JP2023539886A - Method for producing electrode active material precursor - Google Patents

Method for producing electrode active material precursor Download PDF

Info

Publication number
JP2023539886A
JP2023539886A JP2023514076A JP2023514076A JP2023539886A JP 2023539886 A JP2023539886 A JP 2023539886A JP 2023514076 A JP2023514076 A JP 2023514076A JP 2023514076 A JP2023514076 A JP 2023514076A JP 2023539886 A JP2023539886 A JP 2023539886A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
processing device
precursor
samples
sample
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023514076A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ハルトマン,パスカル
ゾンマー,ハイノ
ジュリンク,カルシュテン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of JP2023539886A publication Critical patent/JP2023539886A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D5/00Control of dimensions of material
    • G05D5/04Control of dimensions of material of the size of items, e.g. of particles
    • G05D5/06Control of dimensions of material of the size of items, e.g. of particles characterised by the use of electric means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/006Compounds containing, besides nickel, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D21/00Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value
    • G05D21/02Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value characterised by the use of electric means
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D22/00Control of humidity
    • G05D22/02Control of humidity characterised by the use of electric means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/54Particles characterised by their aspect ratio, i.e. the ratio of sizes in the longest to the shortest dimension
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/61Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity
    • C01P2006/82Compositional purity water content
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

以下の工程:(a)水性媒体中での(共)沈殿により、ニッケルを含む酸化物、(オキシ)水酸化物、水酸化物又は炭酸塩を製造する工程と、(b)固液分離法により、前記水性媒体から、前記酸化物、(オキシ)水酸化物、水酸化物又は炭酸塩を分離する工程と、(c)任意に、工程(b)からの固体残留物を空気中で乾燥させる工程と、(d)ロボットを適用して、工程(b)又は、該当する場合に工程(c)からの固体材料から、10mg~10gの少なくとも2つのサンプルを採取する工程と、(e)前記サンプルを別のロボット又は同じロボットの別の部分に移送する工程であって、それぞれのロボットがサンプルを少なくとも1つの試験ユニットに移送して、(e1)粒径、(e2)元素分布、及び(e3)水分含有量、(e4)XRDにおける結晶学特性、又は(e5)比表面積(BET)、(e6)硫酸塩の含有量から選択される少なくとも1つのパラメータに関する測定を行う工程とを含む、電極活物質の前駆体を製造する方法。The following steps: (a) producing nickel-containing oxides, (oxy)hydroxides, hydroxides or carbonates by (co)precipitation in an aqueous medium; and (b) solid-liquid separation. (c) optionally drying the solid residue from step (b) in air. (d) applying a robot to take at least two samples of 10 mg to 10 g from the solid material from step (b) or, if applicable, step (c); and (e) transferring said sample to another robot or another part of the same robot, each robot transferring the sample to at least one test unit to determine (e1) particle size, (e2) elemental distribution, and (e3) water content, (e4) crystallographic properties in XRD, or (e5) specific surface area (BET), and (e6) sulfate content. , a method for producing a precursor of an electrode active material.

Description

本発明は、以下の工程:
(a)水性媒体中での(共)沈殿により、ニッケルを含む酸化物、(オキシ)水酸化物、水酸化物又は炭酸塩を製造する工程と、
(b)固液分離法により、前記水性媒体から、前記酸化物、(オキシ)水酸化物、水酸化物又は炭酸塩を分離する工程と、
(c)任意に、工程(b)からの固体残留物を空気中で乾燥させる工程と、
(d)ロボットを適用して、工程(b)又は、該当する場合に工程(c)からの固体材料から、10mg~10gの少なくとも2つのサンプルを採取する工程と、
(e)前記サンプルを別のロボット又は同じロボットの別の部分に移送する工程であって、それぞれのロボットがサンプルを少なくとも1つの試験ユニットに移送して、
(e1)粒径、
(e2)元素分布、及び
(e3)水分含有量、
(e4)XRDにおける結晶学特性、又は
(e5)比表面積(BET)、
(e6)硫酸塩の含有量
から選択される少なくとも1つのパラメータに関する測定を行う工程と
を含む、電極活物質の前駆体を製造する方法に関する。
The present invention includes the following steps:
(a) producing a nickel-containing oxide, (oxy)hydroxide, hydroxide or carbonate by (co)precipitation in an aqueous medium;
(b) separating the oxide, (oxy)hydroxide, hydroxide or carbonate from the aqueous medium by a solid-liquid separation method;
(c) optionally drying the solid residue from step (b) in air;
(d) applying a robot to take at least two samples of 10 mg to 10 g from the solid material from step (b) or, if applicable, from step (c);
(e) transferring the sample to another robot or another part of the same robot, each robot transferring the sample to at least one test unit;
(e1) particle size,
(e2) elemental distribution, and (e3) water content,
(e4) Crystallographic properties in XRD, or (e5) Specific surface area (BET),
(e6) Sulfate content The present invention relates to a method for producing a precursor of an electrode active material, the method comprising: measuring at least one parameter selected from: (e6) content of sulfate;

さらに、本発明は、上記方法を行うために有用なセットアップ(仕組み、set-up)に関する。 Furthermore, the invention relates to a set-up useful for carrying out the above method.

リチウムイオン二次電池は、エネルギーを貯蔵するための最新の装置である。携帯電話及びラップトップコンピュータなどの小型の装置からカーバッテリー及び他のE-モビリティ(e-mobility)用バッテリーまで、多くの応用分野が考えられてきた。電解質、電極材料及びセパレータなどの様々な電池の構成要素は、電池の性能に関して重要な役割を有する。カソード材料は特に注目されている。いくつかの材料、例えばリチウム鉄ホスフェート、リチウムコバルトオキシド、及びリチウムニッケルコバルトマンガンオキシドが提案されてきた。広範な研究調査が行われてきているが、これまでに見出された解決策は未だに改善の余地がある。 Lithium-ion secondary batteries are modern devices for storing energy. Many applications have been considered, from small devices such as mobile phones and laptop computers to car batteries and other e-mobility batteries. Various battery components such as electrolytes, electrode materials, and separators have important roles in battery performance. Cathode materials have received particular attention. Several materials have been proposed, such as lithium iron phosphate, lithium cobalt oxide, and lithium nickel cobalt manganese oxide. Although extensive research studies have been conducted, the solutions found so far still leave room for improvement.

カソード活物質は、一般に2段階プロセスを使用することにより製造される。第1段階では、遷移金属(単数又は複数)の難溶性化合物を、例えば炭酸塩又は水酸化物などの溶液から沈殿させることによって製造する。前記難溶性塩は、多くの場合、前駆体とも呼ばれる。第2段階では、前駆体をリチウム化合物、例えばLiCO、LiOH又はLiOと混合し、高温、例えば600~1100℃で焼成する。 Cathode active materials are generally manufactured using a two-step process. In the first step, poorly soluble compounds of the transition metal(s) are prepared by precipitating them from solution, such as carbonates or hydroxides. The poorly soluble salt is often also called a precursor. In the second step, the precursor is mixed with a lithium compound, for example Li 2 CO 3 , LiOH or Li 2 O, and calcined at a high temperature, for example 600-1100°C.

