JP3334179B2 - 非水電解液二次電池用正極活物質の製造法 - Google Patents
非水電解液二次電池用正極活物質の製造法Info
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
特にリチウム複合酸化物を正極の活物質材料に用いた電
池の改良に関するものである。
子機器のポータブル化、コードレス化が急速に進んでお
り、これらの駆動用電源として小型、軽量で高エネルギ
ー密度を有する二次電池への要求が高い。
ウム二次電池は、とりわけ高電圧、高エネルギー密度を
有する電池として期待が大きい。
リチウムをインターカレーション、デインターカレーシ
ョンすることのできるLiCoO2,LiNiO2あるい
はこれらの酸化物に遷移金属元素を一部置換した複合酸
化物などの層状化合物の研究開発が盛んに行われてい
る。
iyNi2-yO2の合成を空気雰囲気で600〜800℃
の温度で加熱することにより得られるとしている。
はLixNiyCo1-yO2の合成を空気雰囲気で900℃
の温度で5時間加熱することにより得られるとしてい
る。
LiMO2(MはCo,Ni,Fe,Mnの内から選択
される1種または2種以上の元素)の合成を600〜8
00℃の温度で加熱することにより得られるとし、好ま
しくは800℃で6時間の処理を2回行うことが良好で
あるという提案がなされている。
はAxMyNzO2(但しAはアルカリ金属、Mは遷移金
属、NはAl,In,Snの中の少なくとも1種で0.
05≦x≦1.10,0.85≦y≦1.00,0.0
01≦z≦0.10)の合成に当たっては、例えば65
0℃で5時間仮焼し、次いで850℃で12時間いずれ
も空気雰囲気で焼成することにより得られると提案して
いる。
級の放電電圧をもった高エネルギー密度の二次電池の具
体化開発が進められている。
合酸化物はリチウムに対し4V以上の電位を示し、正極
活物質として用いると100mAh/g以上の放電容量
が得られるなど、高エネルギー密度を有する二次電池の
実現が期待できる。
容量は、合成された活物質の結晶構造に起因する。すな
わち、目的とする活物質の結晶体が空間群R−3mに帰
属する層状の結晶構造ですべてを占めることができれば
充放電容量は最大に得られる。
Fm3mに帰属する岩塩構造の結晶領域ができる。すな
わち、合成時のLi熱拡散において十分な酸素が与えら
れない場合あるいはLiが結晶マトリクスに十分拡散で
き得るだけの熱振動や十分な反応時間が与えられない場
合に岩塩構造領域が生じる。
動、拡散、収納サイトが極端に減少し、結果として充放
電容量が低下するという問題が生じる。
系の複合酸化物を合成した場合、上記のような理由で高
容量が得られる空間群R−3m構造の活物質を得ること
は困難であった。
0〜800℃で1回ないし2回焼成をそれぞれ10時間
以内で行っても、図6のX線回折図が示すように完全な
空間群R−3m構造を保持した結晶構造を得ることはで
きない。すなわち、図6のミラー指数(003)面に対
する(104)面のピーク強度比は1より大きく、同様
に(101)面に対する(102)ないし(006)面
のピーク強度比も1より大きくなっており、空間群R−
3mが主構造である図2の各ピーク強度比と大きく異な
る。また、結晶格子パラメータである格子定数は、図2
の場合、a0が2.885Å,c0が14.192Åであ
ったのに対し、図6の場合、a0が2.905Å,c0が
14.235Åとなり、格子が膨張する挙動を示した。
なることから、空間群R−3mと結晶パラメータが類似
した空間群Fm3m領域が混在し、結晶空間が歪んだも
のと考えられる。
な充放電容量を有した活物質が得られないという課題が
生じる。
めに本発明は、活物質材料が化学式LiyNi1-xMn x
O2において、式中x,yのモル数が0≦x≦0.3,
1.0≦y≦1.3で表されるものであって、xが示す
