer formed mainly by aggregating the fine primary particles, and outside the first low-density layer, mainly outside the central portion. A first high-density layer formed by aggregating the plate-shaped primary particles, and a second low-density layer mainly formed by aggregating the fine primary particles on the outside of the first high-density layer. A composite hydroxide having a second high-density layer formed by aggregating the plate-shaped primary particles on the outside of the second low-density layer can be obtained.

あるいは、図1に概略的に示す、前記二次粒子が、主として前記板状一次粒子が凝集して形成された中心部と、該中心部の外側に、主として前記微細一次粒子が凝集して形成された第1の低密度層と、第1の低密度層の外側に、主として前記板状一次粒子が凝集して形成された第1の高密度層と、第1の高密度層の外側に、主として前記微細一次粒子が凝集して形成された第2の低密度層と、第2の低密度層の外側に、主として前記板状一次粒子が凝集して形成された第2の高密度層と、第2の高密度層の外側に、主として前記微細一次粒子が凝集して形成された第3の低密度層と、第3の低密度層の外側に、主として前記板状一次粒子が凝集して形成された第3の高密度層とを備えた、複合水酸化物が得られる。 Alternatively, the secondary particles, which are schematically shown in FIG. 1, are mainly formed by aggregating the plate-shaped primary particles in a central portion and outside the central portion by aggregating the fine primary particles. On the outside of the first low-density layer and the first low-density layer, mainly on the outside of the first high-density layer formed by agglomeration of the plate-shaped primary particles and the first high-density layer. A second low-density layer formed mainly by agglomerating the fine primary particles, and a second high-density layer mainly formed by agglomerating the plate-shaped primary particles outside the second low-density layer. The third low-density layer formed by aggregating the fine primary particles mainly on the outside of the second high-density layer, and the plate-shaped primary particles mainly agglomerated on the outside of the third low-density layer. A composite hydroxide having a third high-density layer formed therein is obtained.

上記の複合水酸化物の製造方法およびこれにより得られる粒子構造は、本発明の正極活物質の粒子性状を得るための一例にすぎないが、かかる粒子構造を有する複合水酸化物を前駆体とすることにより、本発明の正極活物質が容易に得ることが可能となる。 The above-mentioned method for producing a composite hydroxide and the particle structure obtained thereby are only examples for obtaining the particle properties of the positive electrode active material of the present invention, but a composite hydroxide having such a particle structure is used as a precursor. By doing so, the positive electrode active material of the present invention can be easily obtained.

3.リチウムイオン二次電池
本発明のリチウムイオン二次電池は、正極、負極、セパレーター、および非水電解質などの構成部材を備える、一般的な非水電解質二次電池と同様の構成を採ることができる。あるいは、本発明のリチウムイオン二次電池は、正極、負極、および固体電解質などの構成部材を備える、一般的な固体電解質二次電池と同様の構成を採ることができる。すなわち、本発明は、リチウムイオンの脱離および挿入により、充放電を行う二次電池であれば、非水電解液二次電池から全固体リチウムイオン二次電池まで広く適用可能である。なお、以下に説明する実施形態は例示にすぎず、本発明は、本明細書に記載されている実施形態に基づいて、種々の変更、改良を施した形態のリチウムイオン二次電池に適用することが可能である。
3. 3. Lithium-ion secondary battery The lithium-ion secondary battery of the present invention can have the same configuration as a general non-aqueous electrolyte secondary battery, which includes components such as a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte. .. Alternatively, the lithium ion secondary battery of the present invention can have the same configuration as a general solid electrolyte secondary battery including components such as a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte. That is, the present invention can be widely applied from a non-aqueous electrolyte secondary battery to an all-solid-state lithium ion secondary battery as long as it is a secondary battery that charges and discharges by removing and inserting lithium ions. The embodiments described below are merely examples, and the present invention is applied to a lithium ion secondary battery in which various modifications and improvements have been made based on the embodiments described in the present specification. It is possible.

(1)構成部材
a)正極
上述した正極活物質を用いて、たとえば、以下のようにしてリチウムイオン二次電池の正極を作製する。
(1) Components a) Positive electrode Using the above-mentioned positive electrode active material, for example, a positive electrode of a lithium ion secondary battery is manufactured as follows.

まず、本発明の正極活物質に、導電材および結着剤を混合し、さらに必要に応じて活性炭や、粘度調整などの溶剤を添加し、これらを混練して正極合材ペーストを作製する。その際、正極合材ペースト中のそれぞれの混合比も、リチウムイオン二次電池の性能を決定する重要な要素となる。たとえば、溶剤を除いた正極合材の固形分を100質量部とした場合には、一般のリチウムイオン二次電池の正極と同様に、正極活物質の含有量を60質量部〜95質量部、導電材の含有量を1質量部〜20質量部、および結着剤の含有量を1質量部〜20質量部とすることができる。 First, a conductive material and a binder are mixed with the positive electrode active material of the present invention, and if necessary, activated carbon and a solvent for adjusting the viscosity are added, and these are kneaded to prepare a positive electrode mixture paste. At that time, the mixing ratio of each of the positive electrode mixture pastes is also an important factor in determining the performance of the lithium ion secondary battery. 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 60 parts by mass to 95 parts by mass, as in the case of the positive electrode of a general lithium ion secondary battery. The content of the conductive material can be 1 part by mass to 20 parts by mass, and the content of the binder can be 1 part by mass to 20 parts by mass.

得られた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し、乾燥して、溶剤を飛散させる。必要に応じて、電極密度を高めるべく、ロールプレスなどにより加圧することもある。このようにして、シート状の正極を作製することができる。シート状の正極は、目的とする電池に応じて適当な大きさに裁断などをして、電池の作製に供することができる。なお、正極の作製方法は、前記例示のものに限られることはなく、他の方法によってもよい。 The obtained positive electrode mixture paste is applied to the surface of a current collector made of aluminum foil, for example, and dried to disperse the solvent. If necessary, pressurization may be performed by a roll press or the like in order to increase the electrode density. In this way, a sheet-shaped positive electrode can be produced. The sheet-shaped positive electrode can be cut into an appropriate size according to the target battery and used for manufacturing the battery. The method for producing the positive electrode is not limited to the above-exemplified method, and other methods may be used.

導電材としては、たとえば、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛、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。 As the conductive material, for example, graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, etc.) or a carbon black material such as acetylene black or Ketjen black can be used.