いくつかの技術分野はまだ解決されていない。体積エネルギー密度、容量低下、サイクル安定性などは、まだ研究開発の余地がある分野である。しかしながら、製造では、さらなる問題が見つかっている。製品の品質は一定であることが望ましいが、時には品質及び組成が広範囲で変動することがある。しかしながら、品質のばらつきが大きいと、規格に合わない製品(以下、「規格外」材料とも呼ばれる)が多くなり、コストが増加する可能性がある。多くの場合、カソード活物質が規格外の品質となるのは、前駆体の品質が原因である。 Some technical areas are still unresolved. Volumetric energy density, capacity drop, cycle stability, etc. are areas where there is still room for research and development. However, additional problems have been found in manufacturing. Although it is desirable that the quality of the product be constant, sometimes the quality and composition can vary over a wide range. However, if there are large variations in quality, there will be a large number of products that do not meet the specifications (hereinafter also referred to as "substandard" materials), which may increase costs. Substandard quality of cathode active materials is often due to the quality of the precursor.

したがって、本発明の目的は、電極活物質、特にそれぞれの前駆体の製造において、より均質な製品品質をもたらし、規格外材料の量を低減する方法を提供することであった。 The aim of the present invention was therefore to provide a method that leads to a more homogeneous product quality and reduces the amount of substandard material in the production of electrode active materials, in particular their respective precursors.

したがって、以下で「本発明の方法」又は「(本)発明による方法」とも呼ばれる、冒頭で定義された方法が見出された。本発明の方法は、以下で工程(a)、工程(b)、工程(c)などとしても定義される、冒頭で定義された一連のいくつかの工程を含む。以下、本発明の方法をより詳細に説明する。工程(b)は任意の工程である。 There has therefore been found a method as defined at the outset, which is also referred to below as "method of the invention" or "method according to the invention". The method of the invention comprises a series of several steps as defined at the beginning, also defined below as step (a), step (b), step (c), etc. The method of the present invention will be explained in more detail below. Step (b) is an optional step.

工程(a)では、ニッケルを含む酸化物、(オキシ)水酸化物、酸化物及び炭酸塩から選択され、好ましくはニッケルを含む複合酸化物、複合(オキシ)水酸化物及び複合炭酸塩から選択される前駆体を製造する。このような前駆体が(オキシ)水酸化ニッケル又は酸化ニッケルである実施態様において、このような前駆体は、好ましくは、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物を用いて硫酸ニッケルの水溶液から水酸化ニッケルを沈殿させ、続いて空気中で乾燥させることによって製造される。このような前駆体が少なくとも1種のニッケル以外の金属、例えばコバルト又はマンガンを含む実施態様において、このような前駆体は、複合酸化物、複合(オキシ)水酸化物又は複合炭酸塩である。 In step (a), the compound is selected from nickel-containing oxides, (oxy)hydroxides, oxides and carbonates, preferably selected from nickel-containing composite oxides, composite (oxy)hydroxides and composite carbonates. A precursor is produced. In embodiments where such precursor is nickel (oxy)hydroxide or nickel oxide, such precursor is preferably oxidized to nickel sulfate using an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide. It is produced by precipitating nickel hydroxide from an aqueous solution of nickel hydroxide followed by drying in air. In embodiments where such precursors include at least one metal other than nickel, such as cobalt or manganese, such precursors are complex oxides, complex (oxy)hydroxides or complex carbonates.

好ましくは、前記前駆体は、ニッケルと、コバルト及びマンガンの少なくとも1つと、任意にMg、Al及びYの少なくとも1つ又はTi、Zr、Nb、Ta、Fe、Mo及びWから選択される遷移金属とを含む。 Preferably, the precursor comprises nickel, at least one of cobalt and manganese, and optionally at least one of Mg, Al and Y or a transition metal selected from Ti, Zr, Nb, Ta, Fe, Mo and W. including.

本発明の一実施態様において、前記前駆体は、ニッケルと、コバルト及びマンガンの少なくとも1つの水溶性塩を含有する水溶液から、アルカリ金属(重)炭酸塩で、ニッケルとコバルト及びマンガンの少なくとも1つとを炭酸塩として(共)沈殿させることにより得られる。本発明の文脈における水溶性塩は、20℃で少なくとも50g/lの溶解度を有する塩である。例としては、硝酸塩、酢酸塩、塩化物及び臭化物などのハロゲン化物、特に硫酸塩が挙げられる。ニッケルとコバルト及びマンガンの少なくとも1つとの硝酸塩、酢酸塩又は好ましくは硫酸塩の量は、TMに対応する化学量論比で適用される。前記共沈は、連続、半連続又はバッチプロセスで、上記溶液、例えば重炭酸カリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム又は炭酸ナトリウムの水溶液にアルカリ金属(重)炭酸塩を添加することにより達成することができる。その後、前記共沈に続いて、例えば濾過により母液を取り出し、及びその後に水を除去する。 In one embodiment of the invention, the precursor is an alkali metal (bi)carbonate from an aqueous solution containing nickel and at least one water-soluble salt of cobalt and manganese. It is obtained by (co)precipitation of the carbonate. Water-soluble salts in the context of the present invention are salts with a solubility at 20° C. of at least 50 g/l. Examples include halides such as nitrates, acetates, chlorides and bromides, especially sulfates. The amounts of nitrate, acetate or preferably sulphate of nickel and at least one of cobalt and manganese are applied in stoichiometric ratios corresponding to the TM. Said coprecipitation may be achieved by adding an alkali metal (bi)carbonate to said solution, for example an aqueous solution of potassium bicarbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate or sodium carbonate, in a continuous, semi-continuous or batch process. can. Then, following the coprecipitation, the mother liquor is removed, for example by filtration, and the water is subsequently removed.

前記前駆体は、好ましくは、水を含有する水溶液からニッケルとコバルト及びマンガンの少なくとも1つとを水酸化物として共沈させることによって得られる。例としては、硝酸塩、酢酸塩、塩化物及び臭化物などのハロゲン化物、特に硫酸塩が挙げられる。ニッケルとコバルト及びマンガンの少なくとも1つとの硝酸塩、酢酸塩又は好ましくは硫酸塩の量は、TMに対応する化学量論比で適用される。前記共沈は、連続、半連続またはバッチプロセスで、上記溶液、例えば水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムの水溶液にアルカリ金属水酸化物を添加することにより達成することができる。その後、前記共沈に続いて、例えば濾過により母液を取り出し、及びその後に水を除去する。 The precursor is preferably obtained by coprecipitating nickel and at least one of cobalt and manganese as hydroxide from an aqueous solution containing water. Examples include halides such as nitrates, acetates, chlorides and bromides, especially sulfates. The amounts of nitrate, acetate or preferably sulphate of nickel and at least one of cobalt and manganese are applied in stoichiometric ratios corresponding to the TM. Said coprecipitation can be achieved by adding an alkali metal hydroxide to said solution, for example an aqueous solution of potassium hydroxide or sodium hydroxide, in a continuous, semi-continuous or batch process. Then, following the coprecipitation, the mother liquor is removed, for example by filtration, and the water is subsequently removed.

前記前駆体は粒子形態で作られる。本発明の一実施態様において、前駆体(A)の平均粒径(D50)は、2~20μm、好ましくは3~16μm、より好ましくは7~10μmの範囲である。本発明の文脈における平均粒径(D50)は、例えば光散乱によって決定することができる、体積に基づく粒径の中央値を指す。一実施態様において、前駆体は単峰性粒径分布を有する。他の実施態様において、前駆体の粒子分布は、例えば、1~5μmの範囲における1つの最大値と、7~16μmの範囲内の更なる最大値とを有する二峰性であってもよい。 The precursor is made in particulate form. In one embodiment of the invention, the average particle size (D50) of the precursor (A) is in the range of 2 to 20 μm, preferably 3 to 16 μm, more preferably 7 to 10 μm. Average particle size (D50) in the context of the present invention refers to the median particle size based on volume, which can be determined, for example, by light scattering. In one embodiment, the precursor has a unimodal particle size distribution. In other embodiments, the particle distribution of the precursor may be bimodal, for example with one maximum in the range 1-5 μm and a further maximum in the range 7-16 μm.

