JP2022550265A - コバルトフリー正極材料、その製造方法及びリチウムイオン電池 - Google Patents
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Abstract
Description
まず水酸化リチウムとD50粒径が1.5ミクロンの前駆体Ni1-xMnx(OH)2(0.45≦x≦0.55)を、Li/(Ni+Mn)のモル比が1.05となるように秤量し、そして高速混合装置を用いて混合し、混合時間が10分間であった。実験室5L装置の回転速度が2500rpmであり、装置内の物質充填効率が50%であった。
実施例1との違いは、第1焼結工程の温度が700℃であり、第2焼結工程の温度が900℃であることである。
実施例1との違いは、第1焼結工程の温度が1200℃であり、第2焼結工程の温度が300℃であることである。
実施例1との違いは、第1焼結工程の温度が600℃であることである。
実施例1との違いは、第2焼結工程の温度が200℃であることである。
実施例1との違いは、コバルトフリー前駆体中のNi元素とMn元素とのモル数の合計に対する、リチウム源材料中のLi元素のモル数の比が0.95:1であることである。
実施例1との違いは、コバルトフリー前駆体中のNi元素とMn元素とのモル数の合計に対する、リチウム源材料中のLi元素のモル数の比が1.10:1であることである。
実施例1との違いは、コバルトフリー前駆体中のNi元素とMn元素とのモル数の合計に対する、リチウム源材料中のLi元素のモル数の比が1.5:1であることである。
実施例1との違いは、第2焼結処理後、篩い分け工程は行なわれなかったことである。
実施例1との違いは、C元素の被覆量が4%であり、B元素の被覆量が2%であることである。
実施例1との違いは、炭素被覆剤がTiCであることである。
実施例1との違いは、破砕後、コバルトフリー単結晶材料の粒径が5μmであることである。
実施例1との違いは、炭素被覆層のみを有することである。
実施例1との違いは、ホウ素被覆層のみを有することである。
Claims (10)
- コバルトフリー正極材料の製造方法であって、
リチウム源材料とコバルトフリー前駆体とを第1焼結処理し、焼結体を得る工程と、
前記焼結体を1~2μmに破砕させ、コバルトフリー単結晶材料を得る工程と、
前記コバルトフリー単結晶材料、ホウ素被覆剤及び炭素被覆剤を第2焼結処理し、前記コバルトフリー正極材料を得る工程と、を含む、
ことを特徴とするコバルトフリー正極材料の製造方法。 - 前記第1焼結処理工程は、
前記リチウム源材料と前記コバルトフリー前駆体とを第1混合処理し、第1混合物を得ることと、
空気又は酸素雰囲気下で、前記第1混合物を焼結させ、前記焼結体を得ることと、を含み、
好ましくは、前記第1混合処理工程は、2000~3000rpmの撹拌速度で行われ、混合時間が5~20minである、
ことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 前記第1焼結処理工程は、温度が700~1200℃であり、焼結時間が5~15hであり、好ましくは、前記第1焼結処理工程は温度が900~1000℃である、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。 - 前記コバルトフリー前駆体中のNi元素とMn元素とのモル数の合計に対する、前記リチウム源材料中のLi元素のモル数の比は、(0.95~1.10):1である、
ことを特徴とする請求項3に記載の製造方法。 - 前記リチウム源材料は、水酸化リチウム、炭酸リチウム、酢酸リチウム、酸化リチウム、硝酸リチウム及びシュウ酸リチウムからなる群から選ばれる1種又は2種以上であり、前記コバルトフリー前駆体は、Ni1-xMnx(OH)2で表される化合物であり、且つ0.45≦x≦0.55であり、前記ホウ素被覆剤は、ホウ酸、酸化ホウ素、硝酸ホウ素及びメタホウ酸からなる群から選ばれる1種又は2種以上であり、前記炭素被覆剤は、スクロース、グルコース、ポリエチレングリコール及び炭化チタンからなる群から選ばれる1種又は2種以上である、
ことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 前記第2焼結処理工程は、
前記コバルトフリー単結晶材料と前記ホウ素被覆剤及び前記炭素被覆剤とを第2混合処理し、第2混合物を得ることと、
前記第2混合物を焼結し、コバルトフリー正極材料を得ることと、を含み、
好ましくは、前記製造方法は、粒径≦0.2μmの粒子及び粒径≧6μmの粒子を除去するように、前記第2焼結処理工程で得られた生成物を篩い分けし、前記コバルトフリー正極材料を得る工程をさらに含み、
好ましくは、前記第2混合処理工程は、2000~3000rpmの撹拌速度で行われ、混合時間が10~20minである、
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記第2焼結処理工程は、温度が300~900℃であり、処理時間が10~20minであり、
好ましくは、前記コバルトフリー前駆体のD50は0.5~2μmである、
ことを特徴とする請求項6に記載の製造方法。 - 請求項1~7のいずれか一項に記載の製造方法により製造される、
ことを特徴とするコバルトフリー正極材料。 - 前記コバルトフリー正極材料において、C元素の被覆量は0.1~3%であり、B元素の被覆量は0.01~1%である、
ことを特徴とする請求項8に記載のコバルトフリー正極材料。 - 正極材料を含むリチウムイオン電池であって、
前記正極材料は、請求項8又は9に記載のコバルトフリー正極材料を含む、
ことを特徴とするリチウムイオン電池。
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