結着剤は、活物質粒子をつなぎ止める役割を果たすもので、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、セルロース系樹脂またはポリアクリル酸を用いることができる。 The binder serves to hold the active material particles together, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, cellulose resin or polyacrylic. Acids can be used.

このほか、必要に応じて、正極活物質、導電材および活性炭を分散させ、結着剤を溶解する溶剤を正極合材に添加することができる。溶剤としては、具体的に、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。また、正極合材には、電気二重層容量を増加させるために、活性炭を添加することもできる。 In addition, if necessary, a solvent that disperses the positive electrode active material, the conductive material, and the activated carbon and dissolves the binder can be added to the positive electrode mixture. Specifically, as the solvent, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used. In addition, activated carbon can be added to the positive electrode mixture in order to increase the electric double layer capacity.

b)負極
負極には、金属リチウムやリチウム合金などを使用することができる。また、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる負極活物質に、結着剤を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状にした負極合材を、銅などの金属箔集電体の表面に塗布し、乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものを使用することができる。
b) Negative electrode A metallic lithium, a lithium alloy, or the like can be used for the negative electrode. Further, a negative electrode mixture prepared by mixing a binder with a negative electrode active material capable of occluding and desorbing lithium ions and adding an appropriate solvent to form a paste is applied to the surface of a metal leaf current collector such as copper. , Dried, and if necessary, compressed to increase the electrode density can be used.

負極活物質としては、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、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる天然黒鉛、人造黒鉛、およびフェノール樹脂などの有機化合物焼成体ならびに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。この場合、負極結着剤としては、正極同様、PVDFなどの含フッ素樹脂を用いることができ、これらの活物質および結着剤を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。 Examples of the negative electrode active material include lithium-containing substances such as metallic lithium and lithium alloys, natural graphite capable of occluding and desorbing lithium ions, artificial graphite, and organic compound fired bodies such as phenolic resin, and carbon substances such as coke. Powdered material can be used. In this case, as the negative electrode binder, a fluororesin such as PVDF can be used as in the positive electrode, and as a solvent for dispersing these active substances and the binder, an organic substance such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used. A solvent can be used.

c)セパレーター
セパレーターは、非水電解質二次電池において、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、非水電解質を保持する機能を有する。このようなセパレーターとしては、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、特に限定されることはない。
c) Separator A separator is arranged so as to be sandwiched between a positive electrode and a negative electrode in a non-aqueous electrolyte secondary battery, and has a function of separating the positive electrode and the negative electrode and holding a non-aqueous electrolyte. As such a separator, for example, a thin film such as polyethylene or polypropylene, which has a large number of fine pores, can be used, but is not particularly limited as long as it has the above-mentioned function.

d)電解質
非水電解質二次電池に用いられる非水電解質には、支持塩であるリチウム塩を有機溶媒に溶解してなる非水電解液などが用いられる。
d) Electrolyte Non-aqueous electrolyte As the non-aqueous electrolyte used in the secondary battery, a non-aqueous electrolyte solution obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent is used.

非水電解液に用いられる有機溶媒としては、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および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、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および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および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種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いることができる。 Examples of the organic solvent used in the non-aqueous electrolyte solution include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and trifluoropropylene carbonate, chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate and dipropyl carbonate, and further. One or more selected from ether compounds such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and dimethoxyethane, sulfur compounds such as ethylmethylsulfone and butanesulton, and phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate. Can be mixed and used.

支持塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiN(CFSO、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 a composite salt thereof can be used.

なお、非水電解液は、ラジカル捕捉剤、界面活性剤および難燃剤などを含んでいてもよい。 The non-aqueous electrolytic solution may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant, and the like.

一方、全固体リチウム二次電池などの固体電解質二次電池に用いられる固体電解質としては、Li1.3Al0.3Ti1.7(POやLiS−SiSなどを用いることができる。固体電解質は、高電圧に耐えうる性質を有する。固体電解質には、無機固体電解質および有機固体電解質がある。 On the other hand, the solid electrolyte used in the solid electrolyte secondary battery such as all-solid lithium secondary battery, use of such Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4) 3 and Li 2 S-SiS 2 be able to. The solid electrolyte has a property of being able to withstand a high voltage. Solid electrolytes include inorganic solid electrolytes and organic solid electrolytes.

無機固体電解質には、酸化物固体電解質、硫化物固体電解質などがある。 Inorganic solid electrolytes include oxide solid electrolytes and sulfide solid electrolytes.

酸化物固体電解質としては、酸素(O)を含有し、かつ、リチウムイオン伝導性と電子絶縁性とを有する酸化物を用いることができる。たとえば、リン酸リチウム(LiPO)、LiPONX、LiBONX、LiNbO、LiTaO、LiSiO、LiSiO−LiPO、LiSiO−LiVO、LiO−B−P、LiO−SiO、LiO−B−ZnO、Li1+XAlTi2−X(PO(0≦X≦1)、Li1+XAlGe2−X(PO(0≦X≦1)、LiTi(PO、Li3XLa2/3−XTiO(0≦X≦2/3)、LiLaTa12、LiLaZr12、LiBaLaTa12、Li3.6Si0.60.4などを用いることができる。 As the oxide solid electrolyte, an oxide containing oxygen (O) and having lithium ion conductivity and electron insulating property can be used. For example, Lithium Phosphate (Li 3 PO 4 ), Li 3 PO 4 NX, LiBO 2 NX, LiNbO 3 , LiTaO 3 , Li 2 SiO 3 , Li 4 SiO 4- Li 3 PO 4 , Li 4 SiO 4- Li 3 VO 4 , Li 2 O-B 2 O 3- P 2 O 5 , Li 2 O-SiO 2 , Li 2 O-B 2 O 3- ZnO, Li 1 + X Al X Ti 2-X (PO 4 ) 3 (0) ≦ X ≦ 1), Li 1 + X Al X Ge 2-X (PO 4 ) 3 (0 ≦ X ≦ 1), LiTi 2 (PO 4 ) 3 , Li 3X La 2 / 3-X TIO 3 (0 ≦ X ≦ 2/3), Li 5 La 3 Ta 2 O 12 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 , Li 3.6 Si 0.6 P 0.4 O 4 etc. Can be done.

