JP2022115903A - Transition metal-containing composite hydroxide particle and manufacturing method of the same, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method of the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Transition metal-containing composite hydroxide particle and manufacturing method of the same, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method of the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery Download PDF

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治朗 岡田
Jiro Okada
平 相田
Taira Aida
哲史 小向
Tetsushi Komukai
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode active material capable of simultaneously improving high capacity characteristics, high output characteristics, especially excellent output characteristics in a low SOC region, and excellent cycle characteristics, and to provide a transition metal-containing composite hydroxide particle as a precursor thereof.
SOLUTION: Provided is a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a secondary particle formed by aggregating a plurality of primary particles. Intermingled in the secondary particle are a large size particle having a structure in which an aggregated portion of the primary particles electrically conducting with an outer shell portion and electrically conducting with each other and a space portion in which the primary particles do not exist are dispersed inside the outer shell portion, and a solid small size particle having a radius equal to a thickness of the outer shell portion of the large size particle or to the aggregated portion of the primary particles. The ratio between the large size particles and the small size particles is the same as a mass ratio in the composite hydroxide particles, and the small size particles exist in a range of 0.05 to 20 in mass ratio to the large size particles.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2022,JPO&INPIT

Description

本発明は、遷移金属含有複合水酸化物粒子とその製造方法、この遷移金属含有複合水酸
化物粒子を前駆体とする非水電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、および、この
非水電解質二次電池用正極活物質を正極材料として用いた非水電解質二次電池に関する。
The present invention provides transition metal-containing composite hydroxide particles, a method for producing the same, a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery using the transition metal-containing composite hydroxide particles as a precursor, and a method for producing the same, and the non-aqueous electrolyte secondary battery. The present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery using a positive electrode active material for a water electrolyte 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、高いエネルギ密
度を有する小型で軽量な非水電解質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 spread of mobile electronic devices such as mobile phones and laptop computers, there is a strong demand for development of small, lightweight non-aqueous electrolyte secondary batteries with high energy density. Also, there is a strong demand for the development of high-output secondary batteries as power sources 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、非水電解質二次電池の一種であるリチウムイ
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、非水電解液などで構
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。
As a secondary battery that satisfies such requirements, there is a lithium ion secondary battery, which is a type of non-aqueous electrolyte secondary battery. This lithium-ion secondary battery is composed of a negative electrode, a positive electrode, a non-aqueous electrolyte, and the like, and the active materials used as materials for the negative electrode and positive electrode are materials capable of desorbing and intercalating lithium. be.

このリチウムイオン二次電池のうち、層状岩塩型またはスピネル型の結晶構造を有する
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, lithium ion secondary batteries using a lithium transition metal-containing composite oxide having a layered rock salt or spinel crystal structure as a positive electrode material can obtain a voltage of 4 V class, so it is high. Batteries with high energy density are currently being extensively researched and developed, and some are even being put to 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)や、コバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウム
ニッケル複合酸化物(LiNiO)、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(
LiNi1/3Co1/3Mn1/3)、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸
化物(LiMn)、リチウムニッケルマンガン複合酸化物(LiNi0.5Mn
.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 a positive electrode material for such a lithium ion secondary battery, 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, 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 0
. 5 O 2 ) and other lithium transition metal-containing composite oxides have been proposed.

一般に、リチウムイオン電池に求められる特性として高容量であることがあげられる。
また、リチウムイオン電池の用途の中には、急速で充放電を行う必要があるものがあり、
そのような用途においては、抵抗が低く、出力特性が高いことが求められる。特に、残容
量(SOC:State of Charge)が低い領域における出力特性を上げることは重要である
。これは、リチウムイオン電池の抵抗特性は、SOCが低くなるほど高くなることが分か
っており、したがって、低SOC領域での抵抗を低くすることで、所望の出力特性が得ら
れるSOCの範囲を拡げることができるためである。
In general, high capacity is one of the characteristics required for lithium ion batteries.
In addition, some lithium-ion battery applications require rapid charging and discharging.
Such applications require low resistance and high output characteristics. In particular, it is important to improve output characteristics in a region where the remaining capacity (SOC: State of Charge) is low. This is because it is known that the resistance characteristics of lithium-ion batteries increase as the SOC decreases. Therefore, by reducing the resistance in the low SOC region, the range of SOC in which the desired output characteristics can be obtained is expanded. This is because

高い容量特性を得るための方策の一つとして、正極活物質の充填性を高めることがあげ
られる。これは、正極活物質の充填性を高めることで、正極を構成する正極合剤中の単位
体積あたりの正極活物質量を高めて、体積エネルギ密度(Wh/L)に優れたリチウムイ
オン二次電池を得るためである。正極活物質の充填性は、タップ密度で評価され、タップ
密度が高いほど充填性が高くなる。したがって、タップ密度がより高い正極活物質を正極
材料として用いることにより、体積エネルギ密度(Wh/ L)に優れたリチウムイオン
二次電池を得ることが可能となる。
One of the measures for obtaining high capacity characteristics is to increase the fillability of the positive electrode active material. By increasing the fillability of the positive electrode active material, the amount of the positive electrode active material per unit volume in the positive electrode mixture constituting the positive electrode is increased, and the lithium ion secondary with excellent volumetric energy density (Wh / L). to get the battery. The fillability of the positive electrode active material is evaluated by the tap density, and the higher the tap density, the higher the fillability. Therefore, by using a positive electrode active material with a higher tap density as a positive electrode material, it is possible to obtain a lithium ion secondary battery with excellent volumetric energy density (Wh/L).

なお、これまでの知見から、正極活物質の平均粒径とタップ密度との間には相関関係が
あり、原料や製造方法に差がない場合には、一般的に、正極活物質の平均粒径が大きいほ
ど、タップ密度が大きくなる傾向にあることが分かっている。
From the knowledge so far, there is a correlation between the average particle size of the positive electrode active material and the tap density. It has been found that the tap density tends to increase as the diameter increases.

一方、出力特性については、正極活物質のリチウムイオンの挿入脱離反応サイトが多い
ほど、正極活物質の抵抗特性が低くなり、その出力特性が向上すると考えられる。このよ
うなリチウムイオンの挿入脱離反応サイトを多くする手段としては、正極活物質の平均粒
径を小さくすることにより、その比表面積を大きくすることが考えられる。
On the other hand, as for the output characteristics, it is considered that the more lithium ion insertion/extraction reaction sites in the positive electrode active material, the lower the resistance characteristics of the positive electrode active material and the more the output characteristics are improved. As a means for increasing the number of lithium ion insertion/extraction reaction sites, it is conceivable to increase the specific surface area by reducing the average particle size of the positive electrode active material.

また、リチウムイオン二次電池の正極の劣化原因の1つとして、充放電時のリチウムイ
オンの引き抜き度合の不均一性により、正極活物質中のある特定の粒子から多くリチウム
イオンが引き抜かれることにより、その劣化が早く進むことが考えられる。したがって、
正極活物質のそれぞれの粒子内部におけるリチウムイオンの拡散経路長が均一であるほど
、充放電時における正極活物質の内部のリチウムイオンの存在量を均一にすることができ
、正極活物質のサイクル特性が良好となると考えられる。
In addition, as one of the causes of deterioration of the positive electrode of a lithium ion secondary battery, a large amount of lithium ions are extracted from certain specific particles in the positive electrode active material due to non-uniformity in the degree of extraction of lithium ions during charging and discharging. , it is conceivable that the deterioration progresses quickly. therefore,
The more uniform the diffusion path length of lithium ions inside each particle of the positive electrode active material, the more uniform the amount of lithium ions present inside the positive electrode active material during charging and discharging, and the more uniform the amount of lithium ions present inside the positive electrode active material. is considered to be good.

すなわち、高い容量特性、高い出力特性、および、優れたサイクル特性といった、目的
とする電池特性を備えた正極活物質を得るためには、その平均粒径および粒度分布を適切
に制御することが重要である。
In other words, in order to obtain a positive electrode active material with desired battery characteristics such as high capacity characteristics, high output characteristics, and excellent cycle characteristics, it is important to appropriately control the average particle size and particle size distribution. is.

ところで、正極活物物質は、その前駆体となる遷移金属含有複合水酸化物粒子の性状を
引き継ぐことが知られている。すなわち、上述した電池特性を備えた正極活物質を得るた
めには、その前駆体である遷移金属含有複合水酸化物粒子において、その平均粒径および
粒度分布を適切に制御することが必要となる。
By the way, it is known that the positive electrode active material inherits the properties of the transition metal-containing composite hydroxide particles that serve as its precursor. That is, in order to obtain a positive electrode active material having the battery characteristics described above, it is necessary to appropriately control the average particle size and particle size distribution of the transition metal-containing composite hydroxide particles, which are precursors thereof. .

たとえば、特開2012-246199号公報、特開2013-147416号公報、
WO2012/131881号公報、および、WO2014/181891号公報には、
正極活物質の前駆体となる遷移金属含有複合水酸化物粒子を、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、製造する方法が開示されている。この方法では、反応水溶液のpH値を、液温25℃
基準で、核生成工程では12.0~14.0の範囲に、粒子成長工程では10.5~12
.0の範囲にそれぞれ制御している。これらの方法により得られた遷移金属含有複合水酸
化物粒子は、小粒径で、かつ、粒度分布が狭い二次粒子により構成される。
For example, JP-A-2012-246199, JP-A-2013-147416,
In WO2012/131881 and WO2014/181891,
Manufacture of transition metal-containing composite hydroxide particles, which are the precursors of positive electrode active materials, by a crystallization reaction that is clearly separated into two stages: a nucleation process that mainly produces nuclei and a particle growth process that mainly grows particles. A method for doing so is disclosed. In this method, the pH value of the reaction aqueous solution is adjusted to a liquid temperature of 25°C.
On a standard basis, in the range of 12.0-14.0 for the nucleation process and 10.5-12 for the grain growth process
. Each is controlled within the range of 0. The transition metal-containing composite hydroxide particles obtained by these methods are composed of secondary particles having a small particle size and a narrow particle size distribution.

また、WO2014/181891号公報に記載の方法では、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、粒子成長工程において、この非酸化性雰
囲気を酸化性雰囲気に切り替えた後、再度、非酸化性雰囲気に切り替える、雰囲気制御を
少なくとも1回行っている。
Further, in the method described in WO2014/181891, the nucleation step and the grain growth step are initially performed in a non-oxidizing atmosphere, and in the grain growth step, after switching the non-oxidizing atmosphere to an oxidizing atmosphere, The atmosphere is controlled at least once by switching back to the non-oxidizing atmosphere.

この方法により得られた遷移金属含有複合水酸化物粒子は、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
層とが交互に積層した積層構造を少なくとも1つ備えていることを特徴としている。この
ような遷移金属含有複合水酸化物粒子を前駆体とすることで、一次粒子が凝集した中心部
の外側に、一次粒子が存在しない空間部と、一次粒子が凝集し、中心部と電気的に導通す
る外殻部とを備えた構造、もしくは、中心部と外殻部の間に、一次粒子が凝集し、中心部
および外殻部と電気的に導通する内殻部をさらに備えた構造を有する正極活物質を得るこ
とができる。
The transition metal-containing composite hydroxide particles obtained by this method have a small particle size, a narrow particle size distribution, and a central portion formed by aggregation of plate-like or needle-like primary particles. At least one laminated structure in which a low-density layer formed by agglomeration of fine primary particles and a high-density layer formed by agglomeration of plate-like primary particles are alternately laminated on the outside of the and By using such transition metal-containing composite hydroxide particles as a precursor, a space where the primary particles do not exist outside the central part where the primary particles are aggregated, and the primary particles are aggregated, and the central part and the electrical or a structure further comprising an inner shell in which the primary particles are aggregated between the core and the outer shell and electrically conductive to the core and the outer shell can be obtained.

具体的には、これらの文献に記載の技術により得られる正極活物質は、平均粒径が3μ
m~10μmまたは1μm~15μmの範囲にあり、粒度分布の広がりを示す指標である
〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.65以下である。これらの正極活物質を用いた
非水電解質二次電池では、従来の正極活物質を用いたものとの比較では、その容量特性、
出力特性、およびサイクル特性を改善できると考えられる。
Specifically, the positive electrode active material obtained by the techniques described in these documents has an average particle size of 3 μm.
m to 10 μm or 1 μm to 15 μm, and [(d90−d10)/average particle diameter], which is an index showing the spread of the particle size distribution, is 0.65 or less. In non-aqueous electrolyte secondary batteries using these positive electrode active materials, capacity characteristics,
It is believed that output characteristics and cycle characteristics can be improved.

特開2012-246199号公報JP 2012-246199 A 特開2013-147416号公報JP 2013-147416 A WO2012/131881号公報WO2012/131881 WO2014/181891号公報WO2014/181891

ところで、前述のように、高容量のリチウムイオン電池を得るために必要とされる高い
タップ密度を有する正極活物質を得るためには、前駆体である遷移金属含有複合水酸化物
粒子を大粒径化する必要がある。一方、高出力のリチウムイオン電池を得るためには、正
極活物質の小粒径化が求められる。すなわち、正極活物質における高い容量特性と高い出
力特性は、前駆体および正極活物質を構成する粒子の大粒径化と小粒径化とそれぞれ相関
する関係にあり、粒子特性の点から相反する関係にある。
By the way, as described above, in order to obtain a positive electrode active material having a high tap density required for obtaining a high-capacity lithium ion battery, it is necessary to use large transition metal-containing composite hydroxide particles as a precursor. need to be sized. On the other hand, in order to obtain a high-output lithium-ion battery, it is required to reduce the particle size of the positive electrode active material. That is, the high capacity characteristics and high output characteristics of the positive electrode active material are correlated with the increase in particle size and the decrease in particle size of the particles constituting the precursor and the positive electrode active material, respectively, and are contradictory in terms of particle characteristics. in a relationship.

本発明は、上述の問題に鑑みて、二次電池を構成した場合に、高い容量特性、高い出力
特性、特に、低SOC領域での優れた出力特性、および、優れたサイクル特性を同時に向
上させることができる正極活物質、および、その前駆体である遷移金属含有複合水酸化物
粒子を提供することを目的とする。
In view of the above problems, the present invention simultaneously improves high capacity characteristics, high output characteristics, particularly excellent output characteristics in the low SOC region, and excellent cycle characteristics when a secondary battery is configured. It is an object of the present invention to provide a positive electrode active material that can be used as a positive electrode active material, and a transition metal-containing composite hydroxide particle that is a precursor thereof.

また、本発明は、このような正極活物質を用いた優れた電池特性を備えた非水系電解質
二次電池を提供することを目的とする。さらに、本発明は、このような正極活物質および
遷移金属含有複合水酸化物粒子を、工業規模の生産において容易に製造することができる
方法を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery using such a positive electrode active material and having excellent battery characteristics. A further object of the present invention is to provide a method for easily producing such a positive electrode active material and transition metal-containing composite hydroxide particles on an industrial scale.

本発明の遷移金属含有複合水酸化物粒子は、非水電解質二次電池用正極活物質の前駆体
となる遷移金属含有複合水酸化物粒子であって、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る。
The transition metal-containing composite hydroxide particles of the present invention are transition metal-containing composite hydroxide particles that serve as a precursor of a positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries, comprising a plurality of plate-like primary particles and the plate-like particles. It consists of secondary particles formed by agglomeration of fine primary particles smaller than primary particles.

前記遷移金属含有複合水酸化物粒子は、一般式(A):NiMnCo(OH
2+a(式中、x+y+z+t=1、0.3≦x≦0.95、0.05≦y≦0.55
、0≦z≦0.4、0≦t≦0.1、および、0≦a≦0.5であり、Mは、Mg、Ca
、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の
添加元素である)で表される遷移金属含有複合水酸化物粒子であることが好ましい。
The transition metal-containing composite hydroxide particles have the general formula (A): Ni x Mny Co z Mt (OH
) 2+a (wherein x+y+z+t=1, 0.3≦x≦0.95, 0.05≦y≦0.55
, 0≦z≦0.4, 0≦t≦0.1, and 0≦a≦0.5, and M is Mg, Ca
, which is one or more additional elements selected from Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W). .

特に、本発明の遷移金属含有複合水酸化物粒子において、前記二次粒子は、
前記板状一次粒子が凝集して形成された、あるいは、該板状一次粒子と微細一次粒子が
凝集して形成された中心部を有し、該中心部の外側に、前記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
を少なくとも1つ備え、前記低密度層中の一部に前記板状一次粒子が凝集して形成された
高密度部が存在している、大粒径の粒子と、
前記板状一次粒子が凝集して形成され、前記大粒径の粒子の高密度層のうち最外殻にあ
る高密度層(外殻部)の厚みと同等の長さの半径を有する高密度で中実の小粒径の粒子と

により構成されることを特徴とする。
In particular, in the transition metal-containing composite hydroxide particles of the present invention, the secondary particles are
having a central portion formed by agglomeration of the plate-shaped primary particles, or formed by agglomeration of the plate-shaped primary particles and the fine primary particles, and the fine primary particles aggregating outside the center portion; and at least one laminated structure in which a low-density layer formed by aggregating the plate-like primary particles and a high-density layer formed by aggregating the plate-like primary particles are laminated, and a part of the low-density layer includes the plate-like primary Particles with a large particle size in which there is a high-density part formed by agglomeration of particles;
A high density formed by agglomeration of the plate-shaped primary particles and having a radius of length equivalent to the thickness of the outermost high density layer (outer shell portion) of the high density layers of the large particle size particles. and solid small-sized particles in
It is characterized by being composed of

本発明の遷移金属複合水酸化物粒子において、前記二次粒子は、その全体の平均粒径が
1μm~15μmの範囲にあり、かつ、その全体の粒度分布の広がりを示す指標である〔
(d90-d10)/平均粒径〕が0.30~0.65の範囲にあることを特徴とする。
また、該二次粒子を構成する、前記大粒径の粒子は、その平均粒径が4μm~15μmの
範囲にあり、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均
粒径〕が0.30~0.65の範囲にあることを特徴とする。さらに、前記小粒径の粒子
は、その平均粒径が1μm~4μmの範囲にあり、かつ平均粒径の半値が前記大粒径の粒
子を構成する高密度層の厚みと同等で、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標である〔
(d90-d10)/平均粒径〕が0.30~0.65の範囲にあることを特徴とする。
In the transition metal composite hydroxide particles of the present invention, the secondary particles have an overall average particle size in the range of 1 μm to 15 μm, and are an index showing the spread of the overall particle size distribution [
(d90-d10)/average particle size] is in the range of 0.30 to 0.65.
In addition, the large particle size particles constituting the secondary particles have an average particle size in the range of 4 μm to 15 μm, and are an index showing the spread of the particle size distribution [(d90-d10)/ average particle size] is in the range of 0.30 to 0.65. Further, the small-diameter particles have an average particle diameter in the range of 1 μm to 4 μm, and the half value of the average particle diameter is equal to the thickness of the high-density layer constituting the large-diameter particles, and It is an index showing the spread of the particle size distribution [
(d90-d10)/average particle size] is in the range of 0.30 to 0.65.

さらに、前記遷移金属含有複合水酸化物粒子は、前記大粒径の粒子および前記小粒径の
粒子が、前記大粒径の粒子に対して前記小粒径の粒子が質量比(小粒径の粒子の質量/大
粒径の粒子の質量)で0.05~20の範囲で存在するように、混在することを特徴とす
る。
Further, in the transition metal-containing composite hydroxide particles, the mass ratio of the large particle size particles and the small particle size particles to the large particle size particles (the small particle size It is characterized by being mixed so that the mass of particles of 1/mass of particles with large particle diameter) is in the range of 0.05 to 20.

前記添加元素Mは、前記二次粒子の内部に均一に分布、および/または、該二次粒子の
表面を均一に被覆していることが好ましい。
It is preferable that the additional element M is uniformly distributed inside the secondary particles and/or uniformly covers the surfaces of the secondary particles.

本発明の遷移金属含有複合水酸化物粒子は、以下の製造方法により得ることができる。 The transition metal-containing composite hydroxide particles of the present invention can be obtained by the following production method.

本発明の遷移金属含有複合水酸化物粒子の製造方法は、少なくとも遷移金属を含有する
金属化合物からなる原料とアンモニウムイオン供給体とを含む核生成用水溶液を、液温2
5℃基準におけるpH値が12.0~14.0となるように制御して、前記原料を供給し
つつ核生成を行う、核生成工程と、該核生成工程で得られた核を含有する粒子成長用水溶
液を、液温25℃基準におけるpH値が、前記核生成工程のpH値よりも低く、かつ、1
0.5~12.0となるように制御して、前記原料を供給しつつ前記核を成長させる、粒
子成長工程とを備える。
In the method for producing transition metal-containing composite hydroxide particles of the present invention, an aqueous solution for nucleation containing at least a metal compound containing a transition metal and an ammonium ion donor is heated to a temperature of 2
A nucleation step in which nucleation is performed while supplying the raw material while controlling the pH value at 5 ° C. to 12.0 to 14.0, and the nuclei obtained in the nucleation step are contained. The pH value of the aqueous solution for particle growth at a liquid temperature of 25° C. is lower than the pH value of the nucleation step, and 1
and a particle growth step of growing the nucleus while supplying the raw material while controlling to be 0.5 to 12.0.

本発明の遷移金属含有複合水酸化物粒子のうち大粒径の粒子を得る場合、前記核生成工
程および前記粒子成長工程の初期における反応雰囲気を、酸素濃度が5容量%以下の非酸
化性雰囲気とし、その後、前記非酸化性雰囲気から酸素濃度が5容量%を超える酸化性雰
囲気に切り替え、かつ、該酸化性雰囲気から前記非酸化性雰囲気に切り替える、反応雰囲
気の制御を少なくとも1回行う。
When obtaining large particles among the transition metal-containing composite hydroxide particles of the present invention, the reaction atmosphere at the initial stage of the nucleation step and the particle growth step is a non-oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 5% by volume or less. Then, the reaction atmosphere is controlled at least once by switching from the non-oxidizing atmosphere to an oxidizing atmosphere with an oxygen concentration exceeding 5% by volume, and switching from the oxidizing atmosphere to the non-oxidizing atmosphere.

この場合、前記反応雰囲気の制御は、セラミック散気管を用いて雰囲気ガスを前記核生
成用水溶液および前記粒子成長用水溶液の液中に吹き込むことで行う。この反応雰囲気切
り替え中において、前記原料の供給は継続して行う。
In this case, the reaction atmosphere is controlled by blowing atmospheric gas into the aqueous solution for nucleation and the aqueous solution for particle growth using a ceramic diffuser. During the switching of the reaction atmosphere, the raw material is continuously supplied.

なお、この場合、前記粒子成長工程の初期を、該粒子成長工程の開始時から、該粒子成
長工程時間の全体に対して2%~35%の範囲として、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ことが好ましい。
In this case, the initial stage of the grain growth process is in the range of 2% to 35% of the total grain growth process time from the start of the grain growth process, and the non-oxidizing atmosphere to the oxidizing atmosphere is changed. It is preferable to switch to atmosphere.

前記反応雰囲気の制御を1回のみ行う場合には、前記粒子成長工程での前記酸化性雰囲
気における晶析反応時間を、該粒子成長工程時間の全体に対して1%~20%の範囲とす
ることが好ましい。これに対して、前記雰囲気制御を2回以上行う場合には、前記粒子成
長工程での前記酸化性雰囲気における全晶析反応時間を、該粒子成長工程時間の全体に対
して2%~30%の範囲とし、かつ、1回あたりの前記酸化性雰囲気における晶析反応時
間を、前記粒子成長工程時間の全体に対して1%~20%の範囲とすることが好ましい。
When the reaction atmosphere is controlled only once, the crystallization reaction time in the oxidizing atmosphere in the grain growth step is in the range of 1% to 20% of the total grain growth step time. is preferred. On the other hand, when the atmosphere control is performed twice or more, the total crystallization reaction time in the oxidizing atmosphere in the grain growth process is 2% to 30% of the total grain growth process time. and the crystallization reaction time in the oxidizing atmosphere per one time is preferably in the range of 1% to 20% of the entire grain growth process time.

一方、小粒径の粒子を得る場合、前記核生成工程および前記粒子成長工程を通じて、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維持する。
On the other hand, when obtaining particles with a small particle size, the reaction atmosphere is maintained in a non-oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 5% by volume or less throughout the nucleation step and the particle growth step.

なお、前記添加元素Mについては、二次粒子の内部に均一に存在させるためには、晶析
反応における前記原料に含ませる。一方、二次粒子の表面に均一に被覆させるためには、
前記晶析反応(粒子成長工程)の終了後に、前記遷移金属含有複合水酸化物粒子を、前記
添加元素Mを含む化合物で被覆する、被覆工程を設けることもできる。添加元素Mの一部
を前記原料に含ませ、添加元素Mの一部を被覆させるようにすることもできる。
In order to make the additive element M uniformly exist inside the secondary particles, it is included in the raw material in the crystallization reaction. On the other hand, in order to uniformly coat the surface of the secondary particles,
A coating step of coating the transition metal-containing composite hydroxide particles with a compound containing the additive element M may be provided after the crystallization reaction (particle growth step) is completed. Part of the additive element M may be included in the raw material so that part of the additive element M is covered.

本発明の非水電解質二次電池用正極活物質は、複数の一次粒子が凝集して形成された二
次粒子からなる。
The positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries of the present invention comprises secondary particles formed by agglomeration of a plurality of primary particles.

前記正極活物質は、一般式(B):Li1+uNiMnCo(式中、-
0.05≦u≦0.50、x+y+z+t=1、0.3≦x≦0.95、0.05≦y≦
0.55、0≦z≦0.4、および、0≦t≦0.1であり、Mは、Mg、Ca、Al、
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
である)で表され、層状岩塩型で六方晶系の結晶構造を有するリチウム遷移金属含有複合
酸化物粒子からなる。
The positive electrode active material has a general formula (B): Li 1+u Ni x Mny Co z M t O 2 (where −
0.05≦u≦0.50, x+y+z+t=1, 0.3≦x≦0.95, 0.05≦y≦
0.55, 0≦z≦0.4, and 0≦t≦0.1, and M is Mg, Ca, Al,
one or more additional elements selected from Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W) containing a lithium transition metal having a layered rock salt type hexagonal crystal structure Composed of composite oxide particles.

本発明の非水電解質二次電池用正極活物質においては、前記二次粒子は、外殻部の内側
に、該外殻部と電気的に導通し、かつ、相互に電気的に導通する一次粒子の凝集部と、一
次粒子が存在しない空間部とが分散している構造を備えている大粒径の粒子と、前記大粒
径の粒子の外殻部もしくは一次粒子の凝集部の厚みと同等の長さの半径を有する、中実の
小粒径の粒子とが混在していることを特徴とする。
In the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the secondary particles are provided inside the outer shell and are electrically conductive to the outer shell and to each other. Particles having a large particle size having a structure in which aggregated portions of particles and space portions in which primary particles do not exist are dispersed, and the thickness of the outer shell portion of the large particle size particles or the aggregated portion of the primary particles. It is characterized by a mixture of solid, small-sized particles having radii of equal length.

該正極活物質において、前記大粒径の粒子と前記小粒径の粒子の割合は、複合水酸化物
粒子における質量比と同様であり、前記大粒径の粒子に対して前記小粒径の粒子が質量比
(小粒径の粒子の質量/大粒径の粒子の質量)で0.05~20の範囲で存在するように
、混在する。
In the positive electrode active material, the ratio of the large-diameter particles to the small-diameter particles is the same as the mass ratio in the composite hydroxide particles, and the ratio of the small-diameter particles to the large-diameter particles is The particles are mixed so that the mass ratio (mass of small-diameter particles/mass of large-diameter particles) is in the range of 0.05 to 20.

本発明の非水電解質二次電池用正極活物質を構成する二次粒子は、その全体の平均粒径
が1μm~15μmの範囲にあり、かつ、その全体の粒度分布の広がりを示す指標である
〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.25~0.70の範囲にあることを特徴とする
。また、該二次粒子を構成する、前記大粒径の粒子は、その平均粒径が1μm~15μm
の範囲にあり、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平
均粒径〕が0.30~0.70の範囲にあることを特徴とする。さらに、前記小粒径の粒
子は、その平均粒径が前記大粒径の粒子を構成する高密度層の厚みと同等で、1μm~4
μmの範囲にあり、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)
/平均粒径〕が0.30~0.70の範囲にあることを特徴とする。
The secondary particles constituting the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention have an overall average particle size in the range of 1 μm to 15 μm, and are an index showing the spread of the overall particle size distribution. [(d90-d10)/average particle diameter] is in the range of 0.25 to 0.70. In addition, the large particle diameter particles constituting the secondary particles have an average particle diameter of 1 μm to 15 μm
and [(d90−d10)/average particle diameter], which is an index showing the spread of the particle size distribution, is in the range of 0.30 to 0.70. Further, the small particle size particles have an average particle size equal to the thickness of the high-density layer constituting the large particle size particles, and are 1 μm to 4 μm in diameter.
It is in the range of μm and is an index showing the spread of the particle size distribution [(d90-d10)
/average particle diameter] is in the range of 0.30 to 0.70.

前記非水電解質二次電池用正極活物質は、BET比表面積が0.7m/g~4.0m
/gの範囲にあることが好ましい。
The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery has a BET specific surface area of 0.7 m 2 /g to 4.0 m
It is preferably in the range of 2 /g.

本発明の非水電解質二次電池用正極活物質は、以下の製造方法により得ることができる
The positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries of the present invention can be obtained by the following manufacturing method.

本発明の非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法の第1態様は、
前記一般式(A)で表される遷移金属含有複合水酸化物粒子であって、板状一次粒子が
凝集して形成された、あるいは、該板状一次粒子と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中心部を有し、該中心部の外側に、前記微細一次粒子が凝集し
て形成された低密度部と、該板状一次粒子が凝集して形成された高密度部とが積層した積
層構造を少なくとも1つ備え、前記低密度層中の一部に前記板状一次粒子が凝集して形成
された高密度部が存在し、その平均粒径が1μm~15μmの範囲にあり、かつ、その粒
度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.25~0.6
5の範囲にある、大粒径の粒子と、
前記一般式(A)で表される遷移金属含有複合水酸化物粒子であって、前記板状一次粒
子が凝集して形成され、前記大粒径の粒子の高密度部の厚みと同等の長さの半径を有し、
その平均粒径が1μm~4μmの範囲にあり、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標で
ある〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.25~0.65の範囲にある中実の小粒径
の粒子と、
を、前記大粒径の粒子に対して前記小粒径の粒子が質量比(小粒径の粒子の質量/大粒径
の粒子の質量)で0.05~20の範囲となるように混合して、前駆体混合物を得る工程
と、
該前駆体混合物とリチウム化合物を混合して、リチウム混合物を形成する混合工程と、
前記リチウム混合物を、酸化性雰囲気中、650℃~980℃で焼成する焼成工程と、
を備える。
A first aspect of the method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises:
The transition metal-containing composite hydroxide particles represented by the general formula (A), which are formed by aggregation of plate-like primary particles, or are smaller than the plate-like primary particles and the plate-like primary particles It has a central portion formed by agglomeration of fine primary particles, and a low-density portion formed by agglomeration of the fine primary particles outside the central portion, and a low-density portion formed by agglomeration of the plate-like primary particles on the outside of the center. At least one laminated structure in which a high density portion is laminated, and a high density portion formed by aggregating the plate-like primary particles exists in a part of the low density layer, and the average particle diameter is 1 μm. ~ 15 μm, and [(d90-d10) / average particle diameter], which is an index showing the spread of the particle size distribution, is 0.25 to 0.6
Particles with a large particle size in the range of 5;
The transition metal-containing composite hydroxide particles represented by the general formula (A) are formed by aggregation of the plate-like primary particles, and have a length equivalent to the thickness of the high-density portion of the large-diameter particles. has a radius of
A solid having an average particle size in the range of 1 μm to 4 μm and an index indicating the spread of the particle size distribution [(d90−d10)/average particle size] in the range of 0.25 to 0.65. and particles with a small particle size of
are mixed so that the mass ratio of the small-diameter particles to the large-diameter particles (mass of small-diameter particles/mass of large-diameter particles) is in the range of 0.05 to 20. to obtain a precursor mixture;
mixing the precursor mixture and a lithium compound to form a lithium mixture;
a firing step of firing the lithium mixture at 650° C. to 980° C. in an oxidizing atmosphere;
Prepare.