前記前駆体の二次粒子の粒子形状は、好ましくは、球形を有する粒子である球体である。球状の球体には、正確に球状のものだけでなく、代表サンプルの少なくとも90%(数平均)の最大直径及び最小直径が10%以下異なる粒子も含む。 The particle shape of the secondary particles of the precursor is preferably a spherical particle having a spherical shape. Spherical spheres include not only exactly spherical particles, but also particles whose maximum and minimum diameters differ by no more than 10% in at least 90% (number average) of a representative sample.

本発明の一実施態様において、前記前駆体は、一次粒子の凝集体である二次粒子から構成される。好ましくは、前記前駆体は、一次粒子の凝集体である球状の二次粒子から構成される。さらにより好ましくは、前記前駆体は、球状の一次粒子又はプレートレットの凝集体である球状の二次粒子から構成される。 In one embodiment of the invention, the precursor is composed of secondary particles that are aggregates of primary particles. Preferably, the precursor is composed of spherical secondary particles that are aggregates of primary particles. Even more preferably, the precursor is composed of spherical primary particles or spherical secondary particles that are aggregates of platelets.

本発明の一実施態様において、前記前駆体は、0.5~0.9の範囲の粒径分布スパンを有することができ、このスパンは、[(D90)-(D10)]を(D50)で除したものと定義され、全てLASER分析により決定される。本発明の別の実施態様において、前記前駆体は、1.1~1.8の範囲の粒径分布スパンを有してもよい。 In one embodiment of the invention, the precursor may have a particle size distribution span ranging from 0.5 to 0.9, which span ranges from [(D90)-(D10)] to (D50) , all determined by LASER analysis. In another embodiment of the invention, the precursor may have a particle size distribution span ranging from 1.1 to 1.8.

本発明の一実施態様において、前記前駆体の比表面積(BET)は、例えばDIN-ISO 9277:2003-05に従って、窒素吸着によって決定され、2~10m/g又はさらに15~100m/gの範囲である。 In one embodiment of the invention, the specific surface area (BET) of said precursor is determined by nitrogen adsorption, for example according to DIN-ISO 9277:2003-05, and is between 2 and 10 m 2 /g or even between 15 and 100 m 2 /g. is within the range of

本発明の一実施態様において、前記前駆体は、X線回折によって得られる結晶学的特性、例えば4.55~4.7Åの範囲のc値によって特徴付けられてもよい。X線図(Cu-Kα)の典型的なピークは、
19.0~19.4で001、
33.0~34.3で100、
38.0~39.5で101、
52.0~53.2で102、
59~61.2で110、
62~65.1で111
の2Θ(2シータ)値を有する。
In one embodiment of the invention, said precursor may be characterized by crystallographic properties obtained by X-ray diffraction, eg c-value in the range 4.55-4.7 Å. A typical peak in the X-ray diagram (Cu-Kα) is
001 from 19.0 to 19.4,
100 between 33.0 and 34.3;
101 at 38.0-39.5,
102 at 52.0-53.2,
110 at 59-61.2,
111 with 62-65.1
It has a 2Θ (2 theta) value of .

本発明の一実施態様において、前記前駆体は、粒子の直径にわたって遷移金属ニッケル、コバルト及びマンガンの均質な分布を有していてもよい。本発明の他の実施態様において、ニッケル、コバルト及びマンガンの少なくとも2つの分布は非均質であり、例えばニッケル及びマンガンの勾配を示すか、又はニッケル、コバルト及びマンガンの少なくとも2つの異なる濃度の層を示す。前記前駆体は、粒子の直径にわたって遷移金属の均質な分布を有することが好ましい。 In one embodiment of the invention, the precursor may have a homogeneous distribution of the transition metals nickel, cobalt and manganese across the particle diameter. In another embodiment of the invention, the distributions of at least two of nickel, cobalt and manganese are non-homogeneous, for example exhibiting a gradient of nickel and manganese, or layers of at least two different concentrations of nickel, cobalt and manganese. show. Preferably, the precursor has a homogeneous distribution of transition metal over the particle diameter.

本発明の一実施態様において、前記前駆体は、ニッケルと、コバルト及びマンガンの少なくとも1つとの以外の元素、例えばMg、Al及びYの少なくとも1つ又はTi、Zr、Nb、Ta、Fe、Mo及びWから選択される遷移金属を、TMに対して0.1~5モル%の量で含有してもよい。しかしながら、前駆体(A)は、ニッケル、コバルト及びマンガン以外の元素を無視できる量、例えば0.05モル%以下の検出レベルしか含有しないことが好ましい。 In one embodiment of the invention, the precursor comprises at least one element other than nickel and at least one of cobalt and manganese, such as at least one of Mg, Al and Y or Ti, Zr, Nb, Ta, Fe, Mo. and W may be contained in an amount of 0.1 to 5 mol % based on TM. Preferably, however, precursor (A) contains elements other than nickel, cobalt and manganese in negligible amounts, for example at detectable levels of 0.05 mol% or less.

前記前駆体は、不純物として、微量の金属イオン、例えば微量のナトリウム、カルシウム、鉄又は亜鉛などの遍在金属を含有してもよいが、このような微量は本発明の明細書において考慮されない。この文脈における微量とは、TMの全金属含有量に対して0.05モル%以下の量を意味する。 The precursor may contain trace amounts of metal ions as impurities, such as traces of ubiquitous metals such as sodium, calcium, iron or zinc, but such trace amounts are not considered in the context of the present invention. Trace in this context means an amount of 0.05 mol % or less relative to the total metal content of the TM.

本発明の一実施態様において、前記前駆体は、そのような前駆体がニッケル、コバルト及びマンガンの1つ以上の硫酸塩の溶液からの共沈によって作られた場合、残留硫酸塩のような1つ以上の不純物を含有する。硫酸塩は、前駆体全体に対して、0.1~0.4質量%の範囲であってよい。 In one embodiment of the invention, said precursor is made by co-precipitation from a solution of one or more sulfates of nickel, cobalt and manganese, such as residual sulfates. Contains one or more impurities. The sulfate may range from 0.1 to 0.4% by weight, based on the total precursor.

本発明の一実施態様において、前記前駆体は、TMの酸化物、オキシ水酸化物又は水酸化物であり、ここで、TMは、一般式(I)

(NiaCobMnc)1-dMd (I)

(式中、aは0.6~0.95、好ましくは0.6~0.9の範囲であり、
bは0.025~0.2、好ましくは0.03~0.12の範囲であり、
cは0.025~0.2、好ましくは0.04~0.1の範囲であり、
dは0~0.1、好ましくは0.005~0.1の範囲であり、
Mは、Al、Ti、Zr、又は前記の少なくとも2つの組み合わせであり、
a+b+c=1である)。
In one embodiment of the invention, the precursor is an oxide, oxyhydroxide or hydroxide of TM, where TM is of general formula (I)

(Ni a Co b Mn c ) 1-d M d (I)

(wherein a is in the range of 0.6 to 0.95, preferably 0.6 to 0.9,
b is in the range of 0.025 to 0.2, preferably 0.03 to 0.12,
c is in the range of 0.025 to 0.2, preferably 0.04 to 0.1,
d is in the range of 0 to 0.1, preferably 0.005 to 0.1,
M is Al, Ti, Zr, or a combination of at least two of the above,
a+b+c=1).