硫化物固体電解質としては、硫黄(S)を含有し、かつ、リチウムイオン伝導性と電子絶縁性とを有する硫化物を用いることができる。たとえば、LiS−P、LiS−SiS、LiI−LiS−SiS、LiI−LiS−P、LiI−LiS−B、LiPO−LiS−SiS、LiPO−LiS−SiS、LiPO−LiS−SiS、LiI−LiS−P、LiI−LiPO−Pなどを用いることができる。 As the sulfide solid electrolyte, a sulfide containing sulfur (S) and having lithium ion conductivity and electron insulating property can be used. For example, Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 SP 2 S 5 , LiI-Li 2 SB 2 S 3 , Li 3 PO 4 -Li 2 S-Si 2 S, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2, LiPO 4 -Li 2 S-SiS, LiI-Li 2 S-P 2 O 5, LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5 and the like can be used.

酸化物固体電解質および硫化物固体電解質以外の無機固体電解質としては、たとえば、LiN、LiI、LiN−LiI−LiOHなどを用いることができる。 As the inorganic solid electrolytes other than an oxide solid electrolyte and a sulfide solid electrolyte, for example, Li 3 N, LiI, etc. may be used Li 3 N-LiI-LiOH.

有機固体電解質としては、イオン伝導性を示す高分子化合物を用いることができる。たとえば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、これらの共重合体などを用いることができる。また、有機固体電解質は、支持塩(リチウム塩)を含むことができる。 As the organic solid electrolyte, a polymer compound exhibiting ionic conductivity can be used. For example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, copolymers thereof and the like can be used. In addition, the organic solid electrolyte may contain a supporting salt (lithium salt).

なお、固体電解質を用いる場合には、電解質と正極活物質の接触を確保するため、正極材中にも固体電解質を混合させることができる。 When a solid electrolyte is used, the solid electrolyte can be mixed in the positive electrode material in order to ensure contact between the electrolyte and the positive electrode active material.

(2)リチウムイオン二次電池の構成
リチウムイオン二次電池の構成は、特に限定されず、非水電解質二次電池における、正極、負極、セパレーター、非水電解質などからなる構成や、固体電解質二次電池における、正極、負極、固体電解質などからなる構成を採りうる。また、二次電池の形状は、特に限定されず、円筒形や積層形など、種々の形状に採ることができる。
(2) Configuration of Lithium Ion Secondary Battery The configuration of the lithium ion secondary battery is not particularly limited, and the configuration of the non-aqueous electrolyte secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, a non-aqueous electrolyte, and the like, and a solid electrolyte secondary. The next battery may have a configuration including a positive electrode, a negative electrode, a solid electrolyte, and the like. Further, the shape of the secondary battery is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical shape and a laminated shape can be adopted.

非水電解質二次電池の場合、たとえば、正極および負極を、セパレーターを介して積層させて電極体とし、得られた電極体に、非水電解質を含浸させ、正極集電体と外部に通じる正極端子との間、および、負極集電体と外部に通ずる負極端子との間を、集電用リードなどを用いて接続し、電池ケースに密閉して、リチウムイオン二次電池を完成させる。 In the case of a non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator to form an electrode body, and the obtained electrode body is impregnated with a non-aqueous electrolyte to form a positive electrode body that communicates with a positive electrode current collector and the outside. A lithium ion secondary battery is completed by connecting the terminals and the negative electrode current collector and the negative electrode terminals communicating with the outside using a current collecting lead or the like and sealing the battery case.

(3)リチウムイオン二次電池の特性
本発明のリチウムイオン二次電池は、上述したように、本発明の正極活物質を正極材料として用いているため、特に、容量特性および出力特性に優れる。
(3) Characteristics of Lithium Ion Secondary Battery As described above, the lithium ion secondary battery of the present invention uses the positive electrode active material of the present invention as the positive electrode material, and therefore is particularly excellent in capacity characteristics and output characteristics.

(4)リチウムイオン二次電池の用途
本発明のリチウムイオン二次電池は、上述のように、容量特性および出力特性に優れており、これらの特性が高いレベルで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ー、スマートフォン、タブレット端末、デジタルカメラなど)の電源に好適に利用することができる。また、本発明のリチウムイオン二次電池は、小型化および高出力化が可能であるばかりでなく、安全性および耐久性にも優れており、高価な保護回路を簡略することができるため、搭載スペースに制約を受ける電気自動車などの輸送用機器の電源としても好適に利用することができる。
(4) Applications of Lithium Ion Secondary Battery As described above, the lithium ion secondary battery of the present invention is excellent in capacity characteristics and output characteristics, and a small portable electronic device in which these characteristics are required at a high level (4). It can be suitably used as a power source for notebook personal computers, smartphones, tablet terminals, digital cameras, etc.). Further, the lithium ion secondary battery of the present invention is not only capable of miniaturization and high output, but also has excellent safety and durability, and can simplify an expensive protection circuit. It can also be suitably used as a power source for transportation equipment such as electric vehicles, which are limited in space.

以下、実施例および比較例を用いて、本発明を詳細に説明する。なお、以下の実施例および比較例では、特に断りがない限り、複合水酸化物および正極活物質の作製には、富士フィルム和光純薬株式会社製試薬特級の試料を使用した。また、核生成工程および粒子成長工程を通じて、反応水溶液のpH値は、pHコントローラ(株式会社日伸理化製、NPH−690D)により測定し、この測定値に基づき、水酸化ナトリウム水溶液の供給量を調整することで、それぞれの工程における反応水溶液のpH値の変動幅を±0.2の範囲に制御した。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. In the following Examples and Comparative Examples, unless otherwise specified, a reagent special grade sample manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used for producing the composite hydroxide and the positive electrode active material. In addition, the pH value of the reaction aqueous solution was measured by a pH controller (NPH-690D, manufactured by Nisshin Rika Co., Ltd.) through the nucleation formation step and the particle growth step, and the amount of sodium hydroxide aqueous solution supplied was determined based on this measured value. By adjusting, the fluctuation range of the pH value of the reaction aqueous solution in each step was controlled within the range of ± 0.2.