本発明の非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法の第2態様は、
前記一般式(A)で表される遷移金属含有複合水酸化物粒子であって、板状一次粒子が
凝集して形成された、あるいは、該板状一次粒子と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中心部を有し、該中心部の外側に、前記微細一次粒子が凝集し
て形成された低密度部と、該板状一次粒子が凝集して形成された高密度部とが積層した積
層構造を少なくとも1つ備え、前記低密度層中の一部に前記板状一次粒子が凝集して形成
された高密度部が存在し、その平均粒径が4μm~15μmの範囲にあり、かつ、その粒
度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.25~0.6
5の範囲にある、大粒径の粒子と、
前記一般式(A)で表される遷移金属含有複合水酸化物粒子であって、前記板状一次粒
子が凝集して形成され、前記大粒径の粒子の高密度部の厚みと同等の長さの半径を有し、
その平均粒径が1μm~4μmの範囲にあり、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標で
ある〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.25~0.65の範囲にある中実の小粒径
の粒子と、
リチウム化合物と、
を、前記大粒径の粒子に対して前記小粒径の粒子が質量比(小粒径の粒子の質量/大粒径
の粒子の質量)で0.05~20の範囲となるように、混合して、リチウム混合物を形成
する混合工程と、
前記リチウム混合物を、酸化性雰囲気中、650℃~980℃で焼成する焼成工程と、
を備える。
A second aspect of the method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes:
The transition metal-containing composite hydroxide particles represented by the general formula (A), which are formed by aggregation of plate-like primary particles, or are smaller than the plate-like primary particles and the plate-like primary particles It has a central portion formed by agglomeration of fine primary particles, and a low-density portion formed by agglomeration of the fine primary particles outside the central portion, and a low-density portion formed by agglomeration of the plate-like primary particles on the outside of the center. At least one laminated structure in which a high density portion is laminated, and a high density portion formed by aggregating the plate-like primary particles exists in a part of the low density layer, and the average particle diameter is 4 μm. ~ 15 μm, and [(d90-d10) / average particle diameter], which is an index showing the spread of the particle size distribution, is 0.25 to 0.6
Particles with a large particle size in the range of 5;
The transition metal-containing composite hydroxide particles represented by the general formula (A) are formed by aggregation of the plate-like primary particles, and have a length equivalent to the thickness of the high-density portion of the large-diameter particles. has a radius of
A solid having an average particle size in the range of 1 μm to 4 μm and an index indicating the spread of the particle size distribution [(d90−d10)/average particle size] in the range of 0.25 to 0.65. and particles with a small particle size of
a lithium compound;
so that the mass ratio of the small-diameter particles to the large-diameter particles (mass of the small-diameter particles/mass of the large-diameter particles) is in the range of 0.05 to 20, mixing to form a lithium mixture;
a firing step of firing the lithium mixture at 650° C. to 980° C. in an oxidizing atmosphere;
Prepare.

いずれの態様においても、前記混合工程において、前記リチウム混合物を、該リチウム
混合物に含まれるリチウム以外の金属の原子数の和と、リチウムの原子数との比が、1:
0.95~1.5となるように調整することが好ましい。
In any aspect, in the mixing step, the lithium mixture is mixed so that the ratio of the sum of the number of metal atoms other than lithium contained in the lithium mixture to the number of lithium atoms is 1:
It is preferable to adjust it to be 0.95 to 1.5.

前記混合工程前に、前記前駆体混合物、あるいは、前記大粒径の粒子および前記小粒径
の粒子のそれぞれを、105℃~750℃の範囲にある温度で熱処理する、熱処理工程を
さらに備えることが好ましい。
Further comprising a heat treatment step of heat-treating the precursor mixture or each of the large particle size particles and the small particle size particles at a temperature in the range of 105° C. to 750° C. before the mixing step. is preferred.

本発明の非水電解質二次電池は、正極と、負極と、セパレータと、非水電解質とを備え
、前記正極の正極材料として、前記非水電解質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 nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte, and the positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery is used as a positive electrode material for the positive electrode. It is characterized by

本発明によれば、二次電池を構成した場合に、サイクル特性を下げることなく、体積エ
ネルギ密度および低SOC領域での出力特性を向上させることができる正極活物質、およ
び、その前駆体である遷移金属含有複合水酸化物粒子を提供することができる。特に、低
SOC領域での出力特性が優れることで、所望の出力が得られるSOCの範囲を広げるこ
とができ、幅広いSOCの範囲において出力特性に優れる正極活物質を提供することがで
きる。
According to the present invention, there is provided a positive electrode active material and a precursor thereof that can improve volumetric energy density and output characteristics in a low SOC region without lowering cycle characteristics when a secondary battery is constructed. Transition metal-containing composite hydroxide particles can be provided. In particular, excellent output characteristics in the low SOC region can widen the range of SOC in which desired output can be obtained, and it is possible to provide a positive electrode active material with excellent output characteristics in a wide SOC range.

また、本発明によれば、このような正極活物質を用いた二次電池を提供することができ
る。さらに、本発明によれば、このような正極活物質および遷移金属含有複合水酸化物粒
子を、工業規模の生産において容易に製造可能な方法を提供することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a secondary battery using such a positive electrode active material. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a method for easily producing such a positive electrode active material and transition metal-containing composite hydroxide particles on an industrial scale.

したがって、本発明の工業的意義はきわめて大きい。 Therefore, the industrial significance of the present invention is extremely large.

図1は、実施例1で得られた正極活物質を構成する二次粒子の表面のFE-SEM写真である。FIG. 1 is an FE-SEM photograph of the surface of secondary particles constituting the positive electrode active material obtained in Example 1. FIG. 図2は、実施例1で得られた正極活物質を構成する二次粒子の断面のFE-SEM写真である。FIG. 2 is an FE-SEM photograph of a cross section of secondary particles constituting the positive electrode active material obtained in Example 1. FIG. 図3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. 3 is a schematic cross-sectional view of a 2032-type coin battery used for battery evaluation. 図4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. 4 is a schematic explanatory diagram of an example of impedance evaluation measurement and an equivalent circuit used for analysis.

非水電解質二次電池用正極活物質(以下、「正極活物質」という)における高い容量特
性(充填性)と高い出力特性を同時に確保するために、正極活物質を大粒径の粒子と小粒
径の粒子が混在した構成とすることが考えられる。
In order to ensure both high capacity characteristics (fillability) and high output characteristics in the positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries (hereinafter referred to as “positive electrode active material”), large particle size particles and small particle size particles are used for the positive electrode active material. It is conceivable to have a configuration in which particles of different diameters are mixed.

しかしながら、リチウムイオン電池において、長期の充放電サイクルを繰り返した場合
、リチウムイオンの拡散距離が短い粒子から優先的に、リチウムイオンが引き抜かれ、そ
の劣化が早く進む。特に、ハイブリット自動車向けの電池セルなど、急速充放電が行われ
る用途の電池セルでは、その影響が強くなる。したがって、大粒径の粒子と小粒径の粒子
が混在した正極活物質においては、リチウムイオンの拡散距離が短い小粒径の粒子から優
先的に、リチウムイオンが引き抜かれ、リチウムイオン挿入脱離反応の不均一化が生じる
ことによる、そのサイクル特性が悪化してしまうという問題がある。
However, when a lithium ion battery is repeatedly subjected to long-term charge-discharge cycles, lithium ions are preferentially extracted from particles having a short diffusion distance of lithium ions, and the deterioration progresses quickly. In particular, battery cells for applications in which rapid charging and discharging are performed, such as battery cells for hybrid vehicles, are affected more strongly. Therefore, in a positive electrode active material in which large-particle-size particles and small-particle-size particles are mixed, lithium ions are preferentially extracted from small-particle-size particles with a short diffusion distance of lithium ions, and lithium ions are intercalated and deintercalated. There is a problem that the cycle characteristics deteriorate due to non-uniform reaction.

大粒径の粒子と小粒径の粒子が混在した正極活物質を用いた場合に、充放電サイクルに
よる劣化が少ないリチウムイオン電池を得るためには、正極活物質を構成するそれぞれの
粒子内部におけるリチウムイオンの拡散経路長が均一である二次粒子からなる正極活物質
を用いる必要がある。
In the case of using a positive electrode active material in which particles of large particle size and particles of small particle size are mixed, in order to obtain a lithium ion battery with little deterioration due to charge-discharge cycles, it is necessary to It is necessary to use a positive electrode active material composed of secondary particles in which the diffusion path length of lithium ions is uniform.

このように、大粒径の粒子と小粒径の粒子の内部におけるリチウムイオンの拡散経路長
を同等とする方策としては、大粒径の粒子を、粒子内部に分散した空間部を有し、内部の
空間部からリチウムイオンの挿入脱離を可能とすることによって、そのリチウムイオンの
拡散経路長を短くした構成とするとともに、同時に、小粒径の粒子を、大粒径の粒子のリ
チウムイオンの拡散経路長と同等の半径を持った中実粒子により構成することが考えられ
る。
In this way, as a measure to equalize the diffusion path length of lithium ions inside the large-diameter particles and the small-diameter particles, the large-diameter particles have a dispersed space inside the particles, By making it possible to insert and extract lithium ions from the internal space, the diffusion path length of the lithium ions is shortened, and at the same time, the small particle size particles are replaced with the large particle size lithium ions. solid particles with a radius equal to the diffusion path length of .

また、大粒径の粒子間および小粒径の粒子間でもリチウムイオンの拡散経路長を均一と
させるためには、大粒径の粒子および小粒径の粒子のそれぞれについて、狭い粒度分布と
することが必要となる。
Further, in order to make the diffusion path length of lithium ions uniform between large-sized particles and between small-sized particles, a narrow particle size distribution is required for each of the large-sized particles and the small-sized particles. is required.

正極活物質の粒子性状は、前駆体としての遷移金属含有複合水酸化物粒子(以下、「複
合水酸化物粒子」という)の粒子性状を引き継ぐことから、前駆体として、上記の粒子内
部に分散した空間部を有する大粒径の粒子からなる正極活物質の構造をもたらす、所定構
造を有する大粒径の粒子からなる複合水酸化物粒子と、大粒径の粒子のリチウムイオの拡
散経路長と同等の半径を有する中実の小粒径の粒子からなる正極活物質の構造をもたらす
、所定構造を有する小粒径の粒子からなる複合水酸化物粒子とが必要となる。
The particle properties of the positive electrode active material inherit the particle properties of the transition metal-containing composite hydroxide particles (hereinafter referred to as "composite hydroxide particles") as a precursor, so that the precursor is dispersed inside the particles. Composite hydroxide particles composed of large-sized particles having a predetermined structure, and the diffusion path length of lithium ions of the large-sized particles, which leads to the structure of the positive electrode active material composed of large-sized particles having a space portion. There is a need for composite hydroxide particles composed of small-sized particles having a predetermined structure that result in a positive electrode active material structure composed of solid small-sized particles having a radius equivalent to .

本発明者らは、遷移金属含有複合水酸化物粒子を製造する際に、晶析反応を核生成工程
と粒子成長工程の2段階に明確に分離した上で、核生成をそれぞれ晶析工程における所定
の短い期間で生じさせることにより、大粒径の粒子および小粒径の粒子のいずれについて
も、その粒度分布を狭くすることができるとの知見を得ている。
When producing transition metal-containing composite hydroxide particles, the present inventors clearly separated the crystallization reaction into two stages, a nucleation process and a particle growth process, and then performed nucleation in each of the crystallization processes. It has been found that the particle size distribution of both large-sized particles and small-sized particles can be narrowed by forming the particles for a predetermined short period of time.

また、粒子内部に分散した空間部を有する大粒径の粒子からなる正極活物質を得るため
には、低密度層を有する大粒径の粒子を得ることが必要であり、かつ、核生成工程および
粒子成長工程の初期における反応雰囲気を非酸化性雰囲気とし、かつ、粒子成長工程にお
いて、非酸化性雰囲気から酸化性雰囲気に切り替えた後、再度、非酸化性雰囲気に切り替
える雰囲気制御を、セラミック散気管を用いた雰囲気ガスの液中吹き込みによって、少な
くとも1回行うことにより、上述した層状の低密度層を有する大粒径の粒子を得ることが
できるとの知見を得た。
In addition, in order to obtain a positive electrode active material composed of large-sized particles having spaces dispersed inside the particles, it is necessary to obtain large-sized particles having a low-density layer, and a nucleation step And the atmosphere control in which the reaction atmosphere in the initial stage of the grain growth process is a non-oxidizing atmosphere, and in the grain growth process, after switching from the non-oxidizing atmosphere to the oxidizing atmosphere, the atmosphere is switched again to the non-oxidizing atmosphere is performed by the ceramic dispersion. The present inventors have found that by blowing the atmospheric gas into the liquid using the trachea at least once, it is possible to obtain particles having a large particle size and having the above-described stratified low-density layer.

なお、このような高密度層と低密度層を有する大粒径の粒子では、たとえば、原料供給
速度を一定としたうえで、反応時間を制御することにより、高密度層および低密度層のそ
れぞれの厚みを制御することが可能であり、また、中実の小粒径の粒子も、同様に、原料
供給速度を一定としたうえで、反応時間を制御することにより、その粒径を制御すること
が可能であるとの知見も得た。
In the case of particles having a large particle diameter having such a high density layer and a low density layer, for example, the high density layer and the low density layer are formed by controlling the reaction time while keeping the raw material supply rate constant. It is possible to control the thickness of solid particles with a small particle size. We also found that it is possible to

これらの知見から、内部に低密度層を有する構造の大粒径の粒子と、層状構造の大粒径
の粒子内部の高密度層の厚さと同等の半径を持つ小粒径の中実粒子と、をそれぞれ得るこ
とが可能である。また、これらの大粒径の粒子と小粒径の粒子とを適切な割合で混合する
ことにより、これらの粒子が混在した遷移金属含有複合水酸化物粒子(前駆体混合物)を
得ることが可能である。
Based on these findings, large-sized particles with a structure having a low-density layer inside and small-sized solid particles with a radius equivalent to the thickness of the high-density layer inside the large-sized particles with a layered structure , respectively. In addition, by mixing these large-sized particles and small-sized particles in an appropriate ratio, it is possible to obtain transition metal-containing composite hydroxide particles (precursor mixture) in which these particles are mixed. is.

このような構造の大粒径の粒子および小粒径の粒子からなる遷移金属含有複合水酸化物
粒子、あるいは、これらの大粒径の粒子と小粒径の粒子を混合した前駆体混合物を、前駆
体として、この前駆体をリチウム源と混合して焼成して得られる正極活物質において、そ
れぞれの粒子は、前駆体である遷移金属含有複合水酸化物粒子の形状を引き継ぐ。すなわ
ち、外殻部の内側に、一次粒子の凝集部と一次粒子が存在しない空間部が分散して存在す
る大粒径の粒子と、大粒径の粒子における外殻部とその内側に存在する凝集部の厚さと同
等の半径を有する小粒径の中実粒子が混在した構造からなる正極活物質を得ることができ
る。
Transition metal-containing composite hydroxide particles composed of large-sized particles and small-sized particles having such a structure, or precursor mixtures in which these large-sized particles and small-sized particles are mixed, In the positive electrode active material obtained by mixing this precursor with a lithium source and firing the mixture as a precursor, each particle inherits the shape of the precursor transition metal-containing composite hydroxide particles. That is, inside the outer shell portion, there are large-sized particles in which the agglomeration portion of the primary particles and the space portion where the primary particles do not exist are dispersed, and the outer shell portion of the large-sized particles and the inside thereof exist. It is possible to obtain a positive electrode active material having a structure in which small-sized solid particles having a radius equal to the thickness of the aggregation portion are mixed.

このような構造の正極活物質を正極材料に用いて非水電解質二次電池を構成した場合、
サイクル特性を損なうことなく、容量特性(充填性)や低SOC領域における出力特性を
大幅に向上させることができるとの知見を得た。
When a positive electrode active material having such a structure is used as a positive electrode material to form a non-aqueous electrolyte secondary battery,
It was found that the capacity characteristics (filling characteristics) and the output characteristics in the low SOC region can be greatly improved without impairing the cycle characteristics.

本発明は、これらの知見に基づき完成されたものである。 The present invention has been completed based on these findings.

1.遷移金属含有複合水酸化物粒子
(1)二次粒子の構造
本発明の複合水酸化物粒子は、一次粒子が凝集することにより形成された二次粒子によ
り構成される。二次粒子は、板状一次粒子もしくは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とが積層し、前記低密度層中の一
部に高密度部が存在する、積層構造を少なくとも一つ備えた、大粒径の粒子と、前記大粒
径の粒子の高密度層のうちの最外殻にある高密度層(外殻部)の厚みと同等の長さの半径
を有する高密度の中実で小粒径の粒子とが混在していることを特徴とする。
1. Transition Metal-Containing Composite Hydroxide Particles (1) Structure of Secondary Particles The composite hydroxide particles of the present invention are composed of secondary particles formed by agglomeration of primary particles. The secondary particles have a central portion formed by aggregation of plate-shaped primary particles or plate-shaped primary particles and fine primary particles, and a low-density layer formed by aggregation of fine primary particles outside the center. and a high-density layer formed by agglomeration of plate-shaped primary particles are laminated, and a high-density part exists in a part of the low-density layer. Particles and high-density solid small-diameter particles having a radius of length equivalent to the thickness of the outermost high-density layer (outer shell portion) of the high-density layers of the large-diameter particles It is characterized by being mixed with particles.

なお、本発明において、低密度層を構成する低密度部は、二次粒子の内部において、微
細一次粒子が凝集することにより形成された部分を意味する。また、高密度層もしくは低
密度層の一部を構成する高密度部は、二次粒子の内部において、微細一次粒子よりも大き
く、厚みのある板状一次粒子が凝集することにより形成された部分を意味する。
In the present invention, the low-density portion constituting the low-density layer means a portion formed by agglomeration of fine primary particles inside the secondary particles. In addition, the high-density portion that constitutes part of the high-density layer or the low-density layer is a portion formed by aggregation of plate-shaped primary particles that are larger than the fine primary particles and have a thickness inside the secondary particles. means

このような複合水酸化物粒子を前駆体とすることで、二次粒子の内部に空間部が分散し
て存在する構造を備えた大粒径の粒子と、この大粒径の粒子の内部におけるリチウムイオ
ン拡散経路長と同じ拡散経路長を有する、中実で小粒径粒子が混在した正極活物質を得る
ことができる。この大粒径の粒子と小粒径の粒子は、それぞれ狭い粒度分布を有すること
ができる。
By using such composite hydroxide particles as a precursor, large-sized particles having a structure in which the space is dispersed inside the secondary particles, and inside the large-sized particles It is possible to obtain a positive electrode active material that has a diffusion path length that is the same as the lithium ion diffusion path length and that is solid and mixed with small-sized particles. The large and small particles can each have a narrow particle size distribution.

なお、この複合水酸化物粒子において、低密度層は、中心部の外側全体あるいは高密度
層の外側全体にわたって形成されている必要はなく、低密度層が、中心部あるいは高密度
層の外側において、周方向に関して部分的に形成されている構造でもよい。また、低密度
層が中心部の外側全体あるいは高密度層の外側全体にわたって形成されている場合であっ
ても、低密度層中に板状一次粒子が凝集して形成された高密度部が存在する。より具体的
には、低密度層が、中心部を構成する板状一次粒子の凝集体の表面と高密度層を構成する
板状一次粒子の凝集体の表面との間、あるいは、2つの高密度層を構成する板状一次粒子
の凝集体の表面間に、微細一次粒子の凝集体が堆積することになるが、板状一次粒子の凝
集体の表面は凹凸があるため、低密度層は、実質的に、板状一次粒子と微細一次粒子の両
方が凝集して形成された構造となる。したがって、いずれの構造の場合でも、得られる正
極活物質において、大粒径の粒子は、外殻部の内側に、該外殻部と電気的に導通し、かつ
、相互に電気的に導通する一次粒子の凝集部と、一次粒子が存在しない空間部とが分散し
ている構造となる。
In this composite hydroxide particle, the low-density layer does not need to be formed over the entire outer side of the central portion or the entire outer side of the high-density layer. , may be partially formed in the circumferential direction. In addition, even when the low-density layer is formed over the entire outer side of the central portion or the entire outer side of the high-density layer, there is a high-density portion formed by aggregation of plate-like primary particles in the low-density layer. do. More specifically, the low-density layer is located between the surface of aggregates of plate-shaped primary particles that constitute the central portion and the surface of aggregates of plate-shaped primary particles that constitute the high-density layer, or between two high-density layers. Aggregates of fine primary particles are deposited between the surfaces of aggregates of plate-like primary particles that constitute the density layer. , the structure is substantially formed by agglomeration of both plate-like primary particles and fine primary particles. Therefore, in any structure, in the positive electrode active material obtained, the large-sized particles are electrically connected to the outer shell and are electrically connected to each other inside the outer shell. It has a structure in which the primary particles aggregated and the space where the primary particles do not exist are dispersed.

なお、この複合水酸化物粒子の中心部は、板状一次粒子のみから構成されてもよく、ま
た、板状一次粒子と微細一次粒子が混在している構造でもよい。また、板状一次粒子の凝
集部が複数連結した構造であってもよい。この場合、連結した凝集部からなる中心部の外
側に、低密度層と高密度層とが積層した積層構造が形成される。
The center portion of the composite hydroxide particles may be composed only of plate-like primary particles, or may have a structure in which plate-like primary particles and fine primary particles are mixed. Further, a structure in which a plurality of aggregated portions of plate-like primary particles are connected may be used. In this case, a laminated structure is formed in which a low-density layer and a high-density layer are laminated on the outer side of the central portion composed of the connected coherent portions.

(2)大粒径の粒子における、中心部、低密度層、および高密度層の厚さ
本発明の複合水酸化物粒子において、大粒径の粒子の粒径に対する中心部の外径、低密
度層、および高密度層のそれぞれの厚さの比率を適切に制御することにより、凝集した一
次粒子により形成された外殻部と、外殻部の内側に存在し、凝集した一次粒子により形成
され、かつ、外殻部と電気的に導通する凝集部と、および、凝集部の中に分散して存在す
る複数の空間部とにより構成された二次粒子からなる正極活物質が得られる。
(2) Thicknesses of central portion, low-density layer, and high-density layer in large particle size particles In the composite hydroxide particles of the present invention, the outer diameter of the central portion, the low By appropriately controlling the density layer and the thickness ratio of each of the high density layer, the outer shell formed by the aggregated primary particles and the aggregated primary particles existing inside the outer shell are formed. In addition, a positive electrode active material is obtained which is composed of secondary particles constituted by aggregated portions electrically conducting to the outer shell portion and a plurality of space portions dispersedly present in the aggregated portions.

本発明の複合水酸化物粒子を構成する大粒径の粒子では、正極活物質における均一な大
きさの複数の気孔からなる空間部を構成することとなる、低密度層を構成する低密度部が
適切に形成されていることが重要である。したがって、後述する電界放出型走査電子顕微
鏡(FE-SEM)などの走査電子顕微鏡(SEM)での観察により得られた、大粒径の
粒子の断面における、低密度層を構成する低密度部の面積割合が、大粒径の粒子の断面積
に対して、5%~60%の範囲にあることが好ましく、10%~50%の範囲にあること
がより好ましく、20%~40%の範囲にあることがさらに好ましい。低密度部の面積割
合が、上記の範囲を超えると、正極活物質において、二次粒子が所望の構造とは異なる構
造となる。より具体的には、本発明の複合水酸化物粒子では、その粒径に対する中心部の
外径、低密度層、および高密度層のそれぞれの厚さの比率を適切に制御することにより、
正極活物質の粒子構造を、適切な範囲に設定することが好ましい。
In the particles having a large particle diameter that constitute the composite hydroxide particles of the present invention, the low-density portion that constitutes the low-density layer that constitutes the space portion composed of a plurality of pores of uniform size in the positive electrode active material. is properly formed. Therefore, in the cross section of large particle diameter particles obtained by observation with a scanning electron microscope (SEM) such as a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) described later, the low density part constituting the low density layer The area ratio is preferably in the range of 5% to 60%, more preferably in the range of 10% to 50%, and in the range of 20% to 40% with respect to the cross-sectional area of the large particle size particles. It is more preferable to be in When the area ratio of the low-density portion exceeds the above range, the structure of the secondary particles in the positive electrode active material is different from the desired structure. More specifically, in the composite hydroxide particles of the present invention, by appropriately controlling the ratio of the outer diameter of the central portion, the thickness of the low-density layer, and the thickness of the high-density layer to the particle size,
It is preferable to set the particle structure of the positive electrode active material within an appropriate range.

また、この大粒径の粒子では、その粒径に対する中心部の外径の平均比率(以下、「中
心部粒径比」という)は、20%~60%の範囲にあることが好ましく、25%~55%
の範囲にあることがより好ましく、30%~50%の範囲にあることがさらに好ましい。
このような構成により、その外側に形成される、低密度層および高密度層を適切な厚さと
することにより、得られる正極活物質において、所望の構造を得ることが可能となる。中
心部の大きさがこの範囲を超えると、複合水酸化物粒子のうちの大粒径の粒子において、
低密度層および高密度層の大きさが本発明の範囲を超えるため、得られる正極活物質にお
いて所望の分散した空間部を内部に備えた構造が得られない可能性がある。
In addition, in the large particle size particles, the average ratio of the outer diameter of the central portion to the particle size (hereinafter referred to as the “center particle size ratio”) is preferably in the range of 20% to 60%. % to 55%
more preferably in the range of 30% to 50%.
With such a configuration, it is possible to obtain a desired structure in the obtained positive electrode active material by setting the thicknesses of the low-density layer and the high-density layer to be appropriate. When the size of the central portion exceeds this range, in the large particle size of the composite hydroxide particles,
Since the sizes of the low-density layer and the high-density layer exceed the scope of the present invention, it may not be possible to obtain a structure in which the desired dispersed space portions are provided inside in the positive electrode active material to be obtained.

それぞれの低密度層の厚さの大粒径の粒子の粒径に対する平均比率(以下、「低密度層
粒径比」という)は、1%~30%の範囲にあることが好ましく、2%~20%の範囲に
あることが好ましく、3%~15%の範囲にあることがさらに好ましい。さらに、2層目
の低密度層の厚さは、その径方向内側にある1層目の低密度層の厚さに対して50%~1
50%の範囲にあることが好ましい。このように制御することにより、得られる正極活物
質において、均一かつ適切な大きさの複数の気孔からなる気孔構造の空間部が得られる。
The average ratio of the thickness of each low-density layer to the particle diameter of large-sized particles (hereinafter referred to as "low-density layer particle size ratio") is preferably in the range of 1% to 30%, preferably 2%. It is preferably in the range of ~20%, more preferably in the range of 3% to 15%. Furthermore, the thickness of the second low-density layer is 50% to 1% of the thickness of the first low-density layer radially inside.
It is preferably in the range of 50%. By controlling in this way, in the obtained positive electrode active material, a space portion having a pore structure composed of a plurality of pores having a uniform and appropriate size can be obtained.

それぞれの高密度層の厚さの大粒径の粒子の粒径に対する平均比率(以下、「高密度層
粒径比」という)は、5%~40%の範囲にあることが好ましく、10%~30%の範囲
にあることがより好ましく、10%~20%の範囲にあることがさらに好ましい。
The average ratio of the thickness of each high-density layer to the particle diameter of large-sized particles (hereinafter referred to as "high-density layer particle size ratio") is preferably in the range of 5% to 40%, preferably 10%. It is more preferably in the range of ~30%, and even more preferably in the range of 10% to 20%.

それぞれの低密度層粒径比および高密度層粒径比をこの範囲に設定することにより、こ
のような構造の複合水酸化物粒子を前駆体として用いて得られる正極活物質を構成する大
粒径の粒子において、二次粒子の内部に分散して存在する適切かつ均一な大きさの複数の
空間部(気孔)が均一に形成された構造を形成することが可能となる。それぞれの低密度
層粒径比が小さすぎると、得られる正極活物質の大粒径の粒子において十分な大きさの空
間部が、複合水酸化物粒子の焼成時に生じず、実質的に中実構造と同様の構造となる可能
性がある。逆に、それぞれの低密度層粒径比が大きすぎると、複合水酸化物粒子の焼成時
に、低密度層が気孔構造となるように収縮せずに、得られる正極活物質の大粒径の粒子に
おいて、たとえば、中心部と高密度層と外殻部との間に大きな空隙が存在する構造となっ
て、外殻部と内部の凝集部が十分に接続ないしは一体化せず、所望の構造を得られなくな
る可能性がある。この場合、外殻部と内部の凝集部と間に十分な断面積を有する電気的導
通経路が形成されず、正極抵抗の低減の効果が得られない。
By setting the particle size ratio of the low-density layer and the particle size ratio of the high-density layer within this range, large particles constituting the positive electrode active material obtained using the composite hydroxide particles having such a structure as precursors can be obtained. It is possible to form a structure in which a plurality of space portions (pores) of an appropriate and uniform size are uniformly formed in the particles of the diameter. If the particle size ratio of each low-density layer is too small, the large particle size particles of the resulting positive electrode active material do not have sufficiently large voids during firing of the composite hydroxide particles, resulting in substantially solid particles. There is a possibility that it will be a structure similar to the structure. Conversely, if the particle size ratio of each low-density layer is too large, the low-density layer does not shrink to form a pore structure during firing of the composite hydroxide particles, resulting in a large particle size of the resulting positive electrode active material. In the particles, for example, there is a structure in which large voids exist between the central portion, the high-density layer, and the outer shell portion, and the outer shell portion and the internal cohesive portion are not sufficiently connected or integrated, resulting in the desired structure. may not be obtained. In this case, an electrical conduction path having a sufficient cross-sectional area is not formed between the outer shell portion and the internal agglomerate portion, and the effect of reducing the positive electrode resistance cannot be obtained.

それぞれの高密度層粒径比が小さすぎると、正極活物質の製造段階あるいは充填段階で
大粒径の粒子を構成する二次粒子の所定構造が維持されず、破壊されてしまったり、二次
粒子の内部に十分な大きさの空間部が形成されなかったりする可能性がある。一方、それ
ぞれの高密度層粒径比が大きすぎると、複合水酸化物粒子の焼成時に、大粒径の粒子を構
成する二次粒子の内部に十分な大きさの空間部が形成されず、二次粒子の内部に十分な電
解液と導電助剤を侵入させることが不十分となる可能性がある。
If the particle size ratio of each high-density layer is too small, the predetermined structure of the secondary particles that make up the particles with a large particle size is not maintained during the manufacturing stage or filling stage of the positive electrode active material, and the secondary particles may be destroyed or the secondary particles may There is a possibility that a sufficiently large space may not be formed inside the particles. On the other hand, if the particle size ratio of each high-density layer is too large, a sufficiently large space is not formed inside the secondary particles that constitute the large particle size particles during firing of the composite hydroxide particles. Infiltration of sufficient electrolytic solution and conductive aid into the interior of the secondary particles may be insufficient.