Mnの原子モル数に相当するマンガン化合物と1−xが
示すNiの原子モル数に相当するNi(OH)2,Ni
CO3の群の中から選ばれた少なくとも1種のニッケル
化合物とyが示すLi原子モル数に相当するリチウム化
合物を出発物質とし、合成過程が予備乾燥後、第1の熱
処理を施し、降温過程を経て中間体を得た後、再度第1
熱処理とは異なる温度で第2の熱処理を施し、焼成の処
理雰囲気が空気もしくは酸素を用いる酸化雰囲気である
合成方法を用いるものである。
化合物がLiNO3水和物の場合、第1の熱処理として
550〜650℃で15〜20時間焼成し、その後常温
を経由して中間体を得、その後再び700〜800℃で
20〜25時間第2の熱処理を施すものである。一方、
リチウム化合物がLi2CO3の場合、第1の熱処理とし
て650〜750℃で15〜20時間焼成し、その後常
温を経由して中間体を得、その後再び800〜900℃
で20〜25時間第2の熱処理を施すものである。
iNO3水和物の場合、第1の熱処理として700〜8
00℃で20〜25時間焼成し、その後常温を経由して
中間体を得、その後再び250〜350℃で10〜15
時間第2の熱処理を施すものである。一方、リチウム化
合物がLi2CO3の場合、第1の熱処理として800〜
900℃で20〜25時間焼成し、その後常温を経由し
て中間体を得、その後再び250〜350℃で10〜1
5時間第2の熱処理を施すものである。
充放電容量の高い非水電解液二次電池用正極活物質が得
られることを見出したものである。
O2の合成は、出発物質のNi,Li化合物から直接、
熱処理を受けて得られるのではなく、中間体を経由して
から図2で示した最終目的物が得られる。この中間体
は、出発材料のLi化合物が硝酸塩である場合、出発材
料のNi化合物であるNi(OH)2もしくはNiCO3
が一旦、配位子交換を行ってアルカリ金属類との反応性
が高い塩基性硝酸ニッケルを経て、さらに菱面体構造を
主とするNiO化合物にLiが挿入された生成物の形態
を有する。また、出発材料のLi化合物が炭酸塩である
場合、出発材料のNi化合物であるNi(OH)2もし
くはNiCO3が直接菱面体構造を主とするNiO化合
物に溶融Liが挿入された生成物の形態を有する。いず
れのLi化合物を用いても中間体の形態は、図1、図3
で見られる菱面体構造を主とするNiO型の化合物であ
り、硝酸塩系では600℃付近、炭酸系では700℃付
近で生成していることを高温X線回折装置により確認し
ている。なお、Li塩の種類によって生成温度過程が異
なるのは、融点が前者の硝酸塩の場合260℃付近に、
後者の炭酸塩の場合700℃付近に存在するためで、熱
分析により確認している。
する前段階、いわゆる前駆体として位置付けることがで
きる。すなわち、菱面体構造を主とするNiO型と同様
の酸素最密充填形式を持ち、しかもNiとO原子の近接
位置にLiサイトを持ち合わせているため、R−3m構
造への変化を容易にするものと考えられる。R−3mへ
の構造変化では中間体合成温度より高温にする必要があ
り、硝酸塩系では700℃以上、炭酸系では800℃以
上で生成していることを高温X線回折装置により確認し
ている。また、両者とも950℃以上の温度ではR−3
m構造とは異なった同定不明の結晶構造が見られた。し
たがって、焼成温度範囲上限は950℃としなければな
らない。
あるいは昇温した場合、上記と同様の理由で良好な空間
群R−3m構造を有した活物質が得られるはずである
が、常温まで降温後混合し、再熱処理したものと比較し
て良好なものが得られなかった。これは、降温過程で熱
振動を一旦減少させることで、過度の原子移動や遷移な
ど一連の反応過程を休止し、金属と酸素間の配列を整
え、部分的なR−3m構造への構造変化を止めることお
よび焼結体の粉砕と混合により活物質材料のバルクを均
一化させることが重要であることを示している。
