JP5557220B2 - Method for producing positive electrode material for secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に有用な二次電池用正極材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a positive electrode material for a secondary battery useful for a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン電池は、非水電解質電池の1種であり、携帯電話、デジタルカメラ、ノートPC、ハイブリッド自動車、電気自動車等広い分野に利用されている。リチウムイオン電池は、正極材料としてリチウム金属酸化物を用い、負極材料としてグラファイトなどの炭素材を用いるものが主流となっている。   Lithium ion batteries are a type of non-aqueous electrolyte battery and are used in a wide range of fields such as mobile phones, digital cameras, notebook PCs, hybrid cars, and electric cars. Lithium ion batteries mainly use lithium metal oxide as a positive electrode material and a carbon material such as graphite as a negative electrode material.

この正極材料としては、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、マンガン酸リチウム(LiMnO2)、リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、ケイ酸鉄リチウム(Li2FeSiO4)等が知られている。このうち、LiFePO4やLi2FeSiO4等は、オリビン構造を有し、高容量のリチウムイオン電池用正極材料として有用である。なかでも、LiFePO4等のリン酸リチウム金属系正極材料は、得られる電池物性のさらなる向上を図るべく、形成される粒子の粒径、粒度分布、形状等を制御したものが知られている(特許文献1、2)。 As this positive electrode material, lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), lithium iron silicate (Li 2 FeSiO 4 ) and the like are known. Among these, LiFePO 4 and Li 2 FeSiO 4 have an olivine structure and are useful as a positive electrode material for a high capacity lithium ion battery. Among these, lithium metal phosphate-based positive electrode materials such as LiFePO 4 are known in which the particle size, particle size distribution, shape, and the like of the formed particles are controlled in order to further improve the physical properties of the obtained battery ( Patent Documents 1 and 2).

一方、Li2FeSiO4等のケイ酸リチウム金属系正極材料の製造法としては、Li源、鉄(金属)源及びケイ酸源の混合物を粉砕し、500〜900℃で焼成するという固相法が一般的である(特許文献3、4)。しかし、固相法では、不活性ガス雰囲気での焼成と粉砕を行う必要があり、複雑な操作が必要であるとともに、粒径や結晶度を制御することが困難である。
これに対し、非特許文献1には、Li2Mn1-yFeySiO4(y=0〜1)を水熱合成で得られる旨の記載がある。水熱合成で得られるケイ酸リチウム金属系正極材料は、粒径が小さく、かつ均一であることから、正極材料として極めて有用である。
On the other hand, as a method for producing a lithium silicate metal positive electrode material such as Li 2 FeSiO 4 , a solid phase method in which a mixture of a Li source, an iron (metal) source and a silicate source is pulverized and fired at 500 to 900 ° C. Is common (Patent Documents 3 and 4). However, in the solid phase method, it is necessary to perform firing and pulverization in an inert gas atmosphere, which requires complicated operations and it is difficult to control the particle size and crystallinity.
On the other hand, Non-Patent Document 1 describes that Li 2 Mn 1-y Fe y SiO 4 (y = 0 to 1) can be obtained by hydrothermal synthesis. A lithium metal silicate-based positive electrode material obtained by hydrothermal synthesis is extremely useful as a positive electrode material because of its small particle size and uniformity.

特許第4190912号公報Japanese Patent No. 4190912 特開2006−32241号公報JP 2006-32241 A 特開2001−266882号公報JP 2001-266882 A 特開2002−198050号公報JP 2002-198050 A

GS Yuasa Technical Report 2009年6月、第6巻、第1号、p21−26GS Yuasa Technical Report June 2009, Vol. 6, No. 1, p21-26

こうしたなか、発明者らによって、ケイ酸リチウム金属系正極材料を構成する一次粒子径を微細化するだけでなく、これから得られる二次粒子の粒径や密度、形状を制御すれば、電池物性がさらに向上することが判明したものの、従来のように、リチウム源、鉄源及びシリケート源の3者を水に混合して水熱反応に付し、そのまま造粒、乾燥及び焼成工程を経ても、得られる二次粒子の粒径等を充分に制御することができないのが実情である。   Under these circumstances, by not only reducing the primary particle size constituting the lithium metal silicate positive electrode material by the inventors, but also controlling the particle size, density and shape of the secondary particles obtained therefrom, the battery physical properties can be improved. Although it was proved to improve further, as in the past, the lithium source, the iron source and the silicate source were mixed with water and subjected to a hydrothermal reaction, and even after undergoing granulation, drying and firing processes, The actual situation is that the particle size and the like of the obtained secondary particles cannot be sufficiently controlled.