本発明の複合水酸化物粒子を構成する大粒径の粒子においては、中心部の外側に、低密
度層と高密度層が積層した積層構造を少なくとも1つ備える。積層構造の個数は、正極活
物質において、その大粒径の粒子の内側に、分散した空間部が適切に形成される限り任意
である。ただし、積層構造の個数が 個以上では、それぞれの低密度層が十分な厚さに形
成されず、比表面積を向上させる効果が十分に得られない可能性がある。
The large-sized particles constituting the composite hydroxide particles of the present invention have at least one layered structure in which a low-density layer and a high-density layer are layered on the outer side of the central portion. The number of laminated structures is arbitrary as long as dispersed spaces are appropriately formed inside the large particle size particles in the positive electrode active material. However, if the number of laminated structures is 1 or more, each low-density layer may not be formed with a sufficient thickness, and the effect of improving the specific surface area may not be sufficiently obtained.

本発明の複合水酸化物粒子を構成する大粒径の粒子においては、基本となる中心部、そ
れぞれの低密度層および高密度層が所定の厚さを有している限り、基本的には、このよう
な構造の複合水酸化物粒子を焼成する際に、中心部と高密度層が焼結収縮により実質的に
一体化し、かつ、内部に分散して生じた複数の空間部が存在する構造が得られる。内部に
存在する空間部は、凝集体を形成する一次粒子間の粒界ないしは空隙を介して、外部と連
通することが可能である。したがって、このような構造では、得られる正極活物質全体の
構造の崩れにくさを維持しつつ、二次粒子を構成する一次粒子間の電気的導通経路が十分
に確保され、かつ、空間部と外部との連通が十分に確保される結果、正極抵抗のさらなる
低減を図ることが可能となる。
In the large particle size particles constituting the composite hydroxide particles of the present invention, basically When the composite hydroxide particles having such a structure are sintered, the central portion and the high-density layer are substantially integrated due to sintering shrinkage, and there are a plurality of space portions dispersedly generated inside. structure is obtained. The space existing inside can communicate with the outside through grain boundaries or voids between primary particles forming aggregates. Therefore, in such a structure, the electrical conduction path between the primary particles constituting the secondary particles is sufficiently secured while maintaining the difficulty of collapsing of the overall structure of the positive electrode active material obtained, and the space and As a result of sufficiently ensuring communication with the outside, it is possible to further reduce the positive electrode resistance.

ここで、大粒径の粒子の中心部粒径比、低密度層粒径比、および、高密度粒径比は、そ
れぞれ複合水酸化物粒子の断面を、図1に示すように、電界放出型走査電子顕微鏡(FE
-SEM)などの走査電子顕微鏡(SEM)で観察することにより求めることができる。
なお、低密度部の割合は、断面撮像を二値化処理することにより求めることができる。具
体的には、任意の10個以上の粒子の断面をそれぞれSEM観察して、二値化処理し、1
つの粒子断面積のうち、その粒子内の低密度部の総面積が占有する率を求め、これらの平
均値を算出することにより求める。
Here, the central part particle size ratio, the low density layer particle size ratio, and the high density particle size ratio of the particles with large particle diameters are obtained by measuring the cross section of the composite hydroxide particles, as shown in FIG. type scanning electron microscope (FE
-SEM) or other scanning electron microscope (SEM).
Note that the ratio of the low-density portion can be obtained by binarizing the cross-sectional imaging. Specifically, the cross section of any 10 or more particles is observed with an SEM, binarized, and 1
The cross-sectional area of each grain is determined by calculating the ratio of the total area occupied by the low-density portion in the grain and calculating the average value of these ratios.

中心部粒径比、低密度層粒径比、および、高密度粒径比を求める場合、具体的には、ま
ず、二次粒子における中心部、それぞれの層が判別できる程度の視野において、大粒径の
粒子の断面を観察する。大粒径の粒子の外縁上の任意2点間の最大長さ、および中心部の
外縁上の任意2点間の最大長さをそれぞれ測定し、それらの値を、それぞれ大粒径の粒子
の粒径および中心部の外径とする。また、1つの大粒径の粒子に対して3か所以上の任意
の位置におけるそれぞれの層の厚さをそれぞれ測定し、その平均値を求める。ここで、そ
れぞれの層の厚さは、大粒径の粒子の断面における、該層の最内縁から任意の一点を選び
、該層の最外縁までの長さが最短となる2点間の長さとする。
Specifically, when obtaining the central particle size ratio, the low density layer particle size ratio, and the high density particle size ratio, first, in a field of view large enough to distinguish the central part of the secondary particles and each layer, Observe the cross-section of the particle for size. The maximum length between any two points on the outer edge of the large particle size particle and the maximum length between any two points on the outer edge of the central part are measured, and those values are used for the large particle size particle. The particle size and the outer diameter of the central part. In addition, the thickness of each layer is measured at three or more arbitrary positions with respect to one large-diameter particle, and the average value is obtained. Here, the thickness of each layer is the length between two points where the length to the outermost edge of the layer is the shortest, when an arbitrary point is selected from the innermost edge of the layer in the cross section of the large particle size particle. Satoru.

これらの中心部の外径、および、それぞれの層の厚さを、複合水酸化物粒子を構成する
大粒径の粒子の粒径で除することにより、中心部粒径比、低密度層粒径比、および、高密
度粒径比をそれぞれ求める。同様の測定を10個以上の複合水酸化物粒子に対して行い、
それらの平均値を算出することで、その試料全体における、大粒径の粒子の中心部粒径比
、低密度層粒径比、および、高密度粒径比を最終的に決定することができる。
By dividing the outer diameter of the central portion and the thickness of each layer by the particle size of the large-sized particles constituting the composite hydroxide particles, the central portion particle size ratio, the low-density layer grain A diameter ratio and a high-density particle size ratio are determined, respectively. Perform similar measurements on 10 or more composite hydroxide particles,
By calculating their average values, it is possible to finally determine the center particle size ratio, the low density layer particle size ratio, and the high density particle size ratio of the large size particles in the entire sample. .

(3)一次粒子
[微細一次粒子]
複合水酸化物粒子の低密度層(低密度部)を構成する微細一次粒子、および、中心部に
存在する微細一次粒子は、平均粒径が、0.01μm~0.3μmの範囲にあることが好
ましく、0.1μm~0.3μmの範囲にあることがより好ましい。微細一次粒子の平均
粒径が0.01μm未満では、十分な大きさの低密度部が形成されない場合ある。一方、
微細一次粒子の平均粒径が0.3μmを超えると、焼成時における収縮が低温域では進行
せず、中心部、高密度層および高密度部との収縮差が少なくなり、得られる正極活物質に
おいて、十分な大きさの空間部を形成できない場合がある。
(3) Primary particles [fine primary particles]
The fine primary particles constituting the low-density layer (low-density portion) of the composite hydroxide particles and the fine primary particles present in the center have an average particle size in the range of 0.01 μm to 0.3 μm. and more preferably in the range of 0.1 μm to 0.3 μm. If the average particle size of the fine primary particles is less than 0.01 μm, a sufficiently large low-density portion may not be formed. on the other hand,
When the average particle size of the fine primary particles exceeds 0.3 μm, the shrinkage during firing does not proceed in a low temperature range, and the shrinkage difference between the central portion, the high-density layer, and the high-density portion becomes small, and the positive electrode active material obtained. , it may not be possible to form a sufficiently large space.

このような微細一次粒子の形状は、板状および/または針状であることが好ましい。微
細一次粒子がこのような形状を採ることで、低密度層を構成する低密度部と、中心部、高
密度層および高密度部との密度差を十分に大きなものとすることができ、得られる正極活
物質において、十分な大きさの空間部を形成することができる。
The shape of such fine primary particles is preferably plate-like and/or needle-like. By adopting such a shape of the fine primary particles, the density difference between the low-density portion constituting the low-density layer, the central portion, the high-density layer, and the high-density portion can be sufficiently large. A sufficiently large space can be formed in the positive electrode active material obtained.

なお、微細一次粒子または次述する板状一次粒子の平均粒径は、複合水酸化物粒子を樹
脂などに埋め込み、クロスセクションポリッシャ加工などにより断面観察が可能な状態と
した上で、この断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、次のようにして求
めることができる。はじめに、二次粒子の断面に存在する10個以上の微細一次粒子また
は板状一次粒子の最大径を測定し、その平均値を求め、この値を、その二次粒子における
微細一次粒子または板状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、
同様にして、微細一次粒子または板状一次粒子の粒径を求める。最後に、これらの二次粒
子における微細一次粒子または板状一次粒子の粒径を平均することで、微細一次粒子また
は板状一次粒子の平均粒径を求めることができる。
The average particle diameter of the fine primary particles or the plate-like primary particles described below is determined by embedding the composite hydroxide particles in a resin or the like, making the cross-section observation possible by processing such as a cross-section polisher, and then measuring the cross-section. , can be observed using a scanning electron microscope (SEM) and determined as follows. First, the maximum diameter of 10 or more fine primary particles or plate-like primary particles present in the cross section of the secondary particles is measured, the average value is obtained, and this value is used as the fine primary particles or plate-like particles in the secondary particles. The particle diameter of the primary particles. Next, for 10 or more secondary particles,
Similarly, the particle size of fine primary particles or plate-like primary particles is determined. Finally, by averaging the particle sizes of the fine primary particles or plate-like primary particles in these secondary particles, the average particle size of the fine primary particles or plate-like primary particles can be obtained.

[板状一次粒子]
複合水酸化物粒子のうち、大粒径の粒子の中心部、高密度層、および高密度部、並びに
、小粒径の粒子を構成する板状一次粒子は、平均粒径が0.3μm~3μmの範囲にある
ことが好ましく、0.4μm~1.5μmの範囲にあることがより好ましく、0.4μm
~1.0μmの範囲にあることがさらに好ましい。板状一次粒子の平均粒径が0.3μm
未満では、焼成時における収縮が低温域からはじまり、低密度部との収縮差が少なくなる
ため、得られる正極活物質のうちの大粒径の粒子において、十分な大きさの空間部を形成
できない場合がある。一方、板状一次粒子の平均粒径が3μmを超えると、得られる正極
活物質の結晶性を十分なものとするためには、大粒径の粒子および小粒径の粒子のいずれ
の場合も、高温で焼成しなければならなくなり、二次粒子間の焼結が進行し、正極活物質
の平均粒径や粒度分布を所定の範囲に制御することが困難となる。
[Plate-like primary particles]
Among the composite hydroxide particles, the plate-like primary particles that constitute the central portion, the high-density layer, and the high-density portion of the large particle size particles, and the small particle size particles have an average particle size of 0.3 μm to It is preferably in the range of 3 μm, more preferably in the range of 0.4 μm to 1.5 μm, and 0.4 μm
It is more preferably in the range of ~1.0 μm. The average particle size of plate-like primary particles is 0.3 μm
If the temperature is less than 100,000, the shrinkage during firing starts from a low temperature region, and the difference in shrinkage from the low-density portion is small, so large-sized particles of the obtained positive electrode active material cannot form a sufficiently large space. Sometimes. On the other hand, when the plate-like primary particles have an average particle size of more than 3 μm, both the large particle size particles and the small particle size particles must be Therefore, it becomes difficult to control the average particle size and particle size distribution of the positive electrode active material within a predetermined range.

(4)平均粒径
本発明の複合水酸化物粒子を構成する大粒径の粒子は、その平均粒径が、4μm~15
μm、好ましくは5μm~12μm、より好ましくは6μm~10μmに調整される。ま
た、本発明の複合水酸化物粒子を構成する小粒径の粒子は、その平均粒径が、1μm~4
μm、好ましくは1.5μm~3.5μm、より好ましくは2μm~3μmに調整される
。二次粒子の平均粒径は、この複合水酸化物粒子を前駆体とする正極活物質の平均粒径と
相関する。このため、二次粒子の平均粒径をこのような範囲に制御することで、この複合
水酸化物粒子を前駆体とする正極活物質の平均粒径を所定の範囲に制御することが可能と
なる。
(4) Average particle size The large particle size particles constituting the composite hydroxide particles of the present invention have an average particle size of 4 μm to 15 μm.
μm, preferably 5 μm to 12 μm, more preferably 6 μm to 10 μm. In addition, the small-diameter particles constituting the composite hydroxide particles of the present invention have an average particle diameter of 1 μm to 4 μm.
μm, preferably 1.5 μm to 3.5 μm, more preferably 2 μm to 3 μm. The average particle size of the secondary particles correlates with the average particle size of the positive electrode active material whose precursor is the composite hydroxide particles. Therefore, by controlling the average particle size of the secondary particles within such a range, it is possible to control the average particle size of the positive electrode active material having the composite hydroxide particles as a precursor within a predetermined range. Become.

なお、本発明の複合水酸化物粒子において、大粒径の粒子と小粒径の粒子との混合後に
おける全体の二次粒子の平均粒径は、基本的には、大粒径の粒子の平均粒径とほぼ同様と
なり、大粒径の粒子と小粒径の粒子の平均粒径をそれぞれ上述の範囲に調整することで、
その平均粒径が、1μm~15μm、好ましくは3μm~12μm、より好ましくは3μ
m~10μmの範囲となる。
In the composite hydroxide particles of the present invention, the average particle size of the entire secondary particles after mixing the large particle size particles and the small particle size particles is basically the same as that of the large particle size particles. It is almost the same as the average particle size, and by adjusting the average particle size of the large particle size particles and the small particle size particles to the above ranges,
The average particle size is 1 μm to 15 μm, preferably 3 μm to 12 μm, more preferably 3 μm
m to 10 μm.

なお、本発明において、二次粒子の平均粒径とは、体積基準平均粒径(MV)を意味し
、たとえば、レーザ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ることができ
る。
In the present invention, the average particle size of secondary particles means the volume-based average particle size (MV), which can be obtained from, for example, a volume integrated value measured with a laser beam diffraction/scattering particle size analyzer.

(5)粒度分布
本発明の複合水酸化物粒子は、大粒径の粒子および小粒径の粒子のいずれについても、
その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が、0.65
以下、好ましくは0.55以下、より好ましくは0.50以下となるように調整される。
なお、本発明の複合水酸化物粒子において、大粒径の粒子と小粒径の粒子との混合後にお
ける全体の二次粒子の粒度分布の広がりは、基本的には、大粒径の粒子の粒度分布の広が
りとほぼ同様となる。
(5) Particle size distribution The composite hydroxide particles of the present invention, both large particle size particles and small particle size particles,
[(d90-d10)/average particle diameter], which is an index showing the spread of the particle size distribution, is 0.65
Below, it is preferably adjusted to 0.55 or less, more preferably 0.50 or less.
In the composite hydroxide particles of the present invention, the spread of the particle size distribution of the secondary particles after mixing the large particle size particles and the small particle size particles is basically the large particle size particles It is almost the same as the spread of the particle size distribution of

正極活物質の粒度分布は、その前駆体である複合水酸化物粒子の影響を強く受ける。こ
のため、微細粒子や粗大粒子を多く含む複合水酸化物粒子を前駆体とした場合、正極活物
質にも微細粒子や粗大粒子が多く含まれることとなり、これを用いた二次電池の安全性、
サイクル特性および出力特性を十分に改善することができなくなる。これに対して、複合
水酸化物粒子の段階で、全体としても、大粒径の粒子および小粒径の粒子のそれぞれにお
いても、その粒度分布を示す〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.65以下となるよ
うに調整しておけば、これを前駆体とする正極活物質の粒度分布を狭くすることができ、
上述した問題を回避することが可能となる。ただし、工業規模の生産を前提とした場合、
複合水酸化物粒子として、〔(d90-d10)/平均粒径〕が過度に小さいものを使用
す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-d
10)/平均粒径〕の下限値は、0.25程度、0.30程度、あるいは0.35程度と
することが好ましい。
The particle size distribution of the positive electrode active material is strongly influenced by its precursor, the composite hydroxide particles. Therefore, when composite hydroxide particles containing many fine particles and coarse particles are used as a precursor, the positive electrode active material also contains many fine particles and coarse particles. ,
Cycle characteristics and output characteristics cannot be sufficiently improved. On the other hand, at the stage of the composite hydroxide particles, both the large particle size particles and the small particle size particles as a whole show the particle size distribution [(d90-d10)/average particle size]. is adjusted to be 0.65 or less, the particle size distribution of the positive electrode active material using this as a precursor can be narrowed.
It is possible to avoid the problems described above. However, assuming industrial-scale production,
It is not practical to use composite hydroxide particles with an excessively small [(d90-d10)/average particle size]. Therefore, considering cost and productivity, [(d90-d
10)/average particle diameter] is preferably about 0.25, about 0.30, or about 0.35.

なお、d10は、それぞれの粒径における粒子数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、d90は、同様に粒子数を累積し、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およびd90は、
平均粒径(d50、メジアン径)と同様に、レーザ光回折散乱式粒度分析計で測定した体
積積算値から求めることができる。
Note that d10 is the number of particles in each particle size accumulated from the smaller particle size side, and the particle size at which the cumulative volume is 10% of the total volume of all particles, and d90 is the number of particles. , means the particle size whose cumulative volume is 90% of the total volume of all particles. d10 and d90 are
Like the average particle diameter (d50, median diameter), it can be obtained from the volume integrated value measured with a laser beam diffraction scattering particle size analyzer.

(6)組成
本発明の複合水酸化物粒子は、上述した構造、平均粒径および粒度分布を有する限り、
その組成が制限されることはないが、一般式(A):NiMnCo(OH)
+a(式中、x+y+z+t=1、0.3≦x≦0.95、0.05≦y≦0.55、0
≦z≦0.4、0≦t≦0.1、および、0≦a≦0.5であり、Mは、Mg、Ca、A
l、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の添加
元素である)で表される複合水酸化物粒子であることが好ましい。このような複合水酸化
物粒子を前駆体とすることで、後述する一般式(B)で表される正極活物質を容易に得る
ことができ、より高い電池性能を実現することができる。
(6) Composition As long as the composite hydroxide particles of the present invention have the structure, average particle diameter and particle size distribution described above,
Although its composition is not limited, general formula (A) : NixMnyCozMt ( OH ) 2
+a (where x + y + z + t = 1, 0.3 ≤ x ≤ 0.95, 0.05 ≤ y ≤ 0.55, 0
≤ z ≤ 0.4, 0 ≤ t ≤ 0.1, and 0 ≤ a ≤ 0.5, and M is Mg, Ca, A
one or more additional elements selected from l, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta and W). By using such composite hydroxide particles as a precursor, it is possible to easily obtain the positive electrode active material represented by the general formula (B) described later, and to achieve higher battery performance.

なお、一般式(A)で表される複合水酸化物粒子において、これを構成するニッケル、
マンガン、コバルトおよび添加元素Mの組成範囲およびその臨界的意義は、一般式(B)
で表される正極活物質と同様となる。このため、これらの事項について、ここでの説明は
省略する。
In addition, in the composite hydroxide particles represented by the general formula (A), nickel constituting this,
The composition range of manganese, cobalt and the additive element M and its critical significance are represented by the general formula (B)
It is the same as the positive electrode active material represented by. Therefore, description of these matters is omitted here.

(7)大粒径の粒子と小粒径の粒子の割合
本発明の複合水酸化物粒子は、板状一次粒子と微細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とが積層し、前記低密度層中の一部に高密度部が存在す
る、積層構造を少なくとも一つ備えた大粒径の粒子と、該大粒径の粒子の高密度層の厚み
と同等の長さの半径を有する高密度で中実の小粒径の粒子都を混合することにより得られ
る。
(7) Ratio of Large Particles to Small Particles The composite hydroxide particles of the present invention have a central portion formed by agglomeration of plate-like primary particles and fine primary particles. A low-density layer formed by agglomeration of fine primary particles and a high-density layer formed by agglomeration of plate-like primary particles are laminated on the outside, and a high-density portion is formed in a part of the low-density layer. Present large sized particles with at least one layered structure and dense solid small sized particles having a radius equal in length to the thickness of the dense layer of large sized particles. Obtained by mixing cities.

本発明の複合水酸化物粒子において、大粒径の粒子と小粒径の粒子の混合割合は、小粒
径の粒子の大粒径の粒子に対する質量比で、0.05~20の範囲であり、好ましくは、
0.1~15の範囲、より好ましくは、0.5~10の範囲である。この割合は、高い容
量特性および特に低SOC領域における高い出力特性を両立させるという観点から決定さ
れ、これらの範囲を超えると、大粒径の粒子と小粒径の粒子とを混在させることによる効
果が十分に得られない。
In the composite hydroxide particles of the present invention, the mixing ratio of large-sized particles and small-sized particles is in the range of 0.05 to 20 in mass ratio of small-sized particles to large-sized particles. Yes, preferably
It is in the range of 0.1-15, more preferably in the range of 0.5-10. This ratio is determined from the viewpoint of achieving both high capacity characteristics and high output characteristics, especially in the low SOC region. is not sufficiently obtained.

2.遷移金属含有複合水酸化物粒子の製造方法
本発明の複合水酸化物粒子の製造方法は、大粒径の粒子および小粒径の粒子のいずれに
ついても、晶析反応によって、正極活物質の前駆体となる複合水酸化物粒子を製造する方
法であって、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を、液温25℃基準におけるpH値が12.0~14.0となるよう
に制御して核生成を行う、核生成工程と、この核生成工程で得られた核を含有する粒子成
長用水溶液を、液温25℃基準におけるpH値が、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核を成長させる、粒子成長工程を備える。こ
のように、核生成工程と粒子成長工程を明確に区別することにより、適切な平均粒径の制
御とともに、その粒度分布の広がりを狭くすることができる。
2. Method for Producing Transition Metal-Containing Composite Hydroxide Particles In the method for producing composite hydroxide particles of the present invention, both large-diameter particles and small-diameter particles are subjected to a crystallization reaction to form precursors of positive electrode active materials. A method for producing composite hydroxide particles, comprising: adding an aqueous solution for nucleation containing at least a metal compound containing a transition metal and an ammonium ion donor to a pH value of 12.0 at a liquid temperature of 25° C. 14.0, and the aqueous solution for particle growth containing nuclei obtained in this nucleation step is adjusted to a pH value of nuclei at a liquid temperature of 25 ° C. A particle growth step is provided in which the nuclei are grown by controlling the pH value to be lower than the pH value of the production step and 10.5 to 12.0. Thus, by clearly distinguishing between the nucleation step and the grain growth step, it is possible to appropriately control the average grain size and narrow the spread of the grain size distribution.

本発明の複合水酸化物粒子のうちの小粒径の粒子については、核生成工程および粒子成
長工程を通じて、反応雰囲気を、酸素濃度が5容量%以下の飛散化性雰囲気を維持するよ
うに制御する。このような反応により、二次粒子の全体が板状の一次粒子が凝集すること
により形成された、高密度で中実の二次粒子を形成することが可能となる。
For the small-diameter particles among the composite hydroxide particles of the present invention, the reaction atmosphere is controlled so as to maintain a scattering atmosphere with an oxygen concentration of 5% by volume or less throughout the nucleation step and the particle growth step. do. Such a reaction makes it possible to form high-density, solid secondary particles formed by agglomeration of plate-shaped primary particles.

一方、本発明の複合水酸化物粒子のうちの大粒径の粒子については、核生成工程および
粒子成長工程の初期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と
し、その後、非酸化性雰囲気から酸素濃度が5容量%を超える酸化性雰囲気に切り替え、
かつ、該酸化性雰囲気から非酸化性雰囲気に切り替える、反応雰囲気の制御を少なくとも
1回行う。
On the other hand, for the large particle size particles among the composite hydroxide particles of the present invention, the reaction atmosphere at the beginning of the nucleation step and the particle growth step is a non-oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 5% by volume or less, and then , switching from a non-oxidizing atmosphere to an oxidizing atmosphere with an oxygen concentration exceeding 5% by volume,
In addition, the reaction atmosphere is controlled at least once by switching from the oxidizing atmosphere to a non-oxidizing atmosphere.

また、大粒径の粒子の製造工程における反応雰囲気の制御は、セラミック散気管を用い
て雰囲気ガスを、反応槽内、すなわち、核生成用水溶液および粒子成長用水溶液の液中に
吹き込むことで行う。この反応雰囲気切り替え中において、前記原料の供給は継続して行
う。
The reaction atmosphere in the process of producing large-diameter particles is controlled by blowing atmosphere gas into the reaction tank, that is, into the aqueous solution for nucleation and the aqueous solution for particle growth using a ceramic diffuser. . During the switching of the reaction atmosphere, the raw material is continuously supplied.

このような反応により、板状一次粒子と微細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とが積層し、前記低密度層中の一部に高密度部が存在する、積
層構造を少なくとも一つ備えた、すなわち、層状構造を備えた二次粒子を得ることができ
る。
Due to such a reaction, the plate-like primary particles and the fine primary particles have a central portion formed by agglomeration, and the low-density layer formed by agglomeration of the fine primary particles outside the central portion and the plate-like A high-density layer formed by agglomeration of primary particles is laminated, and a high-density part exists in a part of the low-density layer. Next particles can be obtained.

なお、本発明の複合水酸化物粒子の製造方法は、大粒径の粒子および小粒径の粒子のい
ずれについても、上述した構造、平均粒径および粒度分布を実現できる限り、その組成に
よって制限されることはないが、一般式(A)で表される複合水酸化物粒子に対して、好
適に適用することができる。
The method for producing composite hydroxide particles of the present invention is limited by the composition of both large-sized particles and small-sized particles, as long as the structure, average particle size, and particle size distribution described above can be realized. However, it can be suitably applied to composite hydroxide particles represented by general formula (A).

(1)晶析反応
本発明の複合水酸化物粒子の製造方法では、大粒径の粒子および小粒径の粒子のいずれ
を製造する場合であっても、晶析反応を、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段階に明確に分離するとともに、それぞれの工程におけ
る晶析条件を調整することにより、特に、所定のタイミングで反応雰囲気を変更すること
により、上述した、適切な粒子構造、平均粒径、および粒度分布を備える大粒径の粒子と
小粒径の粒子からなる複合水酸化物粒子を得ることを可能としている。また、晶析条件の
調整に必要な操作は、基本的には従来技術と同様であるため、本発明の複合水酸化物粒子
の製造方法は、工業規模の生産に容易に適用することができる。
(1) Crystallization reaction In the method for producing composite hydroxide particles of the present invention, the crystallization reaction is mainly nucleation regardless of whether large-sized particles or small-sized particles are produced. By clearly separating the two stages of the nucleation step and the grain growth step in which the grains are grown, and by adjusting the crystallization conditions in each step, particularly by changing the reaction atmosphere at a predetermined timing. , it is possible to obtain composite hydroxide particles composed of large-sized particles and small-sized particles having an appropriate particle structure, average particle size, and particle size distribution as described above. In addition, since the operations required for adjusting the crystallization conditions are basically the same as in the prior art, the method for producing composite hydroxide particles of the present invention can be easily applied to industrial-scale production. .

[核生成工程]
大粒径の粒子および小粒径の粒子のいずれを製造する場合であっても、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。なお、本発明の複合水酸化物粒子の製造方法では、得られる複合水酸化物粒子
の組成比は、原則として、原料水溶液におけるそれぞれの金属の組成比と同様となる。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12.0~14.0の範囲、アンモニ
ウムイオン濃度が3g/L~25g/Lの範囲にある反応前水溶液を調製する。また、反
応槽内に、不活性ガスを導入し、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 step]
In the nucleation step, regardless of whether large-sized particles or small-sized particles are produced, first, a transition metal compound, which is a raw material in this step, is dissolved in water to prepare a raw material aqueous solution. . In addition, in the method for producing composite hydroxide particles of the present invention, the composition ratio of the obtained composite hydroxide particles is, in principle, the same as the composition ratio of each metal in the raw material aqueous solution. At the same time, an alkaline aqueous solution and an aqueous solution containing an ammonium ion donor are supplied and mixed in the reaction vessel, and the pH value measured at a liquid temperature of 25 ° C. is in the range of 12.0 to 14.0, and the ammonium ion concentration is Prepare a pre-reaction aqueous solution ranging from 3 g/L to 25 g/L. In addition, an inert gas is introduced into the reaction tank to adjust the reaction atmosphere to a non-oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 5% by volume or less. 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pH12.0~14
.0の範囲に、アンモニウムイオンの濃度が3g/L~25g/Lの範囲に維持するよう
に制御することが必要となる。
Next, while stirring the pre-reaction aqueous solution, the raw material aqueous solution is supplied. As a result, an aqueous solution for nucleation, which is a reaction aqueous solution in the nucleation step, is formed in the reaction tank. Since the pH value of the aqueous solution for nucleation is within the range described above, nucleation takes place preferentially with little growth of nuclei in the nucleation step. In the nucleation step, the pH value and the concentration of ammonium ions in the aqueous solution for nucleation change with nucleation. pH 12.0 to 14 based on ℃
. In the range of 0, it is necessary to control the concentration of ammonium ions to be maintained in the range of 3 g/L to 25 g/L.

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
。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。
In the nucleation step, new nuclei are continuously generated by supplying an aqueous solution containing a raw material aqueous solution, an alkaline aqueous solution, and an ammonium ion donor to the nucleating aqueous solution. Then, when a predetermined amount of nuclei is generated in the nucleation aqueous solution, the nucleation step is terminated. At this time, the amount of nuclei generated can be determined from the amount of the metal compound contained in the raw material aqueous solution supplied to the nucleation aqueous solution.

なお、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%~2原子%とする
ことが好ましく、0.1原子%~1.5原子%とすることがより好ましい。
The amount of nuclei generated in the nucleation step is not particularly limited, but in order to obtain composite hydroxide particles with a narrow particle size distribution, It is preferably 0.1 atomic % to 2 atomic %, more preferably 0.1 atomic % to 1.5 atomic %, relative to the metal element in the metal compound.

[粒子成長工程]
大粒径の粒子および小粒径の粒子のいずれを製造する場合であっても、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10.5~12.0の範囲
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
の調整は、アルカリ水溶液の供給を停止することでもpH値の調整は可能であるが、粒径
の均一性を高めるためには、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。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、
たとえば、原料として硫酸塩を使用する場合には、硫酸を供給することで行うことができ
る。
[Particle growth step]
Regardless of whether large particle size particles or small particle size particles are produced, after the nucleation step is completed, the pH value of the aqueous solution for nucleation in the reaction tank is adjusted to 10.5 at a liquid temperature of 25°C. It is adjusted to a range of up to 12.0 to form an aqueous solution for particle growth, which is a reaction aqueous solution in the particle growth step. The pH value can be adjusted by stopping the supply of the alkaline aqueous solution. Adjusting is preferred. Inorganic acid of the same kind as the acid constituting the metal compound as a raw material is added to the aqueous solution for nucleation,
For example, when sulfate is used as a raw material, sulfuric acid can be supplied.