(実施例1)
a)複合水酸化物の製造
[核生成工程]
はじめに、反応槽内に、水を14L入れて撹拌しながら、槽内温度を40℃に設定した。この際、反応槽内に窒素ガスを30分間流通させ、反応雰囲気を、酸素濃度が2容量%以下の非酸化性雰囲気とした。続いて、反応槽内に、25質量%水酸化ナトリウム水溶液と25質量%アンモニア水を適量供給し、pH値が、液温25℃基準で12.6、アンモニウムイオン濃度が10g/Lとなるように調整することで反応前水溶液を形成した。
(Example 1)
a) Production of composite hydroxide [Nucleation step]
First, 14 L of water was put into the reaction vessel and the temperature in the vessel was set to 40 ° C. while stirring. At this time, nitrogen gas was circulated in the reaction vessel for 30 minutes, and the reaction atmosphere was a non-oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 2% by volume or less. Subsequently, an appropriate amount of 25% by mass sodium hydroxide aqueous solution and 25% by mass ammonia water are supplied into the reaction vessel so that the pH value is 12.6 based on the liquid temperature of 25 ° C. and the ammonium ion concentration is 10 g / L. A pre-reaction aqueous solution was formed by adjusting to.

同時に、硫酸ニッケル、硫酸マンガン、および硫酸コバルトを、それぞれの金属元素のモル比がNi:Co:Mn=38:32:30となるように水に溶解し、2mol/Lの原料水溶液を調製した。 At the same time, nickel sulfate, manganese sulfate, and cobalt sulfate were dissolved in water so that the molar ratio of each metal element was Ni: Co: Mn = 38: 32: 30, and a 2 mol / L raw material aqueous solution was prepared. ..

次に、原料水応液を、反応前水溶液に115ml/分で供給することで、核生成工程用水溶液を形成し、1分間の核生成を行った。この際、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液と25質量%のアンモニア水を適時供給し、核生成用水溶液のpH値およびアンモニウムイオン濃度を上述した範囲に維持した。 Next, the raw material aqueous solution was supplied to the pre-reaction aqueous solution at 115 ml / min to form an aqueous solution for the nucleation step, and nucleation was performed for 1 minute. At this time, a 25% by mass aqueous sodium hydroxide solution and a 25% by mass aqueous ammonia solution were supplied in a timely manner to maintain the pH value and ammonium ion concentration of the nucleation aqueous solution within the above ranges.

[粒子成長工程]
核生成終了後、すべての水溶液の供給を一旦停止するとともに、硫酸を加えて、pH値
が、液温25℃基準で11.2となるように調整することで、粒子成長用水溶液を形成した。pH値が所定の値になったことを確認した後、核生成工程と同様の115ml/分と一定の割合で、第1の原料水溶液を供給し、核生成工程で生成した核(粒子)を成長させた。
[Particle growth process]
After the completion of nucleation, the supply of all the aqueous solutions was temporarily stopped, and sulfuric acid was added to adjust the pH value to 11.2 based on the liquid temperature of 25 ° C. to form an aqueous solution for particle growth. .. After confirming that the pH value has reached a predetermined value, the first raw material aqueous solution is supplied at a constant rate of 115 ml / min, which is the same as in the nucleation step, and the nuclei (particles) generated in the nucleation step are produced. Grow up.

第1段階として、粒子成長工程の開始時から非酸化性雰囲気での晶析を30分(粒子成長工程全体に対して12.5%)継続させた後、原料水溶液の供給を継続したまま、孔径が20μm〜30μmであるセラミック製の散気管(木下理化工業株式会社製)を用いて反応槽内に空気を流通させ、反応雰囲気を、酸素濃度が21容量%の酸化性雰囲気に調整するとともにした(切替操作1)。 As the first step, crystallization in a non-oxidizing atmosphere was continued for 30 minutes (12.5% with respect to the entire particle growth step) from the start of the particle growth step, and then the supply of the raw material aqueous solution was continued. Air is circulated in the reaction vessel using a ceramic diffuser tube (manufactured by Kinoshita Rika Kogyo Co., Ltd.) having a pore size of 20 μm to 30 μm, and the reaction atmosphere is adjusted to an oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 21% by volume. (Switching operation 1).

第2段階として、切替操作1から酸化性雰囲気での晶析を30分(粒子成長工程全体に対して12.5%)継続させるとともに、10質量%過酸化水素水を酸化性雰囲気で供給する原料水溶液に含まれる金属イオンの総量(Me)に対するモル比(H/Me)で、0.01供給した後、原料水溶液の供給を継続したまま、散気管を用いて反応槽内に窒素を流通させ、反応雰囲気を、酸素濃度が2容量%以下の非酸化性雰囲気に調整した(切替操作2)。 As the second step, crystallization in the oxidizing atmosphere is continued for 30 minutes (12.5% with respect to the entire particle growth process) from the switching operation 1, and 10% by mass hydrogen peroxide solution is supplied in the oxidizing atmosphere. After supplying 0.01 as the molar ratio (H / Me) to the total amount of metal ions (Me) contained in the raw material aqueous solution, nitrogen is circulated in the reaction vessel using an air diffuser while the raw material aqueous solution is being supplied. The reaction atmosphere was adjusted to a non-oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 2% by volume or less (switching operation 2).

第3段階として、切替操作2から非酸化性雰囲気での晶析を40分(粒子成長工程全体に対して16.7%)継続させた後、原料水溶液の供給を継続したまま、散気管を用いて反応槽内に空気を流通させ、酸素濃度が21容量%の酸化性雰囲気に調整した(切替操作3)。 As the third step, after the crystallization in the non-oxidizing atmosphere was continued for 40 minutes (16.7% with respect to the entire particle growth step) from the switching operation 2, the air diffuser was opened while the supply of the raw material aqueous solution was continued. Air was circulated in the reaction vessel using the mixture, and the oxygen concentration was adjusted to an oxidizing atmosphere of 21% by volume (switching operation 3).

第4段階として、切替操作3から酸化性雰囲気での晶析反応を30分(粒子成長工程全体に対して12.5%)継続させるとともに、10質量%過酸化水素水を酸化性雰囲気で供給する原料水溶液に含まれる金属イオンの総量(Me)に対するモル比(H/Me)で、0.01供給した後、原料水溶液の供給を継続したまま、散気管を用いて反応槽内に窒素を流通させ、反応雰囲気を、酸素濃度が2容量%以下の非酸化性雰囲気に調整した(切替操作4)。 As the fourth step, the crystallization reaction in the oxidizing atmosphere is continued for 30 minutes (12.5% with respect to the entire particle growth process) from the switching operation 3, and 10% by mass hydrogen peroxide solution is supplied in the oxidizing atmosphere. After supplying 0.01 as the molar ratio (H / Me) to the total amount (Me) of metal ions contained in the raw material aqueous solution, nitrogen is added to the reaction vessel using an air diffuser while the raw material aqueous solution is being supplied. After distribution, the reaction atmosphere was adjusted to a non-oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 2% by volume or less (switching operation 4).