任意に、Mg、Al、Y、Ti、Zr、Nb、Ta、Fe、Mo及びWの少なくとも1つの水溶性化合物から選択される少なくとも1種のドーパントを共沈中に添加してもよい。 Optionally, at least one dopant selected from at least one water-soluble compound of Mg, Al, Y, Ti, Zr, Nb, Ta, Fe, Mo and W may be added during coprecipitation.

本発明の一実施態様において、前記前駆体は、TMの酸化物、オキシ水酸化物又は水酸化物又は炭酸塩であり、ここで、TMは、一般式(I)

(NiaCobMnc)1-dMd (I)

(式中、aは0.3~0.4の範囲であり、
bは0~0.1の範囲であり、
cは0.6~0.7の範囲であり、
dは0~0.1、好ましくは0.005~0.1の範囲であり、
Mは、Al、Ti、Zr、又は前記の少なくとも2つの組み合わせであり、
a+b+c=1である)。
In one embodiment of the invention, the precursor is an oxide, oxyhydroxide or hydroxide or carbonate of TM, wherein TM is of general formula (I)

(Ni a Co b Mn c ) 1-d M d (I)

(In the formula, a is in the range of 0.3 to 0.4,
b is in the range of 0 to 0.1,
c is in the range of 0.6 to 0.7,
d is in the range of 0 to 0.1, preferably 0.005 to 0.1,
M is Al, Ti, Zr, or a combination of at least two of the above,
a+b+c=1).

任意に、Mg、Al、Y、Ti、Zr、Nb、Ta、Fe、Mo及びWの少なくとも1つの水溶性化合物から選択される少なくとも1種のドーパントを共沈中に添加してもよい。 Optionally, at least one dopant selected from at least one water-soluble compound of Mg, Al, Y, Ti, Zr, Nb, Ta, Fe, Mo and W may be added during coprecipitation.

工程(a)を実行することにより、前駆体の水性スラリーが形成される。 By performing step (a), an aqueous slurry of the precursor is formed.

工程(b)において、前記酸化物、(オキシ)水酸化物、水酸化物又は炭酸塩は、固液分離法、例えば濾過又は遠心分離機によって前記水性媒体から除去される。濾過方法はそれ自体既知であり、それらは洗浄工程によってサポートされてもよい。 In step (b), the oxide, (oxy)hydroxide, hydroxide or carbonate is removed from the aqueous medium by solid-liquid separation methods, such as filtration or centrifugation. Filtration methods are known per se and they may be supported by washing steps.

任意の工程(c)において、濾過の場合には濾過ケーキであり得る固体残留物は、空気中で乾燥されてもよい。好適な乾燥温度は、80~200℃、好ましくは105~150℃の範囲である。 In optional step (c), the solid residue, which in case of filtration may be a filter cake, may be dried in air. Suitable drying temperatures range from 80 to 200°C, preferably from 105 to 150°C.

本発明の一実施態様において、工程(c)は、減圧下、例えば200~500ミリバールで行われてもよい。他の実施態様において、工程(c)は常圧下で行われる。 In one embodiment of the invention, step (c) may be carried out under reduced pressure, for example between 200 and 500 mbar. In other embodiments, step (c) is performed under normal pressure.

工程(b)から、又は該当する場合に工程(c)から、固体材料が得られる。このような固体材料は、前駆体として使用されてもよい。 A solid material is obtained from step (b) or, if applicable, from step (c). Such solid materials may be used as precursors.

工程(d)を実行するために、ロボットが適用される。前記ロボットは、分析されるユニット当たり、例えば連続プロセスにおいて30分~1日当たり、又はバッチ若しくは濾過ケーキ当たり、10mg~10g、好ましくは20mg~5g、さらにより好ましくは100mg~2gのサンプルを少なくとも2個、好ましくは3~5個採取する。サンプルの採取数が多ければ多いほど、そのサンプルが前駆体全体の代表的な平均値を提供することが保証される。しかし、サンプルの採取数が多すぎると、分析に費やす前駆体の量が多すぎる。 A robot is applied to perform step (d). Said robot analyzes at least two samples of 10 mg to 10 g, preferably 20 mg to 5 g, even more preferably 100 mg to 2 g per unit to be analyzed, for example per 30 minutes to 1 day in a continuous process, or per batch or filter cake. , preferably 3 to 5 pieces. The greater the number of samples taken, the more guaranteed that the samples provide a representative average value for the entire precursor. However, if too many samples are taken, too much precursor is used for analysis.

好ましい実施態様において、同じバッチ又は濾過ケーキ又はケーキから採取されたサンプルは、組み合わされ、ロボットによってさらなる分析の前に密接に混合される。 In a preferred embodiment, samples taken from the same batch or filter cake or cakes are combined and intimately mixed by a robot before further analysis.

ロボットは、分析される組み合わせされたサンプルに番号を付与し、その後、当該番号をバッチ又は濾過ケーキのそれぞれの番号と組み合わせて、サンプルを追跡できるようにすることができる。 The robot can assign a number to the combined sample being analyzed and then combine that number with the respective number of the batch or filter cake to enable tracking of the sample.

他の実施態様において、バッチ又は濾過ケーキなどに番号を付与せず、単に工程(e)の結果の傾向が決定される。前記傾向が、サンプルが仕様を満たしていないことを示す場合、ロボットは、以下に特徴付けられるように反応(動作)する。 In other embodiments, the batches, filter cakes, etc. are not numbered and the trends in the results of step (e) are simply determined. If the trend indicates that the sample does not meet specifications, the robot reacts (acts) as characterized below.

ロボットは、前記サンプルを採取するためのスパチュラ、スプーン状の器具等のデバイスを保持するロボットアームでサンプルを採取することができる。 The robot can collect the sample with a robotic arm that holds a device such as a spatula, spoon-like instrument, etc. for collecting the sample.

工程(e)において、ロボットは、サンプルを別のロボット又は自身の別の部分に移し、それぞれのロボットが前記サンプルを少なくとも1つの試験ユニットに移して測定を実行する。本発明の文脈において、特に明記されていない限り、サンプルを取り出す同じロボットの「別の部分」と、分析を実施するか、又は合成を実施するユニットに移送する第2の、したがって異なるロボットとの間の区別はなされない。 In step (e), the robot transfers the sample to another robot or another part of itself, each robot transferring said sample to at least one test unit and performing measurements. In the context of the present invention, unless otherwise specified, "another part" of the same robot that takes the sample and a second and therefore different robot that performs the analysis or transports it to the unit that performs the synthesis. No distinction is made between them.

好ましい実施態様において、ロボットは、複数のサンプル、例えば2~12個のサンプルを並行して工程(e)を実行する。 In a preferred embodiment, the robot performs step (e) on multiple samples, for example 2 to 12 samples, in parallel.

本発明のさらなる態様は、以下で本発明のセットアップとも呼ばれる装置のセットアップに関し、ここで、前記セットアップは、10mg~10gの前駆体サンプルを採取する装置を備えるロボット、例えば合成ロボット、及び電極材料混合物を試験ユニットに移送して試験を行うための手段を含む。 A further aspect of the invention relates to a device setup, hereinafter also referred to as an inventive setup, wherein said setup comprises a robot, such as a synthesis robot, equipped with a device for taking 10 mg to 10 g precursor samples, and an electrode material mixture. and means for transporting the test unit to the test unit for testing.