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 resumed while stirring the particle growth aqueous solution. On this occasion,
Since the pH value of the aqueous solution for particle growth is within the range described above, almost no new nuclei are generated, nuclei (particles) grow, and composite hydroxide particles having a predetermined particle size are formed. Also in the particle growth process, the pH value and ammonium ion concentration of the aqueous solution for particle growth change as the particles grow. Therefore, the alkaline aqueous solution and the ammonia aqueous solution are supplied at appropriate times to maintain the pH value and the ammonium ion concentration within the above ranges. It is necessary to

本発明の複合水酸化物粒子のうちの小粒径の粒子を製造する場合、核生成工程および粒
子成長工程を通じて、酸素濃度が5容量%以下の非酸化性雰囲気を維持する。このような
中実の二次粒子については、たとえば、原料供給速度を一定としたうえで、反応時間を制
御することにより、その粒径を制御することが可能となる。
When producing small-diameter particles among the composite hydroxide particles of the present invention, a non-oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 5% by volume or less is maintained throughout the nucleation step and the particle growth step. For such solid secondary particles, it is possible to control the particle size by, for example, controlling the reaction time while keeping the raw material supply rate constant.

一方、本発明の複合水酸化物粒子のうちの大粒径の粒子を製造する場合、核生成工程お
よび粒子成長工程の初期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
気とするとともに、粒子成長工程において、反応雰囲気を、非酸化性雰囲気から酸素濃度
が5容量%を超える酸化性雰囲気に切り替えた後、再度、非酸化性雰囲気に切り替える雰
囲気制御を、セラミック散気管を用いた雰囲気ガスの液中吹き込みにより、少なくとも1
回行うことにより、所定の層状構造を有する大粒径の粒子を得ている。このような高密度
層と低密度層を有する粒子については、たとえば、原料供給速度を一定としたうえで、反
応時間を制御することにより、高密度層および低密度層の厚みを制御することが可能とな
る。
On the other hand, when producing large-sized particles among the composite hydroxide particles of the present invention, the reaction atmosphere in the early stages of the nucleation step and the particle growth step is a non-oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 5% by volume or less. In addition, in the grain growth process, after switching the reaction atmosphere from a non-oxidizing atmosphere to an oxidizing atmosphere with an oxygen concentration exceeding 5% by volume, the atmosphere is controlled by switching back to a non-oxidizing atmosphere using a ceramic air diffuser. At least 1
By repeating this process, large-sized particles having a predetermined layered structure are obtained. For particles having such a high-density layer and a low-density layer, for example, the thickness of the high-density layer and the low-density layer can be controlled by controlling the reaction time while keeping the raw material supply rate constant. It becomes possible.

また、反応雰囲気の切り替え中に原料水溶液の供給を継続することにより、低密度層中
の一部に高密度部を生成することが可能となる。これにより、上述した構造を有する大粒
径の粒子を得ることが可能となる。
Further, by continuing to supply the raw material aqueous solution while switching the reaction atmosphere, it becomes possible to form a high-density portion in a part of the low-density layer. This makes it possible to obtain large-sized particles having the structure described above.

なお、大粒径の粒子の場合および小粒径の粒子の場合のいずれでも、このような複合水
酸化物粒子の製造方法では、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粒子を沈降させ
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 both the case of large-diameter particles and the case of small-diameter particles, in the method for producing composite hydroxide particles, in the nucleation step and the particle growth step, metal ions are used as nuclei or primary Deposit as particles. Therefore, the ratio of the liquid component to the metal component in the nucleation aqueous solution and the particle growth aqueous solution is increased. As a result, the concentration of the raw material aqueous solution is apparently lowered, and particularly in the particle growth step, the growth of the composite hydroxide particles may be stagnated. Therefore, in order to suppress an increase in the liquid component, it is preferable to discharge a part of the liquid component of the aqueous solution for particle growth to the outside of the reaction tank during the particle growth process after the end of the nucleation process. Specifically, the supply and stirring of the raw material aqueous solution, the alkaline aqueous solution, and the aqueous solution containing the ammonium ion donor are temporarily stopped, and the nuclei and composite hydroxide particles in the particle growth aqueous solution are allowed to settle, and the particle growth aqueous solution is It is preferable to drain the supernatant liquid. Such an operation can increase the relative concentration of the mixed aqueous solution in the aqueous solution for particle growth, thereby preventing stagnation of particle growth and controlling the particle size distribution of the resulting composite hydroxide particles within a suitable range. In addition, the density of the secondary particles as a whole can be improved.

[複合水酸化物粒子の粒径制御]
上述のようにして得られる複合水酸化物粒子の粒径は、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、核生成工程におけるpH値を高い値とすることにより、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ることで、得られる複合水酸化物粒子の粒径を小さ
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
る複合水酸化物粒子の粒径を大きくすることができる。
[Particle size control of composite hydroxide particles]
The particle diameter of the composite hydroxide particles obtained as described above is controlled by the time of the particle growth process and the nucleation process, the pH value of the nuclear generation aqueous solution and the particle growth aqueous solution, and the supply amount of the raw material aqueous solution. can be done. For example, by increasing the pH value in the nucleation step or by lengthening the time of the particle generation step, the amount of the metal compound contained in the raw material aqueous solution to be supplied is increased to increase the amount of nuclei generated. Thus, the particle size of the obtained composite hydroxide particles can be reduced. Conversely, by suppressing the amount of nuclei generated in the nucleation step, the particle size of the resulting composite hydroxide particles can be increased.

[晶析反応の別実施態様]
本発明の複合水酸化物粒子の製造方法では、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 Crystallization Reaction]
In the method for producing composite hydroxide particles of the present invention, a component-adjusting aqueous solution adjusted to a pH value and an ammonium ion concentration suitable for the particle growth step is prepared separately from the nucleation aqueous solution. , an aqueous solution for nucleation after the nucleation step, preferably an aqueous solution for nucleation after the nucleation step from which part of the liquid component has been removed is added and mixed, and this is used as an aqueous solution for particle growth, and the particle growth step may be performed.

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 solution for particle growth can be controlled within the optimum range from the start of the particle growth process,
The resulting composite hydroxide particles can have a narrower particle size distribution.

(2)供給水溶液
[原料水溶液]
本発明においては、原則として、原料水溶液中の金属元素の比率が、得られる複合水酸
化物粒子の組成比となる。このため、原料水溶液は、目的とする複合水酸化物粒子の組成
に応じて、それぞれの金属元素の含有量を適宜調整することが必要となる。たとえば、上
述した一般式(A)で表される複合水酸化物粒子を得ようとする場合、原料水溶液中の金
属元素の比率を、Ni:Mn:Co:M=x:y:z;t(ただし、x+y+z+t=1
、0.3≦x≦0.95、0.05≦y≦0.55、0≦z≦0.4、0≦t≦0.1)
となるように調整することが必要となる。
(2) Supply aqueous solution [raw material aqueous solution]
In the present invention, in principle, the ratio of the metal elements in the raw material aqueous solution is the composition ratio of the resulting composite hydroxide particles. Therefore, it is necessary to appropriately adjust the content of each metal element in the raw material aqueous solution according to the desired composition of the composite hydroxide particles. For example, when trying to obtain the composite hydroxide particles represented by the general formula (A) described above, the ratio of the metal elements in the raw material aqueous solution is changed to Ni:Mn:Co:M=x:y:z;t (However, x + y + z + t = 1
, 0.3≦x≦0.95, 0.05≦y≦0.55, 0≦z≦0.4, 0≦t≦0.1)
It is necessary to adjust so that

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、および塩酸塩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 it is preferable to use water-soluble nitrates, sulfates, hydrochlorides, etc. from the viewpoint of ease of handling. From the viewpoint of preventing contamination, it is particularly preferable to suitably use a sulfate.

また、複合水酸化物粒子中に添加元素M(Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、
Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、および、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、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、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム、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 Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr,
Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and one or more additional elements selected from W), the compound for supplying the additional element M is preferably a water-soluble compound, For example, magnesium sulfate, calcium sulfate, aluminum sulfate, titanium sulfate,
ammonium peroxotitanate, 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 and the like can be preferably 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~2.6mol/
L、より好ましくは1.5mol/L~2.2mol/Lとする。原料水溶液の濃度が1
mol/L未満では、反応槽あたりの晶析物量が少なくなるため、生産性が低下する。一
方、混合水溶液の濃度が2.6mol/Lを超えると、常温での飽和濃度を超えるため、
各金属化合物の結晶が再析出して、配管などを詰まらせるおそれがある。
The concentration of the raw material aqueous solution is the total of the metal compounds, preferably 1 mol / L to 2.6 mol /
L, more preferably 1.5 mol/L to 2.2 mol/L. The concentration of the raw material aqueous solution is 1
If it is less than mol/L, the amount of crystallized material per reaction vessel is small, resulting in low productivity. On the other hand, when the concentration of the mixed aqueous solution exceeds 2.6 mol / L, it exceeds the saturated concentration at normal temperature,
Crystals of each metal compound may re-precipitate and clog pipes.

上述した金属化合物は、必ずしも原料水溶液として反応槽に供給しなくてもよい。たと
えば、混合すると反応して目的とする化合物以外の化合物が生成されてしまう金属化合物
を用いて晶析反応を行う場合、全金属化合物水溶液の合計の濃度が上記範囲となるように
、個別に金属化合物水溶液を調製して、個々の金属化合物の水溶液として、所定の割合で
反応槽内に供給してもよい。
The metal compound described above does not necessarily have to be supplied to the reaction tank as an aqueous raw material solution. For example, when a crystallization reaction is performed using a metal compound that reacts to produce a compound other than the target compound when mixed, the metals are individually added so that the total concentration of all the metal compound aqueous solutions is within the above range. An aqueous compound solution may be prepared and supplied to the reaction vessel at a predetermined ratio as an aqueous solution of individual 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~200g/L、より好ましくは80g/L~1
50g/Lとなるようにする。生成物の濃度が30g/L未満では、一次粒子の凝集が不
十分になる場合がある。一方、200g/Lを超えると、反応槽内に、核生成用金属塩水
溶液または粒子成長用金属塩水溶液が十分に拡散せず、粒子成長に偏りが生じる場合があ
る。
Further, the supply amount of the raw material aqueous solution is such that the concentration of the product in the particle growth aqueous solution at the end of the particle growth step is preferably 30 g/L to 200 g/L, more preferably 80 g/L to 1 g/L.
50 g/L. If the product concentration is less than 30 g/L, the aggregation of primary particles may be insufficient. On the other hand, if it exceeds 200 g/L, the aqueous metal salt solution for nucleation or the aqueous metal salt solution for particle growth may not sufficiently diffuse into the reaction tank, resulting in uneven particle growth.

[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、20質量%~50質量%とすることが好ましく、20質量%
~30質量%とすることがより好ましい。アルカリ金属水溶液の濃度をこのような範囲に
規制することにより、反応系に供給する溶媒量(水量)を抑制しつつ、添加位置で局所的
にpH値が高くなることを防止することができるため、粒度分布の狭い複合水酸化物粒子
を効率的に得ることができる。
[Aqueous alkaline solution]
The alkaline aqueous solution for adjusting the pH value in the reaction aqueous solution is not particularly limited, and a general alkaline 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 for ease of pH control. In this case, the concentration of the alkali metal hydroxide aqueous solution is preferably 20% by mass to 50% by mass, and 20% by mass
It is more preferable to make it to 30% by mass. By regulating the concentration of the alkali metal aqueous solution within such a range, it is possible to suppress the amount of solvent (water amount) supplied to the reaction system and prevent the pH value from locally increasing at the addition position. , it is possible to efficiently obtain composite hydroxide particles with a narrow particle size distribution.

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 become locally high and is maintained within a predetermined range. For example, while sufficiently stirring the reaction aqueous solution, it may be supplied by a pump capable of controlling the flow rate such as a metering pump.

[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。
[Aqueous solution containing ammonium donor]
The aqueous solution containing the ammonium ion donor is also not particularly limited, and for example, ammonia water or an aqueous solution of ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium carbonate, ammonium fluoride, or the like can be used.

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、その濃度は、好まし
くは20質量%~30質量%、より好ましくは22質量%~28質量%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できる。
When aqueous ammonia is used as the ammonium ion donor, its concentration is preferably 20% to 30% by mass, more preferably 22% to 28% by mass. By limiting the concentration of ammonia water to such a range, loss of ammonia due to volatilization or the like can be minimized, and production efficiency can be improved.

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 aqueous solution containing the ammonium ion donor can also be supplied by a pump whose flow rate can be controlled in the same manner as the alkaline aqueous solution.

(3)pH値
本発明の複合水酸化物粒子の製造方法においては、液温25℃基準におけるpH値を、
核生成工程においては12.0~14.0の範囲に、粒子成長工程においては10.5~
12.0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以内とすることが好ましい。pH値の変動幅が大きい場
合、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粒子を得る
ことが困難となる。
(3) pH value In the method for producing composite hydroxide particles of the present invention, the pH value at a liquid temperature of 25°C is
12.0 to 14.0 in the nucleation process, and 10.5 to 10.5 in the grain growth process.
Control within the range of 12.0 is required. In any step, the fluctuation range of the pH value during the crystallization reaction is preferably within ±0.2. If the fluctuation range of the pH value is large, the ratio of the amount of nucleation and particle growth will not be constant, making it difficult to obtain composite hydroxide particles with a narrow particle size distribution.

[核生成工程]
核生成工程においては、反応水溶液(核生成用水溶液)のpH値を、液温25℃基準で
、12.0~14.0、好ましくは12.3~13.5、より好ましくは12.5~13
.3の範囲に制御することが必要となる。これにより、核の成長を抑制し、核生成を優先
させることが可能となり、この工程で生成する核を均質かつ粒度分布の狭いものとするこ
とができる。一方、pH値が12.0未満では、核生成とともに核(粒子)の成長が進行
するため、得られる複合水酸化物粒子の粒径が不均一となり、粒度分布が悪化する。また
、pH値が14.0を超えると、生成する核が微細になりすぎるため、核生成用水溶液が
ゲル化するという問題が生じる。
[Nucleation step]
In the nucleation step, the pH value of the reaction aqueous solution (nucleation aqueous solution) is 12.0 to 14.0, preferably 12.3 to 13.5, more preferably 12.5 at a liquid temperature of 25 ° C. ~13
. Control within the range of 3 is required. As a result, it is possible to suppress the growth of nuclei and give priority to nucleation, so that the nuclei generated in this step can be homogeneous and have a narrow particle size distribution. On the other hand, if the pH value is less than 12.0, the growth of nuclei (particles) proceeds along with nucleation, so that the composite hydroxide particles obtained have non-uniform particle diameters and a poor particle size distribution. On the other hand, when the pH value exceeds 14.0, the generated nuclei become too fine, which causes a problem of gelation of the aqueous solution for nucleation.

[粒子成長工程]
粒子成長工程においては、反応水溶液(粒子成長水溶液)のpH値を、液温25℃基準
で、10.5~12.0、好ましくは11.0~12.0、より好ましくは11.5~1
2.0の範囲に制御することが必要となる。これにより、新たな核の生成が抑制され、粒
子成長を優先させることが可能となり、得られる複合水酸化物粒子を均質かつ粒度分布が
狭いものとすることができる。一方、pH値が10.5未満では、アンモニウムイオン濃
度が上昇し、金属イオンの溶解度が高くなるため、晶析反応の速度が遅くなるばかりでな
く、反応水溶液中に残存する金属イオン量が増加し、生産性が悪化する。また、pH値が
12.0を超えると、粒子成長工程中の核生成量が増加し、得られる複合水酸化物粒子の
粒径が不均一となり、粒度分布が悪化する。
[Particle growth step]
In the particle growth step, the pH value of the reaction aqueous solution (particle growth aqueous solution) is 10.5 to 12.0, preferably 11.0 to 12.0, more preferably 11.5 to 11.5, based on the liquid temperature of 25 ° C. 1
It is necessary to control it in the range of 2.0. As a result, the generation of new nuclei is suppressed, it becomes possible to give priority to particle growth, and the resulting composite hydroxide particles can be made homogeneous and have a narrow particle size distribution. On the other hand, if the pH value is less than 10.5, the concentration of ammonium ions increases and the solubility of metal ions increases, which not only slows down the crystallization reaction but also increases the amount of metal ions remaining in the reaction aqueous solution. and productivity suffers. On the other hand, if the pH value exceeds 12.0, the amount of nuclei generated during the particle growth process increases, the particle size of the resulting composite hydroxide particles becomes non-uniform, and the particle size distribution deteriorates.

なお、pH値が12.0の場合は、核生成と核成長の境界条件であるため、反応水溶液
中に存在する核の有無により、核生成工程または粒子成長工程のいずれかの条件とするこ
とができる。すなわち、核生成工程のpH値を12.0より高くして多量に核生成させた
後、粒子成長工程のpH値を12.0とすると、反応水溶液中に多量の核が存在するため
、粒子成長が優先して起こり、粒径分布が狭い複合水酸化物粒子を得ることができる。一
方、核生成工程のpH値を12.0とすると、反応水溶液中に成長する核が存在しないた
め、核生成が優先して起こり、粒子成長工程のpH値を12.0より小さくすることで、
生成した核が成長して良好な複合水酸化物粒子を得ることができる。いずれの場合におい
ても、粒子成長工程のpH値を核生成工程のpH値より低い値で制御すればよく、核生成
と粒子成長を明確に分離するためには、粒子成長工程のpH値を核生成工程のpH値より
0.5以上低くすることが好ましく、1.0以上低くすることがより好ましい。
When the pH value is 12.0, it is a boundary condition between nucleation and nucleus growth, so depending on the presence or absence of nuclei in the reaction aqueous solution, the condition may be either the nucleation step or the particle growth step. can be done. That is, when the pH value of the nucleation step is set higher than 12.0 to generate a large amount of nuclei, and then the pH value of the particle growth step is set to 12.0, a large amount of nuclei are present in the reaction aqueous solution, resulting in particles Growth occurs preferentially, and composite hydroxide particles with a narrow particle size distribution can be obtained. On the other hand, when the pH value of the nucleation step is set to 12.0, since there are no growing nuclei in the reaction aqueous solution, nucleation occurs preferentially. ,
The generated nuclei grow to obtain good composite hydroxide particles. In any case, the pH value in the grain growth step should be controlled at a value lower than the pH value in the nucleation step. It is preferably 0.5 or more lower than the pH value of the production step, more preferably 1.0 or more lower.

(4)反応雰囲気
本発明の複合水酸化物粒子のうちの大粒径の粒子の構造は、核生成工程および粒子成長
工程における反応水溶液のpH値を上述のように制御するとともに、これらの工程におけ
る反応雰囲気を適切に制御することにより形成される。すなわち、大粒径の粒子を製造す
る場合においては、それぞれの工程におけるpH値の制御とともに、反応雰囲気を制御す
ることが重要な意義を有する。すなわち、それぞれの工程におけるpH値を上述のように
制御した上で、核生成工程と粒子成長工程の初期の反応雰囲気を非酸化性雰囲気とするこ
とで、板状一次粒子が凝集した中心部、もしくは、板状一次粒子と微細一次粒子が凝集し
た中心部が形成される。また、粒子成長工程の途中で、非酸化性雰囲気から酸化性雰囲気
に切り替えた後、さらに、非酸化性雰囲気に切り替えることにより、中心部の外側に、微
細一次粒子が凝集した低密度層と、板状一次粒子が凝集した高密度層が積層した構造が形
成される。
(4) Reaction Atmosphere The structure of the large-sized particles among the composite hydroxide particles of the present invention controls the pH value of the reaction aqueous solution in the nucleation step and the particle growth step as described above. is formed by appropriately controlling the reaction atmosphere in That is, in the case of producing large-diameter particles, it is important to control the reaction atmosphere as well as control the pH value in each step. That is, after controlling the pH value in each step as described above, the initial reaction atmosphere of the nucleation step and the particle growth step is set to a non-oxidizing atmosphere, so that the central portion where the plate-like primary particles are aggregated, Alternatively, a central portion is formed in which plate-like primary particles and fine primary particles are aggregated. Further, in the middle of the particle growth process, after switching from the non-oxidizing atmosphere to the oxidizing atmosphere, by further switching to the non-oxidizing atmosphere, a low-density layer in which fine primary particles are aggregated outside the central part, A structure is formed in which high-density layers in which plate-like primary particles are aggregated are laminated.

このような反応雰囲気の制御では、低密度層および中心部の一部を構成する微細一次粒
子は、通常、板状および/または針状となるが、複合水酸化物粒子の組成によっては、直
方体状、楕円状、稜面体状などの形状も採り得る。この点については、中心部、高密度層
、および高密度部を構成する板状の一次粒子についても同様である。したがって、大粒径
の粒子を製造する場合においては、目的とする複合水酸化物粒子の組成に応じて、それぞ
れの段階における反応雰囲気を適切に制御することが必要となる。
In such control of the reaction atmosphere, the fine primary particles that constitute part of the low-density layer and central portion are usually plate-like and/or needle-like, but depending on the composition of the composite hydroxide particles, they may be rectangular parallelepipeds. Shapes such as elliptical, ellipsoidal, and pyramidal are also possible. In this respect, the same applies to the plate-like primary particles that constitute the central portion, the high-density layer, and the high-density portion. Therefore, when producing particles having a large particle size, it is necessary to appropriately control the reaction atmosphere in each stage according to the composition of the desired composite hydroxide particles.

なお、反応雰囲気を制御する方法は、セラミック散気管を用いた雰囲気ガスの液中吹き
込みにより行う。また、雰囲気切り替え中に原料水溶液の供給を継続することで、低密度
層中の一部に高密度部を生成することができる。雰囲気ガスの吹き込みは、吹き込みガス
の気泡径が小さい程、高い効率で雰囲気ガスの切り替えが可能となる。そのため、雰囲気
切り替えに用いるセラミック散気管は、フィルタの孔径が小さいものが望ましい。
The reaction atmosphere is controlled by blowing atmospheric gas into the liquid using a ceramic diffuser. Further, by continuing to supply the raw material aqueous solution during atmosphere switching, a high-density portion can be generated in a part of the low-density layer. As for the blowing of the atmosphere gas, the smaller the bubble diameter of the blowing gas, the more efficiently the atmosphere gas can be switched. Therefore, it is desirable that the ceramic air diffuser used for switching the atmosphere has a filter with a small pore size.

[非酸化性雰囲気]
本発明の製造方法においては、小粒径の粒子を形成する全段階における雰囲気、および
、大粒径の粒子の中心部および高密度層を形成する段階における反応雰囲気は、非酸化性
雰囲気に制御することが必要となる。具体的には、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、より好ましくは1容量%以下の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。これにより、不要な酸
化を抑制しつつ、核生成工程で生成した核を一定の範囲まで粒子成長させることができる
ため、複合水酸化物粒子を構成する大粒径の粒子において、その中心部および高密度層を
、平均粒径が0.3μm~3μmの範囲にあり、粒度分布が狭い板状一次粒子が凝集した
構造とすることができる。
[Non-oxidizing atmosphere]
In the production method of the present invention, the atmosphere in all stages of forming small-diameter particles and the reaction atmosphere in the stage of forming the central portion of large-diameter particles and the high-density layer are controlled to non-oxidizing atmospheres. It is necessary to Specifically, the reaction atmosphere is a mixed atmosphere of oxygen and an inert gas so that the oxygen concentration is 5% by volume or less, preferably 2% by volume or less, more preferably 1% by volume or less and a non-oxidizing atmosphere. need to be controlled. As a result, the nuclei generated in the nucleation step can be grown to a certain extent while suppressing unnecessary oxidation. The high-density layer can have a structure in which plate-like primary particles having an average particle size in the range of 0.3 μm to 3 μm and having a narrow particle size distribution are aggregated.

[酸化性雰囲気]
一方、大粒径の粒子の低密度層を形成する段階では、反応雰囲気を、酸化性雰囲に制御
することが必要となる。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。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、一次粒子の平均粒径が0.01μm~0.
3μmの範囲に制御されるため、大粒径の粒子において、その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。
[Oxidizing atmosphere]
On the other hand, at the stage of forming a low-density layer of large-sized particles, it is necessary to control the reaction atmosphere to an oxidizing atmosphere. Specifically, it is necessary to control the oxygen concentration in the reaction atmosphere so that it exceeds 5% by volume, preferably 10% by volume or more, and more preferably an atmospheric atmosphere (oxygen concentration: 21% by volume). becomes. By controlling the oxygen concentration in the reaction atmosphere within such a range, particle growth is suppressed and the average particle size of the primary particles is reduced from 0.01 μm to 0.01 μm.
Since it is controlled within the range of 3 μm, it is possible to form a low-density layer having a sufficient difference in density from the central part and the high-density layer in large-sized particles.

なお、この段階における反応雰囲気中の酸素濃度の上限は特に制限されることはないが
、酸素濃度が過度に高いと、一次粒子の平均粒径が0.01μm未満となり、低密度層が
十分な大きさとならない場合がある。このため、酸素濃度は30容量%以下とすることが
好ましい。
The upper limit of the oxygen concentration in the reaction atmosphere at this stage is not particularly limited. It may not be the size. Therefore, the oxygen concentration is preferably 30% by volume or less.

[反応雰囲気の切り替え]
大粒径の粒子を製造する場合の粒子成長工程において、上述した雰囲気制御は、目的と
する粒子構造を有する二次粒子が形成されるように、適切なタイミングで行うことが必要
となる。
[Switching reaction atmosphere]
In the grain growth process for producing grains with a large grain size, it is necessary to perform the above-described atmosphere control at an appropriate timing so that secondary grains having the desired grain structure are formed.

たとえば、雰囲気制御を1回のみ行い、中心部と、低密度層と、高密度層(外殻部)と
から構成される、大粒径の粒子を得ようとする場合、粒子成長工程の開始時から、この粒
子成長工程時間の全体に対して1%~30%の範囲、好ましくは2%~20%の範囲で、
非酸化性雰囲気から酸化性雰囲気に切り替えることが必要となる。非酸化性雰囲気におけ
るこの範囲の反応時間での反応により、大粒径の粒子において、適切な大きさの中心部が
形成される。
For example, when the atmosphere control is performed only once to obtain large-sized particles composed of a central portion, a low-density layer, and a high-density layer (outer shell portion), the start of the particle growth process from time to time in the range of 1% to 30%, preferably in the range of 2% to 20% of the total grain growth step time,
It is necessary to switch from a non-oxidizing atmosphere to an oxidizing atmosphere. Reaction in this range of reaction times in a non-oxidizing atmosphere results in the formation of appropriately sized cores in the large size particles.

酸化性雰囲気における晶析反応(非酸化性雰囲気から酸化性雰囲気への切り替え時間を
含む)は、粒子成長工程時間の全体に対して、好ましくは1%~30%の範囲、より好ま
しくは2%~20%の範囲とする。酸化性雰囲気での全晶析反応時間が、粒子成長工程時
間の全体に対して1%未満では、この複合水酸化物粒子を前駆体とする正極活物質におい
て、空間部の大きさが十分なものとならない場合がある。一方、30%を超えると、正極
活物質の外殻部の厚さが過度に薄くなり、強度上の問題が生じる場合がある。
The crystallization reaction in the oxidizing atmosphere (including the switching time from the non-oxidizing atmosphere to the oxidizing atmosphere) is preferably in the range of 1% to 30%, more preferably 2% of the total grain growth process time. It should be in the range of ~20%. When the total crystallization reaction time in an oxidizing atmosphere is less than 1% of the total particle growth process time, the size of the space is insufficient in the positive electrode active material using the composite hydroxide particles as a precursor. Sometimes it doesn't work. On the other hand, when it exceeds 30%, the thickness of the outer shell portion of the positive electrode active material becomes excessively thin, which may cause a strength problem.

酸化性雰囲気からの切り替え開始後の非酸化性雰囲気における晶析反応(酸化性雰囲気
から非酸化性雰囲気への切り替え時間を含む)は、粒子成長工程時間の全体に対して、好
ましくは15%~35%の範囲、より好ましくは20%~30%の範囲とする。非酸化性
雰囲気におけるこの範囲の反応時間での反応により、正極活物質を構成する大粒径の粒子
において、内部に分散する一次粒子の凝集部と空間部とを支持する適切な厚さの外殻部と
なる高密度層が形成される。所定時間の経過後、反応水溶液への酸化性ガスの導入を開始
して、非酸化性雰囲気から酸化性雰囲気に切り替える、あるいは、最終的に晶析反応を終
了させる。
The crystallization reaction in the non-oxidizing atmosphere (including the time for switching from the oxidizing atmosphere to the non-oxidizing atmosphere) after the start of switching from the oxidizing atmosphere is preferably 15% to 15% of the entire grain growth process time. It should be in the range of 35%, more preferably in the range of 20% to 30%. By the reaction within this range of reaction time in a non-oxidizing atmosphere, the large-diameter particles constituting the positive electrode active material have an appropriate thickness to support the agglomerates and the space of the primary particles dispersed inside. A high-density layer is formed that serves as the shell. After a predetermined time has passed, the introduction of the oxidizing gas into the aqueous reaction solution is started to switch the atmosphere from the non-oxidizing atmosphere to the oxidizing atmosphere, or finally terminate the crystallization reaction.

雰囲気制御を2回以上行い、中心部と、低密度層と高密度層とからなる積層構造を複数
備える、大粒径の粒子を得ようとする場合、初期段階における非酸化雰囲気による晶析反
応は、粒子成長工程時間の全体に対して、好ましくは2%~20%の範囲とし、より好ま
しくは3%~10%の範囲とする。 また、それぞれの酸化性雰囲気における晶析反応(
非酸化性雰囲気から酸化性雰囲気への切り替え時間を含む)は、粒子成長工程時間の全体
に対して、好ましくは1%~20%の範囲、より好ましくは2%~10%の範囲とする。
ただし、酸化性雰囲気での晶析反応全体の割合が2%~40%の範囲から外れないように
する必要がある。酸化性雰囲気での晶析反応全体の割合は、粒子成長工程時間の全体に対
して、2%~40%の範囲となるようにすることが好ましく、4%~20%の範囲とする
ことがより好ましい。それぞれの酸化性雰囲気におけるこの範囲の反応時間での反応によ
り、正極活物質を構成する大粒径の粒子において、二次粒子内部に分散する、適切な大き
さの空間部を形成させることが可能となる。所定時間の経過後、反応水溶液への非酸化性
ガス、すなわち、不活性ガスあるいは酸化性ガスと不活性ガスとの混合ガスの導入を開始
して、酸化性雰囲気から非酸化性雰囲気に切り替える。
Atmosphere control is performed twice or more to obtain large-diameter particles having a plurality of laminated structures consisting of a central portion, a low-density layer, and a high-density layer. is preferably in the range of 2% to 20%, more preferably in the range of 3% to 10%, relative to the total grain growth process time. In addition, the crystallization reaction in each oxidizing atmosphere (
(including switching time from non-oxidizing atmosphere to oxidizing atmosphere) is preferably in the range of 1% to 20%, more preferably in the range of 2% to 10%, with respect to the total grain growth process time.
However, it is necessary that the ratio of the total crystallization reaction in the oxidizing atmosphere does not deviate from the range of 2% to 40%. The ratio of the entire crystallization reaction in the oxidizing atmosphere is preferably in the range of 2% to 40%, more preferably in the range of 4% to 20%, with respect to the entire grain growth process time. more preferred. Reaction within this range of reaction time in each oxidizing atmosphere enables the formation of appropriately sized voids that are dispersed inside the secondary particles in the large-diameter particles that make up the positive electrode active material. becomes. After a predetermined period of time has elapsed, introduction of a non-oxidizing gas, that is, an inert gas or a mixed gas of an oxidizing gas and an inert gas is started to switch the oxidizing atmosphere to a non-oxidizing atmosphere.