第5段階として、切替操作4から非酸化性雰囲気での晶析反応を110分(粒子成長工程全体に対して45.8%)継続させた後、原料水溶液を含むすべての水溶液の供給を停止することで、粒子成長工程を終了した。その後、得られた生成物を、水洗、ろ過および乾燥させることにより、粉末状の複合水酸化物を得た。 As the fifth step, after continuing the crystallization reaction in a non-oxidizing atmosphere for 110 minutes (45.8% with respect to the entire particle growth process) from the switching operation 4, the supply of all aqueous solutions including the raw material aqueous solution is stopped. By doing so, the particle growth process was completed. Then, the obtained product was washed with water, filtered and dried to obtain a powdery composite hydroxide.

なお、粒子成長工程においては、この工程を通じて、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液と25質量%のアンモニア水を適時供給し、粒子成長用水溶液のpH値およびアンモニウムイオン濃度を上述した範囲に維持した。 In the particle growth step, 25% by mass sodium hydroxide aqueous solution and 25% by mass ammonia water were supplied in a timely manner through this step, and the pH value and ammonium ion concentration of the particle growth aqueous solution were maintained within the above ranges. ..

[粒子構造]
複合水酸化物粒子の一部を樹脂に埋め込み、クロスセクションポリシャ加工によって断面観察可能な状態とした上で、10個以上の複合水酸化物粒子を電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM:日本電子株式会社製、JSM−6360LA)により観察した。この結果、この複合水酸化物粒子は、板状一次粒子が凝集して形成された中心部を有し、中心部の外側に、板状一次粒子および微細一次粒子が凝集して形成された低密度層と、板状一次粒子が凝集して形成された高密度層とが積層した積層構造を2つ備えていることが確認された。
[Particle structure]
A part of the composite hydroxide particles is embedded in the resin and cross-section polish processing is performed to make the cross section observable, and then 10 or more composite hydroxide particles are placed in a field emission scanning electron microscope (FE-SEM: Japan). Observed by JSM-6360LA) manufactured by Electronics Co., Ltd. As a result, the composite hydroxide particles have a central portion formed by aggregating the plate-shaped primary particles, and the plate-shaped primary particles and the fine primary particles are aggregated and formed on the outside of the central portion. It was confirmed that the product had two laminated structures in which a density layer and a high-density layer formed by aggregating plate-shaped primary particles were laminated.

二次粒子の粒径に対する中心から各部の外径までの平均比率を粒径比として、この複合水酸化物粒子の中心部粒径比、第1の低密度層粒径比、第1の高密度層粒径比、第2の低密度層粒径比についても計測および算出を行ったところ、それぞれ、50.3%、66.9%、76.1%、83.8%であった。 The average ratio from the center to the outer diameter of each part with respect to the particle size of the secondary particles is taken as the particle size ratio, and the center particle size ratio of the composite hydroxide particles, the first low density layer particle size ratio, and the first high When the density layer particle size ratio and the second low density layer particle size ratio were also measured and calculated, they were 50.3%, 66.9%, 76.1%, and 83.8%, respectively.

b)正極活物質の作製
上述のようにして得られた複合水酸化物を、空気(酸素濃度:21容量%)気流中、400℃で12時間熱処理した後(熱処理工程)、Li/Meが1.10となるように、シェーカーミキサー装置(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製、TURBULA TypeT2C)を用いて水酸化リチウムと十分に混合し、リチウム混合物を得た(混合工程)。
b) Preparation of positive electrode active material The composite hydroxide obtained as described above is heat-treated at 400 ° C. for 12 hours in an air (oxygen concentration: 21% by volume) air stream (heat treatment step), and then Li / Me is released. A lithium mixture was sufficiently mixed with lithium hydroxide using a shaker mixer device (TURBULA Type T2C manufactured by Willy et Bacoffen (WAB)) so as to be 1.10 (mixing step).

このリチウム混合物を、酸素(酸素濃度:100容量%)気流中、昇温速度を1.5℃/分として880℃まで昇温し、この温度で3時間保持することにより焼成し、冷却速度を約4℃/分として室温まで冷却した(焼成工程)。このようにして得られた正極活物質は、凝集または軽度の焼結が生じていた。このため、この正極活物質を解砕し、平均粒径および粒度分布を調整した(解砕工程)。 This lithium mixture is heated to 880 ° C. in an oxygen (oxygen concentration: 100% by volume) airflow at a heating rate of 1.5 ° C./min and held at this temperature for 3 hours to bake and reduce the cooling rate. It was cooled to room temperature at about 4 ° C./min (firing step). The positive electrode active material thus obtained was aggregated or slightly sintered. Therefore, this positive electrode active material was crushed to adjust the average particle size and particle size distribution (crushing step).

c)正極活物質の評価
[組成]
ICP発光分光分析装置(株式会社島津製作所製、ICPE−9000)を用いた分析により、この正極活物質の組成は、一般式:Li1.1Ni0.38Co0.32Mn0.30で表されるものであることが確認された。
c) Evaluation of positive electrode active material [Composition]
Analysis using an ICP emission spectroscopic analyzer (ICPE-9000, manufactured by Shimadzu Corporation) revealed that the composition of this positive electrode active material was as follows: General formula: Li 1.1 Ni 0.38 Co 0.32 Mn 0.30 O It was confirmed that it was represented by 2.

[粒子構造]
正極活物質の一部を樹脂に埋め込み、クロスセクションポリシャ(日本電子株式会社製、IB−19530CP)加工によって断面観察可能な状態とした上で、SEM(FE−SEM:日本電子株式会社製、JSM−6360LA)により観察した。この結果、この正極活物質は、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成され、この二次粒子は、外殻部と、外殻部の内側に分散して存在し、外殻部と電気的に導通する凝集部と、および、外殻部の内側で凝集部の間に存在する、一次粒子の存在しない気孔構造からなる空間部とを備えていることが確認された。
[Particle structure]
A part of the positive electrode active material is embedded in the resin and cross-section polisher (manufactured by JEOL Ltd., IB-19530CP) is processed to make the cross section observable, and then SEM (FE-SEM: manufactured by JEOL Ltd., JSM). It was observed by -6360LA). As a result, the positive electrode active material is composed of secondary particles formed by aggregating a plurality of primary particles, and the secondary particles are dispersed in the outer shell portion and the inside of the outer shell portion. It was confirmed that it has an agglomerate portion that is electrically conductive with the outer shell portion and a space portion having a pore structure in which no primary particles are present, which exists between the agglomerate portions inside the outer shell portion. ..