したがって、本発明の課題は、粒径や密度、形状が制御されたオリビン型シリケート化合物の二次粒子を形成することができる、新たな二次電池用正極材料の製造方法を提供することにある。   Therefore, the subject of this invention is providing the manufacturing method of the positive electrode material for secondary batteries which can form the secondary particle of the olivine type | mold silicate compound by which the particle size, density, and shape were controlled. .

そこで本発明者らは、水熱反応に付して形成したオリビン型シリケート化合物の一次粒子を特定の含有量としつつ、粘度とpHとを調整したスラリーを用い、特定の粒径及び形状を有する球状二次粒子を形成することにより、優れた電池物性を発揮する二次電池用正極材料が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   Therefore, the present inventors have a specific particle size and shape using a slurry adjusted in viscosity and pH while having a specific content of primary particles of an olivine-type silicate compound formed by hydrothermal reaction. By forming spherical secondary particles, it was found that a positive electrode material for a secondary battery exhibiting excellent battery physical properties was obtained, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、遷移金属M(MはFe、Ni、Co、Al、Zn、V又はMnを示す)を含むオリビン型シリケート化合物を水熱反応に付して、平均粒径10〜100nmの一次粒子に形成し、
得られた一次粒子を30〜60質量%含有し、20℃の粘度が5〜1000mPa・sであり、かつpHが10.00〜13.00であるスラリーを作製し、
得られたスラリーを造粒して平均粒径1〜100μmの球状二次粒子を形成し、必要により焼成することを特徴とする、二次電池用正極材料の製造方法を提供するものである。
また、本発明は、上記の製造方法により得られた二次電池用正極材料を含む正極を有する二次電池を提供するものである。
That is, according to the present invention, an olivine-type silicate compound containing a transition metal M (M represents Fe, Ni, Co, Al, Zn, V, or Mn) is subjected to a hydrothermal reaction to have an average particle size of 10 to 100 nm. Formed into primary particles,
A slurry containing 30 to 60% by mass of the obtained primary particles, a viscosity at 20 ° C. of 5 to 1000 mPa · s, and a pH of 10.00 to 13.0 is produced.
The slurry thus obtained is granulated to form spherical secondary particles having an average particle diameter of 1 to 100 μm, and is fired as necessary. A method for producing a positive electrode material for a secondary battery is provided.
Moreover, this invention provides the secondary battery which has a positive electrode containing the positive electrode material for secondary batteries obtained by said manufacturing method.

本発明の製造方法により得られる二次電池用正極材料は、高い充放電容量を有しており、二次電池用の正極材料として非常に有用である。   The positive electrode material for secondary batteries obtained by the production method of the present invention has a high charge / discharge capacity and is very useful as a positive electrode material for secondary batteries.