で降温して一旦中間体を生成してから、再び熱処理を行
うことが重要である。
物を常温において経由せずに空間群R−3m構造を得る
場合、上述のように確かに良好な特性を示すものは得難
い。
ようとして良好な特性が得られにくい活物質であって
も、これを先の中間体とは異なる別の中間体として考え
れば、次のような方法で良好なR−3m構造が得られ
る。すなわち、不完全なR−3m構造の中間体を後工程
として粉砕混合後、再度熱処理を加えることで、金属と
酸素間の再配列を行い、活物質バルク表面のLi濃度の
不均一性を改善することができる。なお、この場合の再
加熱温度は、この中間体合成温度よりも低温であること
が望ましい。
通なことは、処理雰囲気が酸化雰囲気を用いることであ
る。もともと、Ni酸化物(形式価数3価として)は3
d軌道の上位バンドを形成するeg軌道に電子が0〜1
個(1電子反応として)存在するといわれており、電子
和反応は起こりにくい性質を持ち合わせている。
させられるから、配位子である酸素が相当量存在しなけ
ればLiのマトリクス内挿入が困難になる。
うことが重要であり、好ましくは酸素雰囲気下で行うこ
とが良い。
に沿って説明する。
材料としてNi(OH)2もしくはNiCO3、LiNO
3水和物もしくはLi2CO3、マンガン化合物として例
えばMnO2を所定の組成比率になるように混合した
後、錠剤に成形して150℃で15時間予備乾燥を行
う。これは出発材料の付着水分を除去する必要があるた
めである。
を経由して粉砕混合の後、再度第1の熱処理とは異なる
温度で第2の熱処理を施すものである。焼成雰囲気は酸
化雰囲気とし好ましくは酸素を用いるものである。
め、試験的にモデルセルを用いて単極の充放電容量試験
により評価した。試料電極の構成は、正極活物質とアセ
チレンブラックとフッ素樹脂系結着剤が重量比で7:
1.5:1.5となるように混合した正極合剤0.4g
を8cm2のメッシュ状の電極に充填し、対極Li、参照
極を別のLi、電解液をエチレンカーボネートとジエチ
レンカーボネート1:1の混合溶媒にLiPF61モル
/l溶解した溶液50mlとし、充放電条件は0.5mA/
cm2の定電流で下限電圧3.0V、上限電圧4.3Vの
範囲で行った。
ついて説明する。この種の化合物はLiNiO2として
も十分な電気化学的特性が得られるが、Mn添加は混合
原子価状態が得られ、特に活物質の電気伝導度や放電作
動電圧をより高くする効果があり、高エネルギー化に有
用な手法である。
が、xの範囲が0.3を越えるものはそれ以下のものに
比べて結晶構造がブロードになる傾向が見られ結晶性が
低下する。また、xが0.4になるとMnスピネル相の
ピークが現れるようになり、充放電容量の低下が懸念さ
れる。また、Li量を決めるyが1.0を切ると、先に
説明したようにR−3m構造の(101)面に対する
(006)面の回折ピーク強度が1.0より大きくなり
Fm3m領域が増大し、充放電容量が低下する。逆に、
yが1.3以上になると活物質表面に過剰Liが存在す
るようになり極板構成後腐食が発生しやすくなる。
範囲は、0≦x≦0.3,1.0≦y≦1.3とするこ
とが好ましい。以下の実施例では、x=0,0.2およ
びy=1.0,1.1とした場合の基本組成として説明
している。
nO2の場合について説明する。
発物質50gをアルミナ容器に入れ、150℃で15時
間予備乾燥して付着水分を脱水した後、第1の熱処理と
して500〜700℃、焼成時間10〜25時間、酸素
雰囲気中で焼成を行ってから常温に戻し、図1と同一の
結晶構造を有する中間体の生成条件をX線回折図から判
断し選定した。
間体の生成の有無をプロットしたものである。なお、各
X線回折図から判断する際に、中間体と別の結晶構造を
示す、例えば、未反応のLi化合物が含まれるような場
合は適正でないと判断しプロットを除外している。