本発明の好ましい実施態様において、本発明のセットアップは、本発明の方法の工程(e)の記載を実行し、電気化学試験の結果を目標値と比較する処理装置をさらに備える。 In a preferred embodiment of the invention, the set-up of the invention further comprises a processing device for carrying out the description of step (e) of the method of the invention and for comparing the results of the electrochemical tests with target values.

本発明の好ましい実施態様において、本発明のセットアップは、入力チャネルを介して入力としてデータを収集し、少なくとも2つの連続するサンプルが目標値から偏差を示す場合に、出力チャネルを介して生産制御機能に電子信号を提供する処理装置をさらに備え、「目標値」という用語は、上記で説明したとおりである。 In a preferred embodiment of the invention, the inventive setup collects data as input via an input channel and provides a production control function via an output channel if at least two consecutive samples show a deviation from the target value. further comprising a processing device for providing an electronic signal to the device, the term “target value” being as explained above.

本発明の一実施態様において、前駆体は、
(e1)粒径、
(e2)元素分布、
(e3)水分含有量、
(e4)XRDにおける結晶学特性、
(e5)比表面積(BET)、又は
(e6)硫酸塩の含有量
から選択される少なくとも1つのパラメータ、好ましくは少なくとも2つのパラメータによって特徴付けられる。
In one embodiment of the invention, the precursor is
(e1) particle size,
(e2) Element distribution,
(e3) moisture content,
(e4) Crystallographic properties in XRD,
Characterized by at least one parameter, preferably at least two parameters selected from (e5) specific surface area (BET), or (e6) sulfate content.

本明細書で言及する粒径(e1)は、好ましくはオートサンプラーを用いた動的光散乱法、又はLASER回折法又は電気音響分光法によって決定される平均粒径(D50)として定義されてよく、体積に基づくの平均値を指す。 The particle size (e1) referred to herein may be defined as the average particle size (D50) determined by dynamic light scattering, preferably using an autosampler, or by LASER diffraction or electroacoustic spectroscopy. , refers to the average value based on volume.

本発明の一実施態様において、粒径(e1)は、例えば[(D90)-(D10)]/(D50)で表される、粒径分布の幅に関する仕様も含む。 In one embodiment of the invention, the particle size (e1) also includes a specification regarding the width of the particle size distribution, for example expressed as [(D90)-(D10)]/(D50).

本発明の一実施態様において、粒径(e1)は、粒径分布のさらなる特徴に関する情報、例えば、粒子径分布が単峰性又は二峰性又は多峰性であるかどうか情報を含む。 In one embodiment of the invention, the particle size (e1) comprises information regarding further characteristics of the particle size distribution, for example whether the particle size distribution is unimodal or bimodal or multimodal.

元素分布は、蛍光X線法、原子発光分光法、原子吸光分光法、又は走査型電子顕微鏡法とEDS、又は前記方法の組み合わせによって決定することができる。元素分布(e2)の更なる詳細については、前述したとおりである。 Elemental distribution can be determined by X-ray fluorescence, atomic emission spectroscopy, atomic absorption spectroscopy, or scanning electron microscopy and EDS, or a combination of the above methods. Further details of the element distribution (e2) are as described above.

水分含有量(e3)には、物理吸着(吸着)水、及び好ましくは化学結合水が含まれる。その認識(知識、knowledge)は、焼成前のリチウム源の量を適切に計算するために重要である。水分含有量(e3)は、カールフィッシャー滴定により測定することができる。好ましくは、水分含有量(e3)は、自動滴定装置でカールフィッシャー滴定によって決定される。水分含有量(e3)は、5~1,000ppmの範囲の水分であってよく、ppmは質量ppmである。 The water content (e3) includes physically adsorbed (adsorbed) water and preferably chemically bound water. That knowledge is important to properly calculate the amount of lithium source before firing. Water content (e3) can be measured by Karl Fischer titration. Preferably, the water content (e3) is determined by Karl Fischer titration in an automatic titrator. The moisture content (e3) may range from 5 to 1,000 ppm of moisture, where ppm is ppm by weight.

XRDからの結晶学特性(e4)、例えば格子定数は、元素組成、二次粒径、一次粒径、結晶歪み(crystallographic strain)、結晶化度、例えばc軸、a軸、不純物に依存する。例として、XRD図におけるピークの幅及び形状が挙げられる。 Crystallographic properties (e4) from XRD, e.g. lattice constant, depend on elemental composition, secondary grain size, primary grain size, crystallographic strain, crystallinity, e.g. c-axis, a-axis, impurities. Examples include the width and shape of peaks in XRD diagrams.

前駆体の比表面積(BET)(以下、BET表面積(e5)とも呼ばれる)は、1~80m/g、好ましくは5~80m/gの範囲であってもよい。BET表面積(e.5)は、オートサンプラーを備えた自動装置により測定することができる。 The specific surface area (BET) (hereinafter also referred to as BET surface area (e5)) of the precursor may range from 1 to 80 m 2 /g, preferably from 5 to 80 m 2 /g. BET surface area (e.5) can be measured by an automatic device equipped with an autosampler.

硫酸塩の含有量(e6)は、イオンクロマトグラフィーにより測定することができる。それは、wt%又は質量%で表され、硫酸塩又はSに対するものである。硫酸塩の含有量は、前駆体の0.5質量%、好ましくは0.4質量%を超えない場合が好ましい。好適な下限は、前駆体に対して、0.1質量%の硫酸塩である。 The sulfate content (e6) can be measured by ion chromatography. It is expressed in wt% or mass% and is relative to sulfate or S. It is preferred that the content of sulfate does not exceed 0.5% by weight, preferably 0.4% by weight of the precursor. A preferred lower limit is 0.1% by weight of sulfate, based on the precursor.

本発明の一実施態様において、本発明の方法は、濾液又は濾過の前のスラリーのサンプルを採取する追加の工程を含む。濾液は、例えば、金属イオン、特にニッケル、及び該当する場合にコバルトについて分析されてもよい。 In one embodiment of the invention, the method of the invention includes the additional step of taking a sample of the filtrate or slurry prior to filtration. The filtrate may, for example, be analyzed for metal ions, particularly nickel and, if applicable, cobalt.

本発明のさらなる態様は、以下で本発明のセットアップとも呼ばれる装置のセットアップに関し、ここで、前記セットアップは、10mg~10gの前駆体サンプルを採取する装置を備える合成ロボット、及び前記サンプルを別のロボット又は同じロボットの別の部分、少なくとも1つの試験ユニットに移送して、
(e1)粒径、
(e2)元素分布、及び
(e3)水分含有量、
(e4)XRDにおける結晶学特性、又は
(e5)比表面積(BET)、
(e6)硫酸塩の含有量
から選択される少なくとも1つのパラメータに関する測定を行うための手段を含む。
A further aspect of the invention relates to a device setup, also referred to below as an inventive setup, wherein said setup comprises a synthetic robot comprising a device for taking a precursor sample of 10 mg to 10 g, and said sample being transferred to another robot. or to another part of the same robot, at least one test unit;
(e1) particle size,
(e2) elemental distribution, and (e3) water content,
(e4) Crystallographic properties in XRD, or (e5) Specific surface area (BET),
(e6) Sulfate content.