酸化性雰囲気からの切り替え開始後のそれぞれの非酸化性雰囲気における晶析反応(酸
化性雰囲気から非酸化性雰囲気への切り替え時間を含む)は、粒子成長工程時間の全体に
対して、好ましくは5%~95%の範囲、より好ましくは10%~90%の範囲とする。
ただし、非酸化性雰囲気での晶析反応全体の割合が20%~95%の範囲から外れないよ
うにする必要がある。非酸化性雰囲気での晶析反応全体の割合は、粒子成長工程時間の全
体に対して、20%~95%の範囲となるようにすることが好ましく、30%~90%の
範囲とすることがより好ましい。非酸化性雰囲気におけるこの範囲の反応時間での反応に
より、正極活物質を構成する大粒径の粒子において、内部に分散する一次粒子の凝集部と
空間部とを支持する適切な厚さの外殻部となる高密度層が形成される。二次粒子のタップ
密度を低下させることなく、外部との連通が可能である、多数の気孔からなる空間部を形
成することが可能となる。
The crystallization reaction in each non-oxidizing atmosphere (including the switching time from the oxidizing atmosphere to the non-oxidizing atmosphere) after the start of switching from the oxidizing atmosphere is preferably 5 times the total grain growth process time. % to 95%, more preferably 10% to 90%.
However, it is necessary that the ratio of the total crystallization reaction in the non-oxidizing atmosphere does not deviate from the range of 20% to 95%. The ratio of the entire crystallization reaction in the non-oxidizing atmosphere is preferably in the range of 20% to 95%, more preferably in the range of 30% to 90%, with respect to the entire grain growth process time. is more preferred. By the reaction within this range of reaction time in a non-oxidizing atmosphere, the large-diameter particles constituting the positive electrode active material have an appropriate thickness to support the agglomerates and the space of the primary particles dispersed inside. A high-density layer is formed that serves as the shell. It is possible to form a space composed of a large number of pores that can communicate with the outside without lowering the tap density of the secondary particles.

なお、ここでいう酸化性雰囲気での晶析反応の割合というのは、粒子成長工程において
添加される全金属量に対し酸化性雰囲気で添加された金属量の割合で定義される。同様に
、非酸化性雰囲気での晶析反応の割合というのは、粒子成長工程において添加される全金
属量に対し非酸化性雰囲気で添加された金属量の割合で定義される。実際の操業において
は、これらは、原料水溶液を一定に供給して、添加される金属量を一定にすることで、粒
子成長工程全体の時間に対して、それぞれの晶析反応時間が所定の割合となるように制御
することができる。
The ratio of the crystallization reaction in the oxidizing atmosphere is defined as the ratio of the amount of metal added in the oxidizing atmosphere to the total amount of metal added in the grain growth step. Similarly, the ratio of crystallization reaction in non-oxidizing atmosphere is defined as the ratio of the amount of metal added in non-oxidizing atmosphere to the total amount of metal added in the grain growth process. In actual operation, by supplying the raw material aqueous solution constantly and making the amount of added metal constant, each crystallization reaction time is set at a predetermined ratio with respect to the entire grain growth process time. can be controlled to be

(5)アンモニウムイオン濃度
大粒径の粒子の場合および小粒径の粒子の場合のいずれでも、反応水溶液中のアンモニ
ウムイオン濃度は、好ましくは3g/L~25g/L、より好ましくは5g/L~20g
/Lの範囲内で一定値に保持する。
(5) Ammonium ion concentration The concentration of ammonium ions in the reaction aqueous solution is preferably 3 g/L to 25 g/L, more preferably 5 g/L, for both large and small particles. ~20g
It is held at a constant value within the range of /L.

反応水溶液中においてアンモニウムイオンは錯化剤として機能するため、アンモニウム
イオン濃度が3g/L未満では、金属イオンの溶解度を一定に保持することができず、ま
た、反応水溶液がゲル化しやすくなり、形状や粒径の整った複合水酸化物粒子を得ること
が困難となる。一方、アンモニウムイオン濃度が25g/Lを超えると、金属イオンの溶
解度が大きくなりすぎるため、反応水溶液中に残存する金属イオン量が増加し、組成ずれ
などの原因となる。
Since ammonium ions function as a complexing agent in the reaction aqueous solution, if the ammonium ion concentration is less than 3 g/L, the solubility of the metal ions cannot be kept constant, and the reaction aqueous solution tends to gel, and the shape It becomes difficult to obtain composite hydroxide particles having a uniform particle size. On the other hand, when the ammonium ion concentration exceeds 25 g/L, the solubility of the metal ions becomes too high, so that the amount of metal ions remaining in the reaction aqueous solution increases, causing compositional deviation and the like.

なお、晶析反応中にアンモニウムイオン濃度が変動すると、金属イオンの溶解度が変動
し、均一な複合水酸化物粒子が形成されなくなる。このため、核生成工程と粒子成長工程
を通じて、アンモニウムイオン濃度の変動幅を一定の範囲に制御することが好ましく、具
体的には、±5g/Lの変動幅に制御することが好ましい。
If the ammonium ion concentration fluctuates during the crystallization reaction, the solubility of the metal ions fluctuates and uniform composite hydroxide particles are no longer formed. For this reason, it is preferable to control the fluctuation width of the ammonium ion concentration within a certain range through the nucleation step and the grain growth step, and specifically, it is preferable to control the fluctuation width within ±5 g/L.

(6)反応温度
大粒径の粒子の場合および小粒径の粒子の場合のいずれでも、反応水溶液の温度(反応
温度)は、核生成工程と粒子成長工程を通じて、好ましくは20℃以上、より好ましくは
20℃~60℃の範囲に制御することが必要となる。反応温度が20℃未満の場合、反応
水溶液の溶解度が低くなることに起因して、核生成が起こりやすくなり、得られる複合水
酸化物粒子の平均粒径や粒度分布の制御が困難となる。なお、反応温度の上限は、特に制
限されることはないが、60℃を超えると、アンモニアの揮発が促進され、反応水溶液中
のアンモニウムイオンを一定範囲に制御するために供給するアンモニウムイオン供給体を
含む水溶液の量が増加し、生産コストが増加してしまう。
(6) Reaction temperature The temperature of the reaction aqueous solution (reaction temperature) is preferably 20°C or higher throughout the nucleation step and the particle growth step, both in the case of large particle size particles and in the case of small particle size particles. Preferably, it is necessary to control the temperature within the range of 20°C to 60°C. If the reaction temperature is lower than 20° C., the solubility of the aqueous reaction solution is low, nucleation is likely to occur, and it becomes difficult to control the average particle size and particle size distribution of the resulting composite hydroxide particles. The upper limit of the reaction temperature is not particularly limited, but if it exceeds 60° C., volatilization of ammonia is accelerated, and an ammonium ion supplier is supplied to control the ammonium ions in the reaction aqueous solution within a certain range. The amount of the aqueous solution containing is increased, and the production cost is increased.

(7)被覆工程
本発明の複合水酸化物粒子の製造方法では、大粒径の粒子の場合および小粒径の粒子の
場合のいずれでも、原料水溶液中に添加元素Mを含有する化合物を添加することで、粒子
内部に添加元素Mが均一に分散した複合水酸化物粒子を得ることができる。しかしながら
、より少ない添加量で、添加元素Mの添加による効果を得ようとする場合、粒子成長工程
後に、得られた複合水酸化物粒子の表面を、添加元素Mを含む化合物で被覆する被覆工程
を行うことが好ましい。
(7) Coating step In the method for producing composite hydroxide particles of the present invention, a compound containing the additional element M is added to the raw material aqueous solution for both large particle size particles and small particle size particles. By doing so, it is possible to obtain composite hydroxide particles in which the additional element M is uniformly dispersed inside the particles. However, when trying to obtain the effect of adding the additional element M with a smaller addition amount, the surface of the obtained composite hydroxide particles is coated with a compound containing the additional element M after the particle growth step. It is preferable to

複合水酸化物粒子を、添加元素Mを含む化合物で被覆する方法は、特に制限されること
はない。たとえば、複合水酸化物粒子をスラリー化し、そのpH値を所定の範囲に制御し
た後、添加元素Mを含む化合物を溶解した水溶液(被覆用水溶液)を添加し、複合水酸化
物粒子の表面に添加元素Mを含む化合物を析出させることで、添加元素Mを含む化合物に
よって均一に被覆された複合水酸化物粒子を得ることができる。
The method of coating the composite hydroxide particles with the compound containing the additive element M is not particularly limited. For example, the composite hydroxide particles are slurried, and the pH value thereof is controlled within a predetermined range. By precipitating the compound containing the additive element M, composite hydroxide particles uniformly coated with the compound containing the additive element M can be obtained.

この場合、被覆用水溶液に代えて、添加元素Mのアルコキシド溶液を、スラリー化した
複合水酸化物粒子に添加してもよい。また、複合水酸化物粒子をスラリー化せずに、添加
元素Mを含む化合物を溶解した水溶液またはスラリーを吹き付けて乾燥させることにより
被覆してもよい。さらに、複合水酸化物粒子と添加元素Mを含む化合物が懸濁したスラリ
ーを噴霧乾燥させる方法により、または、複合水酸化物粒子と添加元素Mを含む化合物を
固相法で混合するなどの方法により被覆することもできる。
In this case, an alkoxide solution of the additive element M may be added to the slurried composite hydroxide particles instead of the coating aqueous solution. Alternatively, the composite hydroxide particles may be coated by spraying an aqueous solution or slurry in which a compound containing the additive element M is dissolved without making the composite hydroxide particles into a slurry, followed by drying. Furthermore, by a method of spray drying a slurry in which the composite hydroxide particles and the compound containing the additive element M are suspended, or by mixing the composite hydroxide particles and the compound containing the additive element M by a solid phase method. It can also be coated with

なお、複合水酸化物粒子の表面を添加元素Mで被覆する場合、被覆後の複合水酸化物粒
子の組成が、目的とする複合水酸化物粒子の組成と一致するように、原料水溶液および被
覆用水溶液の組成を適宜調整することが必要となる。また、被覆工程は、複合水酸化物粒
子を熱処理した後の熱処理粒子に対して行ってもよい。
When the surfaces of the composite hydroxide particles are coated with the additive element M, the raw material aqueous solution and the coating It is necessary to adjust the composition of the aqueous solution as appropriate. Moreover, the coating step may be performed on the heat-treated particles after heat-treating the composite hydroxide particles.

(8)製造装置
本発明の複合水酸化物粒子の製造方法では、反応が完了するまで生成物を回収しない方
式の装置、たとえば、バッチ反応槽を用いることが好ましい。このような装置であれば、
オーバーフロー方式によって生成物を回収する連続晶析装置のように、成長中の粒子がオ
ーバーフロー液と同時に回収されることがないため、粒度分布が狭い複合水酸化物粒子を
容易に得ることができる。
(8) Production Apparatus In the method for producing composite hydroxide particles of the present invention, it is preferable to use an apparatus such as a batch reaction tank in which the product is not recovered until the reaction is completed. If such a device
Unlike a continuous crystallizer in which the product is recovered by an overflow system, the growing particles are not recovered simultaneously with the overflow liquid, so composite hydroxide particles with a narrow particle size distribution can be easily obtained.

また、本発明の複合水酸化物粒子の製造方法では、晶析反応中の反応雰囲気を制御する
ことが必要であるため、密閉式の装置などの雰囲気制御可能な装置を使用することが好ま
しい。このような装置であれば、核生成工程や粒子成長工程における反応雰囲気を適切に
制御することができるため、上述した粒子構造を有し、かつ、粒度分布が狭い複合水酸化
物粒子を容易に得ることができる。
In addition, in the method for producing composite hydroxide particles of the present invention, it is necessary to control the reaction atmosphere during the crystallization reaction, so it is preferable to use an apparatus capable of controlling the atmosphere, such as a closed type apparatus. With such an apparatus, the reaction atmosphere in the nucleation step and the particle growth step can be appropriately controlled, so that composite hydroxide particles having the above-described particle structure and a narrow particle size distribution can be easily produced. Obtainable.

3.非水電解質二次電池用正極活物質
(1)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なる。本発
明の正極活物質を構成する二次粒子は、外殻部の内側に、該外殻部と電気的に導通し、か
つ、相互に電気的に導通する一次粒子の凝集部と、一次粒子が存在しない空間部とが分散
している構造を備えた、大粒径の粒子と、この大粒径の粒子の外殻部もしくは一次粒子の
凝集部の厚みと同等の長さの半径を有する、中実の小粒径の粒子とが混在することを特徴
とする。
3. Positive Electrode Active Material for Non-Aqueous Electrolyte Secondary Battery (1) Particle Structure The positive electrode active material of the present invention is composed of secondary particles formed by aggregation of a plurality of primary particles. The secondary particles constituting the positive electrode active material of the present invention include, inside the outer shell portion, agglomeration portions of primary particles electrically conductive with the outer shell portion and electrically conductive with each other, and primary particles large-diameter particles with a structure in which space parts where no , and solid particles having a small particle diameter.

この正極活物質において、大粒径の粒子の構造は、内部に空間部が分散して存在し、か
つ、外殻部を含む一次粒子の凝集部が相互に電気的に導通した構造を有していれば、その
他の構造要素については任意である。たとえば、大粒径の粒子において、中心部が明確に
存在することは必要とされないが、中心部と外殻部との間に、空間部が全体的に形成され
、中心部と外殻部がこの空間部に分散して存在する一次粒子の凝集部により電気的に導通
可能に連結されている構造を採ることもできる。
In this positive electrode active material, the structure of the large-diameter particles has a structure in which the space portions are dispersed inside and the aggregation portions of the primary particles including the outer shell portion are electrically connected to each other. other structural elements are optional. For example, in large-sized particles, it is not required that the core be clearly present, but a space is generally formed between the core and the shell, and the core and the shell are separated. It is also possible to employ a structure in which primary particles are dispersedly present in this space and are electrically connected to each other by agglomerates of the primary particles.

それぞれの空間部の大きさも、外殻部を含む一次粒子の凝集部が、リチウムイオンの拡
散経路長が所定の長さ以上とならないように存在する構造を採る限り、任意である。
The size of each space is also arbitrary as long as the structure is such that the aggregated portion of the primary particles, including the outer shell portion, exists such that the diffusion path length of the lithium ions does not exceed a predetermined length.

なお、外殻部の内側にある空間部が、外殻部に部分的に形成された貫通孔などの構造に
よって、外界と連通する多孔質構造を採ることも可能である。
It is also possible to adopt a porous structure in which the space inside the outer shell communicates with the outside world by a structure such as a through hole partially formed in the outer shell.

このような粒子構造を有する大粒径の粒子では、一次粒子間の粒界、外殻部の貫通孔、
あるいは空間部を介して、二次粒子の内部に電解液が浸入するため、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
、この正極活物質では、二次粒子の内部に電気的に導通可能な経路を多数有し、かつ、リ
チウムイオンの拡散経路長を短くできるため、粒子内部の抵抗を十分に小さなものとする
ことが可能となる。
In large-sized particles having such a particle structure, grain boundaries between primary particles, through-holes in the outer shell,
Alternatively, since the electrolyte penetrates into the interior of the secondary particles through the space, lithium can be desorbed and inserted not only on the surface of the secondary particles but also in the interior of the secondary particles. Moreover, in this positive electrode active material, there are many electrically conductive paths inside the secondary particles, and the diffusion path length of lithium ions can be shortened, so that the resistance inside the particles is sufficiently small. becomes possible.

一方、小粒径の粒子は、一次粒子が凝集して形成された中実構造を有するが、大粒径の
粒子におけるリチウムイオンの拡散経路長と同等の長さのリチウムイオンの拡散経路長を
有するため、大粒径の粒子と同様に、粒子内部の抵抗を十分に小さなものとすることがで
きる。このような構造により、充放電過程におけるリチウムイオンの挿入脱離度合が、正
極活物質全体として均一となり、小粒径の粒子の選択的な劣化が防止されるため、サイク
ル特性に優れ他正極活物質とすることができる。
On the other hand, small-sized particles have a solid structure formed by agglomeration of primary particles. Therefore, the resistance inside the particles can be made sufficiently small as in the case of large-diameter particles. With such a structure, the degree of insertion and extraction of lithium ions during the charging and discharging process becomes uniform throughout the positive electrode active material, and selective deterioration of small-sized particles is prevented, resulting in excellent cycle characteristics. It can be a substance.

また、大粒径の粒子が多く存在するとともに、大粒径の粒子の間を埋める形で小粒径の
粒子が存在するため、正極活物質全体としての充填性(タップ密度)を大幅に向上させる
ことができ、体積エネルギ密度に優れる二次電池を得ることができる。
In addition, since there are many large-sized particles and small-sized particles that fill the gaps between the large-sized particles, the fillability (tap density) of the positive electrode active material as a whole is greatly improved. It is possible to obtain a secondary battery having an excellent volumetric energy density.

したがって、本発明の正極活物質を用いた場合、サイクル特性を損なうことなく、体積
エネルギ密度が高く、かつ、低SOC領域の出力特性を大幅に向上させたリチウムイオン
二次電池を得ることが可能となる。
Therefore, when the positive electrode active material of the present invention is used, it is possible to obtain a lithium ion secondary battery that has a high volumetric energy density and greatly improved output characteristics in the low SOC region without impairing cycle characteristics. becomes.

(2)大粒径の粒子と小粒径の粒子の混合割合
大粒径の粒子と小粒径の粒子の割合(質量比)は、その性質を前駆体としての複合水酸
化物粒子を引き継ぐことから、複合水酸化物粒子の場合と実質的に同様である。具体的に
は、小粒径の粒子と大粒径の粒子との割合は、質量比(小粒径の粒子の質量/大粒径の粒
子の質量)で、0.05~20の範囲とする。この質量比は、0.1~15の範囲が好ま
しく、0.5~10の範囲がより好ましい。この質量比が、0.05未満となると、十分
な出力特性の正極活物質が得られなくなる可能性があり、一方、この質量比が20を超え
ると、十分な充填性を有する正極活物質が得られなくなる可能性がある。
(2) Mixing ratio of large-sized particles and small-sized particles The ratio (mass ratio) of large-sized particles and small-sized particles inherits the properties of the precursor composite hydroxide particles. Therefore, it is substantially the same as the composite hydroxide particles. Specifically, the ratio of small-diameter particles to large-diameter particles is in the range of 0.05 to 20 as a mass ratio (mass of small-diameter particles/mass of large-diameter particles). do. This mass ratio is preferably in the range of 0.1-15, more preferably in the range of 0.5-10. If this mass ratio is less than 0.05, it may not be possible to obtain a positive electrode active material with sufficient output characteristics. may not be obtained.

(3)平均粒径
本発明の正極活物質を構成する二次粒子は、その全体の平均粒径が1μm~15μmの
範囲、好ましくは3μm~12μmの範囲、より好ましくは3μm~10μmの範囲とな
るように調整される。また、本発明の正極活物質の二次粒子を構成する、大粒径の粒子は
、その平均粒径が4μm~15μmの範囲、好ましくは5μm~12μmの範囲、より好
ましくは6μm~10μmの範囲に調整される。一方、本発明の正極活物質の二次粒子を
構成する、小粒径の粒子は、その二次粒子の平均粒径が、1μm~4μmの範囲、好まし
くは1.5μm~3.5μmの範囲、より好ましくは2μm~3μmの範囲に調整される
(3) Average Particle Size The average particle size of the secondary particles constituting the positive electrode active material of the present invention is in the range of 1 μm to 15 μm, preferably 3 μm to 12 μm, more preferably 3 μm to 10 μm. adjusted to be In addition, the large particle size particles constituting the secondary particles of the positive electrode active material of the present invention have an average particle size in the range of 4 μm to 15 μm, preferably in the range of 5 μm to 12 μm, more preferably in the range of 6 μm to 10 μm. adjusted to On the other hand, the small-diameter particles that constitute the secondary particles of the positive electrode active material of the present invention have an average particle diameter in the range of 1 μm to 4 μm, preferably in the range of 1.5 μm to 3.5 μm. , more preferably in the range of 2 μm to 3 μm.

正極活物質の平均粒径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
単位容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、安全性や出力特性も
改善することができる。これに対して、大粒径の粒子および小粒径の粒子のいずれについ
ても、その平均粒径が1μm未満では、正極活物質の充填性が低下し、単位容積あたりの
電池容量を増加させることができない。一方、大粒径の粒子であっても、その平均粒径が
15μmを超えると、正極活物質の反応面積が低下し、電解液との界面が減少するため、
出力特性を改善することが困難となる。なお、小粒径の粒子の平均粒径は、大粒径の粒子
の平均粒径およびその大きさの大粒径の粒子における適切なリチウムイオンの拡散経路長
によりその上限は決定される。
If the average particle diameter of the positive electrode active material is in 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 safety and output characteristics can be improved. can do. On the other hand, if the average particle size of both the large particle size particles and the small particle size particles is less than 1 μm, the fillability of the positive electrode active material decreases, and the battery capacity per unit volume increases. can't On the other hand, even if the particles have a large particle size, when the average particle size exceeds 15 μm, the reaction area of the positive electrode active material decreases, and the interface with the electrolyte solution decreases.
It becomes difficult to improve the output characteristics. The upper limit of the average particle size of the small particle size particles is determined by the average particle size of the large particle size particles and the appropriate diffusion path length of lithium ions in the large particle size particles.

なお、正極活物質の平均粒径とは、上述した複合水酸化物粒子と同様に、体積基準平均
粒径(MV)を意味し、たとえば、レーザ光回折散乱式粒度分析計で測定した体積積算値
から求めることができる。
The average particle diameter of the positive electrode active material means the volume-based average particle diameter (MV), as in the case of the composite hydroxide particles described above. can be obtained from the value.

(4)粒度分布
本発明の正極活物質は、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平
均粒径〕が、0.70以下、好ましくは0.60以下、より好ましくは0.55以下であ
り、きわめて粒度分布が狭いリチウム遷移金属含有複合酸物粒子(以下、「リチウム複合
酸化物粒子」という)により構成される。このような正極活物質は、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。
(4) Particle size distribution In the positive electrode active material of the present invention, [(d90-d10)/average particle size], which is an index showing the spread of the particle size distribution, is 0.70 or less, preferably 0.60 or less, more preferably It is composed of lithium transition metal-containing composite oxide particles (hereinafter referred to as "lithium composite oxide particles") having a particle size distribution of 0.55 or less and an extremely narrow particle size distribution. Such a positive electrode active material has a low ratio of fine particles and coarse particles, and a secondary battery using this has excellent safety, cycle characteristics, and output characteristics.

これに対して、〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.70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正極活物質
を用いた二次電池は、微細粒子の局所的な反応に起因して、発熱し、安全性が低下すると
ともに、微細粒子が選択的に劣化するため、サイクル特性が劣ったものとなる。また、粗
大粒子の割合が多い正極活物質を用いた二次電池は、電解液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。
On the other hand, when [(d90-d10)/average particle size] exceeds 0.70, the ratio of fine particles and coarse particles in the positive electrode active material increases. For example, a secondary battery using a positive electrode active material with a large proportion of fine particles generates heat due to local reactions of fine particles, lowers safety, and selectively deteriorates fine particles. , the cycle characteristics are inferior. In addition, a secondary battery using a positive electrode active material with a large proportion of coarse particles cannot secure a sufficient reaction area between the electrolyte and the positive electrode active material, resulting in inferior output characteristics.

一方、工業規模の生産を前提とした場合、正極活物質として、〔(d90-d10)/
平均粒径〕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)/平均粒径〕の下限値は、0.25程度、0.
30程度、あるいは0.35程度とすることが好ましい。
On the other hand, assuming industrial-scale production, as a positive electrode active material, [(d90-d10) /
It is not realistic to use particles with an excessively small average particle diameter]. Therefore, considering the cost and productivity, the lower limit of [(d90-d10)/average particle diameter] is about 0.25, 0.25.
About 30 or about 0.35 is preferable.

なお、本発明の正極活物質を構成する大粒径の二次粒子については、その粒度分布の広
がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.30~0.70の範囲、
好ましくは0.30~0.65の範囲、より好ましくは0.30~0.60の範囲にある
。一方、小粒径の粒子については、その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-
d10)/平均粒径〕が0.30~0.7の範囲、好ましくは0.30~0.65の範囲
、より好ましくは0.30~0.65の範囲にある。このような範囲とすることで、正極
活物質全体の粒度分布を適切な範囲とすることが可能となる。
In addition, for the secondary particles having a large particle diameter constituting the positive electrode active material of the present invention, [(d90-d10)/average particle diameter], which is an index showing the spread of the particle size distribution, is 0.30 to 0.70. range of
It is preferably in the range of 0.30 to 0.65, more preferably in the range of 0.30 to 0.60. On the other hand, for particles with a small particle size, it is an index showing the spread of the particle size distribution [(d90-
d10)/average particle diameter] is in the range of 0.30 to 0.7, preferably in the range of 0.30 to 0.65, more preferably in the range of 0.30 to 0.65. By setting it as such a range, it becomes possible to make the particle size distribution of the whole positive electrode active material into an appropriate range.

なお、粒度分布の広がりを示す指標〔(d90-d10)/平均粒径〕におけるd10
およびd90の意味、ならびに、これらの求め方は、上述した複合水酸化物粒子と同様で
あるため、ここでの説明は省略する。
In addition, d10 in the index [(d90-d10) / average particle diameter] indicating the spread of the particle size distribution
and d90 and the method of obtaining them are the same as those of the composite hydroxide particles described above, so descriptions thereof will be omitted here.

(5)組成
本発明の正極活物質は、上述した構造を有する限り、その組成が制限されることはない
が、一般式(B):Li1+uNiMnCo(式中、-0.05≦u≦0
.50、x+y+z+t=1、0.3≦x≦0.95、0.05≦y≦0.55、0≦z
≦0.4、および、0≦t≦0.1であり、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、
Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、および、Wから選択される1種以上の添加元素である)
で表される正極活物質に対して好適に適用することができる。なお、組成については、大
粒径の粒子と小粒径の粒子との間で同一とすることが好ましい。正極活物質全体の組成の
適切な制御の観点のほか、組成による大粒径の粒子と小粒径の粒子の正極活物質としての
特性にバラツキが出て、電池特性への悪影響を少なくするためである。
(5) Composition The composition of the positive electrode active material of the present invention is not limited as long as it has the structure described above. Medium, -0.05≤u≤0
. 50, x+y+z+t=1, 0.3≦x≦0.95, 0.05≦y≦0.55, 0≦z
≦0.4 and 0≦t≦0.1, and M is Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr,
one or more additional elements selected from Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W)
It can be suitably applied to the positive electrode active material represented by. In addition, it is preferable that the composition of the large-diameter particles and the small-diameter particles be the same. In addition to the viewpoint of appropriate control of the composition of the entire positive electrode active material, to reduce the adverse effect on battery characteristics due to variations in the characteristics of the positive electrode active material between large and small particles depending on the composition. is.

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0以上0.50以下、さらに好ましくは0以上0
.35以下とする。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容量特性を向上させることができる。これに対し
て、uの値がー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。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。
In this positive electrode active material, the value of u, which indicates 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, more preferably 0 or more and 0
. 35 or less. By limiting the value of u to the above range, the output characteristics and capacity characteristics of a secondary battery using this positive electrode active material as a positive electrode material can be improved. On the other hand, when the value of u is less than −0.05, the positive electrode resistance of the secondary battery becomes large, and the output characteristics cannot be improved. On the other hand, when it exceeds 0.50, not only the initial discharge capacity decreases, but also the positive electrode resistance increases.

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り、その
含有量を示すxの値は、好ましくは0.3以上0.95以下、より好ましくは0.3以上
0.9以下とする。xの値が0.3未満では、この正極活物質を用いた二次電の容量特性
を向上させることができない。一方、xの値が0.95を超えると、他の元素の含有量が
減少し、その効果を得ることができない。
Nickel (Ni) is an element that contributes to increasing the potential and capacity of secondary batteries, and the value of x, which indicates the content thereof, is preferably 0.3 or more and 0.95 or less, more preferably 0.3 or more. 3 or more and 0.9 or less. If the value of x is less than 0.3, it is not possible to improve the capacity characteristics of the secondary battery using this positive electrode active material. On the other hand, if the value of x exceeds 0.95, the content of other elements will decrease and the effect cannot be obtained.

マンガン(Mn)は、熱安定性の向上に寄与する元素であり、その含有量を示すyの値
は、好ましくは0.05以上0.55以下、より好ましくは0.10以上0.40以下と
する。yの値が0.05未満では、この正極活物質を用いた二次電池の熱安定性を向上さ
せることができない。一方、yの値が0.55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してしまう。
Manganese (Mn) is an element that contributes to improving thermal stability, and the value of y, which indicates the content thereof, is preferably 0.05 or more and 0.55 or less, more preferably 0.10 or more and 0.40 or less. and If the value of y is less than 0.05, the thermal stability of the secondary battery using this positive electrode active material cannot be improved. On the other hand, when the value of y exceeds 0.55, Mn is eluted from the positive electrode active material during high-temperature operation, resulting in deterioration of charge-discharge cycle characteristics.

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り、その含有量を
示すzの値は、好ましくは0以上0.4以下、より好ましくは0.10以上0.35以下
とする。zの値が0.4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
大幅に低下してしまう。
Cobalt (Co) is an element that contributes to the improvement of charge-discharge cycle characteristics, and the value of z indicating its content is preferably 0 or more and 0.4 or less, more preferably 0.10 or more and 0.35 or less. do. When the value of z exceeds 0.4, the initial discharge capacity of the secondary battery using this positive electrode active material is significantly reduced.

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)、カルシウム(Ca)、アルミニウム(Al)、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。
In order to further improve the durability and output characteristics of the secondary battery, the positive electrode active material of the present invention may contain an additive element M in addition to the metal elements described above. Such additive elements M include magnesium (Mg), calcium (Ca), aluminum (Al), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum At least one selected from (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以下とする。tの値が0.1を超えると、Redox反応に貢献す
る金属元素が減少するため、電池容量が低下する。
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. If the value of t exceeds 0.1, the metal elements that contribute to the Redox reaction decrease, resulting in a decrease in battery capacity.

なお、添加元素Mは、正極活物質の粒子内部に均一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、粒子内部に均一に分散させた上で、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
ることが必要となる。
The additive element M may be dispersed uniformly inside the particles of the positive electrode active material, or may coat the surface of the particles of the positive electrode active material. Furthermore, the surface may be coated after being uniformly dispersed inside the particles. In any case, it is necessary to control the content of the additive element M to be within the above range.

また、一般式(B)で表される正極活物質において、これを用いた二次電池の容量特性
のさらなる改善を図る場合、その組成を、一般式(B1):Li1+uNiMnCo
(式中、-0.05≦u≦0.20、x+y+z+t=1、0.7<x≦0.
95、0.05≦y≦0.1、0≦z≦0.2、および、0≦t≦0.1であり、Mは、
Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、および、Wから選択される1種
以上の添加元素である)で表されるように調整することが好ましい。特に、熱安定性との
両立を図る場合、一般式(B1)におけるxの値を、0.7<x≦0.9とすることがよ
り好ましく、0.7<x≦0.85とすることがさらに好ましい。
Further, when further improving the capacity characteristics of a secondary battery using the positive electrode active material represented by the general formula (B), the composition is represented by the general formula (B1): Li 1+u Ni x Mny Co
z M t O 2 (where −0.05≦u≦0.20, x+y+z+t=1, 0.7<x≦0.
95, 0.05≦y≦0.1, 0≦z≦0.2, and 0≦t≦0.1, and M is
one or more additional elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W). In particular, when achieving compatibility with thermal stability, the value of x in the general formula (B1) is more preferably 0.7 < x ≤ 0.9, and 0.7 < x ≤ 0.85. is more preferred.