650℃、焼成時間15〜25時間の条件であれば中間
体の生成は可能である。温度が500℃では未反応Li
化合物が見られるし、700℃ではR−3m構造が一部
見出されるのでこの条件では適正でない。また、焼成温
度領域が生成可能範囲であっても、焼成10時間では未
反応Li化合物が残存したり、25時間の場合では逆に
焼成時間は既に十分であり、20時間の場合とほとんど
変化がないことから焼成時間の上限は20時間でも十分
であると考えられる。
は、酸素雰囲気で焼成温度550〜650℃、焼成時間
15〜20時間とすることが好ましい。
15時間焼成して得た中間体を十分に粉砕して100メ
ッシュアンダーの粉体を得て、再度第2の熱処理を行
う。
成時間15〜30時間、酸素雰囲気中で焼成を行ってか
ら常温に戻し、図2と同一の結晶構造を有する空間群R
−3mの目的物の生成条件をX線回折図から判断し選定
した。
的物の生成の有無をプロットしたものである。なお、各
X線回折図から判断する際に、目的物R−3m構造と別
の結晶構造を示す例えば、空間群Fm3mの岩塩領域あ
るいは第1熱処理で得た中間体が残存するような場合は
適正でないと判断しプロットを除外している。
800℃、焼成時間20〜25時間の条件であれば目的
物の生成は可能である。温度が650℃では未反応の第
1熱処理で得た中間体が残存するし、850℃ではFm
3m構造が一部見出されるのでこの条件では適正でな
い。また、焼成温度領域が生成可能範囲であっても、焼
成15時間では未反応の中間体が残存したり、30時間
の場合では逆に焼成時間は既に十分であり、25時間の
場合とほとんど変化がないことから焼成時間の上限は2
5時間でも十分であると考えられる。
を得る焼成条件は、上記で説明した中間体を経由した
後、第2の熱処理として焼成温度700〜800℃、焼
成時間20〜25時間、酸素雰囲気で合成することが好
ましい。
ても、あるいは焼成雰囲気を空気で行っても同様の結果
が得られた。また、本実施例1では、中間体として焼成
温度600℃、焼成時間15時間の処理で得られたもの
を用いたが、焼成温度550〜650℃、焼成時間15
〜20時間の条件範囲で得られた中間体を用いても後工
程の熱処理で有効な結果が得られる。
Li2CO3,MnO2の場合について説明する。
発物質50gをアルミナ容器に入れ150℃で15時間
予備乾燥して付着水分を脱水した後、第1の熱処理とし
て600〜800℃、焼成時間10〜25時間、酸素雰
囲気中で焼成を行ってから常温に戻し、図3と同一の結
晶構造を有する中間体の生成条件をX線回折図から判断
し選定した。
間体の生成の有無をプロットしたものである。なお、各
X線回折図から判断する際に、中間体と別の結晶構造を
示す例えば、未反応のLi化合物が含まれるような場合
は適正でないと判断しプロットを除外している。
750℃、焼成時間15〜25時間の条件であれば中間
体の生成は可能である。温度が600℃では未反応Li
化合物が見られるし、800℃ではR−3m構造が一部
見出されるのでこの条件では適正でない。また、焼成温
度領域が生成可能範囲であっても、焼成10時間では未
反応Li化合物が残存したり、25時間の場合では逆に
焼成時間は既に十分であり、20時間の場合とほとんど
変化がないことから焼成時間の上限は20時間でも十分
であると考えられる。
は、酸素雰囲気で焼成温度650〜750℃、焼成時間
15〜20時間とすることが好ましい。
15時間焼成して得た中間体を十分に粉砕して100メ
ッシュアンダーの粉体を得て、再度第2の熱処理を行
う。
成時間15〜30時間、酸素雰囲気中で焼成を行ってか
ら常温に戻し、図2と同一の結晶構造を有する空間群R
−3mの目的物の生成条件をX線回折図から判断し選定
した。図10は、各焼成温度と焼成時間の条件で目的物
の生成の有無をプロットしたものである。なお、各X線
回折図から判断する際に、目的物R−3m構造と別の結