実施例1で得られたオリビン型シリケート化合物を構成する二次粒子のSEM像を示す。The SEM image of the secondary particle which comprises the olivine type | mold silicate compound obtained in Example 1 is shown. 実施例2で得られたオリビン型シリケート化合物を構成する二次粒子のSEM像を示す。The SEM image of the secondary particle which comprises the olivine type | mold silicate compound obtained in Example 2 is shown. 比較例1で得られたオリビン型シリケート化合物を構成する二次粒子のSEM像を示す。The SEM image of the secondary particle which comprises the olivine type | mold silicate compound obtained by the comparative example 1 is shown. 実施例1で得られた正極材料を用いた電池の充放電曲線を示す。The charging / discharging curve of the battery using the positive electrode material obtained in Example 1 is shown. 実施例2で得られた正極材料を用いた電池の充放電曲線を示す。The charging / discharging curve of the battery using the positive electrode material obtained in Example 2 is shown. 比較例1で得られた正極材料を用いた電池の充放電曲線を示す。The charging / discharging curve of the battery using the positive electrode material obtained by the comparative example 1 is shown.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の製造方法では、まず、遷移金属M(MはFe、Ni、Co、Al、Zn、V、Mn又はZrを示す)を含むオリビン型シリケート化合物を水熱反応に付して、平均粒径10〜100nmの一次粒子を形成する。遷移金属Mを含むオリビン型シリケート化合物は、具体的には下記式(1)〜(5)のいずれかで表わされる。
Li2FexMnyCozSiO4 ・・・(1)
(式中、x、y及びzは、0≦x<1、0≦y<1、0<z<1、x+y+z=1、及びx+y≠0を満たす数を示す。)
Lia'FexMnyAlzSiO4 ・・・(2)
(式中、a'、x、y及びzは、1<a'≦2、0≦x<1、0≦y<1、0<z<1、a'+2x+2y+3z=4、及びx+y≠0を満たす数を示す。)
Li2M'SiO4-x'2x' ・・・(3)
(式中、M'はFe、Mn、Co及びNiから選ばれる1種又は2種以上を示し、x'は0<x'≦8を満たす数を示す。)
Lia"FexMnyzSiO4 ・・・(4)
(式中、a"、x、y及びzは、1<a"≦2、0≦x<1、0≦y<1、0<z<1、a"+2x+2y+(2〜5)z=4、及びx+y≠0を満たす数を示す。)
Li2FexMnyZnzSiO4 ・・・(5)
(式中、x、y及びzは、0≦x<1、0≦y<1、0<z<1、x+y+z=1、及びx+y≠0を満たす数を示す。)
Li2FewMnx"Coy"Zrz"SiO4 ・・・(6)
(式中、w、x"、y"及びz"は、0≦w≦1、0≦x"≦1、0≦y"≦1、0≦z"≦0.5、及びw+x"+y"=1―2z"を満たす数を示す。)
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the production method of the present invention, first, an olivine-type silicate compound containing a transition metal M (M represents Fe, Ni, Co, Al, Zn, V, Mn, or Zr) is subjected to a hydrothermal reaction to obtain an average particle size. Primary particles having a diameter of 10 to 100 nm are formed. The olivine-type silicate compound containing the transition metal M is specifically represented by any of the following formulas (1) to (5).
Li 2 Fe x Mn y Co z SiO 4 (1)
(In the formula, x, y, and z represent numbers satisfying 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 <z <1, x + y + z = 1, and x + y ≠ 0.)
Li a 'Fe x Mn y Al z SiO 4 ··· (2)
(Where a ′, x, y and z are 1 <a ′ ≦ 2, 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 <z <1, a ′ + 2x + 2y + 3z = 4, and x + y ≠ 0. Indicates the number to satisfy.)
Li 2 M'SiO 4-x ' F 2x' (3)
(In the formula, M ′ represents one or more selected from Fe, Mn, Co and Ni, and x ′ represents a number satisfying 0 <x ′ ≦ 8.)
Li a "Fe x Mn y V z SiO 4 ··· (4)
(Where a ″, x, y and z are 1 <a ″ ≦ 2, 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 <z <1, a ″ + 2x + 2y + (2 to 5) z = 4. , And a number satisfying x + y ≠ 0.)
Li 2 Fe x Mn y Zn z SiO 4 (5)
(In the formula, x, y, and z represent numbers satisfying 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 <z <1, x + y + z = 1, and x + y ≠ 0.)
Li 2 Fe w Mn x "Co y" Zr z "SiO 4 ··· (6)
(Where w, x ", y" and z "are 0≤w≤1, 0≤x" ≤1, 0≤y "≤1, 0≤z" ≤0.5, and w + x "+ y". = Indicates a number satisfying 1-2z ".)

該オリビン型シリケート化合物を水熱反応に付すにあたっては、遷移金属(M)源を用い、必要によりフッ素源も用いて、リチウム化合物、ケイ酸化合物及び酸化防止剤を含有する塩基性水分散液を作製するのがよい。   In subjecting the olivine-type silicate compound to a hydrothermal reaction, a basic aqueous dispersion containing a lithium compound, a silicate compound and an antioxidant is used by using a transition metal (M) source and, if necessary, a fluorine source. It is good to make.

遷移金属(M)源としては、例えば、MSO4(式中、MはFe、Ni、Co、Al、Zn、V、Mn又はZrを示す)で表される遷移金属硫酸塩又は(R)2M(式中、Rは有機酸残基を示し、MはFe、Ni、Co、Al、Zn、V、Mn又はZrを示す)で表される有機酸遷移金属塩、或いは(R)2M(式中、Rは有機酸残基を示し、MはFe、Ni、Co、Al、Zn、V、Mn又はZrを示す)で表される有機酸遷移金属塩が挙げられる。 Examples of the transition metal (M) source include transition metal sulfate represented by MSO 4 (wherein M represents Fe, Ni, Co, Al, Zn, V, Mn, or Zr) or (R) 2. An organic acid transition metal salt represented by M (wherein R represents an organic acid residue, M represents Fe, Ni, Co, Al, Zn, V, Mn or Zr), or (R) 2 M (Wherein, R represents an organic acid residue, and M represents Fe, Ni, Co, Al, Zn, V, Mn, or Zr).