好ましい実施態様において、本発明のセットアップは、入力チャネルを介して入力としてステップ(e1)~(e6)のいずれかのデータを収集し、電気化学試験の結果を前記処理装置に格納された目標値と比較する処理装置をさらに含む。処理装置の例としては、コンピュータが挙げられる。本明細書で言及するように、「コンピュータ」という用語は、単一のコンピュータ、又は協働して上記機能を発揮する複数のコンピュータを指すことができる。 In a preferred embodiment, the setup of the invention collects the data of any of steps (e1) to (e6) as input via an input channel and transfers the results of the electrochemical test to the target value stored in said processing device. further comprising a processing device for comparison. An example of a processing device is a computer. As referred to herein, the term "computer" can refer to a single computer or multiple computers that work together to perform the functions described above.

本発明の一実施態様において、本発明のセットアップは、入力チャネルを介して入力としてデータを収集し、少なくとも2つの連続するサンプルが前記処理装置に格納された目標値からの有意な偏差を示した場合に、出力チャネルを介して生産制御機能に電子信号を提供する処理装置をさらに含む。 In one embodiment of the invention, the inventive setup collects data as input via an input channel, and at least two consecutive samples showed a significant deviation from a target value stored in said processing device. In some cases, the apparatus further includes a processing device that provides electronic signals to the production control function via the output channel.

本発明の一実施態様において、本発明のセットアップは、格納されたデータに基づいて、測定値(e1)~(e6)を工程(a)のプロセスパラメータと結合し、したがって、(e1)~(e6)のいずれかの前記測定値(単数又は複数)のデータを、pH値、ニッケル及びその他の金属の含有量、撹拌速度、並びに温度及び乾燥時間などの乾燥パラメータの少なくとも1つに関連付けるモデルをさらに含有する。具体的には、本発明のセットアップにおけるこのような前記処理装置は、規格外のサンプルが採取された場合のモデル及び運転条件との比較に基づいて、適応されたプロセスパラメータを導き出すことができる。 In one embodiment of the invention, the inventive setup combines the measured values (e1) to (e6) with the process parameters of step (a) based on the stored data, thus (e1) to ( e6) a model relating the data of any of said measurement(s) to at least one of the drying parameters, such as pH value, nickel and other metal content, stirring rate, and temperature and drying time; Further contains. In particular, such a processing device in the inventive set-up is able to derive adapted process parameters based on a comparison with the model and the operating conditions when an out-of-spec sample is taken.

実施例によって、本発明をさらに説明する。 The invention is further illustrated by examples.

I.前駆体の提供
I.1 前駆体TM-OH.1の合成、工程(a.1)~(c.1)
撹拌タンク反応器を脱イオン水で充填し、55℃に加熱し、水酸化ナトリウム水溶液を添加することにより、pH値を12に調整した。
I. Providing Precursors I. 1 Precursor TM-OH. Synthesis of 1, steps (a.1) to (c.1)
A stirred tank reactor was filled with deionized water, heated to 55° C. and the pH value was adjusted to 12 by adding aqueous sodium hydroxide solution.

遷移金属硫酸塩水溶液及び水酸化ナトリウム水溶液を1.9の流量比で同時に供給し、総流量を8時間の平均滞留時間とすることにより、共沈反応を開始させた。遷移金属溶液は、Ni、Co及びMnを6:2:2のモル比及び1.65mol/kgの合計の遷移金属濃度で含有した。水酸化ナトリウム水溶液は、25質量%の水酸化ナトリウム溶液であった。水酸化ナトリウム水溶液を別に供給することにより、pH値を11.9に維持した。粒径が安定した後、得られた懸濁液を撹拌容器から連続的に取り出した。得られた懸濁液を濾過し、蒸留水で洗浄し、空気中120℃で乾燥させ、ふるいにかけることにより、混合遷移金属(TM)オキシ水酸化物前駆体TM-OH.1を得た。平均粒径(D50)は10μmであった。 The coprecipitation reaction was started by simultaneously supplying the transition metal sulfate aqueous solution and the sodium hydroxide aqueous solution at a flow rate ratio of 1.9, and making the total flow rate an average residence time of 8 hours. The transition metal solution contained Ni, Co and Mn in a molar ratio of 6:2:2 and a total transition metal concentration of 1.65 mol/kg. The aqueous sodium hydroxide solution was a 25% by mass sodium hydroxide solution. The pH value was maintained at 11.9 by separately feeding an aqueous sodium hydroxide solution. After the particle size stabilized, the resulting suspension was continuously removed from the stirring vessel. The resulting suspension was filtered, washed with distilled water, dried in air at 120° C. and sieved to remove the mixed transition metal (TM) oxyhydroxide precursor TM-OH. I got 1. The average particle size (D50) was 10 μm.

I.2 前駆体TM-OH.2の合成、工程(a.2)~(c.2)
撹拌タンク反応器を脱イオン水及び1kgの水当たり49gの硫酸アンモニウムで充填した。溶液を55℃に加熱し、水酸化ナトリウム水溶液を添加することにより、pH値を12に調整した。
I. 2 Precursor TM-OH. Synthesis of 2, steps (a.2) to (c.2)
A stirred tank reactor was charged with deionized water and 49 g ammonium sulfate per kg water. The solution was heated to 55° C. and the pH value was adjusted to 12 by adding aqueous sodium hydroxide solution.

遷移金属硫酸塩水溶液及び水酸化ナトリウム水溶液を1.8の流量比で同時に供給し、総流量を8時間の平均滞留時間とすることにより、共沈反応を開始させた。遷移金属溶液は、Ni、Co及びMnを8:1:1のモル比及び1.65mol/kgの合計の遷移金属濃度で含有した。水酸化ナトリウム水溶液は、6の質量比の、25質量%の水酸化ナトリウム溶液及び25質量%のアンモニア溶液であった。水酸化ナトリウム水溶液を別に供給することにより、pH値を12に維持した。すべての供給の始動から始めて、母液を継続的に取り出した。33時間後、すべての供給流を停止した。得られた懸濁液を濾過し、蒸留水で洗浄し、空気中120℃で乾燥させ、ふるいにかけることにより、混合遷移金属(TM)オキシ水酸化物前駆体TM-OH.2を得た。平均粒径(D50)は10μmであった。 The coprecipitation reaction was started by simultaneously supplying the transition metal sulfate aqueous solution and the sodium hydroxide aqueous solution at a flow rate ratio of 1.8, and making the total flow rate an average residence time of 8 hours. The transition metal solution contained Ni, Co and Mn in a molar ratio of 8:1:1 and a total transition metal concentration of 1.65 mol/kg. The aqueous sodium hydroxide solution was a 25% by mass sodium hydroxide solution and a 25% by mass ammonia solution in a mass ratio of 6. The pH value was maintained at 12 by separately feeding an aqueous sodium hydroxide solution. Starting from the start of all feeds, mother liquor was removed continuously. After 33 hours, all feed flows were stopped. The resulting suspension was filtered, washed with distilled water, dried in air at 120° C. and sieved to remove the mixed transition metal (TM) oxyhydroxide precursor TM-OH. I got 2. The average particle size (D50) was 10 μm.

工程(d.1)
工程(c.1)の後、それぞれ、ロボットアームが乾燥した材料から1gのTM-OH.1の複数の小さなサンプルを採取した。この提案のために、サンプルを容器内のロボットアームによって小分けし、二酸化炭素の取り込みを避けるために別のロボットアームが容器のキャップを閉めた。その後、閉じた容器を様々なセクションに移送して、分析及び電極処理を行った。
Process (d.1)
After step (c.1), the robot arm collects 1 g of TM-OH. Multiple small samples of 1 were taken. For this proposal, the sample was aliquoted by a robotic arm inside a container, and another robotic arm capped the container to avoid carbon dioxide uptake. The closed container was then transferred to various sections for analysis and electrode processing.