[粒度分布]
レーザー光回折散乱式粒度分析計(マイクロトラック・ベル株式会社製、マイクロトラックMT3300EXII)を用いて、正極活物質のd50を測定するとともに、d10およびd90を測定し、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/d50を算出した。この結果、平均粒径d50は、5.2μmであり、〔(d90−d10)/d50〕は0.41であることが確認された。
[Particle size distribution]
Using a laser light diffraction / scattering type particle size analyzer (Microtrac MT3300EXII manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.), d50 of the positive electrode active material is measured, and d10 and d90 are measured, which is an index showing the spread of the particle size distribution. A certain [(d90-d10) / d50 was calculated. As a result, it was confirmed that the average particle size d50 was 5.2 μm and [(d90-d10) / d50] was 0.41.

[BET比表面積およびタップ密度]
流動方式ガス吸着法比表面積測定装置(株式会社マウンテック製、マックソーブ1200シリーズ)によりBET比表面積を、タッピングマシン(株式会社蔵持科学器械製作所製、KRS−406)によりタップ密度を、それぞれ測定した。この結果、BET比表面積は2.62m/gであり、タップ密度は1.53g/cmであることが確認された。
[BET specific surface area and tap density]
The BET specific surface area was measured with a flow-type gas adsorption method specific surface area measuring device (McSorb 1200 series manufactured by Mountech Co., Ltd.), and the tap density was measured with a tapping machine (KRS-406 manufactured by Kuramochi Kagaku Kikai Seisakusho Co., Ltd.). As a result, it was confirmed that the BET specific surface area was 2.62 m 2 / g and the tap density was 1.53 g / cm 3.

[DBP吸収量]
「JIS K 6217−4:2008」に準拠した吸収量測定装置(株式会社あさひ総研製、S−500)により、フタル酸ジ−n−ブチル(DBP)の吸収量を測定した結果、DBP吸収量は37.3ml/100gであることが確認された。
[DBP absorption amount]
As a result of measuring the absorption amount of di-n-butyl phthalate (DBP) with an absorption amount measuring device (S-500, manufactured by Asahi Soken Co., Ltd.) based on "JIS K 6217-4: 2008", the absorption amount of DBP Was confirmed to be 37.3 ml / 100 g.

以上より、「BET比表面積/ DBP吸収量」は0.070であり、BET比表面積とd50の積は13.6であった。 From the above, the "BET specific surface area / DBP absorption amount" was 0.070, and the product of the BET specific surface area and d50 was 13.6.

[結晶子径]
X線回折(XRD)装置(スペクトリス株式会社製、X’Pert PRO)を用いて、CuKα線による粉末X線回折で分析して、X線回折パターンの回折ピークの広がりを除き、それぞれの回折ピークからシェラーの式を用いて、(003)面の結晶子径を算出したところ、105nmであった。
[Crystalline diameter]
Using an X-ray diffraction (XRD) device (X'Pert PRO manufactured by Spectris Co., Ltd.), analysis is performed by powder X-ray diffraction with CuKα rays, and each diffraction peak is removed except for the spread of the diffraction peak of the X-ray diffraction pattern. When the crystallite diameter of the (003) plane was calculated from the above using Scheller's formula, it was 105 nm.

d)二次電池の作製
図2に示すような2032型コイン形電池11を作成した。具体的には、上述のようにして得られた正極活物質:52.5mgと、アセチレンブラック:15mgと、PTEE:7.5mgを混合し、100MPaの圧力で、直径11mm、厚さ100μmにプレス成形した後、真空乾燥機中、120℃で12時間乾燥することにより、正極12を作製した。
d) Preparation of secondary battery A 2032 type coin-type battery 11 as shown in FIG. 2 was produced. Specifically, the positive electrode active material obtained as described above: 52.5 mg, acetylene black: 15 mg, and PTEE: 7.5 mg are mixed and pressed to a diameter of 11 mm and a thickness of 100 μm at a pressure of 100 MPa. After molding, the positive electrode 12 was produced by drying in a vacuum dryer at 120 ° C. for 12 hours.

次に、この正極12を用いて2032型コイン形電池を、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。この2032型コイン形電池の負極13には、直径17mm、厚さ1mmのリチウム金属を用い、非水電解液には、1MのLiClO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。また、セパレーター14には、膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用いた。このようにして、ガスケット15を有し、正極缶16と負極缶17とを備える、2032型コイン形電池11を組み立てた。 Next, using the positive electrode 12, a 2032 type coin-shaped battery was manufactured in a glove box having an Ar atmosphere with a dew point controlled at −80 ° C. A lithium metal having a diameter of 17 mm and a thickness of 1 mm is used for the negative electrode 13 of this 2032 type coin-shaped battery, and ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) using 1 M LiClO 4 as a supporting electrolyte are used as the non-aqueous electrolyte solution. ) Equal amount mixed solution (manufactured by Tomiyama Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. Further, as the separator 14, a polyethylene porous membrane having a film thickness of 25 μm was used. In this way, the 2032 type coin-shaped battery 11 having the gasket 15 and the positive electrode can 16 and the negative electrode can 17 was assembled.

e)電池評価
[正極抵抗]
正極抵抗の測定は、インピーダンス測定法を用い、2032型コイン形電池を充電電位4.4Vで充電し、周波数応答アナライザおよびポテンショガルバノスタット(ソーラトロン製、1255B)を使用することで、図3に示すナイキストプロットを得た。図3に示すナイキストプロットは、溶液抵抗、負極抵抗とその容量、および、正極抵抗(界面抵抗)とその容量を示す特性曲線の和として表されているため、このナイキストプロットに基づき、図3に示す等価回路を用いてフィッティング計算して、正極界面抵抗の値を算出した。なお、正極界面抵抗については、後述する比較例1の正極活物質を基準とし、これに対する抵抗減少率を示す。その結果、正極抵抗は、比較例1に対して0.83倍まで減少していた。
e) Battery evaluation [Positive electrode resistance]
The positive electrode resistance is measured by using an impedance measurement method, charging a 2032 type coin-shaped battery with a charging potential of 4.4 V, and using a frequency response analyzer and a potentiogalvanostat (manufactured by Solartron, 1255B), as shown in FIG. Obtained a Nyquist plot. The Nyquist plot shown in FIG. 3 is represented as the sum of the solution resistance, the negative electrode resistance and its capacitance, and the positive electrode resistance (interfacial resistance) and its capacitance. The value of the positive electrode interface resistance was calculated by fitting calculation using the equivalent circuit shown. Regarding the positive electrode interfacial resistance, the positive electrode active material of Comparative Example 1 described later is used as a reference, and the resistance reduction rate with respect to this is shown. As a result, the positive electrode resistance was reduced to 0.83 times that of Comparative Example 1.