遷移金属硫酸塩MSO4の具体例としては、FeSO4、NiSO4、CoSO4、Al2(SO43、ZnSO4、VOSO4、MnSO4又はZr(SO42が挙げられ、これらは1種でも2種以上を混合して用いてもよい。遷移金属硫酸塩を用いる場合、副反応を抑制する点から、遷移金属硫酸塩とは別に、リチウム化合物、ケイ酸化合物及び酸化防止剤を含有する塩基性水分散液を予め調製しておくのが好ましい。この場合、該水分散液と遷移金属硫酸塩とを混合し、水熱反応に付す。遷移金属硫酸塩の添加量は、反応混合液中0.15〜1.50mol/lとなる量が好ましく、さらに0.50〜0.75mol/lとなる量が好ましい。なお、この場合における反応混合液中のSi及びLiの含有量は、Mに対して2モル以上が好ましい。 Specific examples of the transition metal sulfate MSO 4 include FeSO 4 , NiSO 4 , CoSO 4 , Al 2 (SO 4 ) 3 , ZnSO 4 , VOSO 4 , MnSO 4 or Zr (SO 4 ) 2, which are You may use 1 type or in mixture of 2 or more types. When using a transition metal sulfate, a basic aqueous dispersion containing a lithium compound, a silicate compound and an antioxidant is prepared in advance separately from the transition metal sulfate from the viewpoint of suppressing side reactions. preferable. In this case, the aqueous dispersion and the transition metal sulfate are mixed and subjected to a hydrothermal reaction. The amount of transition metal sulfate added is preferably 0.15 to 1.50 mol / l in the reaction mixture, and more preferably 0.50 to 0.75 mol / l. In this case, the content of Si and Li in the reaction mixture is preferably 2 mol or more with respect to M.

有機酸遷移金属塩(R)2MのRで示される有機酸としては、炭素数1〜20の有機酸が好ましく、炭素数2〜12の有機酸がより好ましい。より具体的な有機酸としては、シュウ酸、フマル酸等のジカルボン酸、乳酸等のヒドロキシカルボン酸、酢酸等の脂肪酸が挙げられる。有機酸遷移金属塩を用いる場合、リチウム化合物、ケイ酸化合物及び酸化防止剤を含有し、さらに有機酸遷移金属塩を含有する塩基性水分散液を調製するのが好ましい。通常、有機酸塩は固相法に用いられる原料であるが、水熱反応に用いることにより副反応を抑制することができる。なお、この場合における反応混合液中のSi及びLiは、遷移金属に対してモル比で2倍以上用いることが好ましく、Si:Li:Mが1:1:2.5〜1:1:3程度がより好ましい。 The organic acid represented by an organic acid transition metal salt (R) of 2 M R, preferably an organic acid having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an organic acid having 2 to 12 carbon atoms. More specific organic acids include dicarboxylic acids such as oxalic acid and fumaric acid, hydroxycarboxylic acids such as lactic acid, and fatty acids such as acetic acid. When using an organic acid transition metal salt, it is preferable to prepare a basic aqueous dispersion containing a lithium compound, a silicic acid compound and an antioxidant, and further containing an organic acid transition metal salt. Usually, an organic acid salt is a raw material used in a solid phase method, but side reactions can be suppressed by using it in a hydrothermal reaction. In this case, Si and Li in the reaction mixture are preferably used in a molar ratio of 2 or more with respect to the transition metal, and Si: Li: M is from 1: 1: 2.5 to 1: 1: 3. The degree is more preferable.

リチウム化合物としては、水酸化リチウム(例えばLiOH・H2O)、炭酸リチウム(Li2CO3)、硫酸リチウム、酢酸リチウムが挙げられるが、水酸化リチウム、炭酸リチウムが特に好ましい。水分散液中のリチウム化合物の濃度は、0.30〜3.00mol/lが好ましく、さらに1.00〜1.50mol/lが好ましい。 Examples of the lithium compound include lithium hydroxide (for example, LiOH.H 2 O), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium sulfate, and lithium acetate, and lithium hydroxide and lithium carbonate are particularly preferable. The concentration of the lithium compound in the aqueous dispersion is preferably 0.30 to 3.00 mol / l, more preferably 1.00 to 1.50 mol / l.