工程(e3.1)、(e4.1)及び(e5.1):
1gのTM-OH.1の1つの容器を自動XRD装置に移して、サンプルの粉末回折パターンを測定した。別の1gのTM-OH.1サンプルを自動カールフィッシャー滴定装置に移して、TM-OH.1材料の水分含有量を測定し、別の5gのTM-OH.1を自動BET表面積測定に使用した。
Steps (e3.1), (e4.1) and (e5.1):
1 g of TM-OH. One container of 1 was transferred to an automatic XRD machine to measure the powder diffraction pattern of the sample. Another 1 g of TM-OH. One sample was transferred to an automatic Karl Fischer titrator and TM-OH. The moisture content of one material was measured and another 5 g of TM-OH. 1 was used for automated BET surface area measurements.

コンピュータが試験結果を特定の結果と比較した。すべてのパラメータが所望の仕様の範囲内である場合、製造プロセスを変更する必要はない。 A computer compared the test results to specific results. If all parameters are within desired specifications, there is no need to change the manufacturing process.

工程(d.2)
工程(c.2)の後、それぞれ、ロボットアームが乾燥した材料から1gのTM-OH.2の複数の小さなサンプルを採取した。この提案のために、サンプルを容器内のロボットアームによって小分けし、二酸化炭素の取り込みを避けるために別のロボットアームが容器のキャップを閉めた。その後、閉じた容器を様々なセクションに移送して、分析及び電極処理を行った。
Process (d.2)
After step (c.2), the robot arm collects 1 g of TM-OH. Multiple small samples of 2 were taken. For this proposal, the sample was aliquoted by a robotic arm inside a container, and another robotic arm capped the container to avoid carbon dioxide uptake. The closed container was then transferred to various sections for analysis and electrode processing.

工程(e3.2)、(e4.2)及び(e5.2):
1gのTM-OH.2の1つの容器を自動XRD装置に移して、サンプルの粉末回折パターンを測定した。別の1gのTM-OH.1サンプルを自動カールフィッシャー滴定装置に移して、TM-OH.1材料の水分含有量を測定し、別の5gのTM-OH.2を自動BET表面積測定に使用した。
Steps (e3.2), (e4.2) and (e5.2):
1 g of TM-OH. One container of 2 was transferred to an automatic XRD machine to measure the powder diffraction pattern of the sample. Another 1 g of TM-OH. One sample was transferred to an automatic Karl Fischer titrator and TM-OH. The moisture content of one material was measured and another 5 g of TM-OH. 2 was used for automated BET surface area measurements.

コンピュータが試験結果を特定の結果と比較した。すべてのパラメータが所望の仕様の範囲内である場合、製造プロセスを変更する必要はない。 A computer compared the test results to specific results. If all parameters are within desired specifications, there is no need to change the manufacturing process.

少なくとも2回の連続した試験で仕様から大きく外れた場合、コンピューターは出力チャンネルを介して生産制御機能に電子信号を送り、仕様外の材料の製造を迅速に停止させることができる。 If the material deviates significantly from specification in at least two consecutive tests, the computer can send an electronic signal via an output channel to a production control function to quickly halt production of the out-of-spec material.

Claims (15)