得られた正極活物質の全体の組成、特性、並びに、得られたリチウムイオン二次電池の特性について、表1に示す。なお、これらについて、実施例2〜実施例5、および比較例1についても、同様に表1に示す。 Table 1 shows the overall composition and characteristics of the obtained positive electrode active material and the characteristics of the obtained lithium ion secondary battery. Table 1 also shows Examples 2 to 5 and Comparative Example 1 with respect to these.

(実施例2)
リチウム混合物を850℃まで昇温し、この温度で3時間保持することにより焼成した以外は実施例1と同様にして、正極活物質を得るとともに評価した。
(Example 2)
The positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the lithium mixture was heated to 850 ° C. and held at this temperature for 3 hours to be calcined.

この正極活物質の平均粒径d50は、5.3μmであり、〔(d90−d10)/d50〕は0.41であった。また、BET比表面積は3.35m/gであり、タップ密度は1.46g/cmであり、DBP吸収量は36.3ml/100gであった。「BET比表面積/DBP吸収量」は0.092であり、BET比表面積とd50の積は17.8であった。 The average particle size d50 of this positive electrode active material was 5.3 μm, and [(d90-d10) / d50] was 0.41. The BET specific surface area was 3.35 m 2 / g, the tap density was 1.46 g / cm 3 , and the DBP absorption amount was 36.3 ml / 100 g. The "BET specific surface area / DBP absorption amount" was 0.092, and the product of the BET specific surface area and d50 was 17.8.

(003)面の結晶子径は、89nmであった。正極抵抗は、比較例1に対して0.84倍まで減少していた。 The crystallite diameter of the (003) plane was 89 nm. The positive electrode resistance was reduced to 0.84 times that of Comparative Example 1.

(実施例3)
リチウム混合物を905℃まで昇温し、この温度で3時間保持することにより焼成することにより、正極活物質を得るとともに、実施例1と同様に評価した。
(Example 3)
The lithium mixture was heated to 905 ° C. and held at this temperature for 3 hours to be calcined to obtain a positive electrode active material, which was evaluated in the same manner as in Example 1.

この正極活物質の平均粒径d50は、5.6μmであり、〔(d90−d10)/d50〕は0.43であった。また、BET比表面積は1.62m/gであり、タップ密度は1.58g/cmであり、DBP吸収量は30.8ml/100gであった。「BET比表面積/DBP吸収量」は0.053であり、BET比表面積とd50の積は9.1であった。 The average particle size d50 of this positive electrode active material was 5.6 μm, and [(d90-d10) / d50] was 0.43. The BET specific surface area was 1.62 m 2 / g, the tap density was 1.58 g / cm 3 , and the DBP absorption amount was 30.8 ml / 100 g. The "BET specific surface area / DBP absorption amount" was 0.053, and the product of the BET specific surface area and d50 was 9.1.

(003)面の結晶子径は、132nmであった。正極抵抗は、比較例1に対して0.89倍まで減少していた。 The crystallite diameter of the (003) plane was 132 nm. The positive electrode resistance was reduced to 0.89 times that of Comparative Example 1.

(実施例4)
リチウム混合物を825℃まで昇温し、この温度で3時間保持することにより焼成することにより、正極活物質を得るとともに、実施例1と同様に評価した。
(Example 4)
The lithium mixture was heated to 825 ° C. and held at this temperature for 3 hours to be calcined to obtain a positive electrode active material and evaluated in the same manner as in Example 1.

この正極活物質の平均粒径d50は、5.1μmであり、〔(d90−d10)/d50〕は0.41であった。また、BET比表面積は4.88m/gであり、タップ密度は1.41g/cmであり、DBP吸収量は54.5ml/100gであった。「BET比表面積/DBP吸収量」は0.090であり、BET比表面積とd50の積は24.9であった。 The average particle size d50 of this positive electrode active material was 5.1 μm, and [(d90-d10) / d50] was 0.41. The BET specific surface area was 4.88 m 2 / g, the tap density was 1.41 g / cm 3 , and the DBP absorption amount was 54.5 ml / 100 g. The "BET specific surface area / DBP absorption amount" was 0.090, and the product of the BET specific surface area and d50 was 24.9.

(003)面の結晶子径は、71nmであった。正極抵抗は、比較例1に対して0.87倍まで減少していた。 The crystallite diameter of the (003) plane was 71 nm. The positive electrode resistance was reduced to 0.87 times that of Comparative Example 1.

(実施例5)
リチウム混合物を915℃まで昇温し、この温度で3時間保持することにより焼成することにより、正極活物質を得るとともに、実施例1と同様に評価した。
(Example 5)
The lithium mixture was heated to 915 ° C. and held at this temperature for 3 hours to be calcined to obtain a positive electrode active material and evaluated in the same manner as in Example 1.

この正極活物質の平均粒径d50は、5.7μmであり、〔(d90−d10)/d50〕は0.44であった。また、BET比表面積は1.55m/gであり、タップ密度は1.59g/cmであり、DBP吸収量は30.1ml/100gであった。「BET比表面積/DBP吸収量」は0.51であり、BET比表面積とd50の積は8.8であった。 The average particle size d50 of this positive electrode active material was 5.7 μm, and [(d90-d10) / d50] was 0.44. The BET specific surface area was 1.55 m 2 / g, the tap density was 1.59 g / cm 3 , and the DBP absorption amount was 30.1 ml / 100 g. The "BET specific surface area / DBP absorption amount" was 0.51, and the product of the BET specific surface area and d50 was 8.8.

(003)面の結晶子径は、141nmであった。正極抵抗は、比較例1に対して0.92倍まで減少していた。 The crystallite diameter of the (003) plane was 141 nm. The positive electrode resistance was reduced to 0.92 times that of Comparative Example 1.