ケイ酸化合物としては、反応性のあるシリカ化合物であれば特に限定されず、非晶質シリカ、Na4SiO4(例えばNa4SiO4・H2O)が好ましい。このうちNa4SiO4を用いた場合、水分散液が塩基性になるので、より好ましい。水分散液中のケイ酸化合物の濃度は、0.15〜1.50mol/lが好ましく、さらに0.50〜0.75mol/lが好ましい。 The silicic acid compound is not particularly limited as long as it is a reactive silica compound, and amorphous silica and Na 4 SiO 4 (for example, Na 4 SiO 4 .H 2 O) are preferable. Of these, the use of Na 4 SiO 4 is more preferable because the aqueous dispersion becomes basic. The concentration of the silicate compound in the aqueous dispersion is preferably 0.15 to 1.50 mol / l, more preferably 0.50 to 0.75 mol / l.

フッ素源としては、フッ素化合物を用いることができ、例えば、NH4Fが挙げられる。 As the fluorine source, a fluorine compound can be used, and examples thereof include NH 4 F.

酸化防止剤としては、ハイドロサルファイトナトリウム(Na224)、アンモニア水、亜硫酸ナトリウム等が挙げられる。水分散液中の酸化防止剤の含有量は、多量に添加するとオリビン型シリケート化合物の生成を抑制してしまうため、遷移金属(M)に対して等モル量以下が好ましく、遷移金属に対してモル比で0.5以下がさらに好ましい。 Examples of the antioxidant include sodium hydrosulfite (Na 2 S 2 O 4 ), aqueous ammonia, sodium sulfite and the like. The content of the antioxidant in the aqueous dispersion is preferably equal to or less than the transition metal (M) because the formation of the olivine-type silicate compound is suppressed when added in a large amount. The molar ratio is more preferably 0.5 or less.

遷移金属源として遷移金属硫酸塩MSO4(式中、MはFe、Ni、Co、Al、Zn、V、Mn又はZrを示す)を用いる場合、副反応を抑制する点から、遷移金属硫酸塩とは別に、リチウム化合物、ケイ酸化合物及び酸化防止剤を含有する塩基性水分散液を予め調製しておくのが好ましい。この場合、該水分散液と遷移金属硫酸塩とを混合し、水熱反応に付す。該水分散液の調製にあたって、リチウム化合物、ケイ酸化合物及び酸化防止剤の添加順序は特に限定されず、これらの3成分を水に添加してもよい。 When transition metal sulfate MSO 4 (wherein M represents Fe, Ni, Co, Al, Zn, V, Mn, or Zr) is used as the transition metal source, transition metal sulfate from the viewpoint of suppressing side reactions. Apart from this, it is preferable to prepare in advance a basic aqueous dispersion containing a lithium compound, a silicate compound and an antioxidant. In this case, the aqueous dispersion and the transition metal sulfate are mixed and subjected to a hydrothermal reaction. In preparing the aqueous dispersion, the order of addition of the lithium compound, the silicate compound and the antioxidant is not particularly limited, and these three components may be added to water.

該水分散液は、副反応を防止し、ケイ酸化合物を溶解する点から、塩基性とするのがよい。具体的には、該水分散液のpHは、12.0〜13.5であるのが好ましい。該水分散液のpHの調整は、塩基、例えば、水酸化ナトリウムを添加することにより行ってもよいが、ケイ酸化合物としてNa4SiO4を用いるのが好ましい。 The aqueous dispersion is preferably basic in terms of preventing side reactions and dissolving the silicate compound. Specifically, the pH of the aqueous dispersion is preferably 12.0 to 13.5. The pH of the aqueous dispersion may be adjusted by adding a base such as sodium hydroxide, but it is preferable to use Na 4 SiO 4 as the silicate compound.

水熱反応は、100℃以上であればよく、130〜180℃が好ましく、さらに140〜160℃が好ましい。水熱反応は耐圧容器中で行うのが好ましく、130〜180℃で反応を行う場合この時の圧力は0.3〜0.9MPaとなり、140〜160℃で反応を行う場合の圧力は0.3〜0.4MPaとなる。水熱反応時間は1〜24時間が好ましく、さらに3〜12時間が好ましい。   The hydrothermal reaction should just be 100 degreeC or more, 130-180 degreeC is preferable and 140-160 degreeC is more preferable. The hydrothermal reaction is preferably performed in a pressure vessel. When the reaction is performed at 130 to 180 ° C, the pressure at this time is 0.3 to 0.9 MPa, and the pressure when the reaction is performed at 140 to 160 ° C is 0. 3 to 0.4 MPa. The hydrothermal reaction time is preferably 1 to 24 hours, more preferably 3 to 12 hours.