一方、熱安定性のさらなる改善を図る場合、その組成を、一般式(B2):Li1+u
NiMnCo(式中、-0.05≦u≦0.50、x+y+z+t=1、
0.3≦x≦0.7、0.1≦y≦0.55、0≦z≦0.4、および、0≦t≦0.1
であり、Mは、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、および、Wから
選択される1種以上の添加元素である)で表されるように調整することが好ましい。
On the other hand, when further improving the thermal stability, the composition is represented by the general formula (B2): Li 1+u
Ni x Mn y Co z M t O 2 (where −0.05≦u≦0.50, x+y+z+t=1,
0.3≦x≦0.7, 0.1≦y≦0.55, 0≦z≦0.4, and 0≦t≦0.1
and M is one or more additive elements selected from Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W). preferable.

(6)比表面積
本発明の正極活物質は、比表面積が、0.7m2/g~5.0m2/gであることが好ま
しく、1.8m2/g~5.0m2/gであることがより好ましい。比表面積がこのような
範囲にある正極活物質は、電解液との接触面積が大きく、これを用いた二次電池の出力特
性を大幅に改善することができる。これに対して、正極活物質の比表面積が0.7m2
g未満では、二次電池を構成した場合に、電解液との反応面積を確保することができず、
出力特性を十分に向上させることが困難となる。一方、正極活物質の比表面積が5.0m
2/gを超えると、電解液との反応性が高くなりすぎるため、熱安定性が低下する場合が
ある。また、この比表面積がこれらの範囲を外れることは、大粒径の粒子と小粒径の粒子
の割合のバランスが偏り、高い容量特性と高い出力特性の両立という本発明の効果が十分
に発揮できないこととなる。
(6) Specific Surface Area The positive electrode active material of the present invention preferably has a specific surface area of 0.7 m 2 /g to 5.0 m 2 /g, more preferably 1.8 m 2 /g to 5.0 m 2 /g. It is more preferable to have A positive electrode active material having a specific surface area within this range has a large contact area with an electrolytic solution, and can greatly improve the output characteristics of a secondary battery using the same. On the other hand, the specific surface area of the positive electrode active material is 0.7 m 2 /
If it is less than g, a reaction area with the electrolyte cannot be secured when a secondary battery is constructed,
It becomes difficult to sufficiently improve the output characteristics. On the other hand, the specific surface area of the positive electrode active material is 5.0 m
If it exceeds 2 /g, the reactivity with the electrolytic solution becomes too high, which may lower the thermal stability. In addition, if the specific surface area is out of these ranges, the balance between the large particle size particles and the small particle size particles will be unbalanced, and the effect of the present invention of achieving both high capacity characteristics and high output characteristics will be fully exhibited. It will not be possible.

なお、正極活物質の比表面積は、たとえば、窒素ガス吸着によるBET法により測定す
ることができる。
The specific surface area of the positive electrode active material can be measured, for example, by the BET method using nitrogen gas adsorption.

(7)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ミクロン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。このような観点から、本発明の正極活物質では、
充填性の指標であるタップ密度を、1.0g/cm3以上とすることが好ましく、1.3
g/cm3以上とすることがより好ましい。タップ密度が1.0g/cm3未満では、充填
性が低く、二次電池全体の容量特性を十分に改善することができない場合がある。一方、
タップ密度の上限値は、特に制限されるものではないが、通常の製造条件での上限は、3
.0g/cm3程度となる。また、タップ密度と、大粒径の粒子と小粒径の粒子の割合と
の関係は、比表面積と同様であり、タップ密度が上記範囲を外れると、その割合のバラン
スが崩れて、高い容量特性と高い出力特性の両立という本発明の効果が十分に発揮できな
いこととなる。
(7) Tap density Increasing the capacity of secondary batteries is an important issue in order to extend the usage time of portable electronic devices and the driving distance of electric vehicles. On the other hand, the thickness of the electrode of the secondary battery is required to be about several microns from the viewpoint of the packing and electronic conductivity of the battery as a whole. For this reason, 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 to increase the capacity of the secondary battery as a whole. From this point of view, in the positive electrode active material of the present invention,
The tap density, which is an index of fillability, is preferably 1.0 g/cm 3 or more, and 1.3
g/cm 3 or more is more preferable. If the tap density is less than 1.0 g/cm 3 , the fillability is low, and the capacity characteristics of the entire secondary battery may not be sufficiently improved. on the other hand,
The upper limit of the tap density is not particularly limited, but the upper limit under normal manufacturing conditions is 3
. It becomes about 0 g/cm 3 . In addition, the relationship between the tap density and the ratio of large-diameter particles to small-diameter particles is the same as the specific surface area. This means that the effect of the present invention, which is to achieve both characteristics and high output characteristics, cannot be fully exhibited.

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。
In addition, the tap density is based on JIS Z-2504, and the sample powder collected in the container is
It represents the bulk density after 100 tappings and can be measured using a shaking densimeter.

(8)単位体積あたりの表面積
本発明の正極活物質は、単位体積あたりの表面積が、0.50m/cm以上である
。好ましくは、単位体積当たりの表面積は、1.0m/cm~5.0m/cm
範囲であり、より好ましくは、 2.0m/cm~5.0m/cmの範囲である
。二次電池の出力特性および容量特性を改善するためには、比表面積とタップ密度をそれ
ぞれ増加させることが必要となり、それらの積である単位体積あたりの表面積が大きいほ
ど、優れた出力特性および容量特性を有することを表す。なお、単位体積あたりの表面積
とは、上述した比表面積とタップ密度の測定値の積により求めることができる。
(8) Surface area per unit volume The positive electrode active material of the present invention has a surface area per unit volume of 0.50 m 2 /cm 3 or more. Preferably, the surface area per unit volume ranges from 1.0 m 2 /cm 3 to 5.0 m 2 /cm 3 , more preferably from 2.0 m 2 /cm 3 to 5.0 m 2 /cm 3 . Range. In order to improve the output characteristics and capacity characteristics of secondary batteries, it is necessary to increase the specific surface area and tap density, respectively. Represents having a property. The surface area per unit volume can be obtained by multiplying the above-mentioned specific surface area by the measured value of the tap density.

(9)空間部率
本発明の正極活物質のうちの大粒径の粒子では、複数の空間部が粒子内部に分散してい
ることが必要となる。本発明の正極活物質を構成する大粒径の粒子では、二次粒子の断面
観察により計測される複数の空間部の全体の面積割合が、二次粒子の断面積に対して5%
~60%の範囲にある。この二次粒子の断面積に対する空間部面積の占有率(以下、「空
間部率」という)は、大きくなるほど、比表面積は増大し、かつ、リチウムイオンの拡散
経路長が短くなる傾向となる。すなわち、二次電池を構成した場合に、電解液との反応面
積を確保するとともに、大粒径の粒子内部および小粒径の粒子におけるリチウムイオンの
拡散経路長を均一に短くし、正極抵抗の低減による低SOC領域における出力特性の向上
につながる。この空間部率が、上記範囲を下回ると、十分な空間部が形成されず、内部に
空間部を設けることによる効果が十分に得られない。一方、上記範囲を超えると、二次粒
子内部に空間部よりも大きな空隙部が存在して、凝集部の割合が低くなりすぎたり、凝集
部間の電気的導通が不十分となったりして、所望の特性を得られない。この空間部率は、
好ましくは 10%~50%の範囲であり、より好ましくは20%~40%の範囲となる
(9) Spatial Ratio Particles of the positive electrode active material of the present invention with large particle diameters require that a plurality of spatial portions be dispersed inside the particles. In the large-diameter particles that constitute the positive electrode active material of the present invention, the area ratio of the entire plurality of spaces measured by cross-sectional observation of the secondary particles is 5% with respect to the cross-sectional area of the secondary particles.
It is in the range of ~60%. As the occupation ratio of the space area to the cross-sectional area of the secondary particles (hereinafter referred to as "space ratio") increases, the specific surface area tends to increase and the diffusion path length of lithium ions tends to decrease. That is, when a secondary battery is constructed, the reaction area with the electrolytic solution is ensured, the diffusion path length of lithium ions inside the large particle size particles and the small particle size particles is uniformly shortened, and the positive electrode resistance is reduced. The reduction leads to improvement in output characteristics in the low SOC region. If the space ratio is below the above range, a sufficient space is not formed, and the effect of providing the space inside cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the above range is exceeded, voids larger than the space exist inside the secondary particles, the ratio of the aggregated portions becomes too low, and electrical conduction between the aggregated portions becomes insufficient. , the desired properties cannot be obtained. This spatial ratio is
It is preferably in the range of 10% to 50%, more preferably in the range of 20% to 40%.

なお、空間部率は、正極活物質について、任意の10個以上の粒子の断面をそれぞれS
EM観察して、二値化処理し、1つの粒子断面積のうち、その粒子内に分散した空間部の
総面積が占有する率を求め、これらの平均値を算出することにより求めることができる。
In addition, the space ratio is the cross section of any 10 or more particles of the positive electrode active material.
It can be obtained by performing EM observation, binarizing, calculating the ratio of the total area of the space dispersed in the particle to the cross-sectional area of one particle, and calculating the average value of these. .

4.非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法
本発明の正極活物質の製造方法は、上述した大粒径の粒子および小粒径の粒子をそれぞ
れ別体として、あるいはこれらを混合した複合水酸化物粒子を、前駆体として用い、所定
の構造、平均粒径および粒度分布を備える正極活物質を合成することができる限り、特に
制限されることはない。しかしながら、工業規模の生産を前提とした場合、所定割合の大
粒径の粒子および小粒径の粒子をリチウム化合物と混合し、あるいは、所定割合の大粒径
の粒子と小粒径の粒子が混在する複合水酸化物粒子をリチウム化合物と混合し、リチウム
混合物を得る混合工程と、得られたリチウム混合物を、酸化性雰囲気中、650℃~98
0℃で焼成する焼成工程とを備える製造方法によって正極活物質を合成することが好まし
い。なお、必要に応じて、上述した工程に、熱処理工程や仮焼工程などの工程を追加して
もよい。このような製造方法によれば、上述した正極活物質、特に、一般式(B)で表さ
れる正極活物質を容易に得ることができる。
4. A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery The method for producing a positive electrode active material of the present invention comprises the above-described large particle size particles and small particle size particles separately, or a composite water obtained by mixing them. There is no particular limitation as long as the oxide particles can be used as a precursor to synthesize a positive electrode active material having a predetermined structure, average particle size and particle size distribution. However, assuming industrial scale production, a predetermined proportion of large and small particles are mixed with the lithium compound, or a predetermined proportion of large and small particles are mixed with the lithium compound. A mixing step of mixing the mixed composite hydroxide particles with a lithium compound to obtain a lithium mixture;
It is preferable to synthesize the positive electrode active material by a manufacturing method including a sintering step of sintering at 0°C. In addition, if necessary, steps such as a heat treatment step and a calcining step may be added to the above-described steps. According to such a manufacturing method, it is possible to easily obtain the positive electrode active material described above, particularly the positive electrode active material represented by the general formula (B).

(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、大粒径の粒子、小粒径の粒子、あるいはこれらの粒子を混合した複合水酸化物粒子
について、所定の熱処理を施して、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、熱処理工程において余剰水分を除去された複合水酸化物粒
子(大粒径の粒子、小粒径の粒子、およびこれらの混合物を含む。以下、同様である。)
みならず、熱処理工程により、これらの粒子が酸化物に転換された遷移金属含有複合酸化
物粒子(以下、「複合酸化物粒子」という)、または、これらの複合水酸化物粒子と複合
酸化物粒子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 mix large particle size particles, small particle size particles, or these particles. The composite hydroxide particles may be subjected to a predetermined heat treatment to obtain heat-treated particles and then mixed with the lithium compound. Here, the heat-treated particles are composite hydroxide particles (including large particle size particles, small particle size particles, and mixtures thereof, the same applies hereinafter) from which excess moisture has been removed in the heat treatment step.
In addition, transition metal-containing composite oxide particles (hereinafter referred to as "composite oxide particles") in which these particles are converted to oxides by a heat treatment step, or these composite hydroxide particles and composite oxides Mixtures of particles are also included.

熱処理工程は、複合水酸化物粒子を105℃~750℃に加熱して熱処理することによ
り、複合水酸化物粒子に含有される余剰水分を除去する工程である。これにより、焼成工
程後まで残留する水分を一定量まで減少させることができ、得られる正極活物質の組成の
ばらつきを抑制することができる。
The heat treatment step is a step of removing excess moisture contained in the composite hydroxide particles by heating the composite hydroxide particles to 105° C. to 750° C. for heat treatment. As a result, it is possible to reduce the amount of water remaining until after the baking process to a certain amount, and to suppress variation in the composition of the obtained positive electrode active material.

熱処理工程における加熱温度は105℃~750℃とする。加熱温度が105℃未満で
は、複合水酸化物粒子中の余剰水分が除去できず、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700℃を超えても、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。
The heating temperature in the heat treatment step is set to 105.degree. C. to 750.degree. If the heating temperature is less than 105° C., excess moisture in the composite hydroxide particles cannot be removed, and variations may not be sufficiently suppressed. On the other hand, even if the heating temperature exceeds 700° C., no further effect can be expected, and the production cost increases.

なお、熱処理工程では、正極活物質中の各金属成分の原子数や、Liの原子数の割合に
ばらつきが生じない程度に水分が除去できればよいので、必ずしもすべての複合水酸化物
粒子を複合酸化物粒子に転換する必要はない。しかしながら、各金属成分の原子数やLi
の原子数の割合のばらつきをより少ないものとするためには、400℃以上に加熱して、
すべての複合水酸化物粒子を、複合酸化物粒子に転換することが好ましい。なお、熱処理
条件による複合水酸化物粒子に含有される金属成分を分析によって予め求めておき、リチ
ウム化合物との混合比を決めておくことで、上述したばらつきをより抑制することができ
る。
In the heat treatment step, it is only necessary to remove moisture to the extent that the number of atoms of each metal component in the positive electrode active material and the ratio of the number of Li atoms do not vary. It does not need to be transformed into matter particles. However, the number of atoms of each metal component and Li
In order to reduce the variation in the atomic number ratio, it is necessary to heat to 400 ° C. or higher
It is preferred to convert all composite hydroxide particles to composite oxide particles. Incidentally, by determining the metal components contained in the composite hydroxide particles according to the heat treatment conditions in advance by analysis and determining the mixing ratio with the lithium compound, the above-described variations can be further suppressed.

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 for the heat treatment is not particularly limited as long as it is a non-reducing atmosphere.
It is preferable to carry out in an air current, which can be easily carried out.

また、熱処理時間は、特に制限されないが、複合水酸化物粒子中の余剰水分を十分に除
去する観点から、少なくとも1時間以上とすることが好ましく、5~15時間とすること
がより好ましい。
In addition, the heat treatment time is not particularly limited, but from the viewpoint of sufficiently removing excess moisture in the composite hydroxide particles, it is preferably at least 1 hour or longer, more preferably 5 to 15 hours.

(2)混合工程
混合工程は、上述した複合水酸化物粒子または熱処理粒子に、リチウム化合物を混合し
て、リチム混合物を得る工程である。この場合、大粒径粒子と小粒径粒子とを個別に秤量
して、リチウム化合物と混合することも可能であるが、予め大粒径粒子と小粒径粒子とを
所定割合で秤量混合して、本発明の複合水酸化物粒子(大粒径の粒子と小粒径の粒子との
混合物)としてから、リチウム化合物と混合することも可能である。
(2) Mixing Step The mixing step is a step of mixing the composite hydroxide particles or heat-treated particles described above with a lithium compound to obtain a lithium mixture. In this case, it is possible to separately weigh the large particle size particles and the small particle size particles and mix them with the lithium compound. Alternatively, the composite hydroxide particles of the present invention (mixture of large particle size particles and small particle size particles) can be mixed with a lithium compound.

具体的には、第1の態様では、一般式(A)で表される遷移金属含有複合水酸化物粒子
であって、板状一次粒子が凝集して形成された、あるいは、板状一次粒子と板状一次粒子
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部と、板状一次粒子が凝集して形成された高密度部と
が積層した積層構造を少なくとも1つ備え、低密度層中の一部に板状一次粒子が凝集して
形成された高密度部が存在し、その平均粒径が4μm~15μmの範囲にあり、かつ、そ
の粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.35~0
.65の範囲にある、大粒径の粒子と、一般式(A)で表される遷移金属含有複合水酸化
物粒子であって、板状一次粒子が凝集して形成され、大粒径の粒子の高密度部の厚みと同
等の長さの半径を有し、その平均粒径が1μm~4μmの範囲にあり、かつ、その粒度分
布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.30~0.65の
範囲にある中実の小粒径の粒子とを、大粒径の粒子に対して小粒径の粒子が質量比(小粒
径の粒子の質量/大粒径の粒子の質量)で0.05~20の範囲となるように混合して、
前駆体混合物を得て、その上で、前駆体混合物とリチウム化合物を混合して、リチウム混
合物を形成する。
Specifically, in the first aspect, the transition metal-containing composite hydroxide particles represented by the general formula (A) are formed by aggregation of plate-like primary particles, or plate-like primary particles and a central portion formed by aggregation of fine primary particles smaller than the plate-shaped primary particles, and a low-density portion formed by aggregation of fine primary particles outside the center, and plate-shaped primary particles At least one laminated structure in which high-density portions formed by agglomeration are laminated, and a high-density portion formed by agglomeration of plate-like primary particles exists in a part of the low-density layer, and the average grain size The diameter is in the range of 4 μm to 15 μm, and [(d90-d10) / average particle diameter], which is an index showing the spread of the particle size distribution, is 0.35 to 0.
. 65, and transition metal-containing composite hydroxide particles represented by the general formula (A), which are formed by aggregation of plate-like primary particles and are formed by agglomeration of large particle diameters It has a radius of length equivalent to the thickness of the high-density portion of , the average particle size is in the range of 1 μm to 4 μm, and is an index showing the spread of the particle size distribution [(d90-d10) / average particle size] is in the range of 0.30 to 0.65, and the mass ratio of the small particle size to the large particle size (the mass of the small particle size / Mass of particles with large particle diameter) is mixed so that it is in the range of 0.05 to 20,
A precursor mixture is obtained and then the precursor mixture and the lithium compound are mixed to form a lithium mixture.

第2の態様では、大粒径の粒子と、小粒径の粒子と、リチウム化合物とを、大粒径の粒
子に対して小粒径の粒子が質量比(小粒径の粒子の質量/大粒径の粒子の質量)で0.0
5~20の範囲となるように、同時に混合して、リチウム混合物を形成する。
In the second aspect, the large particle size particles, the small particle size particles, and the lithium compound are mixed, and the mass ratio of the small particle size particles to the large particle size particles (mass of the small particle size particles/ 0.0 in mass of particles with large diameter)
5 to 20 are mixed together to form a lithium mixture.

なお、第3の態様として、大粒径の粒子とリチウム化合物とを混合して、第1のリチウ
ム混合物を得て、また、小粒径の粒子と、リチウム化合物とを混合して、第2のリチウム
混合物を得て、それぞれ後述する仮焼工程および焼成工程を経て、第1のリチウム複合酸
化物粒子と第2のリチウム複合酸化物粒子を得て、これらを大粒径の粒子に対して小粒径
の粒子が質量比(小粒径の粒子の質量/大粒径の粒子の質量)で0.05~20の範囲と
なるように、混合して、最終的な正極活物質とすることもできる。
In addition, as a third aspect, particles of large particle size and a lithium compound are mixed to obtain a first lithium mixture, and particles of small particle size and a lithium compound are mixed to obtain a second lithium compound. After obtaining the lithium mixture, the first lithium composite oxide particles and the second lithium composite oxide particles are obtained through the calcining step and the firing step, which will be described later. The particles with a small particle size are mixed so that the mass ratio (mass of the particles with a small particle size/mass of the particles with a large particle size) is in the range of 0.05 to 20 to obtain the final positive electrode active material. can also

いずれの場合でも、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、コバルト、マンガンおよび添加元素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、0.95~1.5、好ましくは1.0
~1.5、より好ましくは1.0~1.35、さらに好ましくは1.0~1.2となるよ
うに、複合水酸化物粒子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、複合水酸化物粒子または熱処
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 any case, in the mixing step, the metal atoms other than lithium in the lithium mixture, specifically, the sum of the number of atoms of nickel, cobalt, manganese and the additive element M (Me), and the number of lithium atoms (Li ) and the ratio (Li/Me) is 0.95 to 1.5, preferably 1.0
~1.5, more preferably 1.0 to 1.35, more preferably 1.0 to 1.2, it is necessary to mix the composite hydroxide particles or heat-treated particles and the lithium compound. . That is, since Li/Me does not change before and after the firing process, Li/Me in the mixing process
It is necessary to mix the composite hydroxide particles or heat-treated particles with the lithium compound so that Me becomes Li/Me in the desired positive electrode active material.

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。
Although the lithium compound used in the mixing step is not particularly limited, it is preferable to use lithium hydroxide, lithium nitrate, lithium carbonate, or a mixture thereof in terms of availability. In particular, considering ease of handling and stability of quality, it is preferable to use lithium hydroxide or lithium carbonate.

複合水酸化物粒子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、レーディゲミキサ、ジュリ
アミキサ、Vブレンダなどを用いることができる。
It is preferable that the composite hydroxide particles or the heat-treated particles and the lithium compound are sufficiently mixed to the extent that fine powder is not generated. Insufficient mixing may cause variations in Li/Me among individual particles, making it impossible to obtain sufficient battery characteristics. In addition, a general mixer can be used for mixing. For example, shaker mixers, Loedige mixers, Julia mixers, V-blenders, etc. 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℃
~800℃、好ましくは450℃~780℃で仮焼する仮焼工程を行ってもよい。これに
より、複合水酸化物粒子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粒子を得ることができる。
(3) Calcination step When lithium hydroxide or lithium carbonate is used as the lithium compound, after the mixing step and before the firing step, the lithium mixture is heated to a temperature lower than the firing temperature described later and at 350 ° C.
A calcining step of calcining at ~800°C, preferably 450°C to 780°C may be performed. As a result, lithium can be sufficiently diffused in the composite hydroxide particles or heat-treated particles, and more uniform lithium composite oxide particles can be obtained.

なお、上記温度での保持時間は、1時間~10時間とすることが好ましく、3時間~6
時間とすることが好ましい。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%~100容量%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 to 10 hours, and 3 hours to 6 hours.
Time is preferred. The atmosphere in the calcining step is preferably an oxidizing atmosphere, more preferably an atmosphere with an oxygen concentration of 18% by volume to 100% by volume, as in the firing step described later.

(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
物粒子または熱処理粒子中にリチウムを拡散させて、リチウム複合酸化物粒子を得る工程
である。
(4) Firing step In the firing step, the lithium mixture obtained in the mixing step is fired under predetermined conditions to diffuse lithium into the composite hydroxide particles or heat-treated particles to obtain lithium composite oxide particles. is.

この焼成工程において、複合水酸化物粒子または熱処理粒子の低密度層における低密度
部を構成する微細一次粒子は、中心部、高密度層、および高密度部を構成する板状一次粒
子よりも低温から焼結を開始する。しかも、板状一次粒子から構成される中心部、高密度
層、および高密度部と比べて、その収縮量は大きなものとなる。このため、低密度部を構
成する微細一次粒子は、焼結の進行が遅い中心部側、外殻の高密度部側、あるいは低密度
層内の高密度部側に収縮し、適度な大きさの空間部が形成されることとなる。
In this firing step, the fine primary particles that make up the low-density portion in the low-density layer of the composite hydroxide particles or the heat-treated particles have a lower temperature than the plate-like primary particles that make up the central portion, the high-density layer, and the high-density portion. Start sintering from Moreover, the amount of shrinkage is greater than that of the central portion, the high-density layer, and the high-density portion, which are composed of plate-like primary particles. For this reason, the fine primary particles that make up the low-density portion shrink toward the central portion where sintering progresses slowly, the high-density portion of the outer shell, or the high-density portion within the low-density layer, resulting in an appropriate size. is formed.

さらに中心部が形成される核生成工程の初期において、反応雰囲気を酸化性雰囲気とし
て低密度部を形成することで、中心部を中空構造とすることも可能となる。ただし、複合
水酸化物粒子の組成や焼成条件などによっても中心部の構造は変化するため、予備試験を
行った上で、中心部が所望の構造となるように、それぞれの条件を適宜制御することが好
ましい。
Furthermore, at the initial stage of the nucleation step in which the central portion is formed, the low-density portion is formed by setting the reaction atmosphere to an oxidizing atmosphere, thereby making it possible to form the central portion into a hollow structure. However, since the structure of the center part changes depending on the composition of the composite hydroxide particles and the firing conditions, etc., after conducting a preliminary test, each condition is appropriately controlled so that the center part has the desired structure. is preferred.

なお、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 in an oxygen stream. However, from the viewpoint of maintaining a uniform atmosphere in the furnace, an electric furnace that does not generate gas is preferable, and either a batch type or a continuous type electric furnace can be suitably used. This also applies to furnaces used in the heat treatment process and the calcining process.

[焼成温度]
リチウム混合物の焼成温度は、650℃~980℃とすることが必要となる。焼成温度
が650℃未満では、複合水酸化物粒子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粒子または熱処理粒子が残存したり、得られる
リチウム複合酸化物粒子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98
0℃を超えると、リチウム複合酸化物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。
[Firing temperature]
The firing temperature of the lithium mixture is required to be 650°C to 980°C. If the firing temperature is less than 650 ° C., lithium does not sufficiently diffuse into the composite hydroxide particles or the heat-treated particles, and excess lithium or unreacted composite hydroxide particles or heat-treated particles remain, or the obtained lithium composite In some cases, the crystallinity of the oxide particles becomes insufficient. On the other hand, the firing temperature is 98
When the temperature exceeds 0° C., the lithium composite oxide particles are violently sintered, causing abnormal grain growth and increasing the proportion of amorphous coarse particles.

なお、上述した一般式(B1)で表される正極活物質を得ようとする場合には、焼成温
度を650℃~900℃とすることが好ましい。一方、一般式(B2)で表される正極活
物質を得ようとする場合には、焼成温度を800℃~980℃とすることが好ましい。
It should be noted that the firing temperature is preferably 650° C. to 900° C. in order to obtain the positive electrode active material represented by the general formula (B1) described above. On the other hand, when the positive electrode active material represented by the general formula (B2) is to be obtained, the firing temperature is preferably 800°C to 980°C.

また、焼成工程における昇温速度は、2℃/分~10℃/分とすることが好ましく、5
℃/分~10℃/分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~5時間、より好ましくは2時間~5時間保持する
ことが好ましい。これにより、複合水酸化物粒子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。
In addition, the heating rate in the firing step is preferably 2 ° C./min to 10 ° C./min.
C./min to 10.degree. C./min is more preferable. Furthermore, during the firing step, it is preferable to hold the temperature near the melting point of the lithium compound for preferably 1 to 5 hours, more preferably 2 to 5 hours. Thereby, the composite hydroxide particles or the heat-treated particles and the lithium compound can be reacted more uniformly.

[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時間以上とすること
が好ましく、4時間~24時間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、複合水酸化物粒子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粒子または熱処理粒子が残存したり、得られるリチ
ウム複合酸化物粒子の結晶性が不十分なものとなったりするおそれがある。
[Baking time]
Of the firing time, the retention time at the firing temperature described above is preferably at least 2 hours or longer, more preferably 4 to 24 hours. When the holding time at the firing temperature is less than 2 hours, lithium does not sufficiently diffuse into the composite hydroxide particles or the heat-treated particles, and excess lithium or unreacted composite hydroxide particles or heat-treated particles remain or are not obtained. The crystallinity of the lithium composite oxide particles obtained may become insufficient.

なお、保持時間終了後、焼成温度から少なくとも200℃までの冷却速度は、2℃/分
~10℃/分とすることが好ましく、33℃/分~77℃/分とすることがより好ましい
。冷却速度をこのような範囲に制御することにより、生産性を確保しつつ、匣鉢などの設
備が、急冷により破損することを防止することを防止することができる。
The cooling rate from the firing temperature to at least 200° C. after the holding time is preferably 2° C./min to 10° C./min, more preferably 33° C./min to 77° C./min. By controlling the cooling rate within such a range, it is possible to prevent damage to equipment such as a sagger due to rapid cooling while ensuring productivity.

[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%~10
0容量%の雰囲気とすることがより好ましく、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、リチウム複合酸化物粒子の結晶性が不十分
なものとなるおそれがある。
[Firing atmosphere]
The atmosphere during firing is preferably an oxidizing atmosphere, and the oxygen concentration is 18% by volume to 10% by volume.
An atmosphere of 0% by volume is more preferable, and a mixed atmosphere of oxygen and an inert gas having the above oxygen concentration is particularly preferable. That is, it is preferable to carry out the calcination in the atmosphere or in an oxygen stream. If the oxygen concentration is less than 18% by volume, the crystallinity of the lithium composite oxide particles may be insufficient.

(5)解砕工程
焼成工程によって得られたリチウム複合酸化物粒子は、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、リチウム複合酸化物粒子の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 lithium composite oxide particles obtained by the firing step may be aggregated or slightly sintered. In such a case, it is preferable to pulverize the aggregates or sintered bodies of the lithium composite oxide particles. Thereby, the average particle size and particle size distribution of the obtained positive electrode active material can be adjusted to a suitable range. Crushing means applying mechanical energy to agglomerates consisting of a plurality of secondary particles generated by sintering necking between secondary particles during firing, without almost destroying the secondary particles themselves. It means the operation of separating and loosening aggregates.

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, known means can be used, for example, a pin mill or a hammer mill 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.

5.非水電解質二次電池
本発明の非水電解質二次電池は、正極、負極、セパレータ、非水電解液などの、一般の
非水電解質二次電池と同様の構成要素を備える。なお、以下に説明する実施形態は例示に
すぎず、本発明の非水電解質二次電池は、本明細書に記載されている実施形態を基づいて
、種々の変更、改良を施した形態に適用することも可能である。
5. Non-aqueous Electrolyte Secondary Battery The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises components such as a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte, which are similar to those of general non-aqueous electrolyte secondary batteries. The embodiments described below are merely examples, and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is applied to various modifications and improvements based on the embodiments described herein. It is also possible to

(1)構成部材
(1-a)正極
本発明により得られた非水電解質二次電池用正極活物質を用いて、たとえば、以下のよ
うにして非水電解質二次電池の正極を作製する。
(1) Components (1-a) Positive Electrode Using the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by the present invention, a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery is produced, for example, as follows.