(比較例1)
リチウム混合物を930℃まで昇温し、この温度で3時間保持することにより焼成した以外は実施例1と同様にして、正極活物質を得るとともに評価した。
(Comparative Example 1)
The positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the lithium mixture was heated to 930 ° C. and held at this temperature for 3 hours for firing.

この正極活物質の平均粒径d50は、5.8μmであり、〔(d90−d10)/d50〕は0.48であった。また、BET比表面積は1.19m/gであり、タップ密度は1.86g/cmであり、DBP吸収量は28.8ml/100gであった。「BET比表面積/DBP吸収量」は0.041であり、BET比表面積とd50の積は6.9であった。 The average particle size d50 of this positive electrode active material was 5.8 μm, and [(d90-d10) / d50] was 0.48. The BET specific surface area was 1.19 m 2 / g, the tap density was 1.86 g / cm 3 , and the DBP absorption amount was 28.8 ml / 100 g. The "BET specific surface area / DBP absorption amount" was 0.041, and the product of the BET specific surface area and d50 was 6.9.

(003)面の結晶子径は、151nmであった。 The crystallite diameter of the (003) plane was 151 nm.

Figure 2021051880
Figure 2021051880

本発明の範囲内にある、実施例1〜実施例5の正極活物質は、リチウムイオン二次電池に用いた際に、比較例1との比較において、いずれも正極抵抗が減少し、出力特性が向上していることが確認された。 When the positive electrode active materials of Examples 1 to 5 within the scope of the present invention are used in a lithium ion secondary battery, the positive electrode resistance is reduced and the output characteristics are all reduced in comparison with Comparative Example 1. Was confirmed to be improving.

11 コイン形電池
12 正極(評価用電極)
13 負極
14 セパレーター
15 ガスケット
16 正極缶
17 負極缶
11 Coin-type battery 12 Positive electrode (evaluation electrode)
13 Negative electrode 14 Separator 15 Gasket 16 Positive electrode can 17 Negative electrode can

Claims (12)

リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなるリチウムイオン二次電池用正極活物質であって、
該正極活物質は、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成され、
JIS K 6217−4:2008に準じて測定されたDBP吸収量に対する、BET比表面積の比である、「BET比表面積/DBP吸収量」が0.048以上である、
リチウムイオン二次電池用正極活物質。
Lithium Nickel Manganese Cobalt-containing composite oxide is a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries.
The positive electrode active material is composed of secondary particles formed by aggregating a plurality of primary particles.
"BET specific surface area / DBP absorption amount", which is the ratio of the BET specific surface area to the DBP absorption amount measured according to JIS K 6217-4: 2008, is 0.048 or more.
Positive electrode active material for lithium-ion secondary batteries.
前記「BET比表面積/DBP吸収量」は、0.050以上0.100以下である、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the "BET specific surface area / DBP absorption amount" is 0.050 or more and 0.100 or less. 前記BET比表面積と、前記二次粒子についてのレーザー光回折散乱式粒度分析計で測定した体積積算値から求めたd50との積が、9.0以上である、請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The product according to claim 1 or 2, wherein the product of the BET specific surface area and d50 obtained from the volume integrated value measured by the laser light diffraction / scattering type particle size analyzer for the secondary particles is 9.0 or more. Positive electrode active material for lithium-ion secondary batteries. 前記d50は、3μm以上15μm以下であり、かつ、前記体積積算値から求めた、前記二次粒子の粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/d50〕は、1.0以下である、請求項3に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The d50 is 3 μm or more and 15 μm or less, and [(d90-d10) / d50], which is an index showing the spread of the particle size distribution of the secondary particles obtained from the volume integrated value, is 1.0 or less. The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 3. 前記BET比表面積は、1.5m/g以上5.0m/g以下である、請求項1〜4のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the BET specific surface area is 1.5 m 2 / g or more and 5.0 m 2 / g or less. 前記DBP吸収量は、30ml/100g以上65ml/100g以下である、請求項1〜5のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the DBP absorption amount is 30 ml / 100 g or more and 65 ml / 100 g or less. 前記二次粒子は、前記一次粒子が互いに電気的に導通する凝集部と、および、該凝集部の中に分散して存在する空間部とを備える、請求項1〜6のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The second item according to any one of claims 1 to 6, wherein the secondary particles include an agglomerated portion in which the primary particles are electrically conductive with each other and a space portion in which the primary particles are dispersed and exist in the agglomerated portion. Positive electrode active material for lithium-ion secondary batteries. 前記二次粒子は、前記凝集部と電気的に導通する外殻部を、前記凝集部の外側にさらに備える、請求項7に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 7, wherein the secondary particles further include an outer shell portion that electrically conducts with the agglomerated portion on the outside of the agglomerated portion. X線回折による(003)面のピークの半価幅からシェラー式を用いて前記一次粒子の結晶子径を求めた場合に、該結晶子径が、30nm以上150nm以下である、請求項1〜8のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 When the crystallite diameter of the primary particle is determined from the half-value width of the peak of the (003) plane by X-ray diffraction using the Scheller formula, the crystallite diameter is 30 nm or more and 150 nm or less, claims 1 to 1. 8. The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to any one of 8. タップ密度が、0.8g/cm以上2.0g/cm以下である、請求項1〜9のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 9, wherein the tap density is 0.8 g / cm 3 or more and 2.0 g / cm 3 or less. 前記リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物は、一般式:Li1+uNiMnCo(−0.05≦u≦0.50、x+y+z+t=1、0.3≦x≦0.9、0<y≦0.5、0<z≦0.5、0≦t≦0.1、Mは、Mg、Al、Si、Ca、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の添加元素)で表される組成を有し、かつ、層状構造を有する六方晶系の結晶構造を有する、請求項1〜10のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide has a general formula: Li 1 + u Ni x Mn y Co z M t O 2 (−0.05 ≦ u ≦ 0.50, x + y + z + t = 1, 0.3 ≦ x ≦ 0. 9, 0 <y ≦ 0.5, 0 <z ≦ 0.5, 0 ≦ t ≦ 0.1, M is Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf , Ta, W), and has a hexagonal crystal structure having a layered structure, according to any one of claims 1 to 10. Positive active material for lithium-ion secondary batteries. 正極、負極、セパレーター、および非水電解質、あるいは、正極、負極、および固体電解質を備え、前記正極に用いられる正極活物質として、請求項1〜11のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質が用いられている、リチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 11, further comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte, or a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte, as a positive electrode active material used for the positive electrode. A lithium-ion secondary battery in which a positive electrode active material is used.
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