当該水熱反応により、Li2MSiO4(Mは前記と同じ)が高収率で得られ、その結晶度も高い。水熱反応後、生成したLiMSiO4をろ過により採取し、洗浄することにより、一次粒子を得るのが好ましい。洗浄は、ケーキ洗浄機能を有した濾過装置を用いて水で行うのが好ましく、次いで乾燥により一次粒子を得る。乾燥手段としては、凍結乾燥又は真空乾燥を用いることができる。該一次粒子の平均粒径は、10〜100nmであり、好ましくは10〜60nm以下である。
なお、一次粒子の平均粒径とは、SEM観察により求められる値を意味する。具体的には、1100×800nm2視野において、一次粒子をランダムに20個抽出して求めた粒径の値を平均したものを意味する。
By the hydrothermal reaction, Li 2 MSiO 4 (M is the same as described above) is obtained in a high yield, and its crystallinity is also high. After the hydrothermal reaction, it is preferable to obtain primary particles by collecting and washing the produced LiMSiO 4 by filtration. The washing is preferably carried out with water using a filtration device having a cake washing function, and then primary particles are obtained by drying. As the drying means, freeze drying or vacuum drying can be used. The average particle diameter of the primary particles is 10 to 100 nm, preferably 10 to 60 nm or less.
In addition, the average particle diameter of a primary particle means the value calculated | required by SEM observation. Specifically, in the 1100 × 800 nm 2 field of view, it means the average of the values of the particle sizes obtained by randomly extracting 20 primary particles.

次に、本発明の製造方法では、得られた一次粒子を含有する特定のスラリーを作製する。本願発明では、粒径や密度、形状が制御された球状二次粒子を得るうえで、かかる特定のスラリーを用いることが重要である。一次粒子の含有量は、スラリー全量中に30〜60質量%であり、好ましくは45〜55質量%、より好ましくは47〜52質量%である。一次粒子の含有量を上記範囲内にすることにより、所望の平均粒径を有する球状二次粒子を得ることができ、また球状二次粒子の密度を高めることもできる。一次粒子の含有量が30質量%未満であると、得られる二次粒子の表面に陥没が生じやすくなって電池物性の低下を招くおそれがあり、60質量%を超えると、スラリーの粘度が必要以上に上昇し、造粒工程でノズルの閉塞等のトラブルを引き起こすおそれがある。   Next, in the manufacturing method of this invention, the specific slurry containing the obtained primary particle is produced. In the present invention, it is important to use such a specific slurry in order to obtain spherical secondary particles whose particle size, density and shape are controlled. Content of a primary particle is 30-60 mass% in a slurry whole quantity, Preferably it is 45-55 mass%, More preferably, it is 47-52 mass%. By setting the content of the primary particles within the above range, spherical secondary particles having a desired average particle diameter can be obtained, and the density of the spherical secondary particles can be increased. If the content of the primary particles is less than 30% by mass, the surface of the obtained secondary particles is liable to be depressed and the physical properties of the battery may be deteriorated. If the content exceeds 60% by mass, the viscosity of the slurry is necessary. There is a risk that it will rise above and cause troubles such as nozzle clogging in the granulation process.

また、該スラリーの20℃における粘度は5〜1000mPa・sであり、好ましくは8〜300mPa・sであり、より好ましくは10〜100mPa・sである。スラリーの粘度を上記範囲内にすることにより、造粒工程での良好な操作性を確保するとともに、所定の含有量とした一次粒子とも相まって、所望の粒径や密度、形状を有する二次粒子を容易に得ることができる。なお、スラリーの粘度は、デジタル粘度計(ブルークフィールド社製)を用いて、20℃の条件で測定することができる。   The viscosity of the slurry at 20 ° C. is 5 to 1000 mPa · s, preferably 8 to 300 mPa · s, and more preferably 10 to 100 mPa · s. By making the viscosity of the slurry within the above range, secondary particles having a desired particle size, density, and shape are secured together with primary particles having a predetermined content while ensuring good operability in the granulation step. Can be easily obtained. The viscosity of the slurry can be measured under a condition of 20 ° C. using a digital viscometer (manufactured by Brukefield).

さらに、該スラリーのpHは10.00〜13.00であり、好ましくは10.00〜12.00、より好ましくは10.30〜11.50である。pHが13.00を超えると、スラリーの粘度が必要以上に上昇して造粒工程での操作性が低下するおそれがあり、pHが10.00未満であると、遷移金属の酸化反応が助長されて不純物が生成するおそれがある。なお、スラリーのpHの調整は、塩基、及び有機酸にて行い、塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、アンモニア等を添加することにより行ってもよいが、ケイ酸化合物としてNa4SiO4を用いるのが好ましい。また、有機酸としては、例えば、酢酸やクエン酸等を用いることができる。 Further, the pH of the slurry is from 10.00 to 13.00, preferably from 10.00 to 12.00, more preferably from 10.30 to 11.50. If the pH exceeds 13.00, the viscosity of the slurry may increase more than necessary and the operability in the granulation process may be reduced. If the pH is less than 10.00, the transition metal oxidation reaction is promoted. May generate impurities. The pH of the slurry is adjusted with a base and an organic acid. As the base, for example, sodium hydroxide, lithium hydroxide, ammonia or the like may be added. 4 SiO 4 is preferably used. As the organic acid, for example, acetic acid, citric acid, or the like can be used.

該スラリーは、さらにバインダー及び/又は導電性材料を含有するのが好ましい。バインダーとしては、有機バインダー、無機バインダーのいずれを用いてもよく、これらを併用しても良い。バインダーの使用量は、良好な充放電容量及び経済性の点から、上記一次粒子100質量部に対し、0.01〜20質量部が好ましく、0.1〜10質量部が好ましい。   The slurry preferably further contains a binder and / or a conductive material. As the binder, either an organic binder or an inorganic binder may be used, or these may be used in combination. The amount of the binder used is preferably 0.01 to 20 parts by mass, and preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the primary particles from the viewpoint of good charge / discharge capacity and economy.

有機バインダーとしては、グルコース、フルクトース、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、サッカロース、デンプン、デキストリン、クエン酸等が挙げられる。なかでも、使用量を調整することによって炭素源としても機能し得る点から、グルコース、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースが好ましい。無機バインダーとしては、鱗片状シリカ(二酸化ケイ素)、シリカ−チタニア、ケイ素ガラス、コロイダルシリカ、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。   Examples of the organic binder include glucose, fructose, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, saccharose, starch, dextrin, and citric acid. Of these, glucose, polyvinyl alcohol, and carboxymethylcellulose are preferred because they can function as a carbon source by adjusting the amount used. Examples of the inorganic binder include scaly silica (silicon dioxide), silica-titania, silicon glass, colloidal silica, silica sol, and alumina sol.

バインダーとして無機バインダーを用いる場合、導電性材料を併用するのが好ましい。
導電性材料としては、酸化亜鉛等の導電性酸化金属、ポニアニリン、ポリピロール、ポリエチレンオキシチオフェン、ポリチオフェン等の導電性ポリマー、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンブラックが挙げられ、なかでもアセチレンブラック、ケッチェンブラックが好ましい。
When an inorganic binder is used as the binder, it is preferable to use a conductive material in combination.
Examples of the conductive material include conductive metal oxides such as zinc oxide, conductive polymers such as ponianiline, polypyrrole, polyethyleneoxythiophene, and polythiophene, carbon nanotubes, graphene, and carbon black. Among them, acetylene black and ketjen black are used. preferable.

これら導電性材料については、有機バインダーと併用しても良く、導電性材料の使用量は、良好な充放電容量及び経済性の点から、上記一次粒子100質量部に対し、0.01〜20質量部が好ましく、0.1〜10質量部が好ましい。   About these electroconductive materials, you may use together with an organic binder, and the usage-amount of electroconductive material is 0.01-20 with respect to the said primary particle 100 mass part from the point of favorable charging / discharging capacity | capacitance and economical efficiency. Part by mass is preferable, and 0.1 to 10 parts by mass is preferable.

また、前述の導電性材料とオリビン型シリケート化合物とを複合化/混合/粉砕処理したものをスラリー原料としても良く、例えば、遊星ボールミルやボールミルなどで乾式及び/又は湿式にて処理して用いても良い。   Further, the composite material / mixing / pulverization treatment of the conductive material and the olivine type silicate compound may be used as a slurry raw material, for example, dry and / or wet treatment using a planetary ball mill or a ball mill. Also good.

湿式処理の溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、トルエン、メチルエチルケトンなどを用いると良い。   The solvent for the wet treatment is not particularly limited, but water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, toluene, methyl ethyl ketone, or the like may be used.