晶構造を示す例えば、空間群Fm3mの岩塩領域あるい
は第1熱処理で得た中間体が残存するような場合は適正
ではないと判断しプロットを除外している。
〜900℃、焼成時間20〜25時間の条件であれば目
的物の生成は可能である。温度が750℃では未反応の
第1熱処理で得た中間体が残存するし、950℃ではF
m3m構造が一部見出されるのでこの条件では適正でな
い。また、焼成温度領域が生成可能範囲であっても、焼
成15時間では未反応の中間体が残存したり、30時間
の場合では逆に焼成時間は既に十分であり、25時間の
場合とほとんど変化がないことから焼成時間の上限は2
5時間でも十分であると考えられる。
を得る焼成条件は、上記で説明した中間体を経由した
後、第2の熱処理として焼成温度800〜900℃、焼
成時間20〜25時間、酸素雰囲気で合成することが好
ましい。
てもあるいは焼成雰囲気を空気で行っても同様の結果が
得られた。また、本実施例2では、中間体として焼成温
度700℃、焼成時間15時間の処理で得られたものを
用いたが、焼成温度650〜750℃、焼成時間15〜
20時間の条件範囲で得られた中間体を用いても後工程
の熱処理で有効な結果が得られる。
LiNO3,MnO2の場合について説明する。
発物質50gをアルミナ容器に入れ150℃で15時間
予備乾燥して付着水分を脱水した後、第1の熱処理とし
て650〜850℃、焼成時間10〜30時間、酸素雰
囲気中で焼成を行ってから常温に戻し、図4と同一の結
晶構造を有する不完全な空間群R−3m構造を有する中
間体の生成条件をX線回折図から判断し選定した。
中間体の生成の有無をプロットしたものである。なお、
各X線回折図から判断する際に、中間体と別の結晶構造
を示す例えば、実施例1で述べたNiO酸化物型中間体
の残存や空間群Fm3m構造領域が存在するような場合
は適正ではないと判断しプロットを除外している。
〜800℃、焼成時間15〜30時間の条件であれば中
間体の生成は可能である。温度が650℃では実施例1
で述べたNiO酸化物型中間体が見られるし、850℃
ではFm3m構造が一部見出されるのでこの条件では適
正でない。また、焼成温度領域が生成可能範囲であって
も、焼成15時間ではNiO酸化物型中間体が残存した
り、30時間の場合では逆に焼成時間は既に十分であ
り、25時間の場合とほとんど変化がないことから焼成
時間の上限は25時間でも十分であると考えられる。
は、酸素雰囲気で焼成温度700〜800℃、焼成時間
20〜25時間とすることが好ましい。
25時間焼成して得た中間体を十分に粉砕して100メ
ッシュアンダーの粉体を得て、再度第2の熱処理を行
う。
成時間5〜20時間、酸素雰囲気中で焼成を行ってから
常温に戻し、図2と同一の結晶構造を有する空間群R−
3mの目的物の生成条件をX線回折図から判断し選定し
た。
群R−3m構造ができているので、判断基準は図2のミ
ラー指数(101)面に対する(006)面もしくは
(102)面の回折ピーク強度比が0.40以下である
という結晶パラメータを用いる。
おいて上記回折ピーク強度比が0.40以下であるとい
う結晶パラメータを得たものについてプロットしたもの
である。
〜350℃、焼成時間10〜15時間の条件であれば目
的物の結晶パラメータが得られる。温度が200℃では
十分な結晶成長が期待できず、400℃では結晶パラメ
ータが再び0.4より大きくなる傾向があり、結晶内の
再配列の乱れが原因であると推測される。
ても、焼成5時間では十分な結晶成長が期待できない
し、20時間の場合では逆に焼成時間は既に十分であ
り、15時間の場合とほとんど変化がないことから焼成
時間の上限は15時間でも十分であると考えられる。
的物を得る焼成条件は、上記で説明した中間体を経由し
た後、第2の熱処理として焼成温度250〜350℃、
焼成時間10〜15時間、酸素雰囲気で合成することが
好ましい。なお、出発物質として、NiCO3を用いて
もあるいは焼成雰囲気を空気で行っても同様の結果が得
られた。また、本実施例3では、中間体として焼成温度
750℃、焼成時間25時間の処理で得られたものを用
いたが、焼成温度700〜800℃、焼成時間20〜2
5時間の条件範囲で得られた中間体を用いても後工程の
熱処理で有効な結果が得られる。
Li2CO3,MnO2の場合について説明する。
発物質50gをアルミナ容器に入れ150℃で15時間
予備乾燥して付着水分を脱水した後、第1の熱処理とし
て750〜950℃、焼成時間15〜30時間、酸素雰
囲気中で焼成を行ってから常温に戻し、図5と同一の結
晶構造を有する不完全な空間群R−3m構造を有する中
間体の生成条件をX線回折図から判断し選定した。
中間体の生成の有無をプロットしたものである。なお、
各X線回折図から判断する際に、中間体と別の結晶構造
を示す例えば、実施例2で述べたNiO酸化物型中間体
の残存や空間群Fm3m構造領域が存在するような場合
は適正ではないと判断しプロットを除外している。
〜900℃、焼成時間20〜30時間の条件であれば中
間体の生成は可能である。温度が750℃では実施例1
で述べたNiO酸化物型中間体が見られるし、950℃
ではFm3m構造が一部見出されるのでこの条件では適
正でない。また、焼成温度領域が生成可能範囲であって
も、焼成15時間ではNiO酸化物型中間体が残存した
り、30時間の場合では逆に焼成時間は既に十分であ
り、25時間の場合とほとんど変化がないことから焼成
時間の上限は25時間でも十分であると考えられる。
は、酸素雰囲気で焼成温度800〜900℃、焼成時間
20〜25時間とすることが好ましい。
25時間焼成して得た中間体を十分に粉砕して100メ
ッシュアンダーの粉体を得て、再度第2の熱処理を行
う。
成時間5〜20時間、酸素雰囲気中で焼成を行ってから
常温に戻し、図2と同一の結晶構造を有する空間群R−
3mの目的物の生成条件をX線回折図から判断し選定し
た。
群R−3m構造ができているので、判断基準は図2のミ
ラー指数(101)面に対する(006)面もしくは
(102)面の回折ピーク強度比が0.40以下である
という結晶パラメータを用いる。
おいて上記回折ピーク強度比が0.40以下であるとい
う結晶パラメータを得たものについてプロットしたもの
である。
〜350℃、焼成時間10〜15時間の条件であれば目
的物の結晶パラメータが得られる。温度が200℃では
十分な結晶成長が期待できず、400℃では結晶パラメ
ータが再び0.4より大きくなる傾向があり、結晶内の
再配列の乱れが原因であると推測される。
ても、焼成5時間では十分な結晶成長が期待できない
し、20時間の場合では逆に焼成時間は既に十分であ
り、15時間の場合とほとんど変化がないことから焼成
時間の上限は15時間でも十分であると考えられる。
的物を得る焼成条件は、上記で説明した中間体を経由し
た後、第2の熱処理として焼成温度250〜350℃、
焼成時間10〜15時間、酸素雰囲気で合成することが
好ましい。
てもあるいは焼成雰囲気を空気で行っても同様の結果が
得られた。また、本実施例4では、中間体として焼成温
度850℃、焼成時間25時間の処理で得られたものを
用いたが、焼成温度800〜900℃、焼成時間20〜
25時間の条件範囲で得られた中間体を用いても後工程
の熱処理で有効な結果が得られる。
LiNO3,MnO2の場合について説明する。
発物質50gをアルミナ容器に入れ150℃で15時間
予備乾燥して付着水分を脱水した後、焼成温度750
℃、焼成時間10時間、酸素雰囲気中で焼成を行った。
す。図15に示したように良好なR−3m構造を有する
結晶構造は得られない。
た出発物質50gをアルミナ容器に入れ150℃で15
時間予備乾燥して付着水分を脱水した後、焼成温度75
0℃、焼成時間10時間、酸素雰囲気中で焼成を行い、
常温に降温し、粉砕混合後、再度焼成温度750℃、焼
成時間10時間、酸素雰囲気中で焼成を行った。
す。図16に示したように良好なR−3m構造を有する
結晶構造は得られない。
2で得られた試料のモデルセルによる10サイクル充放
電経過後における正極単極の放電容量を(表1)に示
す。
1-xMnxO2の組成範囲で、x=0,0.2とし、y=
1.0,1.1とした。
を焼成温度600℃、焼成時間15時間の処理で得、後
工程で焼成温度750℃、焼成時間25時間の処理で得
た正極活物質とした。
を焼成温度700℃、焼成時間15時間の処理で得、後
工程で焼成温度850℃、焼成時間25時間の処理で得
た正極活物質とした。
を焼成温度750℃、焼成時間25時間の処理で得、後
工程で焼成温度350℃、焼成時間15時間の処理で得
た正極活物質とした。
を焼成温度850℃、焼成時間25時間の処理で得、後
工程で焼成温度350℃、焼成時間15時間の処理で得
た正極活物質とした。
方法を用いれば、従来120〜130mAh/gであっ
た放電容量を140〜150mAh/gの高容量化が図
られる。
ば活物質材料が化学式LiyNi1-xMnxO2において、
式中x,yのモル数が0≦x≦0.3,1.0≦y≦
1.3で表されるものであって、xが示すMnの原子モ
ル数に相当するマンガン化合物と1−xが示すNiの原
子モル数に相当するNi(OH)2,NiCO3の群の中
から選ばれた少なくとも1種のニッケル化合物とyが示
すLi原子モル数に相当するリチウム化合物を出発物質
として、これらを予備乾燥後、第1の熱処理を施し、降
温過程を経て中間体を得た後、再度第1熱処理とは異な
る温度で第2の熱処理を施し、焼成の処理雰囲気が空気
もしくは酸素を用いる酸化雰囲気である合成方法を用い
れば、高容量の正極活物質が得られる。
550〜650℃で得られる中間体のX線回折図
1-xMnxO2正極活物質のX線回折図
650〜750℃で得られる中間体のX線回折図
700〜800℃で得られる中間体のX線回折図
800〜900℃で得られる中間体のX線回折図
のX線回折図
焼成時間の関係を示した図
的物を得るための焼成温度と焼成時間の関係を示した図
焼成時間の関係を示した図
目的物を得るための焼成温度と焼成時間の関係を示した
図
と焼成時間の関係を示した図
目的物を得るための焼成温度と焼成時間の関係を示した
図
と焼成時間の関係を示した図
目的物を得るための焼成温度と焼成時間の関係を示した
図
のX線回折図
のX線回折図
Claims (7)
- 【請求項1】活物質材料が化学式LiyNi1-xMnxO2
において、式中x,yのモル数が0≦x≦0.3,1.
0≦y≦1.3で表される空間群R−3mに帰属する層
状の結晶構造を有する非水電解液二次電池用正極活物質
の製造法であって、xが示すMnの原子モル数に相当す
るマンガン化合物と1−xが示すNiの原子モル数に相
当するニッケル化合物とyが示すLi原子モル数に相当
するリチウム化合物を出発物質として、これらを予備乾
燥後、第1の熱処理を施し、降温過程を経て前記活物質
材料の前駆体を得た後、前記第1の熱処理とは異なる温
度にて第2の熱処理を施す合成方法であり、焼成の処理
雰囲気が酸化雰囲気である非水電解液二次電池用正極活
物質の製造法。 - 【請求項2】上記化学式LiyNi1-xMnxO2(0≦x
≦0.3,1.0≦y≦1.3)である正極活物質の合
成において用いる酸化雰囲気が空気である請求項1記載
の非水電解液二次電池用正極活物質の製造法。 - 【請求項3】上記化学式LiyNi1-xMnxO2(0≦x
≦0.3,1.0≦y≦1.3)である正極活物質の合
成において用いる酸化雰囲気が酸素である請求項1記載
の非水電解液二次電池用正極活物質の製造法。 - 【請求項4】活物質材料が化学式LiyNi1-xMnxO2
において、式中x,yのモル数が0≦x≦0.3,1.