以下の工程:
(a)水性媒体中での(共)沈殿により、ニッケルを含む酸化物、(オキシ)水酸化物、水酸化物又は炭酸塩を製造する工程と、
(b)固液分離法により、前記水性媒体から、前記酸化物、(オキシ)水酸化物、水酸化物又は炭酸塩を分離する工程と、
(c)任意に、工程(b)からの固体残留物を空気中で乾燥させる工程と、
(d)ロボットを適用して、工程(b)又は、該当する場合に工程(c)からの固体材料から、10mg~10gの少なくとも2つのサンプルを採取する工程と、
(e)前記サンプルを別のロボット又は同じロボットの別の部分に移送する工程であって、それぞれのロボットがサンプルを少なくとも1つの試験ユニットに移送して、
(e1)粒径、
(e2)元素分布、及び
(e3)水分含有量、
(e4)XRDにおける結晶学特性、又は
(e5)比表面積(BET)、
(e6)硫酸塩の含有量
から選択される少なくとも1つのパラメータに関する測定を行う工程と
を含む、電極活物質の前駆体を製造する方法。
The following steps:
(a) producing a nickel-containing oxide, (oxy)hydroxide, hydroxide or carbonate by (co)precipitation in an aqueous medium;
(b) separating the oxide, (oxy)hydroxide, hydroxide or carbonate from the aqueous medium by a solid-liquid separation method;
(c) optionally drying the solid residue from step (b) in air;
(d) applying a robot to take at least two samples of 10 mg to 10 g from the solid material from step (b) or, if applicable, from step (c);
(e) transferring the sample to another robot or another part of the same robot, each robot transferring the sample to at least one test unit;
(e1) particle size,
(e2) elemental distribution, and (e3) water content,
(e4) Crystallographic properties in XRD, or (e5) Specific surface area (BET),
(e6) A method for producing a precursor of an electrode active material, the method comprising: measuring at least one parameter selected from sulfate content.
前記前駆体が、コバルト及びマンガンから選択される少なくとも1種の金属を含む複合酸化物、複合(オキシ)水酸化物及び複合炭酸塩から選択される、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the precursor is selected from a complex oxide, a complex (oxy)hydroxide, and a complex carbonate containing at least one metal selected from cobalt and manganese. ロボットが、複数のサンプルを並行して工程(e)を実行する、請求項1又は2に記載の方法。 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the robot performs step (e) on a plurality of samples in parallel. 工程(e)において、サンプルを1~24時間の間隔で採取する、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。 4. A method according to any one of claims 1 to 3, wherein in step (e), samples are taken at intervals of 1 to 24 hours. 工程(e1)において、粒径分布を決定する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein in step (e1), the particle size distribution is determined. 工程(e2)において、元素分布が、蛍光X線、原子発光分光法、原子吸光分光法、又は走査型電子顕微鏡及びEDSによって決定される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein in step (e2) the elemental distribution is determined by X-ray fluorescence, atomic emission spectroscopy, atomic absorption spectroscopy, or scanning electron microscopy and EDS. . 工程(e3)において、水分含有量が、自動滴定装置でカールフィッシャー滴定によって決定される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。 7. A method according to any one of claims 1 to 6, wherein in step (e3) the water content is determined by Karl Fischer titration in an automatic titrator. 工程(d)~(e)の記載全体が処理装置で実行され、前記試験(単数又は複数)の結果が、処理装置によって目標値と比較する、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。 8. According to any one of claims 1 to 7, the entire description of steps (d) to (e) is carried out in a processing device, and the results of the test(s) are compared with a target value by the processing device. the method of. 前記処理装置が、入力チャネルを介して入力としてデータを収集し、少なくとも2つの連続するサンプルが目標値から負の偏差を示す場合に、出力チャネルを介して生産制御機能に電子信号を提供する、請求項8に記載の方法。 the processing device collects data as input via an input channel and provides an electronic signal to a production control function via an output channel if at least two consecutive samples indicate a negative deviation from a target value; The method according to claim 8. 前記処理装置が、少なくとも1つの測定値(e1)~(e6)に関して目標値から負の偏差を示すサンプルのデータを、工程(a)のプロセスパラメータと結合した格納されたデータと比較し、したがって前記測定値(単数又は複数)(e1)~(e6)のデータをpH値、ニッケル及びその他の金属の含有量、並びに撹拌速度の少なくとも1つに関連付ける、請求項8又は9に記載の方法。 The processing device compares the data of the sample showing a negative deviation from the target value for at least one measured value (e1) to (e6) with the stored data combined with the process parameter of step (a), and thus Method according to claim 8 or 9, characterized in that the data of the measured value(s) (e1) to (e6) are related to at least one of the following: pH value, nickel and other metal content, and stirring speed. ニッケルを含む酸化物、(オキシ)水酸化物、水酸化物又は炭酸塩の10mg~10gのサンプルを採取する装置を備える合成ロボット、及び前記サンプルを試験ユニットとして機能する別のロボット又は同じロボットの別の部分に移送して、
(e1)粒径、
(e2)元素分布、及び
(e3)水分含有量、
(e4)XRDにおける結晶学特性、又は
(e5)比表面積(BET)、
(e6)硫酸塩の含有量
から選択される少なくとも1つのパラメータに関する測定を行うための手段を含む、装置のセットアップ。
A synthesis robot equipped with a device for taking samples of 10 mg to 10 g of nickel-containing oxides, (oxy)hydroxides, hydroxides or carbonates, and of another robot or the same robot serving said samples as a test unit. Transfer to another part
(e1) particle size,
(e2) elemental distribution, and (e3) water content,
(e4) Crystallographic properties in XRD, or (e5) Specific surface area (BET),
(e6) an apparatus set-up comprising means for making measurements regarding at least one parameter selected from: (e6) sulphate content;
入力チャネルを介して入力としてステップ(e1)~(e6)のいずれかのデータを収集し、電気化学試験の結果を処理装置に格納された目標値と比較する処理装置をさらに含む、請求項11に記載のセットアップ。 Claim 11 further comprising a processing device for collecting the data of any of steps (e1) to (e6) as input via an input channel and for comparing the results of the electrochemical test with a target value stored in the processing device. Setup as described in. 入力チャネルを介して入力としてデータを収集し、少なくとも2つの連続するサンプルが処理装置に格納された目標値からの有意な偏差を示した場合に、出力チャネルを介して生産制御機能に電子信号を提供する処理装置をさらに含む、請求項11又は12に記載のセットアップ。 Collecting data as an input through an input channel and sending an electronic signal to a production control function through an output channel when at least two consecutive samples show a significant deviation from the target value stored in the processing device. 13. A setup according to claim 11 or 12, further comprising a processing device for providing. 前記処理装置が、格納されたデータに基づいて、測定値(e1)~(e6)を工程(a)のプロセスパラメータと結合し、したがって、前記測定値(単数又は複数)(e1)~(e6)のデータを、pH値、ニッケル及びその他の金属の含有量、並びに撹拌速度に関連付けるモデルをさらに含有する、請求項11から13のいずれか一項に記載のセットアップ。 The processing device combines the measured values (e1) to (e6) with the process parameters of step (a) based on the stored data, and thus combines the measured values (e1) to (e6) with the process parameters of step (a). 14. The setup according to any one of claims 11 to 13, further comprising a model relating the data of ) to the pH value, the content of nickel and other metals, and the stirring speed. 前記処理装置が、規格外のサンプルが採取された場合のモデル及び運転条件との比較に基づいて、プロセスパラメータを適応することができる、請求項14に記載のセットアップ。 15. The setup of claim 14, wherein the processing device is capable of adapting process parameters based on a comparison with a model and operating conditions when an out-of-spec sample is taken.
JP2023514076A 2020-08-31 2021-08-24 Method for producing electrode active material precursor Pending JP2023539886A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20193550.9 2020-08-31
EP20193550 2020-08-31
PCT/EP2021/073368 WO2022043314A1 (en) 2020-08-31 2021-08-24 Process for making a precursor of an electrode active material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023539886A true JP2023539886A (en) 2023-09-20

Family

ID=72292319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023514076A Pending JP2023539886A (en) 2020-08-31 2021-08-24 Method for producing electrode active material precursor

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4204138A1 (en)
JP (1) JP2023539886A (en)
CN (1) CN116209639A (en)
CA (1) CA3189655A1 (en)
WO (1) WO2022043314A1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6129836B2 (en) * 2011-08-12 2017-05-17 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Particle synthesis apparatus and method
US10727532B2 (en) * 2015-12-15 2020-07-28 Gs Yuasa International Ltd. Positive active material for lithium secondary battery, method for producing precursor of positive active material, method for producing positive active material, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
EP3652112B1 (en) * 2017-07-14 2021-05-19 Basf Se Process for making an electrode active material
CN111426595A (en) * 2020-03-24 2020-07-17 中冶长天国际工程有限责任公司 Moisture granularity detection robot system and sintering mixing granulation control method and system

Also Published As

Publication number Publication date
EP4204138A1 (en) 2023-07-05
CA3189655A1 (en) 2022-03-03
CN116209639A (en) 2023-06-02
WO2022043314A1 (en) 2022-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10326133B2 (en) Methods of making inorganic compounds
US10312508B2 (en) Lithium metal composite oxide powder
CA2778286C (en) Nickel-cobalt-manganese-based compound particles and process for producing the nickel-cobalt-manganese-based compound particles, lithium composite oxide particles and process for producing the lithium composite oxide particles, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP7215169B2 (en) Nickel-manganese composite hydroxide and method for producing same, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing same, and non-aqueous electrolyte secondary battery
EP2693536B1 (en) Positive electrode active material for lithium ion batteries, positive electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery
CN108025926B (en) Lithium-nickel-manganese-based transition metal oxide particles, production thereof and use thereof as electrode material
CN110650923B (en) Method for preparing positive electrode active material
JP5938614B2 (en) Lithium cobalt oxide material
JP7135856B2 (en) Nickel-manganese composite hydroxide and method for producing same, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing same, and non-aqueous electrolyte secondary battery
KR100483656B1 (en) Synthesis of Lithium Cobalt Dioxide
EP2541653A1 (en) Positive electrode active material precursor particulate powder and positive electrode active material particulate powder, and non-aqueous electrolyte secondary battery
TWI636613B (en) Composite oxyhydroxide of nickel-manganese, production method thereof and use thereof
KR102030866B1 (en) Metal-containing trimanganese tetraoxide composite particles and method for producing same
KR20140128949A (en) Nickel-cobalt-manganese composite hydroxide and method for manufacturing same
KR20120108031A (en) Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery
JP6357928B2 (en) Nickel-manganese composite oxyhydroxide, method for producing the same, and use thereof
KR20190008420A (en) Core-shell electroactive material
JP6910697B2 (en) Manufacturing method of positive electrode active material
KR20230019838A (en) Method for producing particulate (oxy)hydroxide
JP7135354B2 (en) Positive electrode active material precursor for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing positive electrode active material precursor for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2015110509A (en) Nickel-manganese composite oxide, method of producing the same, and application thereof
JP7338133B2 (en) Positive electrode active material precursor for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing positive electrode active material precursor for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2023539886A (en) Method for producing electrode active material precursor
JP7206808B2 (en) Cobalt-manganese composite oxide, production method thereof, and use thereof
CN115702513A (en) Method for producing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery