JP5451228B2 - Lithium transition metal oxide with layer structure - Google Patents

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JP5451228B2 JP2009173038A JP2009173038A JP5451228B2 JP 5451228 B2 JP5451228 B2 JP 5451228B2 JP 2009173038 A JP2009173038 A JP 2009173038A JP 2009173038 A JP2009173038 A JP 2009173038A JP 5451228 B2 JP5451228 B2 JP 5451228B2
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Description

本発明は、リチウム電池の正極活物質として用いることができ、特に電気自動車(EV:Electric Vehicle)やハイブリッド電気自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)に搭載する電池の正極活物質として優れた性能を発揮し得る、層構造を有するリチウム遷移金属酸化物に関する。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a positive electrode active material of a lithium battery, and particularly exhibits excellent performance as a positive electrode active material of a battery mounted on an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV). The present invention relates to a lithium transition metal oxide having a layer structure.

リチウム電池、特にリチウム二次電池は、エネルギー密度が大きく、寿命が長いなどの特徴を有しているため、ビデオカメラ等の家電製品や、ノート型パソコン、携帯電話機等の携帯型電子機器などの電源として用いられており、最近では、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)などに搭載される大型電池にも利用されている。   Lithium batteries, especially lithium secondary batteries, have features such as high energy density and long life, so they can be used in home appliances such as video cameras, portable electronic devices such as notebook computers and mobile phones. It is used as a power source, and recently, it is also used for large batteries mounted on electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV).

リチウム二次電池は、充電時には正極からリチウムがイオンとして溶け出して負極へ移動して吸蔵され、放電時には逆に負極から正極へリチウムイオンが戻る構造の二次電池であり、その高いエネルギー密度は正極活物質の電位に起因することが知られている。   A lithium secondary battery is a secondary battery with a structure in which lithium is melted as ions from the positive electrode during charging, moves to the negative electrode and is stored, and reversely, lithium ions return from the negative electrode to the positive electrode during discharging. It is known to be caused by the potential of the positive electrode active material.

リチウム二次電池の正極活物質としては、スピネル構造をもつリチウムマンガン酸化物(LiMn24)のほか、層構造をもつLiCoO2、LiNiO2などのリチウム遷移金属酸化物が知られている。例えばLiCoO2は、充放電容量が大きく、リチウムイオン吸蔵脱蔵の拡散性に優れているため、現在、市販されているリチウム二次電池の大半は、正極活物質として4Vの高電圧を有するLiCoO2が用いられている。しかし、Coが極めて高価であるため、LiCoO2の代替材料となり得る、層構造を有するリチウム遷移金属酸化物の開発が求められている。 Known positive electrode active materials for lithium secondary batteries include lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) having a spinel structure, and lithium transition metal oxides such as LiCoO 2 and LiNiO 2 having a layer structure. For example, since LiCoO 2 has a large charge / discharge capacity and excellent diffusibility for occluding and desorbing lithium ions, most of the commercially available lithium secondary batteries are LiCoO having a high voltage of 4 V as a positive electrode active material. 2 is used. However, since Co is extremely expensive, development of a lithium transition metal oxide having a layer structure that can be used as an alternative material for LiCoO 2 has been demanded.

LiCoO2やLiNiO2など、層構造を有するリチウム遷移金属酸化物は、一般式LiMeO2(Me:遷移金属)で示され、これらの結晶構造は、空間群R−3m(「−」は通常「3」の上部に付され、回反を示す。以下、同様。)で表される。また、Liイオン、Meイオン及び酸化物イオンは、それぞれ3aサイト、3bサイト及び6cサイトを占有し、Liイオンからなる層(Li層)、Meイオンからなる層(Me層)、及び酸化物イオンからなるO層が複数積み重なり、Me層とLi層がO層を介して交互に積み重なった層構造を呈するものである。 Lithium transition metal oxides having a layer structure, such as LiCoO 2 and LiNiO 2 , are represented by the general formula LiMeO 2 (Me: transition metal), and these crystal structures have a space group R-3m (“−” is usually “ 3 ”is attached to the upper part to indicate reversal. The same applies hereinafter). In addition, Li ion, Me ion, and oxide ion occupy the 3a site, 3b site, and 6c site, respectively, and a layer made of Li ions (Li layer), a layer made of Me ions (Me layer), and oxide ions A plurality of O layers are stacked, and a Me layer and a Li layer are alternately stacked via O layers.

層構造を有するリチウム遷移金属酸化物(LiMx2)に関する発明としては、特許文献1において、マンガンとニッケルの混合水溶液中にアルカリ溶液を加えてマンガンとニッケルを共沈させ、水酸化リチウムを加え、ついで焼成することによって得られる、式:LiNixMn1-x2(式中、0.7≦x≦0.95)で示される活物質が開示されている。 As an invention relating to a lithium transition metal oxide (LiM x O 2 ) having a layer structure, in Patent Document 1, an alkaline solution is added to a mixed aqueous solution of manganese and nickel to coprecipitate manganese and nickel, and lithium hydroxide is added. In addition, an active material represented by the formula: LiNi x Mn 1-x O 2 (where 0.7 ≦ x ≦ 0.95) obtained by firing is disclosed.

特許文献2には、3種の遷移金属を含む酸化物の結晶粒子からなり、前記結晶粒子の結晶構造が層構造であり、前記酸化物を構成する酸素原子の配列が立方最密充填である、Li[Lix(APQR1-x]O2(式中、A、BおよびCはそれぞれ異なる3種の遷移金属元素、−0.1≦x≦0.3、0.2≦P≦0.4、0.2≦Q≦0.4、0.2≦R≦0.4)で表される正極活物質が開示されている。 Patent Document 2 is composed of oxide crystal particles containing three kinds of transition metals, the crystal structure of the crystal particles is a layered structure, and the arrangement of oxygen atoms constituting the oxide is cubic close-packed packing. , Li [Li x ( AP B Q C R ) 1-x ] O 2 (wherein A, B and C are three different transition metal elements, −0.1 ≦ x ≦ 0.3, 0 .. 2 ≦ P ≦ 0.4, 0.2 ≦ Q ≦ 0.4, 0.2 ≦ R ≦ 0.4).

特許文献3には、高嵩密度を有する層状リチウムニッケルマンガン複合酸化物粉体を提供するべく、粉砕及び混合された少なくともリチウム源化合物とニッケル源化合物とマンガン源化合物とを、ニッケル原子〔Ni〕とマンガン原子〔Mn〕とのモル比〔Ni/Mn〕として0.7〜9.0の範囲で含有するスラリーを、噴霧乾燥により乾燥させ、焼成することにより層状リチウムニッケルマンガン複合酸化物粉体となした後、該複合酸化物粉体を粉砕する層状リチウムニッケルマンガン複合酸化物粉体の製造方法が開示されている。   In Patent Document 3, in order to provide a layered lithium nickel manganese composite oxide powder having a high bulk density, at least a lithium source compound, a nickel source compound, and a manganese source compound, which are pulverized and mixed, are mixed with a nickel atom [Ni]. Layered lithium-nickel-manganese composite oxide powder by drying and firing a slurry containing a molar ratio [Ni / Mn] of 0.7 to 9.0 as a molar ratio [Ni / Mn] to manganese atom [Mn] Then, a method for producing a layered lithium nickel manganese composite oxide powder in which the composite oxide powder is pulverized is disclosed.

特許文献4には、バナジウム(V)及び/又はボロン(B)を混合することにより、結晶子径を大きくしてなるリチウム遷移金属複合酸化物、すなわち、一般式LiZ−δ(式中、Mは遷移金属元素であるCo又はNiを示し、(X/Y)=0.98〜1.02、(δ/Z)≦0.03の関係を満たす)で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を含むとともに、リチウム遷移金属複合酸化物を構成する遷移金属元素(M)に対して、((V+B)/M)=0.001〜0.05(モル比)のバナジウム(V)及び/又はボロン(B)を含有し、その一次粒子径が1μm以上、結晶子径が450Å以上、かつ格子歪が0.05%以下である物質が開示されている。 Patent Document 4 discloses a lithium transition metal composite oxide having a crystallite size increased by mixing vanadium (V) and / or boron (B), that is, a general formula Li X M Y O Z-δ. (Wherein M represents Co or Ni as a transition metal element, and satisfies the relationship of (X / Y) = 0.98 to 1.02 and (δ / Z) ≦ 0.03). Vanadium ((V + B) / M) = 0.001 to 0.05 (molar ratio) with respect to the transition metal element (M) that includes the transition metal composite oxide and constitutes the lithium transition metal composite oxide. A substance containing V) and / or boron (B), having a primary particle diameter of 1 μm or more, a crystallite diameter of 450 mm or more, and a lattice strain of 0.05% or less is disclosed.

特許文献5においては、高い嵩密度や電池特性を維持し、割れが起きる心配のない1次粒子からなる非水系二次電池用正極活物質を提供することを目的として、Co、Ni、Mnの群から選ばれる1種の元素とリチウムとを主成分とする単分散の1次粒子の粉体状のリチウム複合酸化物であって、平均粒径(D50)が3〜12μm、比表面積が0.2〜1.0m/g、嵩密度が2.1g/cm以上であり、かつ、クーパープロット法による体積減少率の変曲点が3ton/cmまで現れないことを特徴とする非水系二次電池用正極活物質が提案されている。 In Patent Document 5, for the purpose of providing a positive active material for a non-aqueous secondary battery comprising primary particles that maintains high bulk density and battery characteristics and does not cause cracking, Co, Ni, and Mn A powdered lithium composite oxide of monodispersed primary particles mainly composed of one element selected from the group and lithium, having an average particle diameter (D50) of 3 to 12 μm and a specific surface area of 0 0.2 to 1.0 m 2 / g, the bulk density is 2.1 g / cm 3 or more, and the inflection point of the volume reduction rate by the Cooper plot method does not appear until 3 ton / cm 2. A positive electrode active material for an aqueous secondary battery has been proposed.

特許文献6には、充電状態において熱的な安定性が高く、かつ高い初期放電容量と良好なサイクル特性が得られる正極活物質として、R−3mの空間群に属した層状岩塩型のリチウム複合酸化物であって、Liα(Ni1-x-yCoxy)Oβ・・式(1) (x,yは原子比率で、0.05≦x≦0.35、0.01≦y≦0.20、MはMn,Fe,Al,Ga,Mgから選ばれる1種以上の元素。α,βはNi,Co,元素Mの総和を1とした時の原子比率で、0<α<1.1、1.9<β<2.1)で表される組成を有し、酸素位置パラメータ(Zo)が0.2360〜0.2420で、かつ式(2)のリチウム−酸素間距離(d)が0.2100nm〜0.2150nmであるリチウム複合酸化物からなるリチウム二次電池用正極活物質を開示されている。 Patent Document 6 discloses a layered rock-salt-type lithium composite material belonging to the R-3m space group as a positive electrode active material that has high thermal stability in a charged state and that has a high initial discharge capacity and good cycle characteristics. an oxide, Liα (Ni 1-xy Co x M y) O β ·· formula (1) (x, y in atomic ratio, 0.05 ≦ x ≦ 0.35,0.01 ≦ y ≦ 0.20, M is one or more elements selected from Mn, Fe, Al, Ga, and Mg, α and β are atomic ratios when the sum of Ni, Co, and element M is 1, and 0 <α < 1.1, 1.9 <β <2.1), the oxygen positional parameter (Zo) is 0.2360 to 0.2420, and the lithium-oxygen distance of formula (2) A positive electrode active material for a lithium secondary battery comprising a lithium composite oxide having (d) of 0.2100 nm to 0.2150 nm is opened. It is shown.

特開平8−171910号公報JP-A-8-171910 特開2003−17052号公報JP 2003-17052 A 特開2003−34536号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-34536 特開2004−253169号公報JP 2004-253169 A 特開2004−355824号公報JP 2004-355824 A 特開2002−124261号公報JP 2002-124261 A

電気自動車(EV:Electric Vehicle、「EV」とも略す。)やハイブリッド自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle、「HEV」とも略す。)に搭載される電池は、ビデオカメラやノート型パソコン、携帯電話機などの民生品用電池のように充放電深度の限界域間で充放電される電池とは異なり、主に充放電深度の中心領域(SOC(;State Of Charge)=20〜80%)で充放電される。そのため、EVやHEVに搭載される電池用の正極活物質の開発に当たっては、このような使用状態を考慮した上で、電池の出力をさらに高めることができる正極活物質を開発することが求められる。   Batteries installed in electric vehicles (EV: Electric Vehicle, abbreviated as “EV”) and hybrid vehicles (HEV: Hybrid Electric Vehicle, abbreviated as “HEV”) are used in video cameras, laptop computers, mobile phones, etc. Unlike batteries that are charged / discharged between the limit areas of the charge / discharge depth, such as batteries for consumer products, they are charged / discharged mainly in the central area of the charge / discharge depth (SOC (State Of Charge) = 20 to 80%). The Therefore, in developing a positive electrode active material for a battery mounted on an EV or HEV, it is required to develop a positive electrode active material that can further increase the output of the battery in consideration of such usage conditions. .

そこで本発明の目的は、層構造を有するリチウム遷移金属酸化物に関し、主に充放電深度の中心領域、具体的にはSOC20〜80%前後で充放電を繰り返すように使用される電池において優れた出力を発揮することができる、正極活物質としての新たなリチウム遷移金属酸化物を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention relates to a lithium transition metal oxide having a layer structure, and is excellent in a battery used to repeat charge / discharge mainly in a central region of charge / discharge depth, specifically, SOC of about 20 to 80%. The object is to provide a new lithium transition metal oxide as a positive electrode active material capable of exerting an output.

本発明は、一般式Li1+x1-x-yM’yO2-δ(式中、Mは、Mn、Co及び Niのいずれかの元素或いはこれらのうちの2つ以上の組み合わせからなる元素。M’は、周期律表の第3族元素から第11族元素の間に存在する遷移元素、或いはそれらのうちの2つ以上の組み合わせからなる元素。)で表されるリチウム遷移金属酸化物であって、 結晶構造が空間群R−3mの三方晶(Trigonal)に帰属し、Rietveld法により求められる酸素席占有率が0.982<酸素席占有率≦0.998であり、3bサイト−6cサイト間距離が1.95Å<3bサイト−6cサイト間距離≦2.05Åであることを特徴とする、層構造を有するリチウム遷移金属酸化物を提案する。 The present invention has the general formula Li 1 + x M 1-xy M′yO 2-δ (where M is an element composed of any one element of Mn, Co and Ni, or a combination of two or more thereof) M ′ is a transition element existing between a Group 3 element and a Group 11 element in the periodic table, or an element composed of a combination of two or more thereof.) The crystal structure belongs to the trigonal crystal of the space group R-3m, the oxygen site occupancy obtained by the Rietveld method is 0.982 <oxygen site occupancy ≦ 0.998, and the 3b site− A lithium transition metal oxide having a layer structure is proposed in which the distance between 6c sites is 1.95 cm <3b sites−6c site distance ≦ 2.05 mm.

本発明のリチウム遷移金属酸化物は、主に充放電深度の中心領域、具体的にはSOC20〜80%で充放電を繰り返して使用されるリチウム二次電池の正極活物質として使用した場合に、特に当該電池の出力を高めることができる。出力特性を高めることができる理由としては、周期律表の第3族元素から第11族元素の間に存在する遷移金属元素は、主成分であるNi、Mn、Coと同等以上の電子数を有しているため、これらの一部を置換することで3bサイト−6Cサイト間距離を選択的に適当な範囲に伸ばすことができ、これによって電池の出力を高めることができるものと考えることができる。
よって、本発明の層構造を有するリチウム遷移金属酸化物は、特に電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)に搭載する電池の正極活物質として用いるのに特に優れている。
When the lithium transition metal oxide of the present invention is mainly used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery that is used by repeatedly charging and discharging at a central region of charge / discharge depth, specifically, SOC 20 to 80%, In particular, the output of the battery can be increased. The reason why the output characteristics can be improved is that the transition metal element present between the Group 3 element and the Group 11 element of the periodic table has an electron number equal to or greater than that of Ni, Mn, and Co, which are the main components. Therefore, it can be considered that by replacing some of these, the distance between the 3b site and 6C site can be selectively extended to an appropriate range, thereby increasing the output of the battery. it can.
Therefore, the lithium transition metal oxide having the layer structure of the present invention is particularly excellent for use as a positive electrode active material of a battery mounted on an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV).

実施例及び比較例で得られたサンプルの電池評価のために作製した電気化学評価用セルの構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the cell for electrochemical evaluation produced for the battery evaluation of the sample obtained by the Example and the comparative example. 試験例及び比較試験例で得られたサンプルの電池特性を評価するために作成した2032型コイン型電池の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the 2032 type | mold coin type | mold battery produced in order to evaluate the battery characteristic of the sample obtained by the test example and the comparative test example. 試験例1で得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)の体積基準粒度分布のチャートである。2 is a chart of a volume-based particle size distribution of a lithium transition metal oxide powder (sample) obtained in Test Example 1. FIG. 試験例1で得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)のSEM写真である。4 is a SEM photograph of the lithium transition metal oxide powder (sample) obtained in Test Example 1. 比較試験例2で得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)の体積基準粒度分布のチャートである。6 is a chart of a volume-based particle size distribution of a lithium transition metal oxide powder (sample) obtained in Comparative Test Example 2. 比較試験例2で得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)のSEM写真である。4 is a SEM photograph of lithium transition metal oxide powder (sample) obtained in Comparative Test Example 2.

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明が下記実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is not limited to the following embodiment.

(組成)
本実施形態のリチウム遷移金属酸化物(以下「本Li遷移金属酸化物」という)は、一般式(1)Li1+x1-x-yM’yO2-δで表されるリチウム遷移金属酸化物を主成分とする粉体である。
(composition)
The lithium transition metal oxide of the present embodiment (hereinafter referred to as “the present Li transition metal oxide”) is a lithium transition metal oxide represented by the general formula (1) Li 1 + x M 1-xy M′yO 2−δ It is a powder mainly composed of an object.

なお、「主成分とする」とは、特に記載しない限り、当該主成分の機能を妨げない限りにおいて他の成分を含有することを許容する意を包含するものである。当該主成分の含有割合を特定するものではないが、少なくとも50質量%以上、特に70質量%以上、中でも90質量%以上、中でも95質量%以上(100%含む)を占める場合を包含する。例えば、本Li遷移金属酸化物は、不純物としてSOを1.0重量%以下、その他の元素をそれぞれ0.1重量%以下であれば含んでいてもよい。この程度の量であれば、本Li遷移金属酸化物の特性にほとんど影響しないと考えられるからである。 In addition, unless otherwise specified, “with a main component” includes the meaning that allows other components to be included as long as the function of the main component is not hindered. Although the content ratio of the main component is not specified, it includes a case where it occupies at least 50% by mass or more, particularly 70% by mass or more, especially 90% by mass or more, especially 95% by mass or more (including 100%). For example, the present Li-transition metal oxide may contain 1.0 wt% or less of SO 4 as impurities and 0.1 wt% or less of other elements. This is because it is considered that the amount of this amount hardly affects the characteristics of the present Li transition metal oxide.

一般式(1)において「M元素」は、Mn、Co及びNiのいずれかの元素或いはこれらのうちの2以上の組み合わせからなる元素であればよい。中でも、Mn、Co及びNiの3元素を全て含んでいるのが好ましい。   In the general formula (1), the “M element” may be any element of any one of Mn, Co, and Ni or a combination of two or more thereof. Among these, it is preferable that all three elements of Mn, Co, and Ni are included.

「M’元素」は、周期律表の第3族元素から第11族元素の間に存在する遷移元素、或いはそれらのうちの2つ以上の組み合わせからなる元素である。
周期律表の第3族元素から第11族元素の間に存在する遷移元素としては、例えばスカンジウム(Sc)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、テクネチウム(Tc)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、ランタン(La)、Ce(セリウム)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、レニウム(Re)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、金(Au)などを挙げることができる。
中でも、出力向上の観点から、Ti、Zr、Nb、Mo、Wのいずれか、或いはこれら2種類以上の組み合わせからなる元素が好ましい。
The “M ′ element” is a transition element present between the Group 3 element and the Group 11 element of the periodic table, or an element composed of a combination of two or more thereof.
Examples of transition elements present between Group 3 elements to Group 11 elements of the periodic table include scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), technetium (Tc), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), silver (Ag), lanthanum (La), Ce (cerium), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), luteti (Lu), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), rhenium (Re), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), gold (Au), and the like. .
Among these, from the viewpoint of improving output, an element composed of Ti, Zr, Nb, Mo, W, or a combination of two or more of these is preferable.

一般式(1)を、Li1+x(MnαCoβNiγ1-x-yM’y2-δで表すとすると、Mnのモル比率(α)は、0.10≦α≦0.40であるのが好ましく、特に0.18≦α≦0.35、中でも特に0.18≦α≦0.31であるのがより一層好ましい。
Coのモル比率(β)は、0.10≦β≦0.40であるのが好ましく、特に0.18≦β≦0.35、中でも特に0.18≦β≦0.31であるのがより一層好ましい。
Niのモル比率(γ)は、0.30≦γ≦0.75であるのが好ましく、特に0.31≦γ≦0.59、中でも特に0.36≦γ≦0.59であるのがより一層好ましい。
When the general formula (1) is expressed by Li 1 + x (Mn α Co β Ni γ ) 1-xy M ′ y O 2−δ , the molar ratio (α) of Mn is 0.10 ≦ α ≦ 0. .40, particularly 0.18 ≦ α ≦ 0.35, and more preferably 0.18 ≦ α ≦ 0.31.
The molar ratio (β) of Co is preferably 0.10 ≦ β ≦ 0.40, particularly 0.18 ≦ β ≦ 0.35, and particularly 0.18 ≦ β ≦ 0.31. Even more preferred.
The molar ratio (γ) of Ni is preferably 0.30 ≦ γ ≦ 0.75, particularly 0.31 ≦ γ ≦ 0.59, and particularly 0.36 ≦ γ ≦ 0.59. Even more preferred.

一般式(1)において、Liのモル比率を示す「1+x」は、1.00≦1+x≦1.08であるのが好ましく、1.01≦1+x≦1.07であるのがさらに好ましく、特に1.03≦1+x≦1.07であるのがさらに好ましく、中でも1.05≦1+x≦1.07であるのがさらに好ましい。   In the general formula (1), “1 + x” indicating the molar ratio of Li is preferably 1.00 ≦ 1 + x ≦ 1.08, and 1.01 ≦ 1 + x ≦ 1.07. And more preferably 1.03 ≦ 1 + x ≦ 1.07, and more preferably 1.05 ≦ 1 + x ≦ 1.07.

M’元素のモル比率を示す「y」は、0.001≦y≦0.03であるのが好ましく、特に0.001≦y≦0.01であるのが好ましく、中でも特に0.001≦y≦0.005であるのがさらに好ましい。
M’元素のモル比率を大きくすることにより、3bサイト−6cサイト間距離を伸ばして出力をさらに向上させることが可能であるが、M’元素の置換量が多くなると電池の放電容量が低下するため、M’元素の置換量はy≦0.03であることが好ましく、特にy≦0.01であることが好ましく、中でも特にy≦0.005であることが好ましい。
また、酸素の原子比は多少の不定比性(例えば2−δで示す)を有してもよいし、酸素の一部がフッ素で置換されていてもよい。
“Y” indicating the molar ratio of the M ′ element is preferably 0.001 ≦ y ≦ 0.03, particularly preferably 0.001 ≦ y ≦ 0.01, and particularly 0.001 ≦ y. More preferably, y ≦ 0.005.
By increasing the molar ratio of the M ′ element, it is possible to further increase the output by increasing the distance between the 3b site and the 6c site. However, the discharge capacity of the battery decreases as the substitution amount of the M ′ element increases. Therefore, the substitution amount of the M ′ element is preferably y ≦ 0.03, particularly preferably y ≦ 0.01, and particularly preferably y ≦ 0.005.
The atomic ratio of oxygen may have some nonstoichiometry (for example, represented by 2-δ), or a part of oxygen may be substituted with fluorine.

(結晶構造)
本Li遷移金属酸化物の結晶構造は、空間群R−3mの三方晶(Trigonal)に帰属し、Liイオンは3aサイト、Mイオン及びM’イオンは3bサイト、酸化物イオンは6cサイトを占有する。
ここで、「3aサイト」「3bサイト」及び「6cサイト」は、原子位置を示すWyckoff位置の意味である。
(Crystal structure)
The crystal structure of the present Li transition metal oxide belongs to the trigonal space group R-3m, the Li ion occupies the 3a site, the M and M 'ions occupy the 3b site, and the oxide ion occupies the 6c site. To do.
Here, “3a site”, “3b site” and “6c site” mean Wyckoff positions indicating atomic positions.

本Li遷移金属酸化物においては、主に出力を高める観点から、3bサイト−6cサイト間距離(「3b−6c距離」という)が1.95Å<3b−6c距離≦2.05Åであることが重要であり、1.96Å≦3b−6c距離≦2.02Åであることが好ましく、特に1.97Å≦3b−6c距離≦1.99Åであることがより一層好ましい。
正極活物質における充放電反応は、次のステップで進行し、各段階での反応速度を速めることで出力を向上させることが可能であると考えられる。
1)Li+イオンの移動が正極活物質材料の固相における酸化還元反応が進行する、すなわち、活物質ホスト格子と集電体との間の電子授受と対になって進行する。この酸化還元反応が電気的中性を保ちながら活物質全体に伝搬していくために電子とLi+イオンがホスト格子中を移動する。
2)イオンや電子の出入りがあると、活物質のホスト材料を構成する原子の価数が変化して、それに伴う格子の再配列が進行する。その為、3bサイト−6cサイト間距離を適切な範囲に伸ばす、つまり共有結合性よりもイオン結合性の性質をより持たせることで、Li+イオンの出入りに伴い、活物質のホスト材料を構成する原子の価数変化が速やかに進行し、出力特性を向上させることができるものと推測することができる。
3bサイト−6cサイト間距離は、M’元素の置換によっても伸ばすことができるが、焼成温度を上げることによっても伸ばすことができる。
In the present Li transition metal oxide, the distance between the 3b site and the 6c site (referred to as “3b-6c distance”) is 1.95Å <3b-6c distance ≦ 2.05Å mainly from the viewpoint of increasing the output. It is important that 1.96? ≤3b-6c distance? 2.02 ?, particularly 1.97? ≤3b-6c distance≤1.99 ?.
The charge / discharge reaction in the positive electrode active material proceeds in the following steps, and it is considered that the output can be improved by increasing the reaction rate in each stage.
1) The movement of Li + ions proceeds in a redox reaction in the solid phase of the positive electrode active material, that is, in pairs with electron transfer between the active material host lattice and the current collector. Since this oxidation-reduction reaction propagates throughout the active material while maintaining electrical neutrality, electrons and Li + ions move through the host lattice.
2) When ions and electrons enter and exit, the valence of atoms constituting the host material of the active material changes, and the rearrangement of the lattice proceeds accordingly. For this reason, the host material of the active material is formed as Li + ions come in and out by extending the distance between the 3b site and 6c site to an appropriate range, that is, by giving the ion bonding property more than the covalent bonding property. It can be presumed that the valence change of the atoms proceeding rapidly proceeds and the output characteristics can be improved.
The distance between the 3b site and the 6c site can be extended by substitution of the M ′ element, but can also be extended by raising the firing temperature.

(酸素席占有率)
Rietveld法により求められるLi遷移金属酸化物の酸素席占有率(「Occ」という)は、0.982<Occ≦0.998であることが重要であり、0.983≦Oc≦0.998であることが好ましく、特に0.989≦Occ≦0.998であることがさらに好ましい。
3bサイト−6cサイト間距離を所定範囲に制御し、且つ、酸素席占有率を0.982<Occ≦0.998に制御することで、電子密度に与える影響を好ましく調整することができ、これによって結晶構造をより一層安定させることができるものと考えられる。
酸素席占有率の制御は、焼成雰囲気の選択によって調整することができる。例えば酸素濃度21%程度以下の雰囲気下で焼成すれば、酸素雰囲気(酸素約100%)下で焼成した場合に比べて酸素欠損が生じ易いため、酸素席占有率を1.0よりも低くなるように調整することができる。
(Oxygen seat occupancy rate)
It is important that the oxygen site occupancy (referred to as “Occ”) of the Li transition metal oxide obtained by the Rietveld method is 0.982 <Occ ≦ 0.998, and 0.983 ≦ Oc ≦ 0.998. It is preferable that there is particularly preferable, and it is more preferable that 0.989 ≦ Occ ≦ 0.998.
By controlling the distance between the 3b site and 6c site to a predetermined range and controlling the oxygen seat occupancy ratio to 0.982 <Occ ≦ 0.998, the influence on the electron density can be preferably adjusted. It is considered that the crystal structure can be further stabilized.
The control of the oxygen seat occupancy can be adjusted by selecting the firing atmosphere. For example, if firing in an atmosphere having an oxygen concentration of about 21% or less, oxygen deficiency is likely to occur compared to firing in an oxygen atmosphere (oxygen of about 100%), so the oxygen seat occupancy is lower than 1.0. Can be adjusted as follows.

(結晶子径/D50)
本Li遷移金属酸化物においては、レーザー回折散乱式粒度分布測定法で求められる平均粒径(D50)に対する、Rietveld法による測定方法(詳しくは実施例の測定条件参照)によって求められる結晶子径の比率(結晶子径/D50)が、0.03〜0.13であるのが好ましく、特に0.03〜0.12、中でも特に0.03〜0.11であるのが好ましい。
結晶子径/D50の比率が0.03〜0.13であれば、充放電深度の中心領域(例えばSOC20〜80%)で充放電を繰り返して使用される電池の正極活物質として用いた場合に、特に優れた寿命特性(サイクル特性とも言われる)及び出力特性(;実施例では低温容量確試験3及び6で評価されている特性)を発揮することができる。
(Crystallite diameter / D50)
In the present Li transition metal oxide, the average particle diameter (D50) obtained by the laser diffraction scattering particle size distribution measurement method is compared with the crystallite diameter obtained by the measurement method by the Rietveld method (for details, refer to the measurement conditions in the examples). The ratio (crystallite diameter / D50) is preferably 0.03 to 0.13, more preferably 0.03 to 0.12, and particularly preferably 0.03 to 0.11.
When the ratio of crystallite diameter / D50 is 0.03 to 0.13, it is used as a positive electrode active material for a battery that is used by repeatedly charging and discharging in the central region (for example, SOC 20 to 80%) of the charging and discharging depth. In particular, excellent life characteristics (also referred to as cycle characteristics) and output characteristics (characteristics evaluated in the low temperature capacity test 3 and 6 in the examples) can be exhibited.

ここで、「結晶子」とは、単結晶とみなせる最大の集まりを意味し、XRD測定を行いリートベルト解析を行なうことにより求めることができる。
複数の結晶子によって構成され、SEM(例えば3000倍)で観察した際、粒界によって囲まれた最も小さな単位の粒子を、本発明では「1次粒子」という。したがって、1次粒子には単結晶及び多結晶が含まれる。
また、複数の1次粒子がそれぞれの外周(粒界)の一部を共有するようにして凝集し、他の粒子と孤立した粒子を、本発明では「2次粒子」又は「凝集粒子」という。
ちなみに、レーザー回折散乱式粒度分布測定法は、凝集した粉粒を一個の粒子(凝集粒子)として捉えて粒径を算出する測定方法であり、平均粒径(D50)は、50%体積累積粒径、すなわち体積基準粒度分布のチャートにおいて体積換算した粒径測定値の累積百分率表記の細かい方から累積50%の径を意味する。
Here, “crystallite” means the largest group that can be regarded as a single crystal, and can be obtained by performing XRD measurement and performing Rietveld analysis.
In the present invention, the smallest unit particle composed of a plurality of crystallites and surrounded by a grain boundary when observed by SEM (for example, 3000 times) is referred to as “primary particle”. Accordingly, the primary particles include single crystals and polycrystals.
Further, in the present invention, a plurality of primary particles aggregate together so as to share a part of each outer periphery (grain boundary) and are isolated from other particles in the present invention are referred to as “secondary particles” or “aggregated particles”. .
Incidentally, the laser diffraction / scattering particle size distribution measurement method is a measurement method in which agglomerated powder particles are regarded as one particle (aggregated particle) to calculate the particle size, and the average particle size (D50) is 50% volume cumulative particle. The diameter, that is, the diameter of 50% cumulative from the finer one of the cumulative percentage notation of the measured particle size converted into volume in the chart of the volume standard particle size distribution.

(結晶子径)
本Li遷移金属酸化物の結晶子径、すなわちRietveld法による測定方法(詳しくは、実施例の欄に記載)により求められる結晶子径は、0.01μm〜0.50μmであるのが好ましく、特に0.05μm〜0.40μm、中でも特に0.05μm〜0.30μm、その中でも特に0.07μm〜0.27μmであるのが好ましい。
本Li遷移金属酸化物の結晶子径を比較的小さくすることにより、出力を高めることができる傾向にある。
結晶子径の調整は、遷移金属の組成比率(例えばMn:Co:Ni比、Li:Mn比等の組成比率)や原料粒度や焼成条件などによって調整可能である。例えば焼成温度を低下させることにより結晶子径を小さくすることができる。
(Crystallite diameter)
The crystallite diameter of the present Li transition metal oxide, that is, the crystallite diameter determined by the measurement method by the Rietveld method (details are described in the Examples section) is preferably 0.01 μm to 0.50 μm. It is preferably 0.05 μm to 0.40 μm, more preferably 0.05 μm to 0.30 μm, and particularly preferably 0.07 μm to 0.27 μm.
By relatively reducing the crystallite diameter of the present Li transition metal oxide, the output tends to be increased.
The crystallite diameter can be adjusted by the transition metal composition ratio (for example, composition ratio such as Mn: Co: Ni ratio, Li: Mn ratio, etc.), raw material particle size, firing conditions, and the like. For example, the crystallite diameter can be reduced by lowering the firing temperature.

(1次粒子の平均粒径)
本Li遷移金属酸化物の1次粒子の平均粒径は、0.5μm〜5.0μmであるのが好ましく、特に0.7μm〜4.0μm、中でも特に1.0μm〜3.0μmであるのが好ましい。
1次粒子の平均粒径は、走査電子顕微鏡(HITACHI S‐3500N)を使用し、加速電圧20kV、倍率3000倍にて観察し、電子顕微鏡写真の1次粒子像を画像解析ソフト(OLYMPUS製 analysis FIVE)を用いて算出して求めることができる。
(Average particle size of primary particles)
The average particle size of the primary particles of the present Li transition metal oxide is preferably 0.5 μm to 5.0 μm, particularly 0.7 μm to 4.0 μm, especially 1.0 μm to 3.0 μm. Is preferred.
The average particle diameter of the primary particles was observed using a scanning electron microscope (HITACHI S-3500N) at an acceleration voltage of 20 kV and a magnification of 3000 times, and the primary particle image of the electron micrograph was analyzed by image analysis software (analysis made by OLYMPUS). FIVE).

(D50)
本Li遷移金属酸化物のレーザー回折散乱式粒度分布測定法により求められる平均粒径(D50)は、1.0μm≦D50≦4.0μmであるのが好ましく、特に1.5μm≦D50≦3.0μm、中でも特に2.0μm≦D50<3.0μmであるのが好ましい。
(D50)
The average particle diameter (D50) obtained by the laser diffraction scattering type particle size distribution measuring method of the present Li transition metal oxide is preferably 1.0 μm ≦ D50 ≦ 4.0 μm, and particularly 1.5 μm ≦ D50 ≦ 3. It is preferably 0 μm, particularly 2.0 μm ≦ D50 <3.0 μm.

(D90)
本Li遷移金属酸化物のレーザー回折散乱式粒度分布測定法により求められる90%積算径(D90)は、2.0μm〜10.0μmであるのが好ましく、特に2.5μm〜8.0μm、中でも特に3.0μm〜6.0μmであるのが好ましい。
90%積算径(D90)を2.0μm〜10.0μmに調整する、すなわち、粗粉の粒径を2.0μm〜10.0μmの範囲に調整することにより、正極活物質の結晶の外側に存在する粗大異物粒子、特に鉄やニッケル、クロム、亜鉛等の金属性粗大異物粒子を除去することができ、微小短絡の発生を抑制することができる。よって、本Li遷移金属酸化物を正極活物質として電池を構成した時に、前記粗大異物粒子が正極から溶出し、負極上に偏析析出してセパレータを突き破って内部短絡することを防ぐことができる。
なお、正極活物質の結晶の内側に不純物が存在しても微小短絡の発生に影響しないことが確認されており、D90を2.0μm〜10.0μmに調整することにより、正極活物質の結晶の外側に存在する粗大異物粒子を除去して微小短絡の発生を防止するという考え方は、所謂トータル鉄量を低減するという考え方とは全く異なるものである。
(D90)
The 90% cumulative diameter (D90) obtained by the laser diffraction scattering type particle size distribution measurement method of the present Li transition metal oxide is preferably 2.0 μm to 10.0 μm, particularly 2.5 μm to 8.0 μm, In particular, the thickness is preferably 3.0 μm to 6.0 μm.
By adjusting the 90% integrated diameter (D90) to 2.0 μm to 10.0 μm, that is, adjusting the particle size of the coarse powder to the range of 2.0 μm to 10.0 μm, The present coarse foreign particles, particularly metallic coarse foreign particles such as iron, nickel, chromium, and zinc can be removed, and the occurrence of minute short circuits can be suppressed. Therefore, when a battery is formed using the present Li transition metal oxide as the positive electrode active material, the coarse foreign particles can be prevented from eluting from the positive electrode, segregating and depositing on the negative electrode, breaking through the separator and causing an internal short circuit.
It has been confirmed that the presence of impurities inside the positive electrode active material crystal does not affect the occurrence of a micro short circuit. By adjusting D90 to 2.0 μm to 10.0 μm, the positive electrode active material crystal The idea of removing coarse foreign particles present on the outside of the metal to prevent the occurrence of micro short circuits is completely different from the idea of reducing the so-called total iron content.

(粒度分布)
また、本Li遷移金属酸化物は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めた際、粒度分布曲線(ヒストグラム曲線)が一山となるものが好ましい。
(Particle size distribution)
Further, the Li transition metal oxide is preferably one in which the particle size distribution curve (histogram curve) is a mountain when a chart of the volume reference particle size distribution is obtained using a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring apparatus.

(鉄量)
本Li遷移金属酸化物の鉄量、すなわち本Li遷移金属酸化物重量当りの鉄量は、0ppb<鉄量<75ppbであるのが好ましく、特に0ppb<鉄量<35ppbであるのが好ましい。
(Iron content)
The amount of iron of the present Li transition metal oxide, that is, the amount of iron per weight of the present Li transition metal oxide is preferably 0 ppb <the amount of iron <75 ppb, particularly preferably 0 ppb <the amount of iron <35 ppb.

(製造方法)
次に、本Li遷移金属酸化物粉体の製造方法について説明する。
(Production method)
Next, the manufacturing method of this Li transition metal oxide powder is demonstrated.

本Li遷移金属酸化物粉体は、原料、例えばリチウム塩化合物と、M元素化合物と、M’元素化合物とを混合し、湿式粉砕機等で平均粒径(D50)が2μm以下となるまで粉砕した後、熱噴霧乾燥機等を用いて造粒乾燥させ、焼成し、必要に応じて分級し、そして分級機構付衝突式粉砕機などを用いて平均粒径(D50)と結晶子径との比率が所定範囲内に入るように粉砕し、さらに必要に応じて熱処理し、さらに必要に応じて分級して得ることができる。ただし、本発明のリチウム遷移金属酸化物の製造方法がかかる製造方法に限定されるものではない。例えば所謂共沈法によって焼成に供する造粒粉を作製してもよい。   The present Li transition metal oxide powder is prepared by mixing raw materials, for example, a lithium salt compound, an M element compound, and an M ′ element compound, and pulverizing with a wet pulverizer or the like until the average particle size (D50) is 2 μm or less. Then, it is granulated and dried using a thermal spray dryer or the like, fired, classified as necessary, and an average particle diameter (D50) and a crystallite diameter are determined using a collision type pulverizer equipped with a classification mechanism. It can be obtained by grinding so that the ratio falls within a predetermined range, further heat-treating as necessary, and further classifying as necessary. However, the manufacturing method of the lithium transition metal oxide of the present invention is not limited to such a manufacturing method. For example, a granulated powder for firing may be produced by a so-called coprecipitation method.

リチウム塩化合物としては、例えば水酸化リチウム(LiOH)、炭酸リチウム(LiCO)、硝酸リチウム(LiNO3)、LiOH・H2O、酸化リチウム(Li2O)、その他脂肪酸リチウムやリチウムハロゲン化物等が挙げられる。中でもリチウムの水酸化物塩、炭酸塩、硝酸塩が好ましい。 Examples of the lithium salt compound include lithium hydroxide (LiOH), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium nitrate (LiNO 3 ), LiOH · H 2 O, lithium oxide (Li 2 O), other fatty acid lithium and lithium halogen. And the like. Of these, lithium hydroxide salts, carbonates and nitrates are preferred.

M元素化合物としては、例えばマンガン塩化合物、ニッケル塩化合物及びコバルト塩化合物等を挙げることができる。
マンガン塩化合物の種類は、特に限定するものではない。例えば炭酸マンガン、硝酸マンガン、塩化マンガン、二酸化マンガンなどを用いることができ、中でも炭酸マンガン、二酸化マンガンが好ましい。その中でも、電解法によって得られる電解二酸化マンガンが特に好ましい。
ニッケル塩化合物の種類も特に制限はなく、例えば炭酸ニッケル、硝酸ニッケル、塩化ニッケル、オキシ水酸化ニッケル、水酸化ニッケル、酸化ニッケルなどを用いることができ、中でも炭酸ニッケル、水酸化ニッケル、酸化ニッケルが好ましい。
コバルト塩化合物の種類も特に制限はなく、例えば塩基性炭酸コバルト、硝酸コバルト、塩化コバルト、オキシ水酸化コバルト、水酸化コバルト、酸化コバルトなどを用いることができ、中でも、塩基性炭酸コバルト、水酸化コバルト、酸化コバルト、オキシ水酸化コバルトが好ましい。
Examples of the M element compound include a manganese salt compound, a nickel salt compound, and a cobalt salt compound.
The kind of manganese salt compound is not particularly limited. For example, manganese carbonate, manganese nitrate, manganese chloride, manganese dioxide and the like can be used, and among these, manganese carbonate and manganese dioxide are preferable. Among these, electrolytic manganese dioxide obtained by an electrolytic method is particularly preferable.
The kind of the nickel salt compound is not particularly limited, and for example, nickel carbonate, nickel nitrate, nickel chloride, nickel oxyhydroxide, nickel hydroxide, nickel oxide, etc. can be used, among which nickel carbonate, nickel hydroxide, nickel oxide are used. preferable.
The type of cobalt salt compound is not particularly limited, and for example, basic cobalt carbonate, cobalt nitrate, cobalt chloride, cobalt oxyhydroxide, cobalt hydroxide, cobalt oxide and the like can be used. Cobalt, cobalt oxide, and cobalt oxyhydroxide are preferred.

M‘元素化合物としては、M‘元素の炭酸塩や水酸化物を含む酸化物を挙げることができる。   Examples of the M ′ element compound include oxides containing carbonate and hydroxide of M ′ element.

原料の混合は、水や分散剤などの液媒体を加えて湿式混合してスラリー化させるのが好ましく、得られたスラリーを湿式粉砕機で粉砕するのが好ましい。但し、乾式粉砕してもよい。
そして、平均粒径(D50)が2μm以下、特に平均粒径(D50)0.5μm〜1.0μmとなるように粉砕するのが好ましい。
The mixing of the raw materials is preferably performed by adding a liquid medium such as water or a dispersant and wet mixing to form a slurry, and the obtained slurry is preferably pulverized by a wet pulverizer. However, dry pulverization may be performed.
And it is preferable to grind | pulverize so that an average particle diameter (D50) may be 2 micrometers or less, especially an average particle diameter (D50) 0.5 micrometer-1.0 micrometer.

造粒方法は、前工程で粉砕された各種原料が分離せずに造粒粒子内で分散していれば湿式でも乾式でもよく、押し出し造粒法、転動造粒法、流動造粒法、混合造粒法、噴霧乾燥造粒法、加圧成型造粒法、或いはロール等を用いたフレーク造粒法でもよい。但し、湿式造粒した場合には、焼成前に充分に乾燥させることが必要である。乾燥方法としては、噴霧熱乾燥法、熱風乾燥法、真空乾燥法、フリーズドライ法などの公知の乾燥方法によって乾燥させればよく、中でも噴霧熱乾燥法が好ましい。噴霧熱乾燥法は、熱噴霧乾燥機(スプレードライヤー)を用いて行なうのが好ましい。   The granulation method may be wet or dry as long as the various raw materials pulverized in the previous step are dispersed in the granulated particles without being separated, and the extrusion granulation method, rolling granulation method, fluidized granulation method, A mixed granulation method, a spray drying granulation method, a pressure molding granulation method, or a flake granulation method using a roll or the like may be used. However, when wet granulation is performed, it is necessary to sufficiently dry before firing. As a drying method, it may be dried by a known drying method such as a spray heat drying method, a hot air drying method, a vacuum drying method, a freeze drying method, etc. Among them, the spray heat drying method is preferable. The spray heat drying method is preferably performed using a heat spray dryer (spray dryer).

焼成は、焼成炉にて、大気雰囲気下、酸素分圧を調整した雰囲気下、或いは二酸化炭素ガス雰囲気下、或いはその他の雰囲気下において、850〜1100℃の温度(:焼成炉内の焼成物に熱電対を接触させた場合の温度を意味する。)で0.5時間〜30時間保持するように焼成するのが好ましい。この際、遷移金属が原子レベルで固溶し単一相を示す焼成条件を選択するのが好ましい。
焼成炉の種類は特に限定するものではない。例えばロータリーキルン、静置炉、その他の焼成炉を用いて焼成することができる。
Firing is performed at a temperature of 850 to 1100 ° C. (in the calcined product in the calcining furnace) in an air atmosphere, an atmosphere in which the oxygen partial pressure is adjusted, a carbon dioxide gas atmosphere, or other atmosphere in a calcining furnace. It is preferably fired so as to hold for 0.5 to 30 hours at a temperature when a thermocouple is brought into contact. At this time, it is preferable to select firing conditions in which the transition metal is dissolved at the atomic level and exhibits a single phase.
The kind of baking furnace is not specifically limited. For example, it can be fired using a rotary kiln, a stationary furnace, or other firing furnace.

焼成後の分級は、凝集粉の粒度分布調整とともに異物除去という技術的意義があり、平均粒径(D50)が10μm〜50μmとなるように分級するのが好ましい。   The classification after firing has technical significance of adjusting the particle size distribution of the agglomerated powder and removing foreign matter, and it is preferable to classify so that the average particle diameter (D50) is 10 μm to 50 μm.

分級後の粉砕は、分級機構付衝突式粉砕機、例えば分級ロータ付カウンタージェットミルなどを用いて、平均粒径(D50)と結晶子径との比率が所定範囲内に入るように微粉砕するのが好ましい。
さらに好ましくは、粉体の粒度分布曲線(ヒストグラム曲線)が一山となるように粉砕するのがよい。すなわち、得られた粉体について、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により粒度分布を測定し、得られた体積基準粒度度数分布曲線(ヒストグラム曲線)が一つのピークを有するような粒度分布曲線を示すように粉砕するのが好ましい。この際、体積基準粒度分布曲線(ヒストグラム曲線)における「ピーク」とは、体積基準粒度度数分布(ヒストグラム)を示す度数分布曲線の傾きが、粒度の小さい方から大きい方へ見た際に正から負へ変化する点をいう。なお、体積基準粒度度数分布における頻度が0.5%未満のピークトップを有するピークは、仮に存在してもその影響は無視できるから、そのようなピークは本発明が対象とするピークには含めないものとする。
分級機構付衝突式粉砕機で粉砕して得られる粉体粒子は、非真球形となるのが通常である。
The pulverization after classification is performed by using a collision type pulverizer with a classification mechanism, for example, a counter jet mill with a classification rotor so that the ratio of the average particle diameter (D50) and the crystallite diameter falls within a predetermined range. Is preferred.
More preferably, the powder is pulverized so that the particle size distribution curve (histogram curve) of the powder becomes a mountain. That is, the particle size distribution of the obtained powder is measured by a laser diffraction / scattering particle size distribution measurement method, and the obtained volume-based particle size frequency distribution curve (histogram curve) shows a particle size distribution curve having one peak. It is preferable to grind as follows. At this time, the “peak” in the volume-based particle size distribution curve (histogram curve) means that the slope of the frequency distribution curve indicating the volume-based particle size frequency distribution (histogram) is positive when viewed from the smaller particle size to the larger particle size. The point that changes to negative. Note that even if a peak having a peak top with a frequency of less than 0.5% in the volume-based particle size distribution is present, its influence can be ignored. Therefore, such a peak is included in the peak targeted by the present invention. Make it not exist.
The powder particles obtained by pulverization with a collision type pulverizer with a classification mechanism are usually non-spherical.

熱処理は、大気雰囲気下において、300℃〜700℃、好ましくは600℃〜700℃の環境下に0.5〜20時間置くのが好ましい。この際、300℃より低温であると、熱処理の効果が得られ難く微粉が焼結せずに残留するおそれがある一方、700℃より高い温度で熱処理すると、焼結が始まり、本発明が目的とする粉体特性を得られなくなってしまう。   The heat treatment is preferably performed for 0.5 to 20 hours in an atmosphere of 300 ° C. to 700 ° C., preferably 600 ° C. to 700 ° C. in an air atmosphere. At this time, if the temperature is lower than 300 ° C., the effect of the heat treatment is difficult to obtain and the fine powder may remain without being sintered. On the other hand, if the heat treatment is performed at a temperature higher than 700 ° C., sintering starts and the present invention is aimed. It becomes impossible to obtain the powder characteristics.

熱処理後の分級は、凝集粉の粒度分布調整とともに異物除去という技術的意義があり、平均粒径(D50)1.0μm〜4.0μmの範囲に分級するのが好ましい。   The classification after the heat treatment has a technical significance of adjusting the particle size distribution of the agglomerated powder and removing the foreign matter, and it is preferable to classify in the range of an average particle diameter (D50) of 1.0 μm to 4.0 μm.

(特性・用途)
本Li遷移金属酸化物粉体は、必要に応じて解砕・分級した後、リチウム電池の正極活物質として有効に利用することができる。
例えば、本Li遷移金属酸化物粉体と、カーボンブラック等からなる導電材と、テフロン(テフロンは、米国DUPONT社の登録商標です。)バインダー等からなる結着剤とを混合して正極合剤を製造することができる。そしてそのような正極合剤を正極に用い、例えば負極にはリチウムまたはカーボン等のリチウムを吸蔵・脱蔵できる材料を用い、非水系電解質には六フッ化リン酸リチウム(LiPF)等のリチウム塩をエチレンカーボネート−ジメチルカーボネート等の混合溶媒に溶解したものを用いてリチウム2次電池を構成することができる。但し、このような構成の電池に限定する意味ではない。
(Characteristics / Applications)
The present Li transition metal oxide powder can be effectively used as a positive electrode active material of a lithium battery after being crushed and classified as necessary.
For example, this Li transition metal oxide powder, a conductive material made of carbon black, etc., and a binder made of Teflon (Teflon is a registered trademark of DUPONT, USA) binder, etc. are mixed to form a positive electrode mixture. Can be manufactured. Such a positive electrode mixture is used for the positive electrode, for example, a material that can store and desorb lithium such as lithium or carbon is used for the negative electrode, and lithium such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is used for the non-aqueous electrolyte. A lithium secondary battery can be formed by using a salt dissolved in a mixed solvent such as ethylene carbonate-dimethyl carbonate. However, the present invention is not limited to the battery having such a configuration.

本Li遷移金属酸化物粉体を正極活物質として備えたリチウム電池は、充放電深度の中心領域(例えばSOC20−80%)で充放電を繰り返して使用した場合に優れた寿命特性(サイクル特性)及び出力特性をともに発揮するから、特に電気自動車(EV:Electric Vehicle)やハイブリッド電気自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)に搭載するモーター駆動用電源として用いるリチウム電池の正極活物質の用途に特に優れている。
なお、「ハイブリッド自動車」とは、電気モータと内燃エンジンという2つの動力源を併用した自動車であり、プラグインハイブリッド自動車も包含する。
また、「リチウム電池」とは、リチウム一次電池、リチウム二次電池、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー電池など、電池内にリチウム又はリチウムイオンを含有する電池を全て包含する意である。
A lithium battery equipped with the present Li transition metal oxide powder as a positive electrode active material has excellent life characteristics (cycle characteristics) when it is repeatedly charged and discharged in the central region of the charge / discharge depth (for example, SOC 20-80%). In particular, it exhibits excellent output characteristics, and is particularly excellent in the use of a positive electrode active material of a lithium battery used as a power source for driving a motor mounted on an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV). Yes.
The “hybrid vehicle” is a vehicle that uses two power sources, that is, an electric motor and an internal combustion engine, and includes a plug-in hybrid vehicle.
The term “lithium battery” is intended to encompass all batteries containing lithium or lithium ions in the battery, such as lithium primary batteries, lithium secondary batteries, lithium ion secondary batteries, and lithium polymer batteries.

(用語の説明)
本明細書において「X〜Y」(X,Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」及び「好ましくはYより小さい」の意を包含する。また、その際のX及びYは、四捨五入を考慮した数値である。
また、「X以上」或いは「Y以下」(X,Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り、「好ましくはXより大きい」或いは「好ましくはYより小さい」の意を包含する。また、その際のX及びYは、四捨五入を考慮した数値である。
(Explanation of terms)
In the present specification, when expressed as “X to Y” (X and Y are arbitrary numbers), unless otherwise specified, “preferably greater than X” and “preferably Y” together with the meaning of “X to Y”. It means “smaller”. Further, X and Y at that time are numerical values considering rounding.
Further, when expressed as “X or more” or “Y or less” (X and Y are arbitrary numbers), it means “preferably larger than X” or “preferably smaller than Y” unless otherwise specified. To do. Further, X and Y at that time are numerical values considering rounding.

次に、実施例及び比較例に基づいて、本発明について更に説明するが、本発明が以下に示す実施例に限定されるものではない。   Next, the present invention will be further described based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the examples shown below.

<Rietveld法による結晶子径・酸素席占有率・サイト間距離の測定>
Rietveld法とは、粉末X線回折等により得られた回折強度から、結晶の構造パラメータを精密化する方法である。結晶構造モデルを仮定し、その構造から計算により導かれるX線回折パターンと、実測されたX線回折パターンとができるだけ一致するように、その結晶構造の各種パラメータを精密化する手法である。
<Measurement of crystallite diameter, oxygen site occupancy, and site-to-site distance by Rietveld method>
The Rietveld method is a method of refining the crystal structure parameters from the diffraction intensity obtained by powder X-ray diffraction or the like. This method assumes a crystal structure model, and refines various parameters of the crystal structure so that the X-ray diffraction pattern derived from the structure and the measured X-ray diffraction pattern match as much as possible.

本実施例のX線回折パターンの測定には、Cu‐Kα線を用いたX線回折装置(ブルカー・エイエックスエス(株)製D8 ADVANCE)を使用し, FundamentalParameterを採用して解析を行った。回折角2θ=15〜120°の範囲より得られたX線回折パターンを用いて、解析用ソフトウエアTopas Version3を用いて行った。   In the measurement of the X-ray diffraction pattern of this example, an X-ray diffractometer using Cu-Kα rays (D8 ADVANCE manufactured by Bruker AXS Co., Ltd.) was used, and analysis was performed using a FundamentalParameter. . Using the X-ray diffraction pattern obtained from the range of diffraction angle 2θ = 15 to 120 °, analysis software Topas Version 3 was used.

結晶構造は、空間群R−3mの三方晶(Trigonal)に帰属され、その3aサイトがLiにより、3bサイトがMn、Co、Ni、置換元素M’及び過剰なLi分xにより、6cサイトがOにより占有されていると仮定し、酸素の席占有率(Occ.)、結晶子径(Gauss)および3b−6cサイト間距離を求めた。なお、等方性温度因子(Beq.;isotropic temperature factor)を1と仮定し、Rwp<5.0、GOF<1.3まで精密化を行った。
精密化の手順としては、Beq=1に固定し、酸素のz座標および席占有率、結晶子径(Gauss)および、各サイト間の結合距離を変数とした状態で、各変数が変動しなくなるまで繰り返し行なった。
The crystal structure is attributed to the space group R-3m trigonal (Trigonal), the 3a site is Li, the 3b site is Mn, Co, Ni, the substitution element M ′ and the excess Li content x, and the 6c site is Assuming that it is occupied by O, the oxygen occupancy (Occ.), The crystallite diameter (Gauss), and the distance between 3b-6c sites were determined. It is assumed that the isotropic temperature factor (Beq.) Is 1, and refinement is performed to Rwp <5.0 and GOF <1.3.
As a refinement procedure, Beq = 1 is fixed, and each variable does not change in a state where the z coordinate of oxygen, the seat occupancy, the crystallite diameter (Gauss), and the bond distance between each site are variables. Repeated until.

なお、上記のRwpおよびGOFは以下の式により求められる値である(参照:「粉末X線解析の実際」(社)日本分析化学X線分析研究懇談会編.朝倉書店発行.2002年2月10日.p107の表6.2)。
Rwp=[Σiwi{yi-fi(x)2}/Σiwiyi2]1/2
Re=[(N-P)/Σiwiyi2]1/2
GOF=Rwp/Re
但し、wiは統計的重み、yiは観測強度、fi(x)は理論回折強度、Nは全データ点数、Pは精密化するパラメータの数を示している。
The above Rwp and GOF are values obtained by the following formulas (see: “Practice of powder X-ray analysis”, edited by Japan Analytical Chemistry X-ray Analysis Research Roundtable, published by Asakura Shoten. February 2002) 10 days, Table 6.2 of p107).
Rwp = [Σ i wi {yi-fi (x) 2 } / Σ i wiyi 2 ] 1/2
Re = [(NP) / Σiwiyi 2 ] 1/2
GOF = Rwp / Re
However, wi is a statistical weight, yi is an observation intensity, fi (x) is a theoretical diffraction intensity, N is the total number of data points, and P is the number of parameters to be refined.

その他測定・Rietveld法解析に使用した機器仕様・条件等は以下の通りである。なお、解析に当っては、三方晶に帰属するリチウム遷移金属酸化物を、六方晶に帰属するものと仮定して解析を行った。
Sample disp(mm):Refine
Generate Bond-lengths/errors:Refine
Detector:PSD
Detector Type:VANTEC−1
High Voltage:5616V
Discr. Lower Level:0.45V
Discr. Window Width:0.15V
Grid Lower Level:0.075V
Grid Window Width:0.524V
Flood Field Correction:Disabled
Primary radius:250mm
Secondary radius:250mm
Receiving slit width:0.1436626mm
Divergence angle:0.3°
Filament Length:12mm
Sample Length:25mm
Receiving Slit Length:12mm
Primary Sollers:2.623°
Secondary Sollers:2.623°
Lorentzian,1/Cos:0.01630098Th
Other equipment specifications and conditions used for other measurement and Rietveld method analysis are as follows. In the analysis, it was assumed that the lithium transition metal oxide belonging to the trigonal crystal belongs to the hexagonal crystal.
Sample disp (mm): Refine
Generate Bond-lengths / errors: Refine
Detector: PSD
Detector Type: VANTEC-1
High Voltage: 5616V
Discr. Lower Level: 0.45V
Discr. Window Width: 0.15V
Grid Lower Level: 0.075V
Grid Window Width: 0.524V
Flood Field Correction: Disabled
Primary radius: 250mm
Secondary radius: 250mm
Receiving slit width: 0.1436626mm
Divergence angle: 0.3 °
Filament Length: 12mm
Sample Length: 25mm
Receiving Slit Length: 12mm
Primary Sollers: 2.623 °
Secondary Sollers: 2.623 °
Lorentzian, 1 / Cos: 0.01630098Th

Det.1 voltage:760.00V
Det.1 gain:80.000000
Det.1 discr.1 LL:0.690000
Det.1 discr.1 WW:1.078000
Scan Mode:Continuous Scan
Scan Type:Locked Coupled
Spinner Speed:15rpm
Divergence Slit:0.300°
Start:15.000000
Time per step:1s
Increment:0.01460
♯steps:7152
Generator voltage:35kV
Generator current:40mA
Det. 1 voltage: 760.00V
Det. 1 gain: 80.000000
Det. 1 discr. 1 LL: 0.6900000
Det. 1 discr. 1 WW: 1.078000
Scan Mode: Continuous Scan
Scan Type: Locked Coupled
Spinner Speed: 15rpm
Divergence Slit: 0.300 °
Start: 15.000000
Time per step: 1s
Increment: 0.01460
#Steps: 7152
Generator voltage: 35kV
Generator current: 40 mA

精密化を行なう際に使用した各元素の価数は、便宜上それぞれLi(1+)、Ni(2+)、Co(3+)、Mn(4+)の値を使用し、他の元素については表1に示した値を使用した。
なお、これら以外の遷移元素については次の価数を便宜上用いればよい。
Sc(3+)、V(4+)、Cr(4+)、Mn(4+)、Fe(4+)、Cu(3+)、Zn(2+)、Y(3+)、Tc(4+)、Ru(4+)、Rh(5+)、Pd(3+)、Ag(3+)、La(3+)、Ce(4+)、Pr(4+)、Nd(3+)、Pm(3+)、Sm(3+)、Eu(3+)、Gd(3+)、Tb(4+)、Dy(3+)、Ho(3+)、Er(3+)、Tm(3+)、Yb(3+)、Lu(3+)、Hf(4+)、Ta(4+)、Re(4+)、Os(4+)、Ir(4+)、Pt(4+)、Au(3+)
As for the valence of each element used for refinement, the values of Li (1+), Ni (2+), Co (3+), Mn (4+) are used for convenience. The values shown in Table 1 were used.
For transition elements other than these, the following valences may be used for convenience.
Sc (3+), V (4+), Cr (4+), Mn (4+), Fe (4+), Cu (3+), Zn (2+), Y (3+), Tc ( 4+), Ru (4+), Rh (5+), Pd (3+), Ag (3+), La (3+), Ce (4+), Pr (4+), Nd (3+ ), Pm (3+), Sm (3+), Eu (3+), Gd (3+), Tb (4+), Dy (3+), Ho (3+), Er (3+), Tm (3+), Yb (3+), Lu (3+), Hf (4+), Ta (4+), Re (4+), Os (4+), Ir (4+), Pt ( 4+), Au (3+)

<平均粒径(D50)、90%積算径(D90)の測定>
実施例及び比較例で得られたサンプル(粉体)の粒度分布を次のようにして測定した。
<Measurement of average particle diameter (D50), 90% integrated diameter (D90)>
The particle size distribution of the samples (powder) obtained in Examples and Comparative Examples was measured as follows.

レーザー回折粒度分布測定機用試料循環器(日機装株式会社製「Microtorac ASVR」)を用い、サンプル(粉体)を水に投入し、40mL/secの流速中、40wattsの超音波を360秒間照射した後、日機装株式会社製レーザー回折粒度分布測定機「HRA(X100)」を用いて粒度分布を測定し、得られた体積基準粒度分布のチャートからD50及びD90を求めた。
なお、測定の際の水溶性溶媒には60μmのフィルターを通した水を用い、溶媒屈折率を1.33、粒子透過性条件を反射、測定レンジを0.122〜704.0μm、測定時間を30秒とし、2回測定した平均値を測定値として用いた。
Using a sample circulator for laser diffraction particle size distribution analyzer (“Microtorac ASVR” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), a sample (powder) was put into water and irradiated with ultrasonic waves of 40 watts at a flow rate of 40 mL / sec for 360 seconds. Thereafter, the particle size distribution was measured using a laser diffraction particle size distribution measuring instrument “HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd., and D50 and D90 were determined from the obtained volume-based particle size distribution chart.
The water-soluble solvent used in the measurement was water that passed through a 60 μm filter, the solvent refractive index was 1.33, the particle permeability was reflected, the measurement range was 0.122 to 704.0 μm, and the measurement time was The average value measured twice for 30 seconds was used as the measured value.

<鉄量の測定及び評価>
サンプル(粉体)をスラリー化すると共に、テトラフルオロエチレンで被覆された磁石をスラリーに投入して磁着物を磁石に付着させた後、JIS G 1258:1999を参酌して、磁石に付着した磁着物を酸溶解して鉄量を定量した。次に詳細に説明する。
なお、磁石に付着した磁着物は微量であるため、磁石ごと酸性溶液に浸漬させて磁着物を酸溶解させる必要がある。そこで、磁石には、テトラフルオロエチレンで被覆された磁石(100mT〜150mT、円筒形、直径2cm、長さ5cm、表面積37.7cm2)を用い、測定前に各磁石の強度を測定した。磁石の強度は、KANETEC社製TESLA METER 型式TM−601を用いて測定した。
<Measurement and evaluation of iron content>
The sample (powder) was slurried and a magnet coated with tetrafluoroethylene was put into the slurry to attach the magnetic deposit to the magnet. Then, JIS G 1258: 1999 was referred to, and the magnet attached to the magnet The kimono was acid-dissolved to determine the amount of iron. Next, this will be described in detail.
In addition, since the magnetized material adhering to the magnet is a very small amount, it is necessary to immerse the magnet together in an acidic solution to dissolve the magnetized material in an acid solution. Then, the magnet (100mT-150mT, cylindrical shape, diameter 2cm, length 5cm, surface area 37.7cm < 2 >) covered with tetrafluoroethylene was used for the magnet, and the intensity | strength of each magnet was measured before the measurement. The strength of the magnet was measured using a TESLA METER model TM-601 manufactured by KANETEC.

1000ccのポリプロピレン製ポット内に、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)100gとイオン交換水500ccとを入れてスラリー化すると共に、このスラリーに前記磁石(100mT〜150mT)1個を投入し、ボールミル回転架台に載せて、回転数60rpmで30分間回転させた。
次に、磁石を取り出し、300mLトールビーカーに入れてイオン交換水に浸し、超音波洗浄機(型式US-205 株式会社エスエヌディ製)を使用して2周波方式(28kHz/38kHzの同時発振)で3分間洗浄し、次いで磁石を浸しているイオン交換水を交換し、このようにイオン交換水の交換と超音波での洗浄を8回繰り返すことによって磁石に磁着している微粉を除去した。
In a 1000 cc polypropylene pot, 100 g of lithium transition metal oxide powder (sample) and 500 cc of ion exchange water are put into a slurry, and one magnet (100 mT to 150 mT) is put into this slurry, and a ball mill is added. The sample was placed on a rotating gantry and rotated at 60 rpm for 30 minutes.
Next, the magnet is taken out, placed in a 300 mL tall beaker, immersed in ion-exchanged water, and 3 by a two-frequency method (simultaneous oscillation of 28 kHz / 38 kHz) using an ultrasonic cleaner (model US-205, manufactured by SND Corporation). The ion-exchanged water in which the magnet was immersed was exchanged, and the fine powder magnetically attached to the magnet was removed by repeating the exchange of ion-exchanged water and washing with ultrasonic waves 8 times in this way.

次に、磁石を取り出して100mLのメスシリンダーに入れ、磁石が完全に水没する量の王水(濃塩酸と濃硝酸とを3:1の体積比で混合した液体)に浸し、王水中で80℃×30分間加温して磁着物を溶解させた。次いで、王水から磁石を取り出し、磁着物が溶解している王水をイオン交換水で希釈し、希釈した王水をICPで分析し、Fe量を定量し、サンプル重量当りの鉄量を算出した。   Next, the magnet is taken out and placed in a 100 mL graduated cylinder and immersed in aqua regia (a liquid in which concentrated hydrochloric acid and concentrated nitric acid are mixed at a volume ratio of 3: 1) so that the magnet is completely submerged. The magnetized material was dissolved by heating at 30 ° C. for 30 minutes. Next, the magnet is taken out from the aqua regia, the aqua regia in which the magnetic deposits are dissolved is diluted with ion-exchanged water, the diluted aqua regia is analyzed by ICP, the amount of Fe is quantified, and the amount of iron per sample weight is calculated. did.

得られたサンプル重量当りの鉄量に基づき、次の基準でリチウム遷移金属酸化物粉体を評価し選別した。
0ppb <鉄量<35ppb:◎(好ましく採用可能)
35ppb≦鉄量<75ppb:○(採用可能)
75ppb≦鉄量 :×(採用不可)
Based on the amount of iron per sample weight obtained, lithium transition metal oxide powders were evaluated and selected according to the following criteria.
0 ppb <iron amount <35 ppb: ◎ (preferably applicable)
35 ppb ≤ iron content <75 ppb: ○ (adoptable)
75 ppb ≤ iron amount: × (not applicable)

<電池評価>
EVやHEVで主に電池が使用される充放電深度(SOC=20〜80%)を考慮し、次のような電池評価を行った。
<Battery evaluation>
Considering the charge / discharge depth (SOC = 20 to 80%) in which the battery is mainly used in EV and HEV, the following battery evaluation was performed.

正極活物質としてのリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)8.00gと、導電材としてのアセチレンブラック(電気化学工業社製)1.00gと、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)中にポリフッ化ビニリデン(PVDF、キシダ化学社製)を12wt%溶解した溶液8.30gと、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)5mLとを混合し、遊星式撹拌・脱泡装置(クラボウ製 マゼルスターKK‐50S)を用いて混練しペースト状の正極合剤とした。
このペースト状の正極合剤を、集電体であるアルミニウム箔上に、クリアランスを350μmに調整したアプリケーターを用いて塗布し、120℃で一昼夜真空乾燥させ、14mmφのポンチで打ち抜いて4t/cm2の圧力でプレス圧密し、正極板とした。
In 8.00 g of lithium transition metal oxide powder (sample) as a positive electrode active material, 1.00 g of acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo) as a conductive material, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 8.30 g of a solution containing 12 wt% of polyvinylidene fluoride (PVDF, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) and 5 mL of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) are mixed, and a planetary stirring and deaerator (Mazerustar KK manufactured by Kurabo Industries Co., Ltd.) -50S) to obtain a paste-like positive electrode mixture.
This paste-like positive electrode mixture was applied onto an aluminum foil as a current collector using an applicator with a clearance adjusted to 350 μm, vacuum-dried at 120 ° C. overnight, punched out with a 14 mmφ punch, and 4 t / cm 2. A positive electrode plate was obtained by press-consolidating at a pressure of

電池作製に際しては、電池作製直前に、この正極を120℃で120分間真空乾燥させて付着水分を除去して電池に組み込んだ、
また、予め14mmφのアルミ箔の重さを求めておき、正極板の重さから該アルミ箔の重さを差し引き、塗布した正極合剤の重さを求めた。また、正極活物質、アセチレンブラック及びPVDFの混合割合から正極活物質の含有量を求めたところ、1枚の正極板中の正極活物質は約40mgであった。
When producing the battery, immediately before producing the battery, this positive electrode was vacuum-dried at 120 ° C. for 120 minutes to remove the adhering moisture and incorporated in the battery.
Further, the weight of an aluminum foil having a diameter of 14 mmφ was obtained in advance, the weight of the aluminum foil was subtracted from the weight of the positive electrode plate, and the weight of the applied positive electrode mixture was obtained. Further, when the content of the positive electrode active material was determined from the mixing ratio of the positive electrode active material, acetylene black and PVDF, the positive electrode active material in one positive electrode plate was about 40 mg.

負極として、Φ20mm×厚さ1.0mmの金属Liを用いて、図1の電気化学評価用セル「TOMCELL(登録商標)」を作製した。
すなわち、図1に示すように、耐有機電解液性のステンレス鋼製の下ボディ1の内側中央に、前記正極板3を配置した。この正極板3の上面には、電解液を含浸させたポリプロピレン製セパレータ(「セルガード2400」)4を配置し、テフロンスペーサー5(「テフロン」は米国DUPONT社の登録商標)によりセパレータ4を固定した。さらに、セパレータ4の上面には、その下方に上記負極6を配置し、負極端子を兼ねたスペーサー7を配置し、その上に上ボディ2を被せてネジで締め付け、電池を密閉し、電気化学評価用セルを作製した。
電解液は、ECとDMCを3:7の体積割合で混合したものを溶媒とし、これに溶質としてLiPF6を1mol/L溶解させたものを用いた。
The electrochemical evaluation cell “TOMCELL (registered trademark)” in FIG. 1 was produced using metal Li having a diameter of 20 mm and a thickness of 1.0 mm as the negative electrode.
That is, as shown in FIG. 1, the positive electrode plate 3 is disposed in the center of the inner side of the lower body 1 made of organic electrolyte resistant stainless steel. On the upper surface of the positive electrode plate 3, a polypropylene separator (“Celguard 2400”) 4 impregnated with an electrolytic solution is disposed, and the separator 4 is fixed by a Teflon spacer 5 (“Teflon” is a registered trademark of DUPONT USA). . Further, on the upper surface of the separator 4, the negative electrode 6 is disposed below, the spacer 7 also serving as a negative electrode terminal is disposed, the upper body 2 is placed on the upper surface, the screws are tightened, the battery is sealed, and the electrochemical An evaluation cell was produced.
As the electrolytic solution, a mixture of EC and DMC in a volume ratio of 3: 7 was used as a solvent, and a solution obtained by dissolving 1 mol / L of LiPF 6 as a solute was used.

サイクル試験1では、45℃において、電極電位が3.0V〜4.3Vの範囲で充放電を30回繰り返した。3サイクル目の放電容量に対する30サイクル後の放電容量の比率をサイクル維持率とし、実施例1のサイクル維持率を100とした場合の相対値で評価した。充放電は0.2Cレートに相当する一定の電流値で実施した。なお、Cレートというのは、電池の全容量を1時間かけて充放電する電流値を1Cレートとし、その何倍の電流値で充放電しているかを表したものである。0.2Cレートは、1Cレートの0.2倍の電流値で充放電することを意味し、全電池容量を5時間で充放電する電流値を示す。   In the cycle test 1, charge and discharge were repeated 30 times at 45 ° C. in the range of the electrode potential from 3.0 V to 4.3 V. The ratio of the discharge capacity after 30 cycles to the discharge capacity at the third cycle was defined as a cycle retention rate, and the relative value when the cycle retention rate of Example 1 was set to 100 was evaluated. Charging / discharging was performed at a constant current value corresponding to the 0.2C rate. The C rate represents a current value for charging / discharging the entire capacity of the battery over one hour as a 1C rate, and how many times the current value is charged / discharged. The 0.2C rate means charging / discharging at a current value 0.2 times the 1C rate, and indicates a current value for charging / discharging the entire battery capacity in 5 hours.

サイクル試験2では、55℃において、SOC:20〜80%の範囲で充放電を30回繰り返した。3サイクル目の放電容量に対する30サイクル目の放電容量の比率をサイクル維持率とし、実施例1のサイクル維持率を100とした場合の相対値で評価した。ここで、SOCとは充電深度を意味し、SOC80%とは25℃において開放電圧から4.1Vまでを0.2Cの電流値で充電し、その後4.3Vの定電圧で充電した時の充電容量の80%の充電量状態を意味する。   In cycle test 2, charging and discharging were repeated 30 times at 55 ° C. in the range of SOC: 20 to 80%. The ratio of the discharge capacity at the 30th cycle to the discharge capacity at the 3rd cycle was defined as a cycle retention rate, and the relative value was evaluated when the cycle retention rate of Example 1 was 100. Here, SOC means the depth of charge, and SOC 80% means charging at a current value of 0.2 C from the open circuit voltage to 4.1 V at 25 ° C. and then charging at a constant voltage of 4.3 V. It means a state of charge of 80% of the capacity.

低温容量確認試験3では、0℃において、1Cレートの定電流にて3.0〜4.3Vの範囲で充放電する充放電サイクルを繰り返し、その3サイクル目の放電容量を測定し、実施例1の前記3サイクル目の放電容量を100とした場合の相対値で評価した。   In the low-temperature capacity confirmation test 3, the charge / discharge cycle of charging and discharging in the range of 3.0 to 4.3 V at a constant current of 1 C rate at 0 ° C. was repeated, and the discharge capacity of the third cycle was measured. Evaluation was made with a relative value when the discharge capacity at the third cycle of 1 was 100.

(実施例1)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)2.1μmの酸化チタンとを、モル比でLi:Mn:Co:Ni:Ti=1.07:0.30:0.30:0.30:0.03となるように秤量し、水を加えて混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。
得られたスラリー(原料粉20kg)に、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩(サンノプコ(株)製 SNディスパーサント5468)を前記スラリー固形分の6wt%添加し、湿式粉砕機で1300rpm、29分間粉砕して平均粒径(D50)を0.7μmとした。
得られた粉砕スラリーを熱噴霧乾燥機(スプレードライヤー、大川原化工機(株)製OC‐16)を用いて造粒乾燥させた。この際、噴霧には回転ディスクを用い、回転数21000rpm、スラリー供給量24kg/hr、乾燥塔の出口温度100℃となるように温度を調節して造粒乾燥を行なった。
Example 1
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm, and nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm And titanium oxide having an average particle diameter (D50) of 2.1 μm in a molar ratio of Li: Mn: Co: Ni: Ti = 1.07: 0.30: 0.30: 0.30: 0.03 The slurry was weighed, added with water, mixed and stirred to prepare a slurry having a solid content concentration of 50 wt%.
To the obtained slurry (raw material powder 20 kg), polycarboxylic acid ammonium salt (SN Dispersant 5468 manufactured by San Nopco Co., Ltd.) as a dispersant was added 6 wt% of the slurry solid content, and pulverized at 1300 rpm for 29 minutes with a wet pulverizer. The average particle size (D50) was 0.7 μm.
The obtained pulverized slurry was granulated and dried using a thermal spray dryer (spray dryer, OC-16 manufactured by Okawahara Chemical Co., Ltd.). At this time, a rotating disk was used for spraying, and granulation drying was performed by adjusting the temperature so that the rotation speed was 21,000 rpm, the slurry supply amount was 24 kg / hr, and the outlet temperature of the drying tower was 100 ° C.

得られた造粒粉を、静置式電気炉を用いて、大気中975℃で20時間焼成した。焼成して得られた焼成粉を目開き75μmの篩で分級し、篩下の粉体を分級機構付衝突式粉砕機(ホソカワミクロン製カウンタージェットミル「100AFG/50ATP」)を用いて、分級ローター回転数:14900rpm、粉砕空気圧力:0.6MPa、粉砕ノズルφ:2.5×3本使用、粉体供給量:4.5kg/hの条件で粉砕を行い、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。   The obtained granulated powder was baked at 975 ° C. for 20 hours in the air using a stationary electric furnace. The fired powder obtained by firing is classified with a sieve having an opening of 75 μm, and the powder under the sieve is rotated by a classification rotor using a collision type pulverizer with a classification mechanism (Counterjet mill “100AFG / 50ATP” manufactured by Hosokawa Micron). Number: 14900 rpm, pulverization air pressure: 0.6 MPa, pulverization nozzle φ: 2.5 × 3 used, powder supply amount: 4.5 kg / h, pulverization, lithium transition metal oxide powder (sample )

得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、結晶子径、酸素席占有率及びサイト間距離および鉄量を測定すると共に、電池特性を評価した。
また、得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。すなわち、微分変曲点は一点であった。
表1に示す各元素濃度は、ICPによる分析値から算出した値である。
The obtained lithium transition metal oxide powder (sample) was measured for crystallite diameter, oxygen site occupancy, intersite distance, and iron content, and battery characteristics were evaluated.
Further, with respect to the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a chart of volume-based particle size distribution using a laser diffraction particle size distribution analyzer (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. Was found to have a single particle size distribution. That is, the differential inflection point was one point.
Each element concentration shown in Table 1 is a value calculated from an analysis value by ICP.

(実施例2)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)13μmの酸化ジルコニアとを、モル比でLi:Mn:Co:Ni:Zr=1.07:0.30:0.30:0.30:0.03となるように秤量し、水を加えて混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。以降は実施例1と同様に処理を行い、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
(Example 2)
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm, and nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm And zirconia oxide having an average particle diameter (D50) of 13 μm in a molar ratio of Li: Mn: Co: Ni: Zr = 1.07: 0.30: 0.30: 0.30: 0.03 Then, water was added and mixed and stirred to prepare a slurry having a solid content concentration of 50 wt%. Thereafter, the same treatment as in Example 1 was performed to obtain a lithium transition metal oxide powder (sample).

得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、結晶子径、酸素席占有率及びサイト間距離および鉄量を測定すると共に、電池特性を評価した。
また、得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。すなわち、微分変曲点は一点であった。
表1に示す各元素濃度は、ICPによる分析値から算出した値である。
The obtained lithium transition metal oxide powder (sample) was measured for crystallite diameter, oxygen site occupancy, intersite distance, and iron content, and battery characteristics were evaluated.
Further, with respect to the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a chart of volume-based particle size distribution using a laser diffraction particle size distribution analyzer (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. Was found to have a single particle size distribution. That is, the differential inflection point was one point.
Each element concentration shown in Table 1 is a value calculated from an analysis value by ICP.

(実施例3)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)2.9μmの酸化ニオブとを、モル比でLi:Mn:Co:Ni:Nb=1.07:0.30:0.30:0.30:0.03となるように秤量し、水を加えて混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。以降は実施例1と同様に処理を行い、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
(Example 3)
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm, and nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm And niobium oxide having an average particle size (D50) of 2.9 μm in a molar ratio of Li: Mn: Co: Ni: Nb = 1.07: 0.30: 0.30: 0.30: 0.03 The slurry was weighed, added with water, mixed and stirred to prepare a slurry having a solid content concentration of 50 wt%. Thereafter, the same treatment as in Example 1 was performed to obtain a lithium transition metal oxide powder (sample).

得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、結晶子径、酸素席占有率及びサイト間距離および鉄量を測定すると共に、電池特性を評価した。
また、得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。すなわち、微分変曲点は一点であった。
表1に示す各元素濃度は、ICPによる分析値から算出した値である。
The obtained lithium transition metal oxide powder (sample) was measured for crystallite diameter, oxygen site occupancy, intersite distance, and iron content, and battery characteristics were evaluated.
Further, with respect to the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a chart of volume-based particle size distribution using a laser diffraction particle size distribution analyzer (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. Was found to have a single particle size distribution. That is, the differential inflection point was one point.
Each element concentration shown in Table 1 is a value calculated from an analysis value by ICP.

(実施例4)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)1.9μmの酸化モリブデンとを、モル比でLi:Mn:Co:Ni:Mo=1.07:0.30:0.30:0.30:0.005となるように秤量し、水を加えて混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。以降は実施例1と同様に処理を行い、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
Example 4
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm, and nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm And molybdenum oxide having an average particle diameter (D50) of 1.9 μm in a molar ratio of Li: Mn: Co: Ni: Mo = 1.07: 0.30: 0.30: 0.30: 0.005 The slurry was weighed, added with water, mixed and stirred to prepare a slurry having a solid content concentration of 50 wt%. Thereafter, the same treatment as in Example 1 was performed to obtain a lithium transition metal oxide powder (sample).

得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、結晶子径、酸素席占有率及びサイト間距離および鉄量を測定すると共に、電池特性を評価した。
また、得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。すなわち、微分変曲点は一点であった。
表1に示す各元素濃度は、ICPによる分析値から算出した値である。
The obtained lithium transition metal oxide powder (sample) was measured for crystallite diameter, oxygen site occupancy, intersite distance, and iron content, and battery characteristics were evaluated.
Further, with respect to the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a chart of volume-based particle size distribution using a laser diffraction particle size distribution analyzer (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. Was found to have a single particle size distribution. That is, the differential inflection point was one point.
Each element concentration shown in Table 1 is a value calculated from an analysis value by ICP.

(実施例5)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)2.5μmの酸化タングステンとを、モル比でLi:Mn:Co:Ni:W=1.07:0.30:0.30:0.30:0.005となるように秤量し、水を加えて混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。以降は実施例1と同様に処理を行い、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
(Example 5)
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm, and nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm And tungsten oxide having an average particle diameter (D50) of 2.5 μm in a molar ratio of Li: Mn: Co: Ni: W = 1.07: 0.30: 0.30: 0.30: 0.005 The slurry was weighed, added with water, mixed and stirred to prepare a slurry having a solid content concentration of 50 wt%. Thereafter, the same treatment as in Example 1 was performed to obtain a lithium transition metal oxide powder (sample).

得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、結晶子径、酸素席占有率及びサイト間距離および鉄量を測定すると共に、電池特性を評価した。
また、得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。すなわち、微分変曲点は一点であった。
表1に示す各元素濃度は、ICPによる分析値から算出した値である。
The obtained lithium transition metal oxide powder (sample) was measured for crystallite diameter, oxygen site occupancy, intersite distance, and iron content, and battery characteristics were evaluated.
Further, with respect to the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a chart of volume-based particle size distribution using a laser diffraction particle size distribution analyzer (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. Was found to have a single particle size distribution. That is, the differential inflection point was one point.
Each element concentration shown in Table 1 is a value calculated from an analysis value by ICP.

(実施例6)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)2.1μmの酸化チタンとを、モル比でLi:Mn:Co:Ni:Ti=1.07:0.18:0.17:0.55:0.03となるように秤量し、水を加えて混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。
以降は、焼成条件を900℃で20時間に変更した以外は、実施例1と同様に処理を行い、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
(Example 6)
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm, and nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm And titanium oxide having an average particle diameter (D50) of 2.1 μm in a molar ratio of Li: Mn: Co: Ni: Ti = 1.07: 0.18: 0.17: 0.55: 0.03 The slurry was weighed, added with water, mixed and stirred to prepare a slurry having a solid content concentration of 50 wt%.
Thereafter, a treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the firing conditions were changed to 900 ° C. for 20 hours to obtain a lithium transition metal oxide powder (sample).

得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、結晶子径、酸素席占有率及びサイト間距離および鉄量を測定すると共に、電池特性を評価した。
また、得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。すなわち、微分変曲点は一点であった。
表1に示す各元素濃度は、ICPによる分析値から算出した値である。
The obtained lithium transition metal oxide powder (sample) was measured for crystallite diameter, oxygen site occupancy, intersite distance, and iron content, and battery characteristics were evaluated.
Further, with respect to the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a chart of volume-based particle size distribution using a laser diffraction particle size distribution analyzer (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. Was found to have a single particle size distribution. That is, the differential inflection point was one point.
Each element concentration shown in Table 1 is a value calculated from an analysis value by ICP.

(実施例7)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)2.1μmの酸化チタンとを、モル比でLi:Mn:Co:Ni:Ti=1.06:0.30:0.30:0.30:0.03となるように秤量し、水を加えて混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。
以降は、実施例1と同様に処理を行い、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
(Example 7)
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm, and nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm And titanium oxide having an average particle diameter (D50) of 2.1 μm in a molar ratio of Li: Mn: Co: Ni: Ti = 1.06: 0.30: 0.30: 0.30: 0.03 The slurry was weighed, added with water, mixed and stirred to prepare a slurry having a solid content concentration of 50 wt%.
Thereafter, the same treatment as in Example 1 was performed to obtain a lithium transition metal oxide powder (sample).

得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、結晶子径、酸素席占有率及びサイト間距離および鉄量を測定すると共に、電池特性を評価した。
また、得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。すなわち、微分変曲点は一点であった。
表1に示す各元素濃度は、ICPによる分析値から算出した値である。
The obtained lithium transition metal oxide powder (sample) was measured for crystallite diameter, oxygen site occupancy, intersite distance, and iron content, and battery characteristics were evaluated.
Further, with respect to the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a chart of volume-based particle size distribution using a laser diffraction particle size distribution analyzer (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. Was found to have a single particle size distribution. That is, the differential inflection point was one point.
Each element concentration shown in Table 1 is a value calculated from an analysis value by ICP.

(実施例8)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)2.1μmの酸化チタンとを、モル比でLi:Mn:Co:Ni:Ti=1.08:0.30:0.30:0.30:0.03となるように秤量し、水を加えて混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。
以降は、実施例1と同様に処理を行い、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
(Example 8)
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm, and nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm And titanium oxide having an average particle diameter (D50) of 2.1 μm in a molar ratio of Li: Mn: Co: Ni: Ti = 1.08: 0.30: 0.30: 0.30: 0.03 The slurry was weighed, added with water, mixed and stirred to prepare a slurry having a solid content concentration of 50 wt%.
Thereafter, the same treatment as in Example 1 was performed to obtain a lithium transition metal oxide powder (sample).