0≦y≦1.3で表される空間群R−3mに帰属する層
状の結晶構造を有する非水電解液二次電池用正極活物質
の製造法であって、xが示すMnの原子モル数に相当す
るマンガン化合物と1−xが示すNiの原子モル数に相
当するNi(OH)2,NiCO3の群の中から選ばれた
少なくとも1種のニッケル化合物とyが示すLi原子モ
ル数に相当するLiNO3水和物を出発物質として、こ
れらを予め150℃で15時間予備乾燥後、第1の熱処
理として550〜650℃で15〜20時間焼成を施
し、その後に常温まで降温させて前記活物質材料の前駆
体を得、さらにこの前駆体を第2の熱処理として第1の
熱処理とは異なる700〜800℃で20〜25時間の
熱処理を施して空間群R−3mに帰属する層状の結晶構
造を有する前記正極活物質を得る合成方法であり、焼成
の処理雰囲気が空気または酸素を用いた酸化雰囲気であ
る非水電解液二次電池用正極活物質の製造法。 - 【請求項5】活物質材料が化学式LiyNi1-xMnxO2
において、式中x,yのモル数が0≦x≦0.3,1.
0≦y≦1.3で表される空間群R−3mに帰属する層
状の結晶構造を有する非水電解液二次電池用正極活物質
の製造法であって、xが示すMnの原子モル数に相当す
るマンガン化合物と1−xが示すNiの原子モル数に相
当するNi(OH)2,NiCO3の群の中から選ばれた
少なくとも1種のニッケル化合物とyが示すLi原子モ
ル数に相当するLi2CO3を出発物質として、これらを
予め150℃で15時間予備乾燥後、第1の熱処理とし
て650〜750℃で15〜20時間焼成を施し、その
後に常温まで降温させる工程を経由して前記活物質材料
の前駆体を得、さらにこの前駆体を第2の熱処理として
第1の熱処理とは異なる800〜900℃で20〜25
時間の熱処理を施して空間群R−3mに帰属する層状の
結晶構造を有する前記正極活物質を得る合成方法であ
り、焼成の処理雰囲気が空気または酸素を用いた酸化雰
囲気である非水電解液二次電池用正極活物質の製造法。 - 【請求項6】活物質材料が化学式LiyNi1-xMnxO2
において、式中x,yのモル数が0≦x≦0.3,1.
0≦y≦1.3で表される空間群R−3mに帰属する層
状の結晶構造を有する非水電解液二次電池用正極活物質
の製造法であって、xが示すMnの原子モル数に相当す
るマンガン化合物と1−xが示すNiの原子モル数に相
当するNi(OH)2,NiCO3の群の中から選ばれた
少なくとも1種のニッケル化合物とyが示すLi原子モ
ル数に相当するLiNO3水和物を出発物質として、こ
れらを予め150℃で15時間予備乾燥後、第1の熱処
理として700〜800℃で20〜25時間焼成を施
し、その後に常温まで降温させる工程を経由して前記活
物質材料の前駆体を得、さらにこの前駆体を第2の熱処
理として第1の熱処理とは異なる250〜350℃で1
0〜15時間間の熱処理を施して空間群R−3mに帰属
する層状の結晶構造を有する前記正極活物質を得る合成
方法であり、焼成の処理雰囲気が空気または酸素を用い
た酸化雰囲気である非水電解液二次電池用正極活物質の
製造法。 - 【請求項7】 活物質材料が化学式LiyNi1-xMnx
O2において、式中x,yのモル数が0≦x≦0.3,
1.0≦y≦1.3で表される空間群R−3mに帰属す
る層状の結晶構造を有する非水電解液二次電池用正極活
物質の製造法であって、xが示すMnの原子モル数に相
当するマンガン化合物と1−xが示すNiの原子モル数
に相当するNi(OH)2,NiCO3の群の中から選ば
れた少なくとも1種のニッケル化合物とyが示すLi原
子モル数に相当するLi2CO3を出発物質とし、合成過
程が予め150℃で15時間予備乾燥後第1の熱処理と
して800〜900℃で20〜25時間焼成を施し、そ
の後に常温まで降温させる工程を経由して前記活物質材
料の前駆体を得、さらにこの前駆体を第2の熱処理とし
て第1の熱処理とは異なる250〜350℃で10〜1
5時間の熱処理を施して空間群R−3mに帰属する層状
の結晶構造を有する前記正極活物質を得る合成方法であ
り、焼成の処理雰囲気が空気または酸素を用いた酸化雰
囲気である非水電解液二次電池用正極活物質の製造法。
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- 1992-09-14 JP JP24439092A patent/JP3334179B2/ja not_active Expired - Lifetime
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