まず、本発明により得られた粉末状の正極活物質に、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、非水電解質二次
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1
00質量部とした場合、一般の非水電解質二次電池の正極と同様、正極活物質の含有量を
60質量部~95質量部とし、導電材の含有量を1質量部~20質量部とし、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 powdered positive electrode active material obtained by the present invention is mixed with a conductive material and a binder, and if necessary, activated carbon and a solvent for viscosity adjustment are added, and these are kneaded to form a positive electrode mixture. Make a material paste. At that time, the mixing ratio of each component in the positive electrode mixture paste is also an important factor that determines the performance of the non-aqueous electrolyte secondary battery. For example, the solid content of the positive electrode mixture excluding the solvent is 1
00 parts by mass, the content of the positive electrode active material is 60 parts by mass to 95 parts by mass, and the content of the conductive material is 1 part by mass to 20 parts by mass, similar to the positive electrode of a general non-aqueous electrolyte secondary battery. , 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、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。ただし、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, for example, to the surface of a current collector made of aluminum foil,
Dry to remove solvent. If necessary, pressure may be applied by a roll press or the like in order to increase the electrode density. Thus, a sheet-like positive electrode can be produced. The sheet-like positive electrode can be cut into an appropriate size depending on the intended battery, and used for manufacturing the battery. However, the method for producing the positive electrode is not limited to the above examples, 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.) and carbon black-based materials such as acetylene black and 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、セルロース系樹脂およびポリアクリル酸を
用いることができる。
The binder plays a role of binding the active material particles, and examples thereof include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, cellulose resin and polyacrylic. Acid can be used.

また、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。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。
Moreover, if necessary, a solvent for dispersing the positive electrode active material, the conductive material and the activated carbon and dissolving the binder can be added to the positive electrode mixture. Specific examples of solvents include N-methyl-2-
Organic solvents such as pyrrolidone can be used. Activated carbon can also be added to the positive electrode mixture in order to increase the electric double layer capacity.

(1-b)負極
負極には、金属リチウムやリチウム合金など、あるいは、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。
(1-b) Negative electrode The negative electrode is prepared by mixing a binder with a negative electrode active material such as metal lithium or a lithium alloy, or a negative electrode active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions, and adding an appropriate solvent to form a paste. The mixture is applied to the surface of a metal foil current collector such as copper, dried, and compressed to increase the electrode density as required.

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・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 negative electrode active materials include materials containing lithium such as metallic lithium and lithium alloys, natural graphite capable of intercalating and deintercalating lithium ions, artificial graphite, sintered organic compounds such as phenolic resins, and carbon materials such as coke. A powder can be used.
In this case, a fluorine-containing resin such as PVDF can be used as the binder for the negative electrode in the same manner as the binder for the positive electrode. Solvents can be used.

(1-c)セパレータ
セパレータは、正極と負極との間に挟み込んで配置されるものであり、正極と負極とを
分離し、電解質を保持する機能を有する。このようなセパレータとしては、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。
(1-c) Separator The separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and has the function of separating the positive electrode and the negative electrode and retaining the electrolyte. As such a separator, for example, a thin film of polyethylene, polypropylene, or the like and having many fine pores can be used, but there is no particular limitation as long as it has the above function.

(1-d)非水電解液
非水電解液は、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。
(1-d) Non-Aqueous Electrolyte The non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent.

有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボ
ネート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。
Organic solvents 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 ether compounds such as dimethoxyethane, sulfur compounds such as ethyl methyl sulfone and butane sultone, and phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate. can.

支持塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiN(C
SO、およびそれらの複合塩などを用いることができる。
Support salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN(C
F 3 SO 2 ) 2 , their complex salts, and the like can be used.

さらに、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。
Furthermore, the non-aqueous electrolyte may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant, and the like.

(2)非水電解質二次電池
以上の正極、負極、セパレータおよび非水電解液で構成される本発明の非水電解質二次
電池は、円筒形や積層形など、種々の形状にすることができる。
(2) Non-aqueous Electrolyte Secondary Battery The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, which is composed of the positive electrode, negative electrode, separator and non-aqueous electrolyte described above, can be formed in various shapes such as cylindrical and laminated. can.

いずれの形状を採る場合であっても、正極および負極を、セパレータを介して積層させ
て電極体とし、得られた電極体に、非水電解液を含浸させ、正極集電体と外部に通ずる正
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、非水電解質二次電池を完成させる。
Regardless of which shape is adopted, the positive electrode and the negative electrode are laminated with a separator interposed to form an electrode body, the obtained electrode body is impregnated with a non-aqueous electrolyte, and communicated with the positive electrode current collector and the outside. The positive electrode terminal and the negative electrode current collector and the negative electrode terminal connected to the outside are connected using a current collecting lead or the like, and sealed in the battery case to complete the non-aqueous electrolyte secondary battery. .

(3)非水電解質二次電池の特性
本発明の非水電解質二次電池は、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、容量特性、出力特性およびサイクル特性に優れる。しかも、従来のリ
チウムニッケル系酸化物粒子からなる正極活物質を用いた二次電池との比較においても、
熱安定性や安全性において優れているといえる。
(3) Characteristics of non-aqueous electrolyte secondary battery Since the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention uses the positive electrode active material of the present invention as a positive electrode material as described above, capacity characteristics, output characteristics and cycle characteristics Excellent for Moreover, in comparison with a secondary battery using a positive electrode active material made of conventional lithium nickel oxide particles,
It can be said that it is excellent in thermal stability and safety.

たとえば、本発明の正極活物質を用いて、図4に示すような2032型コイン電池を構
成した場合、150mAh/g以上、好ましくは158mAh/g以上の初期放電容量と
、180mAh/g以上の初期放電容量と、1.2Ω以下、好ましくは1.15Ω以下の
正極抵抗と、75%以上、好ましくは80%以上の500サイクル容量維持率を同時に達
成することができる。
For example, when the positive electrode active material of the present invention is used to configure a 2032 type coin battery as shown in FIG. A discharge capacity, a positive electrode resistance of 1.2 Ω or less, preferably 1.15 Ω or less, and a 500 cycle capacity retention rate of 75% or more, preferably 80% or more can be achieved simultaneously.

(4)用途
本発明の非水電解質二次電池は、上述のように、容量特性、出力特性およびサイクル特
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や県電話端末など)の電源に好適に利用することができる。また、
本発明の非水電解質二次電池は、安全性にも優れており、小型化および高出力化が可能で
あるばかりでなく、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 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, as described above, is excellent in capacity characteristics, output characteristics and cycle characteristics. It can be suitably used as a power supply for personal computers, prefectural telephone terminals, etc.). again,
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is excellent in safety, and not only can it be made smaller and higher in output, but it can also simplify the expensive protection circuit, so that the mounting space is limited. It can also be suitably used as a power source for transportation equipment that receives the power.

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、複合水酸化物粒子および正極活物質の作製には、
和光純薬工業株式会社製試薬特級の各試料を使用した。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(日伸理化製、NPH-690
D)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、各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。
The present invention will be described in detail below using examples and comparative examples. In the following examples and comparative examples, unless otherwise specified, the composite hydroxide particles and the positive electrode active material were produced by:
Special grade reagent samples manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. were used. In addition, throughout the nucleation step and the particle growth step, the pH value of the reaction aqueous solution was controlled by a pH controller (Nisshin Rika, NPH-690
D), and based on this measured value, the amount of sodium hydroxide aqueous solution supplied was adjusted to control the fluctuation range of the pH value of the reaction aqueous solution in each step within a range of ±0.2.

(実施例1)
(a)複合水酸化物粒子の製造
(a-1)大粒径の粒子の製造
[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12.8、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 particles (a-1) Production of particles with large particle size [Nucleation step]
First, 14 L of water was put into the reactor, and the temperature inside the reactor was set to 40° C. while stirring. At this time, nitrogen gas was passed through the reaction tank for 30 minutes to make the reaction atmosphere a non-oxidizing atmosphere with 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 aqueous ammonia are supplied into the reaction tank so that the pH value is 12.8 at a liquid temperature of 25° C. and the ammonium ion concentration is 10 g/L. to form a pre-reaction aqueous solution.

同時に、硫酸ニッケル、硫酸コバルト、硫酸マンガンを、それぞれの金属元素のモル比
がNi:Mn:Co=1:1:1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, cobalt sulfate, and manganese sulfate were dissolved in water so that the molar ratio of the respective metal elements was Ni:Mn:Co=1:1:1 to prepare a 2 mol/L raw material aqueous solution.

次に、この原料水応液を、反応前水溶液に100ml/minで供給することで、核生
成工程用水溶液を形成し、0.25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, this raw material aqueous reaction solution was supplied to the pre-reaction aqueous solution at 100 ml/min to form an aqueous solution for the nucleation step, and nucleation was performed for 0.25 minutes. At this time, a 25% by mass aqueous sodium hydroxide solution and a 25% by mass aqueous ammonia solution were supplied at appropriate times to maintain the pH value and the ammonium ion concentration of the aqueous solution for nucleation within the ranges described above.

[粒子成長工程]
核生成終了後、一旦、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11.6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割合で原料
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 step]
After the completion of nucleation, the supply of all the aqueous solutions is temporarily stopped, and sulfuric acid is added to
An aqueous solution for particle growth was formed by adjusting the pH value to 11.6 based on a liquid temperature of 25°C. After confirming that the pH value reached a predetermined value, the raw material aqueous solution was supplied at the same rate as in the nucleation step to grow the nuclei (particles) generated in the nucleation step.

粒子成長工程の開始時から24分(粒子成長工程全体に対して2.1%)経過後、フィ
ルタ孔径が20μm~30μmの範囲にあるセラミック散気管(木下理科工業株式会社製)
を用いて、反応槽内に空気を流量が3L/mとなるように流通させ、反応雰囲気を酸素濃
度が21容量%の酸化性雰囲気とした(切替操作1)。この間、原料水溶液の供給は継続
し、粒子を成長させた。
After 24 minutes (2.1% of the entire particle growth process) from the start of the particle growth process, a ceramic diffuser with a filter pore size in the range of 20 μm to 30 μm (manufactured by Kinoshita Rika Kogyo Co., Ltd.)
was used to circulate air in the reaction tank at a flow rate of 3 L/m, and the reaction atmosphere was made an oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 21% by volume (switching operation 1). During this period, the supply of the raw material aqueous solution was continued to grow the particles.

切替操作1を行ってから5分(粒子成長工程全体に対して0.4%)経過後、同様に散
気管を用いて、反応槽内に窒素を流量が10L/mとなるように流通させ、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(切替操作2)。この間、原料水溶液の
供給は継続し、粒子を成長させた。
After 5 minutes (0.4% with respect to the entire particle growth process) after the switching operation 1 was performed, nitrogen was circulated in the reaction vessel at a flow rate of 10 L/m using an air diffuser in the same manner. , the reaction atmosphere was a non-oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 2% by volume or less (switching operation 2). During this period, the supply of the raw material aqueous solution was continued to grow the particles.

切替操作2を行ってから、140分(粒子成長工程全体に対して12.3%)経過後、
再度反応槽内に、同様に散気管を用いて、反応槽内に空気を流量が2L/mとなるように
流通させ、反応雰囲気を酸素濃度が20容量%の酸化性雰囲気とした(切替操作3)。
After 140 minutes (12.3% of the entire grain growth process) after performing the switching operation 2,
Again, using an air diffuser in the reaction tank, air was circulated in the reaction tank at a flow rate of 2 L / m, and the reaction atmosphere was an oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 20% by volume (switching operation 3).

切替操作3を行ってから17分(粒子成長工程全体に対して1.5%)経過後、同様に
散気管を用いて、反応槽内に窒素を流量が10L/mとなるように流通させ、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(切替操作4)。
After 17 minutes (1.5% with respect to the entire particle growth process) after performing the switching operation 3, nitrogen was circulated in the reaction vessel at a flow rate of 10 L/m using an air diffuser in the same manner. , the reaction atmosphere was a non-oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 2% by volume or less (switching operation 4).

切替操作4を行ってから950分(粒子成長工程全体に対して83.6%)経過後、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粒子を得た。
After 950 minutes (83.6% of the total grain growth process) from switching operation 4, the grain growth process was terminated by stopping the supply of all the aqueous solutions. Thereafter, the obtained product was washed with water, filtered and dried to obtain powdery composite hydroxide particles.

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 process, 25% by mass sodium hydroxide aqueous solution and 25% by mass ammonia water were supplied at appropriate times throughout the process, and the pH value and ammonium ion concentration of the aqueous solution for particle growth were maintained within the ranges described above. .

(a-2)小粒径の粒子の製造
[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12.8、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。
(a-2) Production of Particles with Small Particles [Nucleation Step]
First, 14 L of water was put into the reactor, and the temperature inside the reactor was set to 40° C. while stirring. At this time, nitrogen gas was passed through the reaction tank for 30 minutes to make the reaction atmosphere a non-oxidizing atmosphere with 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 aqueous ammonia are supplied into the reaction tank so that the pH value is 12.8 at a liquid temperature of 25° C. and the ammonium ion concentration is 10 g/L. to form a pre-reaction aqueous solution.

同時に、硫酸ニッケル、硫酸コバルト、硫酸マンガン、硫酸ジルコニウムを、それぞれ
の金属元素のモル比がNi:Mn:Co=1:1:1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, cobalt sulfate, manganese sulfate, and zirconium sulfate were dissolved in water so that the molar ratio of the respective metal elements was Ni:Mn:Co=1:1:1, and 2 mol
/L of raw material aqueous solution was prepared.

次に、この原料水応液を、反応前水溶液に100ml/min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, this raw material aqueous reaction solution was supplied to the pre-reaction aqueous solution at 100 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 at appropriate times to maintain the pH value and the ammonium ion concentration of the aqueous solution for nucleation within the ranges described above.

[粒子成長工程]
核生成終了後、一旦、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11.6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、原料水溶液とタングステン酸ナ
トリウム水溶液を供給し、核生成工程で生成した核(粒子)を成長させた。粒子成長開始
から100分後、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
物粒子を得た。
[Particle growth step]
After the completion of nucleation, the supply of all the aqueous solutions is temporarily stopped, and sulfuric acid is added to
An aqueous solution for particle growth was formed by adjusting the pH value to 11.6 based on a liquid temperature of 25°C. After confirming that the pH value reached a predetermined value, the raw material aqueous solution and the sodium tungstate aqueous solution were supplied to grow the nuclei (particles) generated in the nucleation step. After 100 minutes from the start of grain growth, the grain growth process was completed by stopping the supply of all the aqueous solutions. Thereafter, the resulting product was washed with water, filtered and dried to obtain powdery composite hydroxide particles.

(b)複合水酸化物粒子の評価
ICP発光分光分析装置(株式会社島津製作所島津製作所製、ICPE-9000IC
PE-9000)を用いた分析により、この複合水酸化物粒子は、大粒径の粒子および小
粒径の粒子のいずれについても、一般式:Ni0.331Mn0.331Co0.331
0.005(OH)で表されるものであることが確認された。
(B) Evaluation of composite hydroxide particles ICP emission spectrometer (Shimadzu Corporation Shimadzu Corporation, ICPE-9000IC
PE-9000), the composite hydroxide particles have the general formula: Ni 0.331 Mn 0.331 Co 0.331 for both large and small particles.
It was confirmed to be represented by W 0.005 (OH) 2 .

大粒径の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個以上の大粒径の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。
A part of the large-diameter particles is embedded in resin, and after cross-sectional observation is possible by cross-section polishing, 10 or more large-diameter particles are observed with a field emission scanning electron microscope (FE).
-SEM: JSM-6360LA manufactured by JEOL Ltd.).

この結果、大粒径の粒子は、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つ備えており、高密度層は
、低密度層内で板状一次粒子が凝集して形成された高密度部によって、中心部および他の
高密度層と連結していることが確認された。
As a result, large-sized particles have a central portion formed by agglomeration of plate-shaped primary particles, and a low-density particle formed by agglomeration of plate-shaped primary particles and fine primary particles outside the central portion. It has two laminated structures in which a layer and a high-density layer formed by aggregating plate-shaped primary particles are laminated, and the high-density layer is formed by aggregating plate-shaped primary particles in the low-density layer. It was confirmed that the high density part connected with the central part and other high density layers.

レーザ光回折散乱式粒度分析計(日機装株式会社製、マイクロトラックHRA)を用い
て、大粒径の粒子の平均粒径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)/平均粒径〕を算出した。この結果、
平均粒径は、8.1μmであり、〔(d90-d10)/平均粒径〕は0.52であるこ
とが確認された。
Using a laser light diffraction/scattering particle size analyzer (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., Microtrac HRA), the average particle size of large particles is measured, and d10 and d90 are measured to indicate the spread of the particle size distribution. [(d90-d10)/average particle size] was calculated. As a result,
It was confirmed that the average particle diameter was 8.1 μm and [(d90−d10)/average particle diameter] was 0.52.

さらに、大粒径の粒子について、その中心部粒径比、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、および第2の高密度層(外殻部)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、33%、7.2%、8.0%、5.2%、
および14.2%であった。また、SEM観察により得られた画像を二値化処理し、1つ
の粒子断面積のうち、低密度部の総面積が占有する率を求め、これらの平均値を算出する
ことにより求めた。その結果、低密度部の面積割合は、35%であった。
Furthermore, for large grain size particles, the center grain size ratio, the first low density layer grain size ratio, the first high density layer grain size ratio, the second low density layer grain size ratio, and the second The high-density layer (outer shell) grain size ratio was also measured and calculated, and the results were 33%, 7.2%, 8.0%, 5.2%, respectively.
and 14.2%. In addition, the image obtained by SEM observation was binarized, the ratio of the total area occupied by the low-density portion to the cross-sectional area of one particle was obtained, and the average value was calculated. As a result, the area ratio of the low density portion was 35%.

大粒径の粒子を構成する、一次粒子の平均粒径の計測および算出を行ったところ、微細
一次粒子の平均粒径は0.08μmであり、板状一次粒子の平均粒径は0.3μmであっ
た。
Measurement and calculation of the average particle diameter of the primary particles that constitute the particles with large particle diameters revealed that the average particle diameter of the fine primary particles was 0.08 μm, and that of the plate-like primary particles was 0.3 μm. Met.

一方、小粒径の粒子について同様に測定を行ったところ、小粒径の粒子は、全体として
、板状一次粒粒子が凝集して形成された中実構造であることが確認された。大粒径の粒子
と同様に、その平均粒径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)/平均粒径〕を算出した。この結果、平均
粒径は、3.1μmであり、〔(d90-d10)/平均粒径〕は0.51であることが
確認された。この結果、小粒径の粒子の半径は、大粒径の粒子の最外殻の高密度層である
外殻部の厚さと同様であることが確認された。なお、小粒径の粒子を構成する、一次粒子
の平均粒径の計測および算出を行ったところ、微細一次粒子の平均粒径は0.09μmで
あり、板状一次粒子の平均粒径は0.28μmであった。
On the other hand, when the particles with small particle diameters were similarly measured, it was confirmed that the particles with small particle diameters as a whole had a solid structure formed by agglomeration of plate-like primary particles. The average particle diameter was measured in the same manner as for the large particle diameter particles, and d10 and d90 were measured to calculate [(d90-d10)/average particle diameter], which is an index showing the spread of the particle size distribution. As a result, it was confirmed that the average particle diameter was 3.1 μm and [(d90−d10)/average particle diameter] was 0.51. As a result, it was confirmed that the radius of the small particle size particles is the same as the thickness of the outer shell portion, which is the outermost high-density layer of the large particle size particles. The average particle size of the primary particles, which constitute the small particle size particles, was measured and calculated. 0.28 μm.

(c)正極活物質の作製
上述のようにして得られた大粒径の粒子および小粒径の粒子を、空気(酸素濃度:21
容量%)気流中、120で12時間熱処理した後、大粒径の粒子:小粒径の粒子の質量比
が9:1となるように設定し、かつ、Li/Meが1.21となるように、シェーカーミ
キサ装置(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製TURBULA TypeT2
C)を用いて、大粒径の粒子と小粒径の粒子と炭酸リチウムとを十分に混合し、リチウム
混合物を得た。
(c) Fabrication of positive electrode active material
Volume %) After heat treatment at 120 for 12 hours in an air stream, the mass ratio of large particle size particles: small particle size particles is set to 9: 1, and Li / Me is 1.21. As such, a shaker mixer device (TURBULA Type T2 manufactured by Willie & Bakkofen (WAB)
C) was used to sufficiently mix the large particle size particles, the small particle size particles, and the lithium carbonate to obtain a lithium mixture.

このリチウム混合物を、空気(酸素濃度:21容量%)気流中、昇温速度を2.52.
5℃/分として850℃まで昇温し、この温度で44時間保持することにより焼成し、冷
却速度を約4約4℃/分として室温まで冷却した。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。
This lithium mixture was placed in a stream of air (oxygen concentration: 21% by volume) at a heating rate of 2.52.
The temperature was raised to 850° C. at a rate of 5° C./min, and the temperature was maintained for 44 hours for firing, followed by cooling to room temperature at a cooling rate of about 4° C./min. Aggregation or mild sintering occurred in the positive electrode active material thus obtained. Therefore, the positive electrode active material was pulverized to adjust the average particle size and particle size distribution.

(d)正極活物質の評価
ICP発光分光分析装置を用いた分析により、この正極活物質は、一般式:Li1.21
0.331Mn0.331Co0.3310.0052で表されるものであること
が確認された。
(d) Evaluation of positive electrode active material By analysis using an ICP emission spectrometer, this positive electrode active material has the general formula: Li 1.21 N
It was confirmed to be represented by i 0.331 Mn 0.331 Co 0.331 W 0.005 O 2 .

図1に示すように、本発明の正極活物質を構成するリチウム複合酸化物粒子は、大粒径
の粒子と小粒径の粒子とにより構成されていることが確認された。また、リチウム複合酸
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、SEMにより観察した(図4参照)。この結果、大粒径の粒子は、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一次粒子の凝集部、および、
凝集部の内部に存在し、複数の気孔構造からなる、一次粒子が存在しない空間部とを備え
ていることが確認された。一方、小粒径の粒子は、複数の一次粒子が凝集して形成された
中実の二次粒子から構成されていることが確認された。
As shown in FIG. 1, it was confirmed that the lithium composite oxide particles constituting the positive electrode active material of the present invention consisted of large particle size particles and small particle size particles. Also, a part of the lithium composite oxide particles was embedded in a resin, and the cross-section was made observable by cross-section polishing, and then observed by SEM (see FIG. 4). As a result, the large-diameter particles are composed of secondary particles formed by agglomeration of a plurality of primary particles, and the secondary particles consist of the outer shell portion,
agglomerates of primary particles that exist dispersedly inside the outer shell and are electrically conductive with the outer shell; and
It was confirmed that there is a space portion in which primary particles do not exist, which exists inside the aggregation portion and is composed of a plurality of pore structures. On the other hand, it was confirmed that the small-diameter particles consist of solid secondary particles formed by aggregation of a plurality of primary particles.

上記SEM観察において、任意の10個以上の大粒径の粒子の断面をそれぞれ観察して
、二値化処理し、1つの粒子断面積のうち、空間部の総面積が占有する率を求め、これら
の平均値を算出することにより求めた。その結果、空間部の面積割合は、12%であった
In the SEM observation, the cross section of any 10 or more large particles is observed and binarized, and the ratio of the total area of the space portion to the cross section area of one particle is obtained, It was obtained by calculating the average value of these. As a result, the area ratio of the space was 12%.

また、レーザ光回折散乱式粒度分析計を用いて、リチウム複合酸化物粒子の平均粒径を
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)/平均粒径〕を算出した。さらに、流動方式ガス吸着法比表面積測定
装置(ユアサアイオニクス社製、マルチソーブ)により比表面積を、タッピングマシン(
蔵本科学器械製KRS-406)によりタップ密度を求めた。これらの結果について、表
1に示す。
In addition, using a laser light diffraction scattering particle size analyzer, the average particle size of the lithium composite oxide particles is measured, and d10 and d90 are measured, which are indices showing the spread of the particle size distribution [
(d90-d10)/average particle diameter] was calculated. Furthermore, the specific surface area was measured by a flow-type gas adsorption method specific surface area measuring device (manufactured by Yuasa Ionics, Multisorb), and a tapping machine (
The tap density was determined by KRS-406 manufactured by Kuramoto Kagaku Kikai Co., Ltd.). These results are shown in Table 1.

(e)二次電池の作製
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:15m
gと、PTEE:7.5mgを混合し、100MPaの圧力で、直径11mm、厚さ10
0μm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(1)を作製した。
(e) Production of secondary battery Positive electrode active material obtained as described above: 52.5 mg, acetylene black: 15 m
g and PTEE: 7.5 mg were mixed, and at a pressure of 100 MPa, a diameter of 11 mm and a thickness of 10
After press-molding to 0 μm, it was dried at 120° C. for 12 hours in a vacuum dryer to prepare a positive electrode (1).

次に、この正極(1)を用いて2032型コイン電池(B)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型コイン電池の負極(
2)には、直径17mm、厚さ1mmのリチウム金属を用い、電解液には、1MのLiC
lO4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(DE
C)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(3)には、
膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用いた。なお、2032型コイン電池(B)は、ガ
スケット(4)を有し、正極缶(5)と負極缶(6)とでコイン状の電池に組み立てられ
たものである。
Next, using this positive electrode (1), a 2032-type coin battery (B) was produced in an Ar atmosphere glove box with a controlled dew point of -80°C. The negative electrode of this 2032 type coin battery (
2) uses lithium metal with a diameter of 17 mm and a thickness of 1 mm, and the electrolyte is 1 M LiC
Ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DE) with lO4 as the supporting electrolyte
An equivalent mixture of C) (manufactured by Tomiyama Pharmaceutical Co., Ltd.) was used. Moreover, in the separator (3),
A polyethylene porous membrane with a thickness of 25 μm was used. The 2032-type coin battery (B) has a gasket (4) and is assembled into a coin-shaped battery with a positive electrode can (5) and a negative electrode can (6).

(f)電池評価
[初期放電容量]
2032型コイン電池を作製してから24時間程度放置し、開回路電圧OCV(Ope
n Circuit Voltage)が安定した後、正極に対する電流密度を0.1m
A/cm2として、カットオフ電圧が4.3Vとなるまで充電し、1時間の休止後、カッ
トオフ電圧が3.0Vになるまで放電したときの放電容量を測定する充放電試験を行ない
、初期放電容量を求めた。この際、充放電容量の測定には、マルチチャンネル電圧/電流
発生器(株式会社アドバンテスト製、R6741A)を用いた。
(f) Battery evaluation [initial discharge capacity]
A 2032-type coin battery was left for about 24 hours after it was made, and the open circuit voltage OCV (Ope
n Circuit Voltage) was stabilized, the current density for the positive electrode was changed to 0.1 m
As A/cm 2 , charge to a cutoff voltage of 4.3 V, rest for 1 hour, discharge to a cutoff voltage of 3.0 V, and measure the discharge capacity. An initial discharge capacity was determined. At this time, a multi-channel voltage/current generator (R6741A, manufactured by Advantest Co., Ltd.) was used to measure the charge/discharge capacity.

[正極抵抗]
充電電位4.1Vで充電した2032型コイン電池を用いて、交流インピーダンス法に
より抵抗値を測定した。測定には、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)を使用し、図4に示すナイキストプロットを得た。プロットは、
溶液抵抗、負極抵抗と容量、および、正極抵抗と容量を示す特性曲線の和として表れてい
るため、等価回路を用いてフィッティング計算し、正極抵抗の値を算出した。
[Positive resistance]
Using a 2032-type coin battery charged at a charging potential of 4.1 V, the resistance value was measured by the AC impedance method. A frequency response analyzer and a potentiogalvanostat (manufactured by Solartron) were used for the measurement, and the Nyquist plot shown in FIG. 4 was obtained. The plot is
Since it appears as the sum of characteristic curves representing solution resistance, negative electrode resistance and capacity, and positive electrode resistance and capacity, fitting calculation was performed using an equivalent circuit to calculate the value of positive electrode resistance.

[サイクル特性]
上述した充放電試験を繰り返し、初期放電容量に対する、500回目の放電容量を測定
することで、500サイクルの容量維持率を算出した。これらの結果を表1に示す。
[Cycle characteristics]
The charge/discharge test described above was repeated, and the 500th cycle capacity retention rate was calculated by measuring the 500th discharge capacity relative to the initial discharge capacity. These results are shown in Table 1.

(実施例2)
大粒径の粒子:小粒径の粒子の質量比が20:1となるように設定したこと以外は、実
施例1と同様にして、複合水酸化物粒子、正極活物質、および、非水電解質二次電池を作
製し、これらの評価を行った。
(Example 2)
The composite hydroxide particles, the positive electrode active material, and the non-aqueous Electrolyte secondary batteries were produced and evaluated.

(実施例3)
大粒径の粒子:小粒径の粒子の質量比が0.05:1となるように設定したこと以外は
、実施例1と同様にして、複合水酸化物粒子、正極活物質、および、非水電解質二次電池
を作製し、これらの評価を行った。
(Example 3)
The composite hydroxide particles, the positive electrode active material, and Non-aqueous electrolyte secondary batteries were produced and evaluated.

(比較例1)
前駆体として、実施例1で得られた大粒径の粒子のみを用いたこと以外は、実施例1と
同様にして、複合水酸化物粒子、正極活物質、および、非水電解質二次電池を作製し、こ
れらの評価を行った。
(Comparative example 1)
Composite hydroxide particles, a positive electrode active material, and a non-aqueous electrolyte secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that only the large particle size particles obtained in Example 1 were used as the precursor. were produced and these evaluations were performed.

(比較例2)
前駆体として、実施例1で得られた小粒径の粒子のみを用いたこと以外は、実施例1と同
様にして、複合水酸化物粒子、正極活物質、および、非水電解質二次電池を作製し、これ
らの評価を行った。
(Comparative example 2)
Composite hydroxide particles, a positive electrode active material, and a non-aqueous electrolyte secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that only the small-diameter particles obtained in Example 1 were used as the precursor. were produced and these evaluations were performed.

Figure 2022115903000002
Figure 2022115903000002

1 正極(評価用電極)
2 負極
3 セパレータ
4 ガスケット
5 正極缶
6 負極缶
B 2032型コイン電池
1 positive electrode (evaluation electrode)
2 negative electrode 3 separator 4 gasket 5 positive electrode can 6 negative electrode can B 2032 type coin battery

ところで、正極活物質は、その前駆体となる遷移金属含有複合水酸化物粒子の性状を引き継ぐことが知られている。すなわち、上述した電池特性を備えた正極活物質を得るためには、その前駆体である遷移金属含有複合水酸化物粒子において、その平均粒径および粒度分布を適切に制御することが必要となる。 By the way, it is known that the positive electrode active material inherits the properties of the transition metal-containing composite hydroxide particles that serve as its precursor. That is, in order to obtain a positive electrode active material having the battery characteristics described above, it is necessary to appropriately control the average particle size and particle size distribution of the transition metal-containing composite hydroxide particles, which are precursors thereof. .

この方法により得られた遷移金属含有複合水酸化物粒子は、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とが交互に積層した積層構造を少なくともつ備えていることを特徴としている。このような遷移金属含有複合水酸化物粒子を前駆体とすることで、一次粒子が凝集した中心部の外側に、一次粒子が存在しない空間部と、一次粒子が凝集し、中心部と電気的に導通する外殻部とを備えた構造、もしくは、中心部と外殻部の間に、一次粒子が凝集し、中心部および外殻部と電気的に導通する内殻部をさらに備えた構造を有する正極活物質を得ることができる。 The transition metal-containing composite hydroxide particles obtained by this method have a small particle size, a narrow particle size distribution, and a central portion formed by aggregation of plate-like or needle-like primary particles. At least one laminated structure in which a low-density layer formed by agglomeration of fine primary particles and a high-density layer formed by agglomeration of plate-like primary particles are alternately laminated on the outside of the and By using such transition metal-containing composite hydroxide particles as a precursor, a space where the primary particles do not exist outside the central part where the primary particles are aggregated, and the primary particles are aggregated, and the central part and the electrical or a structure further comprising an inner shell in which the primary particles are aggregated between the core and the outer shell and electrically conductive to the core and the outer shell can be obtained.