得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、結晶子径、酸素席占有率及びサイト間距離および鉄量を測定すると共に、電池特性を評価した。
また、得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。すなわち、微分変曲点は一点であった。
表1に示す各元素濃度は、ICPによる分析値から算出した値である。
The obtained lithium transition metal oxide powder (sample) was measured for crystallite diameter, oxygen site occupancy, intersite distance, and iron content, and battery characteristics were evaluated.
Further, with respect to the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a chart of volume-based particle size distribution using a laser diffraction particle size distribution analyzer (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. Was found to have a single particle size distribution. That is, the differential inflection point was one point.
Each element concentration shown in Table 1 is a value calculated from an analysis value by ICP.

(実施例9)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)2.1μmの酸化チタンとを、モル比でLi:Mn:Co:Ni:Ti=1.08:0.17:0.18:0.54:0.03となるように秤量し、水を加えて混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。
以降は、焼成条件を900℃で20時間に変更した以外は、実施例1と同様に処理を行い、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
Example 9
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm, and nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm And titanium oxide having an average particle diameter (D50) of 2.1 μm in a molar ratio of Li: Mn: Co: Ni: Ti = 1.08: 0.17: 0.18: 0.54: 0.03 The slurry was weighed, added with water, mixed and stirred to prepare a slurry having a solid content concentration of 50 wt%.
Thereafter, a treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the firing conditions were changed to 900 ° C. for 20 hours to obtain a lithium transition metal oxide powder (sample).

得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、結晶子径、酸素席占有率及びサイト間距離および鉄量を測定すると共に、電池特性を評価した。
また、得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。すなわち、微分変曲点は一点であった。
表1に示す各元素濃度は、ICPによる分析値から算出した値である。
The obtained lithium transition metal oxide powder (sample) was measured for crystallite diameter, oxygen site occupancy, intersite distance, and iron content, and battery characteristics were evaluated.
Further, with respect to the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a chart of volume-based particle size distribution using a laser diffraction particle size distribution analyzer (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. Was found to have a single particle size distribution. That is, the differential inflection point was one point.
Each element concentration shown in Table 1 is a value calculated from an analysis value by ICP.

(実施例10)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)2.1μmの酸化チタンとを、モル比でLi:Mn:Co:Ni:Ti=1.06:0.19:0.19:0.53:0.03となるように秤量し、水を加えて混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。
以降は、焼成条件を900℃で20時間に変更した以外は、実施例1と同様に処理を行い、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
(Example 10)
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm, and nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm And titanium oxide having an average particle diameter (D50) of 2.1 μm in a molar ratio of Li: Mn: Co: Ni: Ti = 1.06: 0.19: 0.19: 0.53: 0.03 The slurry was weighed, added with water, mixed and stirred to prepare a slurry having a solid content concentration of 50 wt%.
Thereafter, a treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the firing conditions were changed to 900 ° C. for 20 hours to obtain a lithium transition metal oxide powder (sample).

得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、結晶子径、酸素席占有率及びサイト間距離および鉄量を測定すると共に、電池特性を評価した。
また、得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。すなわち、微分変曲点は一点であった。
表1に示す各元素濃度は、ICPによる分析値から算出した値である。
The obtained lithium transition metal oxide powder (sample) was measured for crystallite diameter, oxygen site occupancy, intersite distance, and iron content, and battery characteristics were evaluated.
Further, with respect to the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a chart of volume-based particle size distribution using a laser diffraction particle size distribution analyzer (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. Was found to have a single particle size distribution. That is, the differential inflection point was one point.
Each element concentration shown in Table 1 is a value calculated from an analysis value by ICP.

(比較例1)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルとを、モル比でLi:Mn:Co:Ni=1.07:0.31:0.31:0.31となるように秤量し、水を加えて混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。以降は実施例1と同様に処理を行い、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
(Comparative Example 1)
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm, and nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm In a molar ratio of Li: Mn: Co: Ni = 1.07: 0.31: 0.31: 0.31, added water, mixed and stirred to a solid content concentration of 50 wt%. A slurry was prepared. Thereafter, the same treatment as in Example 1 was performed to obtain a lithium transition metal oxide powder (sample).

得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、結晶子径、酸素席占有率及びサイト間距離および鉄量を測定すると共に、熱安定性を評価した。
また、得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。すなわち、微分変曲点は一点であった。
表1に示す各元素濃度は、ICPによる分析値から算出した値である。
The obtained lithium transition metal oxide powder (sample) was measured for crystallite diameter, oxygen site occupancy, intersite distance, and iron content, and thermal stability was evaluated.
Further, with respect to the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a chart of volume-based particle size distribution using a laser diffraction particle size distribution analyzer (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. Was found to have a single particle size distribution. That is, the differential inflection point was one point.
Each element concentration shown in Table 1 is a value calculated from an analysis value by ICP.

Figure 0005451228
Figure 0005451228

(考察)
表1の結果から、実施例1−10のように、正極活物質としてのリチウム遷移金属酸化物において、主成分元素であるMn、Co及びNiの一部を、Ti、Zr、Nb、Mo、Wのいずれかで置換させ、酸素席占有率を一定の範囲とすると共に、3bサイト−6cサイト間距離を一定の範囲にすることにより、電池の出力を高められることが確認された。
(Discussion)
From the results in Table 1, as in Example 1-10, in the lithium transition metal oxide as the positive electrode active material, Mn, Co and part of Ni, which are main component elements, are Ti, Zr, Nb, Mo, It was confirmed that the output of the battery can be increased by substituting with any of W to make the oxygen site occupancy constant within a certain range and the distance between the 3b site and 6c site within a certain range.

実施例1−10の結果及びこれら以外の実験結果からすると、結晶構造をより一層安定させて出力を高めるという観点から、酸素席占有率(Occ)については、0.982<Occ≦0.998であることが重要であり、0.983≦Oc≦0.998であることが好ましく、特に0.989≦Occ≦0.998であることがさらに好ましいと考えることができる。
また、3bサイト−6cサイト間距離については、主に出力を高める観点から、1.95Å<3bサイト−6cサイト間距離≦2.05Åであることが重要であり、1.96Å≦3bサイト−6cサイト間距離≦2.02Åであることが好ましく、特に1.97Å≦3bサイト−6cサイト間距離≦1.99Åであることがより一層好ましいと考えることができる。
From the results of Example 1-10 and other experimental results, from the viewpoint of further stabilizing the crystal structure and increasing the output, the oxygen site occupancy (Occ) is 0.982 <Occ ≦ 0.998. It is important that 0.983 ≦ Oc ≦ 0.998, particularly 0.989 ≦ Occ ≦ 0.998.
In addition, with respect to the distance between the 3b site and the 6c site, it is important that 1.95 mm <3b site−6c site distance ≦ 2.05 mm mainly from the viewpoint of increasing the output, and 1.96 mm ≦ 3b site−. It is preferable that the distance between 6c sites ≦ 2.02 mm, and it can be considered that the distance between 1.97 mm ≦ 3b sites−6c sites ≦ 1.99 mm is even more preferable.

3bサイト−6cサイト間距離を適切な範囲にすることで共有結合性が強くなるため、3aサイト−6cサイトのイオン結合性が強くなり、酸化還元によるLiイオンの出入りが円滑になり、出力特性を向上させることが可能となるものと推測することができる。
以上の点を考えると、周期律表の第3族元素から第11族元素の間に存在する遷移金属元素は、主成分であるNi、Mn、Coと同等以上の電子数を有しているため、実施例1−10で示したTi、Zr、Nb、Mo、Wなどの元素と同様に、主成分であるNi、Mn、Coなどの一部と置換することで3bサイト−6Cサイト間距離を選択的に適当な範囲にすることができ、これによって電池の出力を高めることができるものと考えることができる。
By setting the distance between the 3b site and the 6c site within an appropriate range, the covalent bond is strengthened, so that the ion bondability of the 3a site and the 6c site is strengthened, and Li ions enter and exit smoothly by oxidation and reduction. It can be inferred that it is possible to improve the above.
Considering the above points, the transition metal element present between the Group 3 element and the Group 11 element in the periodic table has an electron number equal to or greater than that of Ni, Mn, and Co, which are the main components. Therefore, like the elements such as Ti, Zr, Nb, Mo, and W shown in Example 1-10, by substituting a part of the main components such as Ni, Mn, and Co, between the 3b site and the 6C site It can be considered that the distance can be selectively set to an appropriate range, which can increase the output of the battery.

[追加試験]
レーザー回折散乱式粒度分布測定法で求められる平均粒径(D50)に対する、Rietveld法により求められる結晶子径の比率(結晶子径/D50)に関する知見を得るために、以下の試験を行った。
[Additional test]
In order to obtain knowledge about the ratio of the crystallite diameter determined by the Rietveld method (crystallite diameter / D50) to the average particle diameter (D50) determined by the laser diffraction / scattering particle size distribution measurement method, the following test was performed.

<Rietveld法による結晶子径の測定>
Rietveld法とは、粉末X線回折等により得られた回折強度から、結晶の構造パラメータを精密化する方法である。結晶構造モデルを仮定し、その構造から計算により導かれるX線回折パターンと、実測されたX線回折パターンとができるだけ一致するように、その結晶構造の各種パラメータを精密化する手法である。
<Measurement of crystallite size by Rietveld method>
The Rietveld method is a method for refining the crystal structure parameters from the diffraction intensity obtained by powder X-ray diffraction or the like. This method assumes a crystal structure model, and refines various parameters of the crystal structure so that the X-ray diffraction pattern derived from the structure and the measured X-ray diffraction pattern match as much as possible.

本実施例のX線回折パターンの測定には、Cu‐Kα線を用いたX線回折装置(ブルカー・エイエックスエス(株)製D8 ADVANCE)を使用し, FundamentalParameterを採用して解析を行った。回折角2θ=15〜120°の範囲より得られたX線回折パターンを用いて、解析用ソフトウエアTopas Version3を用いて行った。   In the measurement of the X-ray diffraction pattern of this example, an X-ray diffractometer using Cu-Kα rays (D8 ADVANCE manufactured by Bruker AXS Co., Ltd.) was used, and analysis was performed using a FundamentalParameter. . Using the X-ray diffraction pattern obtained from the range of diffraction angle 2θ = 15 to 120 °, analysis software Topas Version 3 was used.

結晶構造は、空間群R−3mの三方晶(Trigonal)に帰属され、その3aサイトにLi、3bサイトにMn、Co、Ni、そして過剰なLi分x、そして6cサイトにOが占有されていると仮定し、結晶子径(Gauss)及び結晶歪み(Gauss)を求めた。なお、等方性温度因子(Beq.;isotropic temperature factor)を1と仮定し、Rwp<5.0、GOF<1.3まで精密化を行った。
精密化の手順としては、Beq=1に固定し、結晶子径(Gauss)を変数とした状態で、各変数が変動しなくなるまで繰り返し行なった。
The crystal structure is attributed to the trigonal space group R-3m, with Li occupied at the 3a site, Mn, Co, Ni, and excess Li content x at the 3b site, and O occupied at the 6c site. The crystallite diameter (Gauss) and the crystal distortion (Gauss) were obtained. It is assumed that the isotropic temperature factor (Beq.) Is 1, and refinement is performed to Rwp <5.0 and GOF <1.3.
As a refinement procedure, Beq = 1 was fixed and the crystallite diameter (Gauss) was used as a variable, and repeated until each variable was not changed.

なお、上記のRwpおよびGOFは以下の式により求められる値である(参照:「粉末X線解析の実際」(社)日本分析化学X線分析研究懇談会編.朝倉書店発行.2002年2月10日.p107の表6.2)。
Rwp=[Σiwi{yi-fi(x)2}/Σiwiyi2]1/2
Re=[(N-P)/Σiwiyi2]1/2
GOF=Rwp/Re
但し、wiは統計的重み、yiは観測強度、fi(x)は理論回折強度、Nは全データ点数、Pは精密化するパラメータの数を示している。
The above Rwp and GOF are values obtained by the following formulas (see: “Practice of powder X-ray analysis”, edited by Japan Analytical Chemistry X-ray Analysis Research Roundtable, published by Asakura Shoten. February 2002) 10 days, Table 6.2 of p107).
Rwp = [Σ i wi {yi -fi (x) 2} / Σ i wiyi 2] 1/2
Re = [(NP) / Σ i wiyi 2 ] 1/2
GOF = Rwp / Re
However, wi is a statistical weight, yi is an observation intensity, fi (x) is a theoretical diffraction intensity, N is the total number of data points, and P is the number of parameters to be refined.

その他測定・Rietveld法解析に使用した機器仕様・条件等は以下の通りである。なお、解析に当っては、三方晶に帰属するリチウム遷移金属酸化物を、六方晶に帰属するものと仮定して解析を行った。
Sample disp(mm):Refine
Generate Bond-lengths/errors:Refine
Detector:PSD
Detector Type:VANTEC−1
High Voltage:5616V
Discr. Lower Level:0.45V
Discr. Window Width:0.15V
Grid Lower Level:0.075V
Grid Window Width:0.524V
Flood Field Correction:Disabled
Primary radius:250mm
Secondary radius:250mm
Receiving slit width:0.1436626mm
Divergence angle:0.3°
Filament Length:12mm
Sample Length:25mm
Receiving Slit Length:12mm
Primary Sollers:2.623°
Secondary Sollers:2.623°
Lorentzian,1/Cos:0.01630098Th
Other specifications and conditions used for other measurements and Rietveld method analysis are as follows. In the analysis, it was assumed that the lithium transition metal oxide belonging to the trigonal crystal belongs to the hexagonal crystal.
Sample disp (mm): Refine
Generate Bond-lengths / errors: Refine
Detector: PSD
Detector Type: VANTEC-1
High Voltage: 5616V
Discr. Lower Level: 0.45V
Discr. Window Width: 0.15V
Grid Lower Level: 0.075V
Grid Window Width: 0.524V
Flood Field Correction: Disabled
Primary radius: 250mm
Secondary radius: 250mm
Receiving slit width: 0.1436626mm
Divergence angle: 0.3 °
Filament Length: 12mm
Sample Length: 25mm
Receiving Slit Length: 12mm
Primary Sollers: 2.623 °
Secondary Sollers: 2.623 °
Lorentzian, 1 / Cos: 0.01630098Th

Det.1 voltage:760.00V
Det.1 gain:80.000000
Det.1 discr.1 LL:0.690000
Det.1 discr.1 WW:1.078000
Scan Mode:Continuous Scan
Scan Type:Locked Coupled
Spinner Speed:15rpm
Divergence Slit:0.300°
Start:15.000000
Time per step:1s
Increment:0.01460
♯steps:7152
Generator voltage:35kV
Generator current:40mA
Det. 1 voltage: 760.00V
Det. 1 gain: 80.000000
Det. 1 discr. 1 LL: 0.6900000
Det. 1 discr. 1 WW: 1.078000
Scan Mode: Continuous Scan
Scan Type: Locked Coupled
Spinner Speed: 15rpm
Divergence Slit: 0.300 °
Start: 15.000000
Time per step: 1s
Increment: 0.01460
#Steps: 7152
Generator voltage: 35kV
Generator current: 40 mA

<平均粒径(D50)、90%積算径(D90)の測定>
サンプル(粉体)の粒度分布を次のようにして測定した。
<Measurement of average particle diameter (D50), 90% integrated diameter (D90)>
The particle size distribution of the sample (powder) was measured as follows.

レーザー回折粒度分布測定機用試料循環器(日機装株式会社製「Microtorac ASVR」)を用い、サンプル(粉体)を水溶性溶媒に投入し、40mL/secの流速中、40wattsの超音波を360秒間照射した後、日機装株式会社製レーザー回折粒度分布測定機「HRA(X100)」を用いて粒度分布を測定し、得られた体積基準粒度分布のチャートからD50及びD90を求めた。
なお、測定の際の水溶性溶媒には60μmのフィルターを通した水を用い、溶媒屈折率を1.33、粒子透過性条件を反射、測定レンジを0.122〜704.0μm、測定時間を30秒とし、2回測定した平均値を測定値として用いた。
Using a sample circulator for laser diffraction particle size distribution analyzer (“Microtorac ASVR” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), a sample (powder) is put into a water-soluble solvent, and ultrasonic waves of 40 watts are applied for 360 seconds at a flow rate of 40 mL / sec. After irradiation, the particle size distribution was measured using a laser diffraction particle size distribution measuring instrument “HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd., and D50 and D90 were determined from the obtained volume-based particle size distribution chart.
The water-soluble solvent used in the measurement was water that passed through a 60 μm filter, the solvent refractive index was 1.33, the particle permeability was reflected, the measurement range was 0.122 to 704.0 μm, and the measurement time was The average value measured twice for 30 seconds was used as the measured value.

なお、レーザー回折散乱式粒度分布測定法で求められる平均粒径(D50)は、少なくとも本発明のようなリチウム遷移金属酸化物粉体の場合には、SEM画像のような画像データからその値を推定することが可能である。ここで、試験例1で得られたサンプル(平均粒径D50=2.3μm)のレーザー回折粒度分布測定機で測定して得られた体積基準粒度分布の粒度分布チャート及びそのSEM画像(倍率:1万倍)を図3及図4に示し、比較試験例2で得られたサンプル(平均粒径D50=0.9μm)のレーザー回折粒度分布測定機で測定して得られた体積基準粒度分布の粒度分布チャート及びそのSEM画像(倍率:1万倍)を図5及図6に示す。これら図3−6を比較すると分かるように、SEM像で確認できる最も大きな一次粒子の粒子径が、レーザー回折粒度分布測定機から求められる平均粒径(D50)と略一致する。よって、レーザー回折散乱式粒度分布測定法で求められる平均粒径(D50)は、SEM像において最も大きな一次粒子の粒子径を測定することで、代わりに求めることができる。
また、電極から採取したサンプルの場合、導電材等を含む混合物となっているが、前述したように、超音波を360秒或いはそれ以上かけて十分に分散させた場合には、レーザー回折粒度測定機を用いて測定して得られる体積基準粒度分布のチャートのピークトップの粒径が、使用されているリチウム遷移金属酸化物粉体の平均粒径(D50)とほぼ一致することが確認されている。
The average particle size (D50) obtained by the laser diffraction / scattering particle size distribution measurement method is the value obtained from image data such as an SEM image, at least in the case of a lithium transition metal oxide powder as in the present invention. It is possible to estimate. Here, the particle size distribution chart of the volume-based particle size distribution obtained by measuring with the laser diffraction particle size distribution measuring machine of the sample (average particle size D50 = 2.3 μm) obtained in Test Example 1 and its SEM image (magnification: 3 and 4 are shown in FIGS. 3 and 4, and the volume-based particle size distribution obtained by measuring with the laser diffraction particle size distribution measuring machine of the sample (average particle size D50 = 0.9 μm) obtained in Comparative Test Example 2 FIG. 5 and FIG. 6 show the particle size distribution chart and SEM image (magnification: 10,000 times). As can be seen by comparing these FIGS. 3-6, the particle diameter of the largest primary particle that can be confirmed by the SEM image is approximately the same as the average particle diameter (D50) obtained from the laser diffraction particle size distribution analyzer. Therefore, the average particle diameter (D50) obtained by the laser diffraction / scattering particle size distribution measurement method can be obtained instead by measuring the particle diameter of the largest primary particle in the SEM image.
In the case of a sample taken from an electrode, it is a mixture containing a conductive material, etc., but as described above, when ultrasonic waves are sufficiently dispersed over 360 seconds or more, laser diffraction particle size measurement It was confirmed that the particle size of the peak top of the chart of the volume-based particle size distribution obtained by measuring using a machine almost coincides with the average particle size (D50) of the lithium transition metal oxide powder used. Yes.

<電池評価>
試験例及び比較試験例で得られたサンプル(粉体)8.0gと、導電材としてのアセチレンブッラク(電気化学工業社製)1.0gと、バインダーとしてのPVDF1.0gとを乳鉢に入れて混合し、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)5mLを混ぜて遊星式撹拌・脱泡装置(クラボウ製 マゼルスターKK‐50S)を用いて混練しペースト状とした。
このペーストを、アルミニウム箔上にクリアランス350μmとしたベーカー式アプリケーターを用いて塗布して乾燥させ、14mmφのポンチで打ち抜いた後、4t/cm2の圧力でプレスし、正極板とした。なお、正極板重量、アルミニウム箔のみを14mmφのポンチで打ち抜いたものの重量を引き、上記混合重量比からサンプル重量を算出したところ、1枚の正極板中のサンプル重量は0.04gであった。
負極には、Φ16mm×厚さ0.5mmのLiメタルを用い、電解液には1M-LiPF6/EC+DMC(3:7vol比)を用いて、図2のコインセル電池を作製して下記サイクル試験を行なった。
<Battery evaluation>
In a mortar, 8.0 g of the sample (powder) obtained in the test example and the comparative test example, 1.0 g of acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo) as a conductive material, and 1.0 g of PVDF as a binder are placed. After mixing, 5 mL of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was mixed and kneaded using a planetary stirring and defoaming device (Mazerustar KK-50S manufactured by Kurabo Industries) to obtain a paste.
This paste was applied onto an aluminum foil using a Baker type applicator having a clearance of 350 μm, dried, punched with a 14 mmφ punch, and pressed with a pressure of 4 t / cm 2 to obtain a positive electrode plate. The weight of the positive electrode plate and the weight of only the aluminum foil punched with a 14 mmφ punch were subtracted, and the sample weight was calculated from the above mixed weight ratio. As a result, the sample weight in one positive electrode plate was 0.04 g.
The coin cell battery shown in FIG. 2 was prepared by using Li metal of Φ16 mm × 0.5 mm thickness for the negative electrode and 1M-LiPF 6 / EC + DMC (3: 7 vol ratio) for the electrolyte. A test was conducted.

サイクル試験4では、45℃において、電極電位が3.0V〜4.3Vの範囲で充放電を30回繰り返した。3サイクル目の放電容量に対する30サイクル後の放電容量の比率をサイクル維持率とし、比較試験例1のサイクル維持率を100とした場合の相対値で評価した。充放電は0.2Cレートに相当する一定の電流値で実施した。なお、Cレートというのは、電池の全容量を1時間かけて充放電する電流値を1Cレートとし、その何倍の電流値で充放電しているかを表したものである。0.2Cレートは、1Cレートの0.2倍の電流値で充放電することを意味し、全電池容量を5時間で充放電する電流値を示す。   In the cycle test 4, charging and discharging were repeated 30 times at 45 ° C. in the range of the electrode potential from 3.0 V to 4.3 V. The ratio of the discharge capacity after 30 cycles to the discharge capacity at the third cycle was defined as a cycle retention rate, and the relative value when the cycle retention rate of Comparative Test Example 1 was set to 100 was evaluated. Charging / discharging was performed at a constant current value corresponding to the 0.2C rate. The C rate represents a current value for charging / discharging the entire capacity of the battery over one hour as a 1C rate, and how many times the current value is charged / discharged. The 0.2C rate means charging / discharging at a current value 0.2 times the 1C rate, and indicates a current value for charging / discharging the entire battery capacity in 5 hours.

サイクル試験5では、45℃において、SOC:50〜80%の範囲で充放電を30回繰り返した。3サイクル目の放電容量に対する30サイクル目の放電容量の比率をサイクル維持率とし、比較試験例1のサイクル維持率を100とした場合の相対値で評価した。ここで、SOCとは充電深度を意味し、SOC80%とは25℃において開放電圧から4.1Vまでを0.2Cの電流値で充電し、その後4.3Vの定電圧で充電した時の充電容量の80%の充電量状態を意味する。   In cycle test 5, charging and discharging were repeated 30 times at 45 ° C. in the range of SOC: 50 to 80%. The ratio of the discharge capacity at the 30th cycle to the discharge capacity at the 3rd cycle was defined as a cycle retention rate, and the relative value when the cycle retention rate of Comparative Test Example 1 was set to 100 was evaluated. Here, SOC means the depth of charge, and SOC 80% means charging at a current value of 0.2 C from the open circuit voltage to 4.1 V at 25 ° C. and then charging at a constant voltage of 4.3 V. It means a state of charge of 80% of the capacity.

低温容量確認試験6では、0℃において、1Cレートの定電流にて3.0〜4.3Vの範囲で充放電する充放電サイクルを繰り返し、その3サイクル目の放電容量を測定し、比較試験例1の前記3サイクル目の放電容量を100とした場合の相対値で評価した。   In the low-temperature capacity confirmation test 6, a charge / discharge cycle of charging and discharging in the range of 3.0 to 4.3 V at a constant current of 1 C rate at 0 ° C. was repeated, and the discharge capacity of the third cycle was measured, and a comparative test Evaluation was made based on relative values when the discharge capacity at the third cycle in Example 1 was 100.

図2のコインセル電池について説明する。
耐有機電解液性のステンレンス鋼製の正極ケース11の内側に、同じくステンレス鋼製の集電体13がスポット溶接されている。この集電体13の上面には前記正極合材からなる正極15が圧着されている。この正極15の上面には、電解液を含浸した微孔性のポリプロピレン樹脂製のセパレータ16が配置されている。前記正極ケースの開口部には、下方に金属Liからなる負極14を接合した封口板12がポリプロピレン製のガスケット17をはさんで配置され、これにより電池は密封されている。前記封口板12は負極端子をかね、正極ケースと同様ステンレス製である。
電池の直径は20mm、電池の総高は3.2mmとした。電解液は、エチレンカーボネートと1,3−ジメトキシカーボネートを体積比で3:7の割合で混合したものを溶媒とし、これに溶質としてLiPF6を1moL/L溶解させたものを用いた。
The coin cell battery of FIG. 2 will be described.
A stainless steel current collector 13 is also spot welded inside a positive electrode case 11 made of stainless steel that is resistant to organic electrolyte. A positive electrode 15 made of the positive electrode mixture is pressure-bonded to the upper surface of the current collector 13. On the upper surface of the positive electrode 15, a separator 16 made of a microporous polypropylene resin impregnated with an electrolytic solution is disposed. In the opening of the positive electrode case, a sealing plate 12 having a negative electrode 14 made of metal Li bonded below is disposed with a polypropylene gasket 17 interposed therebetween, thereby sealing the battery. The sealing plate 12 serves as a negative electrode terminal and is made of stainless steel like the positive electrode case.
The battery diameter was 20 mm, and the total battery height was 3.2 mm. As the electrolytic solution, a mixture of ethylene carbonate and 1,3-dimethoxy carbonate in a volume ratio of 3: 7 was used as a solvent, and a solution obtained by dissolving 1 mol / L of LiPF 6 as a solute was used.

(試験例1)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトとを、モル比でLi:Mn:Ni:Co=1.06:0.31:0.31:0.32となるように秤量し、水を加えて混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。
得られたスラリー(原料粉20kg)に、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩(サンノプコ(株)製 SNディスパーサント5468)を前記スラリー固形分の6wt%添加し、湿式粉砕機で1300rpm、29分間粉砕して平均粒径(D50)を0.7μmとした。
得られた粉砕スラリーを熱噴霧乾燥機(スプレードライヤー、大川原化工機(株)製OC‐16)を用いて造粒乾燥させた。この際、噴霧には回転ディスクを用い、回転数21000rpm、スラリー供給量24kg/hr、乾燥塔の出口温度100℃となるように温度を調節して造粒乾燥を行なった。
(Test Example 1)
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm, and cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm In a molar ratio of Li: Mn: Ni: Co = 1.06: 0.31: 0.31: 0.32, added with water, mixed and stirred to a solid content concentration of 50 wt%. A slurry was prepared.
To the obtained slurry (raw material powder 20 kg), polycarboxylic acid ammonium salt (SN Dispersant 5468 manufactured by San Nopco Co., Ltd.) as a dispersant was added 6 wt% of the slurry solid content, and pulverized at 1300 rpm for 29 minutes with a wet pulverizer. The average particle size (D50) was 0.7 μm.
The obtained pulverized slurry was granulated and dried using a thermal spray dryer (spray dryer, OC-16 manufactured by Okawahara Chemical Co., Ltd.). At this time, a rotating disk was used for spraying, and granulation drying was performed by adjusting the temperature so that the rotation speed was 21,000 rpm, the slurry supply amount was 24 kg / hr, and the outlet temperature of the drying tower was 100 ° C.

得られた造粒粉を、静置式電気炉を用いて、大気中975℃で20時間焼成した。焼成して得られた焼成粉を目開き75μmの篩で分級し、篩下の粉体を分級機構付衝突式粉砕機(ホソカワミクロン製カウンタージェットミル「100AFG/50ATP」)を用いて、分級ローター回転数:14900rpm、粉砕空気圧力:0.6MPa、粉砕ノズルφ:2.5×3本使用、粉体供給量:4.5kg/hの条件で粉砕を行い、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。   The obtained granulated powder was baked at 975 ° C. for 20 hours in the air using a stationary electric furnace. The fired powder obtained by firing is classified with a sieve having an opening of 75 μm, and the powder under the sieve is rotated by a classification rotor using a collision type pulverizer with a classification mechanism (Counterjet mill “100AFG / 50ATP” manufactured by Hosokawa Micron). Number: 14900 rpm, pulverization air pressure: 0.6 MPa, pulverization nozzle φ: 2.5 × 3 used, powder supply amount: 4.5 kg / h, pulverization, lithium transition metal oxide powder (sample )

得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。すなわち、微分変曲点は一点であった。
なお、各原料の平均粒径(D50)は、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて得られた体積基準粒度分布のチャートから得たD50の値である。
About the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a volume-based particle size distribution chart is obtained using a laser diffraction particle size distribution measuring instrument (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. As a result, the particle size distribution was a mountain. That is, the differential inflection point was one point.
The average particle size (D50) of each raw material was determined from the volume-based particle size distribution chart obtained using the laser diffraction particle size distribution analyzer (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. It is the value of D50 obtained.

(試験例2)
試験例1で得られたリチウム遷移金属酸化物粉体を、大気中650℃の環境下に10時間置いて熱処理し、目開き250μmの篩で分級し篩下を回収してリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た以外は、試験例1と同様に処理を行った。
得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。
(Test Example 2)
The lithium transition metal oxide powder obtained in Test Example 1 was heat-treated in an atmosphere at 650 ° C. for 10 hours, classified with a sieve having an opening of 250 μm, and the sieve was collected to recover the lithium transition metal oxide. The treatment was performed in the same manner as in Test Example 1 except that powder (sample) was obtained.
About the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a volume-based particle size distribution chart is obtained using a laser diffraction particle size distribution measuring instrument (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. As a result, the particle size distribution was a mountain.

(試験例3)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトとを、モル比でLi:Mn:Ni:Co=1.07:0.30:0.32:0.31となるように秤量し、焼成温度を960℃とした以外は、試験例2と同様に処理を行い、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。
(Test Example 3)
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm, and cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm Were measured so that the molar ratio of Li: Mn: Ni: Co = 1.07: 0.30: 0.32: 0.31 and the firing temperature was 960 ° C. The same treatment was performed to obtain a lithium transition metal oxide powder (sample).
About the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a volume-based particle size distribution chart is obtained using a laser diffraction particle size distribution measuring instrument (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. As a result, the particle size distribution was a mountain.

(試験例4)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトとを、モル比でLi:Mn:Ni:Co=1.05:0.31:0.32:0.32となるように秤量し、焼成温度を950℃、熱処理温度を600℃とした以外は、試験例2と同様に処理を行い、リチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)について、上記の如くレーザー回折粒度分布測定機(日機装株式会社製「Microtorac ASVR・HRA(X100)」)を用いて体積基準粒度分布のチャートを求めたところ、粒度分布は一山であった。
(Test Example 4)
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm, and cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm And a molar ratio of Li: Mn: Ni: Co = 1.05: 0.31: 0.32: 0.32, except that the firing temperature is 950 ° C. and the heat treatment temperature is 600 ° C. Were processed in the same manner as in Test Example 2 to obtain a lithium transition metal oxide powder (sample).
About the obtained lithium transition metal oxide powder (sample), a volume-based particle size distribution chart is obtained using a laser diffraction particle size distribution measuring instrument (“Microtorac ASVR / HRA (X100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as described above. As a result, the particle size distribution was a mountain.

(試験例5)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、硫酸マンガン・5水和物と、硫酸ニッケル・6水和物と、硫酸コバルト・7水和物とを、モル比でLi:Mn:Ni:Co=1.01:0.33:0.33:0.33となるように秤量した。
(Test Example 5)
Li: Mn: Ni: Co in a molar ratio of lithium carbonate having an average particle diameter (D50) of 8 μm, manganese sulfate pentahydrate, nickel sulfate hexahydrate, and cobalt sulfate heptahydrate = 1.01: 0.33: 0.33: 0.33.

攪拌機付きの10Lの密閉容器(オイルジャケット付き)に市水を2.5L入れ、これに上記硫酸マンガン・5水和物、硫酸ニッケル・6水和物、硫酸コバルト・6水和物を加えて溶解させ、4Lとなるように水を加え調整した。
その中に25wt%のアンモニア水(アガタ薬品工業社製)を加え、この溶液を攪拌しながら6moL/Lの苛性ソーダ水溶液を加え、pH計を用いてpH11.5に調整した。浴温は45℃に保ち12時間攪拌した。攪拌後の沈殿物を上澄みの導電率が1mS以下となるまでデカンテーション洗浄を繰り返し、その後反応溶液をろ過により固液分離し、固形分を120℃で10時間乾燥し、金属水酸化物原料を得た。
得られた金属水酸化物原料に上記炭酸リチウムを加えてボールミルで十分に混合し、原料混合粉を得、この原料混合粉を大気中900℃で20時間焼成し、焼成粉を得た。
得られた焼成粉を目開き75μmの篩で分級し、篩下の粉体を、分級機構付衝突式粉砕機(ホソカワミクロン製カウンタージェットミル「100AFG/50ATP」)を用いて、分級ローター回転数14900rpm、粉砕空気圧力0.6MPa、粉砕ノズルφ2.5×3本使用、粉体供給量4.5kg/hの条件で粉砕を行った。
得られた粉体を、大気中650℃の環境下に10時間置いて熱処理し、目開き250μmの篩で分級し篩下を回収してリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
Place 2.5 L of city water in a 10 L airtight container (with oil jacket) with a stirrer, and add the above manganese sulfate pentahydrate, nickel sulfate hexahydrate, cobalt sulfate hexahydrate. It was dissolved and adjusted by adding water to 4 L.
25 wt% ammonia water (manufactured by Agata Chemical Industry Co., Ltd.) was added thereto, and a 6 mol / L aqueous sodium hydroxide solution was added while stirring the solution, and the pH was adjusted to 11.5 using a pH meter. The bath temperature was kept at 45 ° C. and stirred for 12 hours. The precipitate after stirring is repeatedly decanted and washed until the conductivity of the supernatant is 1 mS or less, and then the reaction solution is solid-liquid separated by filtration, and the solid content is dried at 120 ° C. for 10 hours to obtain a metal hydroxide raw material. Obtained.
The lithium carbonate was added to the obtained metal hydroxide raw material and mixed well with a ball mill to obtain a raw material mixed powder, and this raw material mixed powder was fired at 900 ° C. for 20 hours in the atmosphere to obtain a fired powder.
The obtained calcined powder was classified with a sieve having an opening of 75 μm, and the powder under the sieve was classified using a collision type pulverizer with a classification mechanism (counter jet mill “100AFG / 50ATP” manufactured by Hosokawa Micron), with a classification rotor rotation speed of 14900 rpm. The pulverization was performed under the conditions of a pulverization air pressure of 0.6 MPa, a pulverization nozzle φ2.5 × 3, and a powder supply amount of 4.5 kg / h.
The obtained powder was heat-treated in an atmosphere of 650 ° C. for 10 hours, classified with a sieve having an opening of 250 μm, and the sieve was collected to obtain a lithium transition metal oxide powder (sample).

(比較試験例1)
炭酸リチウムと、硫酸マンガン・5水和物と、硫酸ニッケル・6水和物と、硫酸コバルト・6水和物とを、モル比でLi:Mn:Ni:Co=1.01:0.33:0.33:0.33となるように秤量し、その後は分級機構付衝突式粉砕機を用いた粉砕を行なわなかった以外、試験例5と同様に焼成、分級、熱処理、分級を行なってリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
(Comparative Test Example 1)
Li: Mn: Ni: Co = 1.01: 0.33 in a molar ratio of lithium carbonate, manganese sulfate pentahydrate, nickel sulfate hexahydrate, and cobalt sulfate hexahydrate : 0.33: 0.33: 0.33: After that, firing, classification, heat treatment, and classification were performed in the same manner as in Test Example 5 except that pulverization was not performed using a collision type pulverizer with a classification mechanism. Lithium transition metal oxide powder (sample) was obtained.

(比較試験例2)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトとを、モル比でLi:Mn:Ni:Co=1.07:0.31:0.31:0.31となるように秤量し、その後は分級機構付衝突式粉砕機の代わりに東京奈良製造製ピンミルを用いて粉砕を行なった以外、試験例1と同様に湿式粉砕、乾燥造粒、焼成および分級を行ってリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
(Comparative Test Example 2)
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm, and cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm Are measured so that the molar ratio of Li: Mn: Ni: Co = 1.07: 0.31: 0.31: 0.31 is obtained, and then Tokyo Nara is used instead of the collision-type crusher with a classification mechanism. Lithium transition metal oxide powder (sample) was obtained by wet pulverization, dry granulation, firing and classification in the same manner as in Test Example 1 except that pulverization was performed using a production pin mill.

(比較試験例3)
平均粒径(D50)8μmの炭酸リチウムと、平均粒径(D50)22μmの電解二酸化マンガンと、平均粒径(D50)25μmの水酸化ニッケルと、平均粒径(D50)14μmのオキシ水酸化コバルトとを、モル比でLi:Mn:Ni:Co=1.05:0.31:0.32:0.32となるように秤量し、その後は分級機構付衝突式粉砕機を用いた粉砕を行なわなかった以外、試験例1と同様に湿式粉砕、乾燥造粒、焼成および分級を行ってリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
(Comparative Test Example 3)
Lithium carbonate with an average particle size (D50) of 8 μm, electrolytic manganese dioxide with an average particle size (D50) of 22 μm, nickel hydroxide with an average particle size (D50) of 25 μm, and cobalt oxyhydroxide with an average particle size (D50) of 14 μm And in a molar ratio of Li: Mn: Ni: Co = 1.05: 0.31: 0.32: 0.32, and then pulverization using a collision type pulverizer with a classification mechanism. Except for the above, wet pulverization, dry granulation, firing and classification were performed in the same manner as in Test Example 1 to obtain a lithium transition metal oxide powder (sample).

Figure 0005451228
Figure 0005451228

(考察)
表2の結果、試験例1〜5のいずれも、サイクル試験4では従来品(比較試験例1)に比べて優れた性能を示さなかったものの、充放電深度の中心領域(例えばSOC50−80%)で充放電を繰り返したサイクル試験5の結果をみると、試験例1〜4はいずれも従来品(比較試験例1)に比べて優れた性能を示し、試験例5についても従来品(比較試験例1)とほぼ同等の結果を得ることができた。また、低温容量確認試験6、すなわち、出力特性を調べるための試験をみると、試験例1〜5のいずれも、従来品(比較試験例1)に比べて格別に優れた性能を示した。
この結果すると、レーザー回折散乱式粒度分布測定法で求められる平均粒径(D50)に対する、Rietveld法によって求められる結晶子径の比率は0.03〜0.13であることが重要であることが分かった。
(Discussion)
As a result of Table 2, although all of Test Examples 1 to 5 did not show superior performance in the cycle test 4 compared to the conventional product (Comparative Test Example 1), the central region of the charge / discharge depth (for example, SOC 50-80%) ), The results of cycle test 5 in which charging and discharging were repeated showed that Test Examples 1 to 4 all showed superior performance compared to the conventional product (Comparative Test Example 1), and Test Example 5 was also the conventional product (Comparative). Results almost the same as those of Test Example 1) were obtained. Moreover, when the low temperature capacity | capacitance confirmation test 6, ie, the test for investigating an output characteristic, all the test examples 1-5 showed the outstanding performance compared with the conventional product (comparative test example 1).
As a result, it is important that the ratio of the crystallite diameter obtained by the Rietveld method to the average particle diameter (D50) obtained by the laser diffraction / scattering particle size distribution measurement method is 0.03 to 0.13. I understood.

結晶子径/平均粒径(D50)の比率と、充放電深度の中心領域で使用した場合の電池特性(寿命特性及び出力特性)とがどのように関係しているかについては、各種試験等により確認できている訳ではないが、層構造を有するリチウム遷移金属酸化物において、結晶子径/平均粒径(D50)の比率を規定することにより、粒子内の活性点が少なく構造が安定化し、さらに充放電中のリチウムイオンの内部拡散が良好になり、また、2次粒子径が小さく比表面積も大きいため、電解液との反応面積が大きくなり、電解液との界面近傍の粒子表面の電流密度が緩和されていることが影響していると考えられる。また、充放電による体積変化が伝播され難いことなどによりリチウムイオンの吸蔵脱蔵による体積膨張・収縮に対する抵抗が少なく保たれることにより安定化することなども関係しているものと考えられる。   Regarding the relationship between the ratio of crystallite diameter / average particle diameter (D50) and the battery characteristics (life characteristics and output characteristics) when used in the central region of the charge / discharge depth, various tests are conducted. Although not confirmed, in the lithium transition metal oxide having a layer structure, by defining the ratio of crystallite diameter / average particle diameter (D50), the structure is stabilized with fewer active points in the particles, Furthermore, the internal diffusion of lithium ions during charge / discharge is improved, and the secondary particle size is small and the specific surface area is large, so the reaction area with the electrolyte is increased, and the current on the particle surface near the interface with the electrolyte is increased. This is thought to be due to the fact that the density is relaxed. In addition, it is considered to be related to stabilization by keeping resistance to volume expansion / contraction due to occlusion / desorption of lithium ions small due to difficulty in propagation of volume change due to charge / discharge.

なお、上記試験例で対象としたリチウム遷移金属酸化物は、一般式Li1+x1-x-yM’
y2-δ(式中、Mは、Mn、Co及びNiのいずれかの元素或いはこれらのうちの2つ以上の組み合わせからなる元素。M’は、周期律表の第3族元素から第11族元素の間に存在する遷移元素、或いはそれらのうちの2つ以上の組み合わせからなる元素。)で表されるリチウム遷移金属酸化物とは組成が異なるが、結晶子径とD50との関係については同様のことが言えるものと考えられる。
The lithium transition metal oxide targeted in the above test example is represented by the general formula Li 1 + x M 1-xy M ′.
y O 2-δ (wherein M is an element composed of any one element of Mn, Co and Ni or a combination of two or more of these elements. M ′ is an element derived from a Group 3 element in the periodic table) Although the composition is different from the lithium transition metal oxide represented by a transition element existing between group 11 elements or an element composed of a combination of two or more thereof, the relationship between the crystallite diameter and D50 The same can be said for.

Claims (7)

一般式Li1+x1-x-yM’y2-δ(式中、Mは、Mn、Co及びNiのいずれかの元素或いはこれらのうちの2つ以上の組み合わせからなる元素。M’は、Ti、Zr、Nb、Mo、Wのいずれか、或いはこれら2種類以上の組み合わせからなる元素。)で表されるリチウム遷移金属酸化物であって、 結晶構造が空間群R−3mの三方晶(Trigonal)に帰属し、Rietveld法により求められる酸素席占有率が0.982<酸素席占有率≦0.998であり、3bサイト−6cサイト間距離が1.95Å<3bサイト−6cサイト間距離≦2.05Åであり、レーザー回折散乱式粒度分布測定法で求められる平均粒径(D50)に対する、Rietveld法により求められる結晶子径の比率(結晶子径/D50)が0.03〜0.13であることを特徴とする、層構造を有するリチウム遷移金属酸化物。 General formula Li 1 + x M 1-xy M ′ y O 2−δ (wherein M is an element composed of any one element of Mn, Co and Ni, or a combination of two or more thereof. M ′ Is a lithium transition metal oxide represented by any one of Ti, Zr, Nb, Mo, W, or a combination of two or more thereof, and has a crystal structure of three directions in the space group R-3m Oxygen site occupancy determined by the Rietveld method is 0.982 <oxygen site occupancy ≦ 0.998, and the distance between 3b site and 6c site is 1.95 cm <3b site and 6c site. The distance between the particles is ≦ 2.05 mm, and the ratio of the crystallite diameter (crystallite diameter / D50) determined by the Rietveld method to the average particle diameter (D50) determined by the laser diffraction / scattering particle size distribution measurement method is 0.03˜ characterized in that it is a 0.13, Lithium transition metal oxide having a structure. Rietveld法により求められる結晶子径が0.01μm〜0.50μmである請求項1に記載のリチウム遷移金属酸化物。 2. The lithium transition metal oxide according to claim 1, wherein the crystallite diameter determined by the Rietveld method is 0.01 μm to 0.50 μm. レーザー回折散乱式粒度分布測定法で求められる平均粒径(D50)が1.0μm≦D50≦4.0μmである請求項1又は2に記載のリチウム遷移金属酸化物。 3. The lithium transition metal oxide according to claim 1, wherein an average particle diameter (D50) obtained by a laser diffraction / scattering particle size distribution measurement method is 1.0 μm ≦ D50 ≦ 4.0 μm. レーザー回折散乱式粒度分布測定法で求められる平均粒径(D50)が2.0μm≦D50<3.0μmである請求項1又は2に記載のリチウム遷移金属酸化物。 3. The lithium transition metal oxide according to claim 1, wherein an average particle diameter (D50) obtained by a laser diffraction / scattering particle size distribution measurement method is 2.0 μm ≦ D50 <3.0 μm. リチウム遷移金属酸化物重量当りの鉄量が0ppb<鉄量<75ppbであることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のリチウム遷移金属酸化物。 5. The lithium transition metal oxide according to claim 1 , wherein the iron amount per weight of the lithium transition metal oxide is 0 ppb <iron amount <75 ppb. 請求項1〜5の何れかに記載のリチウム遷移金属酸化物を正極活物質として備えたリチウム電池。 Lithium battery comprising a lithium transition metal oxide according as the positive electrode active material to claim 1. 請求項1〜5の何れかに記載のリチウム遷移金属酸化物を正極活物質として備えた電気自動車又はハイブリッド電気自動車用のリチウム電池。 A lithium battery for an electric vehicle or a hybrid electric vehicle comprising the lithium transition metal oxide according to any one of claims 1 to 5 as a positive electrode active material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102668184B (en) 2009-12-18 2015-06-24 Jx日矿日石金属株式会社 Positive electrode for lithium ion battery, method for producing said positive electrode, and lithium ion battery
JP6285089B2 (en) 2009-12-22 2018-02-28 Jx金属株式会社 Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium ion battery, lithium ion battery using the same, and positive electrode active material precursor for lithium ion battery
US9118076B2 (en) 2010-02-05 2015-08-25 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium ion battery and lithium ion battery
CN102792496B (en) * 2010-02-05 2016-03-23 Jx日矿日石金属株式会社 Positive electrode active material for lithium ion battery, lithium ion battery positive pole and lithium ion battery
CN102754254B (en) 2010-03-04 2016-01-20 Jx日矿日石金属株式会社 Positive electrode active material for lithium ion battery, lithium ion battery positive pole and lithium ion battery
JPWO2011108595A1 (en) 2010-03-04 2013-06-27 Jx日鉱日石金属株式会社 Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery
JP5923036B2 (en) 2010-03-04 2016-05-24 Jx金属株式会社 Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery
US9225020B2 (en) 2010-03-04 2015-12-29 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Positive electrode active substance for lithium ion batteries, positive electrode for lithium ion batteries, and lithium ion battery
JP2011192536A (en) * 2010-03-15 2011-09-29 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP5421865B2 (en) * 2010-06-30 2014-02-19 株式会社日立製作所 Lithium ion secondary battery
CN105514420A (en) 2010-12-03 2016-04-20 Jx日矿日石金属株式会社 Positive electrode active material for lithium-ion battery, positive electrode for lithium-ion battery, and lithium-ion battery
JP5757139B2 (en) * 2010-12-27 2015-07-29 株式会社Gsユアサ Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, lithium transition metal composite oxide, method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5757140B2 (en) * 2010-12-27 2015-07-29 株式会社Gsユアサ Non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode active material, lithium transition metal composite oxide, method for producing the positive electrode active material, etc., and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5757138B2 (en) * 2010-12-27 2015-07-29 株式会社Gsユアサ Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, lithium transition metal composite oxide, method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5787079B2 (en) * 2011-09-22 2015-09-30 株式会社Gsユアサ Non-aqueous electrolyte secondary battery active material, non-aqueous electrolyte secondary battery electrode, and non-aqueous electrolyte secondary battery
EP2660907B1 (en) 2010-12-27 2018-09-26 GS Yuasa International Ltd. Positive electrode material for nonaqueous electrolyte rechargeable batteries, method for producing positive electrode material, electrode for nonaqueous electrolyte rechargeable batteries, nonaqueous electrolyte rechargeable batteries and method of production therefor
KR101667867B1 (en) 2011-01-21 2016-10-19 제이엑스금속주식회사 Method of manufacturing positive electrode active material for a lithium-ion battery and a positive electrode active material for a lithium-ion battery
JP5412453B2 (en) 2011-02-24 2014-02-12 株式会社日立製作所 Positive electrode active material, positive electrode, and lithium ion secondary battery
EP2704237B1 (en) 2011-03-29 2016-06-01 JX Nippon Mining & Metals Corporation Production method for positive electrode active material for lithium ion batteries and positive electrode active material for lithium ion batteries
KR101539154B1 (en) 2011-03-31 2015-07-23 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 Positive electrode active material for lithium ion batteries, positive electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery
JP2012236729A (en) * 2011-05-10 2012-12-06 Idemitsu Kosan Co Ltd In-Ga-Zn-BASED OXIDE, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
JP6292738B2 (en) 2012-01-26 2018-03-14 Jx金属株式会社 Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery
JP6292739B2 (en) 2012-01-26 2018-03-14 Jx金属株式会社 Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery
KR101729824B1 (en) 2012-09-28 2017-04-24 제이엑스금속주식회사 Positive-electrode active substance for lithium-ion cell, positive electrode for lithium-ion cell, and lithium-ion cell
US20150280210A1 (en) 2012-10-12 2015-10-01 Nissan Motor Co., Ltd. Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary cell, method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary cell, and non-aqueous electrolyte secondary cell
US9478808B2 (en) 2012-12-12 2016-10-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Positive active material, positive electrode and rechargeable lithium battery including same
JP6340791B2 (en) * 2013-12-25 2018-06-13 住友金属鉱山株式会社 Method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6486653B2 (en) * 2014-01-31 2019-03-20 パナソニック株式会社 Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6117718B2 (en) * 2014-03-03 2017-04-19 Jx金属株式会社 Lithium composite oxide
JP6322012B2 (en) * 2014-03-19 2018-05-09 旭化成株式会社 Lithium-containing composite oxide, method for producing the same, positive electrode active material containing the composite oxide, and non-aqueous lithium ion secondary battery
WO2016133042A1 (en) * 2015-02-17 2016-08-25 戸田工業株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery
US10622629B2 (en) 2016-03-31 2020-04-14 Honda Motor Co., Ltd. Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6250853B2 (en) * 2016-03-31 2017-12-20 本田技研工業株式会社 Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery
CN109923702B (en) 2016-11-08 2022-03-11 本田技研工业株式会社 Electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery provided with same
CN110214388A (en) * 2017-02-21 2019-09-06 松下电器产业株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6864104B2 (en) * 2017-08-28 2021-04-21 三井金属鉱業株式会社 Positive electrode active material for all-solid-state lithium secondary batteries
JP6633796B1 (en) * 2018-12-20 2020-01-22 住友化学株式会社 Lithium metal composite oxide powder, positive electrode active material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
WO2021144660A1 (en) * 2020-01-17 2021-07-22 株式会社半導体エネルギー研究所 Positive electrode active material, secondary battery, electronic device, and vehicle
US20230040242A1 (en) * 2020-07-28 2023-02-09 Lg Energy Solution, Ltd. Irreversible Additive Contained in Cathode Material for Secondary Battery, Cathode Material Including the Same, and Secondary Battery Including Cathode Material
CN116799165A (en) 2022-04-29 2023-09-22 北京当升材料科技股份有限公司 Positive electrode material for lithium ion battery and preparation method thereof

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6680143B2 (en) * 2000-06-22 2004-01-20 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
JP2004256372A (en) * 2003-02-27 2004-09-16 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Lithium manganese oxide and method of manufacturing the same
CA2527207C (en) * 2003-05-28 2013-01-08 Isobel Davidson Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
FR2862431B1 (en) * 2003-11-17 2013-04-05 Cit Alcatel ELECTROCHEMICALLY ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM RECHARGEABLE ELECTROCHEMICAL ELECTROCHEMICAL GENERATOR POSITIVE ELECTRODE
JP5105393B2 (en) * 2005-03-02 2012-12-26 日立マクセルエナジー株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2006269308A (en) * 2005-03-25 2006-10-05 Mitsubishi Materials Corp Positive electrode material for nonaqueous secondary battery, its manufacturing method, and nonaqueous secondary battery
JP4853608B2 (en) * 2005-06-09 2012-01-11 日本電気株式会社 Lithium secondary battery
EP2128096B1 (en) * 2007-01-26 2015-04-22 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd Lithium transition metal oxide having layered structure
JP4316656B1 (en) * 2008-07-25 2009-08-19 三井金属鉱業株式会社 Lithium transition metal oxide with layer structure

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