本発明の遷移金属含有複合水酸化物粒子において、前記二次粒子は、その全体の平均粒径が1μm~15μmの範囲にあり、かつ、その全体の粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.30~0.65の範囲にあることを特徴とする。また、該二次粒子を構成する、前記大粒径の粒子は、その平均粒径が4μm~15μmの範囲にあり、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.30~0.65の範囲にあることを特徴とする。さらに、前記小粒径の粒子は、その平均粒径が1μm~4μmの範囲にあり、かつ平均粒径の半値が前記大粒径の粒子を構成する高密度層の厚みと同等で、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.30~0.65の範囲にあることを特徴とする。 [ ( d90-d10)/average particle diameter] is in the range of 0.30 to 0.65. In addition, the large particle size particles constituting the secondary particles have an average particle size in the range of 4 μm to 15 μm, and are an index showing the spread of the particle size distribution [(d90-d10)/ average particle size] is in the range of 0.30 to 0.65. Further, the small-diameter particles have an average particle diameter in the range of 1 μm to 4 μm, and the half value of the average particle diameter is equal to the thickness of the high-density layer constituting the large-diameter particles, and [(d90−d10)/average particle diameter], which is an index showing the spread of the particle size distribution, is in the range of 0.30 to 0.65.

本発明の複合水酸化物粒子のうちの小粒径の粒子については、核生成工程および粒子成長工程を通じて、反応雰囲気を、酸素濃度が5容量%以下の非酸化性雰囲気を維持するように制御する。このような反応により、二次粒子の全体が板状の一次粒子が凝集することにより形成された、高密度で中実の二次粒子を形成することが可能となる。 For the small-diameter particles among the composite hydroxide particles of the present invention, the reaction atmosphere is maintained in a non-oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 5% by volume or less throughout the nucleation step and the particle growth step. Control. Such a reaction makes it possible to form high-density, solid secondary particles formed by agglomeration of plate-shaped primary particles.

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成用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pH12.0~14.0の範囲に、アンモニウムイオンの濃度が3g/L~25g/Lの範囲に維持するように制御することが必要となる。 Next, while stirring the pre-reaction aqueous solution, the raw material aqueous solution is supplied. As a result, an aqueous solution for nucleation, which is a reaction aqueous solution in the nucleation step, is formed in the reaction tank. Since the pH value of the aqueous solution for nucleation is within the range described above, nucleation takes place preferentially with little growth of nuclei in the nucleation step. In the nucleation step, the pH value and the concentration of ammonium ions in the aqueous solution for nucleation change with nucleation. It is necessary to control the pH in the range of 12.0 to 14.0 and the ammonium ion concentration in the range of 3 g/L to 25 g/L on a °C basis.

[複合水酸化物粒子の粒径制御]
上述のようにして得られる複合水酸化物粒子の粒径は、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、核生成工程におけるpH値を高い値とすることにより、または、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ることで、得られる複合水酸化物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粒子の粒径を大きくすることができる。
[Particle size control of composite hydroxide particles]
The particle diameter of the composite hydroxide particles obtained as described above is controlled by the time of the particle growth process and the nucleation process, the pH value of the nuclear generation aqueous solution and the particle growth aqueous solution, and the supply amount of the raw material aqueous solution. can be done. For example, by increasing the pH value in the nucleation step or by lengthening the time of the nucleation step, the amount of metal compound contained in the supplied raw material aqueous solution is increased to increase the amount of nuclei generated. Thus, the particle size of the obtained composite hydroxide particles can be reduced. Conversely, by suppressing the amount of nuclei generated in the nucleation step, the particle size of the resulting composite hydroxide particles can be increased.

雰囲気制御を2回以上行い、中心部と、低密度層と高密度層とからなる積層構造を複数備える、大粒径の粒子を得ようとする場合、初期段階における非酸化雰囲気による晶析反応は、粒子成長工程時間の全体に対して、好ましくは2%~20%の範囲とし、より好ましくは3%~10%の範囲とする。また、それぞれの酸化性雰囲気における晶析反応(非酸化性雰囲気から酸化性雰囲気への切り替え時間を含む)は、粒子成長工程時間の全体に対して、好ましくは1%~20%の範囲、より好ましくは2%~10%の範囲とする。ただし、酸化性雰囲気での晶析反応全体の割合が2%~40%の範囲から外れないようにする必要がある。酸化性雰囲気での晶析反応全体の割合は、粒子成長工程時間の全体に対して、2%~40%の範囲となるようにすることが好ましく、4%~20%の範囲とすることがより好ましい。それぞれの酸化性雰囲気におけるこの範囲の反応時間での反応により、正極活物質を構成する大粒径の粒子において、二次粒子内部に分散する、適切な大きさの空間部を形成させることが可能となる。所定時間の経過後、反応水溶液への非酸化性ガス、すなわち、不活性ガスあるいは酸化性ガスと不活性ガスとの混合ガスの導入を開始して、酸化性雰囲気から非酸化性雰囲気に切り替える。 Atmosphere control is performed twice or more to obtain large-diameter particles having a plurality of laminated structures consisting of a central portion, a low-density layer, and a high-density layer. is preferably in the range of 2% to 20%, more preferably in the range of 3% to 10%, relative to the total grain growth process time . In addition , the crystallization reaction in each oxidizing atmosphere (including the switching time from the non-oxidizing atmosphere to the oxidizing atmosphere) is preferably in the range of 1% to 20% of the total grain growth process time. More preferably, it should be in the range of 2% to 10%. However, it is necessary that the ratio of the total crystallization reaction in the oxidizing atmosphere does not deviate from the range of 2% to 40%. The ratio of the entire crystallization reaction in the oxidizing atmosphere is preferably in the range of 2% to 40%, more preferably in the range of 4% to 20%, with respect to the entire grain growth process time. more preferred. Reaction within this range of reaction time in each oxidizing atmosphere enables the formation of appropriately sized voids that are dispersed inside the secondary particles in the large-diameter particles that make up the positive electrode active material. becomes. After a predetermined period of time has elapsed, introduction of a non-oxidizing gas, that is, an inert gas or a mixed gas of an oxidizing gas and an inert gas is started to switch the oxidizing atmosphere to a non-oxidizing atmosphere.

一方、小粒径の粒子は、一次粒子が凝集して形成された中実構造を有するが、大粒径の粒子におけるリチウムイオンの拡散経路長と同等の長さのリチウムイオンの拡散経路長を有するため、大粒径の粒子と同様に、粒子内部の抵抗を十分に小さなものとすることができる。このような構造により、充放電過程におけるリチウムイオンの挿入脱離度合が、正極活物質全体として均一となり、小粒径の粒子の選択的な劣化が防止されるため、サイクル特性に優れ正極活物質とすることができる。 On the other hand, small-sized particles have a solid structure formed by agglomeration of primary particles. Therefore, the resistance inside the particles can be made sufficiently small as in the case of large-diameter particles. With such a structure, the degree of insertion and extraction of lithium ions during the charging and discharging process becomes uniform throughout the positive electrode active material, and selective deterioration of small-diameter particles is prevented. It can be a substance.

正極活物質を構成する二次粒子の平均粒径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容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、安全性や出力特性も改善することができる。これに対して、大粒径の粒子および小粒径の粒子のいずれについても、その平均粒径が1μm未満では、正極活物質の充填性が低下し、単位容積あたりの電池容量を増加させることができない。一方、大粒径の粒子であっても、その平均粒径が15μmを超えると、正極活物質の反応面積が低下し、電解液との界面が減少するため、出力特性を改善することが困難となる。なお、小粒径の粒子の平均粒径は、大粒径の粒子の平均粒径およびその大きさの大粒径の粒子における適切なリチウムイオンの拡散経路長によりその上限は決定される。 If the average particle diameter of the secondary particles constituting 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 safety can be achieved. performance and output characteristics can also be improved. On the other hand, if the average particle size of both the large particle size particles and the small particle size particles is less than 1 μm, the fillability of the positive electrode active material decreases, and the battery capacity per unit volume increases. can't On the other hand, even if the particles have a large particle size, if the average particle size exceeds 15 μm, the reaction area of the positive electrode active material decreases, and the interface with the electrolyte solution decreases, making it difficult to improve the output characteristics. becomes. The upper limit of the average particle size of the small particle size particles is determined by the average particle size of the large particle size particles and the appropriate diffusion path length of lithium ions in the large particle size particles.

なお、正極活物質を構成する二次粒子の平均粒径とは、上述した複合水酸化物粒子と同様に、体積基準平均粒径(MV)を意味し、たとえば、レーザ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ることができる。 Incidentally, the average particle diameter of the secondary particles constituting the positive electrode active material means the volume-based average particle diameter (MV), as in the case of the composite hydroxide particles described above. It can be obtained from the volume integrated value measured by the meter.

(8)単位体積あたりの表面積
本発明の正極活物質は、単位体積あたりの表面積が、0.50m/cm以上である。好ましくは、単位体積当たりの表面積は、1.0m/cm~5.0m/cmの範囲であり、より好ましくは、2.0m/cm~5.0m/cmの範囲である。二次電池の出力特性および容量特性を改善するためには、比表面積とタップ密度をそれぞれ増加させることが必要となり、それらの積である単位体積あたりの表面積が大きいほど、優れた出力特性および容量特性を有することを表す。なお、単位体積あたりの表面積とは、上述した比表面積とタップ密度の測定値の積により求めることができる。
(8) Surface area per unit volume The positive electrode active material of the present invention has a surface area per unit volume of 0.50 m 2 /cm 3 or more. Preferably, the surface area per unit volume ranges from 1.0 m 2 /cm 3 to 5.0 m 2 /cm 3 , more preferably 2.0 m 2 /cm 3 . It ranges from 0 m 2 /cm 3 to 5.0 m 2 /cm 3 . In order to improve the output characteristics and capacity characteristics of secondary batteries, it is necessary to increase the specific surface area and tap density, respectively. Represents having a property. The surface area per unit volume can be obtained by multiplying the above-mentioned specific surface area by the measured value of the tap density.

Claims (15)

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る遷移金属含有複合水酸化物粒子であって、
該遷移金属含有複合水酸化物粒子は、一般式(A):NiMnCo(OH)
2+a(式中、x+y+z+t=1、0.3≦x≦0.95、0.05≦y≦0.55、
0≦z≦0.4、0≦t≦0.1、および、0≦a≦0.5であり、Mは、Mg、Ca、
Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の添
加元素である)で表され、
前記二次粒子は、
前記板状一次粒子が凝集して形成された、あるいは、該板状一次粒子と微細一次粒子が
凝集して形成された中心部を有し、該中心部の外側に、前記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
を少なくとも1つ備え、前記低密度層中の一部に前記板状一次粒子が凝集して形成された
高密度部が存在している、大粒径の粒子と、
前記板状一次粒子が凝集して形成され、前記大粒径の粒子の高密度層のうち最外殻にあ
る高密度層(外殻部)の厚みと同等の長さの半径を有する高密度で中実の小粒径の粒子と

が混在することにより構成され、
前記二次粒子は、その全体の平均粒径が1μm~15μmの範囲にあり、かつ、その全
体の粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.25~
0.65の範囲にあり、前記大粒径の粒子は、その平均粒径が4μm~15μmの範囲に
あり、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕
が0.25~0.65の範囲にあり、および、前記小粒径の粒子は、その平均粒径が前記
大粒径の粒子を構成する高密度層の厚みと同等で、1μm~4μmの範囲にあり、かつ、
その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.25~
0.65の範囲にあり、
前記大粒径の粒子および前記小粒径の粒子は、前記大粒径の粒子に対して前記小粒径の
粒子が質量比で0.05~20の範囲で存在する、
リチウム遷移金属複合水酸化物粒子。
A transition metal-containing composite hydroxide particle comprising a plurality of plate-like primary particles and secondary particles formed by aggregation of fine primary particles smaller than the plate-like primary particles,
The transition metal-containing composite hydroxide particles have the general formula (A): Ni x Mny Co z Mt (OH)
2+a (wherein x+y+z+t=1, 0.3≦x≦0.95, 0.05≦y≦0.55,
0≦z≦0.4, 0≦t≦0.1, and 0≦a≦0.5, and M is Mg, Ca,
one or more additional elements selected from Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W),
The secondary particles are
having a central portion formed by agglomeration of the plate-shaped primary particles, or formed by agglomeration of the plate-shaped primary particles and the fine primary particles, and the fine primary particles aggregating outside the center portion; and at least one laminated structure in which a low-density layer formed by aggregating the plate-like primary particles and a high-density layer formed by aggregating the plate-like primary particles are laminated, and a part of the low-density layer includes the plate-like primary Particles with a large particle size in which there is a high-density part formed by agglomeration of particles;
A high density formed by agglomeration of the plate-shaped primary particles and having a radius of length equivalent to the thickness of the outermost high density layer (outer shell portion) of the high density layers of the large particle size particles. and solid small-sized particles at
is composed by mixing
The secondary particles have an overall average particle size in the range of 1 μm to 15 μm, and an index showing the spread of the overall particle size distribution [(d90−d10)/average particle size] of 0.25. ~
0.65, and the large particle size has an average particle size in the range of 4 μm to 15 μm, and is an index showing the spread of the particle size distribution [(d90−d10)/average particle size Diameter]
is in the range of 0.25 to 0.65, and the average particle diameter of the small-diameter particles is equal to the thickness of the high-density layer constituting the large-diameter particles, and is 1 μm to 4 μm. in range, and
[(d90-d10) / average particle diameter], which is an index showing the spread of the particle size distribution, is 0.25 to
in the range of 0.65,
The large-diameter particles and the small-diameter particles are present in a mass ratio of the small-diameter particles to the large-diameter particles in the range of 0.05 to 20.
Lithium transition metal composite hydroxide particles.
前記添加元素Mは、前記二次粒子の内部に均一に分布、および/または、該二次粒子の
表面を均一に被覆している、請求項1に記載の遷移金属含有複合水酸化物粒子。
2. The transition metal-containing composite hydroxide particles according to claim 1, wherein said additive element M is uniformly distributed inside said secondary particles and/or uniformly covers the surfaces of said secondary particles.
少なくとも遷移金属を含有する金属化合物からなる原料とアンモニウムイオン供給体と
を含む核生成用水溶液を、液温25℃基準におけるpH値が12.0~14.0となるよ
うに制御して、前記原料を供給しつつ核生成を行う、核生成工程と、該核生成工程で得ら
れた核を含有する粒子成長用水溶液を、液温25℃基準におけるpH値が、前記核生成工
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、前記原料を供
給しつつ前記核を成長させる、粒子成長工程とを備えた晶析工程からなり、
該晶析工程は、
前記核生成工程および前記粒子成長工程の初期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とし、その後、前記非酸化性雰囲気から酸素濃度が5容量%を
超える酸化性雰囲気に切り替え、かつ、該酸化性雰囲気から前記非酸化性雰囲気に切り替
える、反応雰囲気の制御を少なくとも1回行い、かつ、前記反応雰囲気の制御は、セラミ
ック散気管を用いて雰囲気ガスを前記核生成用水溶液および前記粒子成長用水溶液の液中
に吹き込むことで行うとともに、該反応雰囲気の切り替え中において、前記原料の供給は
継続して行うことにより、層状構造の大粒径の粒子を得る工程と、
前記核生成工程および前記粒子成長工程の全体わたって反応雰囲気を、酸素濃度が5容
量%以下の非酸化性雰囲気として、中実構造の小粒径の粒子を得る工程と、
を分けて行う、
遷移金属複合水酸化物粒子の製造方法。
An aqueous solution for nucleation containing a raw material made of a metal compound containing at least a transition metal and an ammonium ion donor is controlled so that the pH value at a liquid temperature of 25° C. is 12.0 to 14.0. A nucleation step in which nucleation is performed while supplying a raw material, and the aqueous solution for particle growth containing nuclei obtained in the nucleation step is adjusted so that the pH value at a liquid temperature of 25 ° C. is the pH value of the nucleation step. is lower than and controlled to be 10.5 to 12.0, and the nuclei are grown while supplying the raw material, a crystallization step comprising a grain growth step,
The crystallization step is
The reaction atmosphere at the beginning of the nucleation step and the grain growth step is a non-oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 5% by volume or less, and then the non-oxidizing atmosphere is changed to an oxidizing atmosphere with an oxygen concentration exceeding 5% by volume. The reaction atmosphere is controlled at least once by switching and switching from the oxidizing atmosphere to the non-oxidizing atmosphere, and the control of the reaction atmosphere is performed by using a ceramic air diffuser to change the atmosphere gas into the aqueous solution for nucleation. and blowing into the aqueous solution for particle growth, and continuously supplying the raw material during switching of the reaction atmosphere to obtain particles having a layered structure and a large particle size;
a step of obtaining particles having a solid structure and a small particle size by setting the reaction atmosphere to a non-oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 5% by volume or less throughout the nucleation step and the particle growth step;
separately
A method for producing transition metal composite hydroxide particles.
前記大粒径の粒子を得る工程において、前記粒子成長工程の初期を、該粒子成長工程の
開始時から、該粒子成長工程時間の全体に対して1%~30%の範囲として、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、請求項3に記載の遷移金属複合水酸化物粒
子の製造方法。
In the step of obtaining particles having a large particle diameter, the initial stage of the particle growth step is set to a range of 1% to 30% of the entire particle growth step time from the start of the particle growth step, and the non-oxidized 4. The method for producing transition metal composite hydroxide particles according to claim 3, wherein the atmosphere is switched from the oxidizing atmosphere to the oxidizing atmosphere.
前記大粒径の粒子を得る工程において、前記反応雰囲気の制御を1回のみ行う場合、前
記粒子成長工程での前記酸化性雰囲気における晶析反応時間を、該粒子成長工程時間の全
体に対して1%~30%の範囲とする、請求項3または4に記載の遷移金属複合水酸化物
粒子の製造方法。
When the reaction atmosphere is controlled only once in the step of obtaining particles having a large particle diameter, the crystallization reaction time in the oxidizing atmosphere in the particle growth step is reduced to the entire particle growth step time. 5. The method for producing transition metal composite hydroxide particles according to claim 3 or 4, wherein the range is 1% to 30%.
前記大粒径の粒子を得る工程において、前記雰囲気制御を2回以上行う場合、前記粒子
成長工程での前記酸化性雰囲気における全晶析反応時間を、該粒子成長工程時間の全体に
対して2%~40%の範囲とし、かつ、1回あたりの前記酸化性雰囲気における晶析反応
時間を、前記粒子成長工程時間の全体に対して1%~20%の範囲とする、請求項3また
は4に記載の遷移金属複合水酸化物粒子の製造方法。
When the atmosphere control is performed twice or more in the step of obtaining particles having a large particle diameter, the total crystallization reaction time in the oxidizing atmosphere in the particle growth step is set to 2 with respect to the entire particle growth step time. % to 40%, and the crystallization reaction time in the oxidizing atmosphere per one time is in the range of 1% to 20% of the entire grain growth process time. The method for producing the transition metal composite hydroxide particles according to 1.
前記添加元素Mを、前記晶析反応の終了後に、前記遷移金属含有複合水酸化物粒子を、
前記添加元素Mを含む化合物で被覆する、被覆工程をさらに設ける、請求項3~6のいず
れかに記載の遷移金属含有複合水酸化物粒子の製造方法。
the additive element M, after the crystallization reaction is completed, the transition metal-containing composite hydroxide particles,
The method for producing transition metal-containing composite hydroxide particles according to any one of claims 3 to 6, further comprising a coating step of coating with a compound containing the additive element M.
一般式(B):Li1+uNiMnCo(式中、-0.05≦u≦0.
50、x+y+z+t=1、0.3≦x≦0.95、0.05≦y≦0.55、0≦z≦
0.4、および、0≦t≦0.1であり、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Z
r、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の添加元素である)で表され、
層状岩塩型で六方晶系の結晶構造を有するリチウム遷移金属含有複合酸化物粒子からなり

該リチウム遷移金属含有複合酸化物粒子は、複数の一次粒子が凝集して形成された二次
粒子からなり、
前記二次粒子は、外殻部の内側に、該外殻部と電気的に導通し、かつ、相互に電気的に
導通する一次粒子の凝集部と、一次粒子が存在しない空間部とが分散している構造を備え
ている大粒径の粒子と、前記大粒径の粒子の外殻部もしくは一次粒子の凝集部の厚みと同
等の長さの半径を有する、中実の小粒径の粒子とが混在しており、および、
前記大粒径の粒子と前記小粒径の粒子の割合は、複合水酸化物粒子における質量比と同
様であり、前記大粒径の粒子に対して前記小粒径の粒子が質量比で0.05~20の範囲
で存在する、
非水電解質二次電池用正極活物質。
General formula (B): Li 1+u Ni x Mny Co z M t O 2 (wherein −0.05≦u≦0.
50, x+y+z+t=1, 0.3≦x≦0.95, 0.05≦y≦0.55, 0≦z≦
0.4 and 0≤t≤0.1 and M is Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Z
one or more additional elements selected from r, Nb, Mo, Hf, Ta, and W),
Composed of lithium-transition metal-containing composite oxide particles having a layered rock salt type and a hexagonal crystal structure,
The lithium-transition metal-containing composite oxide particles consist of secondary particles formed by aggregation of a plurality of primary particles,
The secondary particles are dispersed in the inner side of the outer shell, in which primary particles are electrically connected to each other and are electrically connected to each other, and a space in which the primary particles are not present. and a solid small particle size having a radius of a length equivalent to the thickness of the outer shell portion of the large particle size particle or the aggregate portion of the primary particles. mixed with particles, and
The ratio of the large-diameter particles to the small-diameter particles is the same as the mass ratio in the composite hydroxide particles, and the mass ratio of the small-diameter particles to the large-diameter particles is 0. present in the range of .05 to 20;
Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries.
前記二次粒子は、その全体の平均粒径が1μm~15μmの範囲にあり、かつ、その全
体の粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.25~
0.70の範囲にあり、該二次粒子を構成する、前記大粒径の粒子は、その平均粒径が1
μm~15μmの範囲にあり、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90
-d10)/平均粒径〕が0.30~0.70の範囲にあり、および、前記小粒径の粒子
は、その平均粒径が前記大粒径の粒子を構成する高密度層の厚みと同等で、1μm~4μ
mの範囲にあり、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/
平均粒径〕が0.30~0.70の範囲にある、請求項8に記載の非水電解質二次電池用
正極活物質。
The secondary particles have an overall average particle size in the range of 1 μm to 15 μm, and an index showing the spread of the overall particle size distribution [(d90−d10)/average particle size] of 0.25. ~
In the range of 0.70, the large particle size particles constituting the secondary particles have an average particle size of 1
It is in the range of μm to 15 μm and is an index showing the spread of the particle size distribution [(d90
−d10)/average particle size] is in the range of 0.30 to 0.70, and the average particle size of the small particle size is the thickness of the high-density layer constituting the large particle size. equivalent to 1 μm to 4 μm
m and is an index showing the spread of the particle size distribution [(d90-d10) /
average particle diameter] is in the range of 0.30 to 0.70.
BET比表面積が、0.7m/g~5.0m/gの範囲にある、請求項8または9
に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
Claim 8 or 9, wherein the BET specific surface area is in the range of 0.7 m 2 /g to 5.0 m 2 /g
3. The positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries according to .
一般式(A):NiMnCo(OH)2+a(式中、x+y+z+t=1、
0.3≦x≦0.95、0.05≦y≦0.55、0≦z≦0.4、0≦t≦0.1、お
よび、0≦a≦0.5であり、Mは、Mg、Ca、Al、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ある)で表される遷移金属含
有複合水酸化物粒子であって、板状一次粒子が凝集して形成された、あるいは、該板状一
次粒子と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中心部を有し、
該中心部の外側に、前記微細一次粒子が凝集して形成された低密度部と、該板状一次粒子
が凝集して形成された高密度部とが積層した積層構造を少なくとも1つ備え、前記低密度
層中の一部に前記板状一次粒子が凝集して形成された高密度部が存在し、その平均粒径が
4μm~15μmの範囲にあり、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d9
0-d10)/平均粒径〕が0.25~0.65の範囲にある、大粒径の粒子と、
前記一般式(A)で表される遷移金属含有複合水酸化物粒子であって、前記板状一次粒
子が凝集して形成され、前記大粒径の粒子の高密度部の厚みと同等の長さの半径を有し、
その平均粒径が1μm~4μmの範囲にあり、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標で
ある〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.25~0.65の範囲にある中実の小粒径
の粒子と、
を、前記大粒径の粒子に対して前記小粒径の粒子が質量比(小粒径の粒子の質量/大粒径
の粒子の質量)で0.05~20の範囲となるように混合して、前駆体混合物を得る工程
と、
該前駆体混合物とリチウム化合物を混合して、リチウム混合物を形成する混合工程と、
前記リチウム混合物を、酸化性雰囲気中、650℃~980℃で焼成する焼成工程と、
を備える、
非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
General formula (A): NixMnyCozMt (OH) 2+a (wherein x +y+ z + t =1,
0.3≦x≦0.95, 0.05≦y≦0.55, 0≦z≦0.4, 0≦t≦0.1, and 0≦a≦0.5, and M is , Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb,
one or more additive elements selected from Mo, Hf, Ta, and W), which are formed by agglomeration of plate-like primary particles, or Having a central portion formed by aggregation of the plate-like primary particles and fine primary particles smaller than the plate-like primary particles,
At least one laminated structure in which a low-density portion formed by agglomeration of the fine primary particles and a high-density portion formed by agglomeration of the plate-like primary particles are laminated on the outside of the central portion, A high-density portion formed by aggregation of the plate-like primary particles exists in a part of the low-density layer, and has an average particle diameter in the range of 4 μm to 15 μm, and exhibits a broad particle size distribution. is an index [(d9
0-d10)/average particle diameter] is in the range of 0.25 to 0.65, and
The transition metal-containing composite hydroxide particles represented by the general formula (A) are formed by aggregation of the plate-like primary particles, and have a length equivalent to the thickness of the high-density portion of the large-diameter particles. has a radius of
A solid having an average particle size in the range of 1 μm to 4 μm and an index indicating the spread of the particle size distribution [(d90−d10)/average particle size] in the range of 0.25 to 0.65. and particles with a small particle size of
are mixed so that the mass ratio of the small-diameter particles to the large-diameter particles (mass of small-diameter particles/mass of large-diameter particles) is in the range of 0.05 to 20. to obtain a precursor mixture;
mixing the precursor mixture and a lithium compound to form a lithium mixture;
a firing step of firing the lithium mixture at 650° C. to 980° C. in an oxidizing atmosphere;
comprising
A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
一般式(A):NiMnCo(OH)2+a(式中、x+y+z+t=1、
0.3≦x≦0.95、0.05≦y≦0.55、0≦z≦0.4、0≦t≦0.1、お
よび、0≦a≦0.5であり、Mは、Mg、Ca、Al、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ある)で表される遷移金属含
有複合水酸化物粒子であって、板状一次粒子が凝集して形成された、あるいは、該板状一
次粒子と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中心部を有し、
該中心部の外側に、前記微細一次粒子が凝集して形成された低密度部と、該板状一次粒子
が凝集して形成された高密度部とが積層した積層構造を少なくとも1つ備え、前記低密度
層中の一部に前記板状一次粒子が凝集して形成された高密度部が存在し、その平均粒径が
4μm~15μmの範囲にあり、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d9
0-d10)/平均粒径〕が0.25~0.65の範囲にある、大粒径の粒子と、
前記一般式(A)で表される遷移金属含有複合水酸化物粒子であって、前記板状一次粒
子が凝集して形成され、前記大粒径の粒子の高密度部の厚みと同等の長さの半径を有し、
その平均粒径が1μm~4μmの範囲にあり、かつ、その粒度分布の広がりを示す指標で
ある〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.25~0.65の範囲にある中実の小粒径
の粒子と、
リチウム化合物と、
を、前記大粒径の粒子に対して前記小粒径の粒子が質量比(小粒径の粒子の質量/大粒径
の粒子の質量)で0.05~20の範囲となるように、混合して、リチウム混合物を形成
する混合工程と、
前記リチウム混合物を、酸化性雰囲気中、650℃~980℃で焼成する焼成工程と、
を備える、
非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
General formula (A): NixMnyCozMt (OH) 2+a (wherein x +y+ z + t =1,
0.3≦x≦0.95, 0.05≦y≦0.55, 0≦z≦0.4, 0≦t≦0.1, and 0≦a≦0.5, and M is , Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb,
one or more additive elements selected from Mo, Hf, Ta, and W), which are formed by agglomeration of plate-like primary particles, or Having a central portion formed by aggregation of the plate-like primary particles and fine primary particles smaller than the plate-like primary particles,
At least one laminated structure in which a low-density portion formed by agglomeration of the fine primary particles and a high-density portion formed by agglomeration of the plate-like primary particles are laminated on the outside of the central portion, A high-density portion formed by aggregation of the plate-like primary particles exists in a part of the low-density layer, and has an average particle diameter in the range of 4 μm to 15 μm, and exhibits a broad particle size distribution. is an index [(d9
0-d10)/average particle diameter] is in the range of 0.25 to 0.65, and
The transition metal-containing composite hydroxide particles represented by the general formula (A) are formed by aggregation of the plate-like primary particles, and have a length equivalent to the thickness of the high-density portion of the large-diameter particles. has a radius of
A solid having an average particle size in the range of 1 μm to 4 μm and an index indicating the spread of the particle size distribution [(d90−d10)/average particle size] in the range of 0.25 to 0.65. and particles with a small particle size of
a lithium compound;
so that the mass ratio of the small-diameter particles to the large-diameter particles (mass of the small-diameter particles/mass of the large-diameter particles) is in the range of 0.05 to 20, mixing to form a lithium mixture;
a firing step of firing the lithium mixture at 650° C. to 980° C. in an oxidizing atmosphere;
comprising
A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
前記混合工程において、前記リチウム混合物を、該リチウム混合物に含まれるリチウム
以外の金属の原子数の和と、リチウムの原子数との比が、1:0.95~1.5となるよ
うに調整する、請求項11または12に記載の非水電解質二次電池用正極活物質の製造方
法。
In the mixing step, the lithium mixture is adjusted so that the ratio of the sum of the number of metal atoms other than lithium contained in the lithium mixture to the number of lithium atoms is 1:0.95 to 1.5. 13. The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 11 or 12.
前記混合工程前に、前記前駆体混合物、あるいは、前記大粒径の粒子および前記小粒径
の粒子のそれぞれを、105℃~750℃の範囲にある温度で熱処理する、熱処理工程を
さらに備える、請求項11~13のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極活物質の
製造方法。
Further comprising a heat treatment step of heat-treating the precursor mixture or each of the large particle size particles and the small particle size particles at a temperature in the range of 105 ° C. to 750 ° C. before the mixing step, A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 11 to 13.
正極と、負極と、セパレータと、非水電解質とを備え、前記正極の正極材料として、請
求項8~10のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極活物質が用いられている、非
水電解質二次電池。
A positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte are provided, and the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 8 to 10 is used as the positive electrode material of the positive electrode. Non-aqueous electrolyte secondary battery.
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