次いで、本発明の製造方法では、得られたスラリーを造粒して球状二次粒子を得る。この時、該スラリーには、溶媒として、水又は有機溶媒を用いてもよい。
造粒の方法は、特に限定されないが、噴霧乾燥によるものであるのが好ましく、スプレードライ法による噴霧乾燥が最適である。スプレードライ法による噴霧乾燥装置としては、例えば、4流体ノズルを備えたマイクロミストドライヤー(藤崎電気(株)製)を用いることができる。
Next, in the production method of the present invention, the obtained slurry is granulated to obtain spherical secondary particles. At this time, water or an organic solvent may be used for the slurry as a solvent.
The granulation method is not particularly limited, but is preferably by spray drying, and spray drying by spray drying is the most suitable. As a spray drying apparatus by the spray drying method, for example, a micro mist dryer (manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd.) having a four-fluid nozzle can be used.

噴霧乾燥に用いる装置の処理条件としては、エアー圧が0.3〜0.8MPaであるのが好ましく、0.5〜0.7MPaであるのがより好ましく、エアー流量が20〜60LN/minであるのが好ましく、50〜60LN/minであるのがより好ましい。また、熱風量は0.6〜1.2m3/minであるのが好ましく、0.8〜1.1m3/minであるのがより好ましい。 As processing conditions of the apparatus used for spray drying, the air pressure is preferably 0.3 to 0.8 MPa, more preferably 0.5 to 0.7 MPa, and the air flow rate is 20 to 60 LN / min. It is preferable that it is 50-60 LN / min. Also, the hot air amount is preferably from 0.6~1.2m 3 / min, and more preferably 0.8~1.1m 3 / min.

さらに、入口温度は、水を溶媒として用いた場合には、100〜250℃であるのが好ましく、150〜200℃であるのがより好ましい。入口温度が250℃を超えると、遷移金属の酸化反応が助長されて不純物が生成するおそれがあり、100℃未満であると、乾燥が不十分になるため、スラリーが装置内に固着して造粒工程の進行が妨げられるおそれがある。   Furthermore, the inlet temperature is preferably 100 to 250 ° C., more preferably 150 to 200 ° C. when water is used as a solvent. If the inlet temperature exceeds 250 ° C., the transition metal oxidation reaction may be promoted and impurities may be generated. If the inlet temperature is less than 100 ° C., the drying becomes insufficient. The progress of the graining process may be hindered.

また、排気温度は70〜150℃であるのが好ましく、80〜120℃であるのがより好ましい。排気温度が150℃を超えると、装置内の濾布が焼損するおそれがあり、70℃未満であると、スラリーが装置内に固着して造粒工程の進行が妨げられるおそれがある。   Moreover, it is preferable that exhaust temperature is 70-150 degreeC, and it is more preferable that it is 80-120 degreeC. If the exhaust temperature exceeds 150 ° C., the filter cloth in the apparatus may be burned out, and if it is less than 70 ° C., the slurry may adhere to the apparatus and the progress of the granulation process may be hindered.

スラリー流量は、所望の平均粒径を有する球状二次粒子を得る点から、20〜70g/minであるのが好ましく、50〜70g/minであるのが経済的であり、より好ましい。   The slurry flow rate is preferably from 20 to 70 g / min, more preferably from 50 to 70 g / min, and more preferably from the viewpoint of obtaining spherical secondary particles having a desired average particle diameter.

上記造粒により形成される球状二次粒子の平均粒径は、1〜100μmであり、好ましくは5〜30μmである。かかる範囲内の平均粒径であると、得られる正極材料をスラリー状にしたときの流動性が良好であり、正極を作製するにあたり該スラリーを正極集電体に塗布する際、その塗布性を高めることができる。
なお、球状二次粒子の平均粒径とは、レーザー回折式粒度測定装置(日機装社製)により求められる値を意味する。
The average particle diameter of the spherical secondary particles formed by the granulation is 1 to 100 μm, preferably 5 to 30 μm. When the average particle diameter is within this range, the resulting positive electrode material has good fluidity when formed into a slurry, and when applying the slurry to the positive electrode current collector in producing the positive electrode, Can be increased.
In addition, the average particle diameter of the spherical secondary particles means a value obtained by a laser diffraction particle size measuring device (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).

また、球状二次粒子とは、上記のとおり、三次元方向へほぼ同等に成長した形状を呈する二次粒子を意味し、特に真球粒子に限られず、球状に近似した粒子をも含む。したがって、少なくとも板状や扁平形状の粒子は含まれない。なかでも、正極材料として球状二次粒子がより均質に充填されて電池物性の向上を図る点から、真球に近似した粒子であるのが好ましい。   Further, as described above, the spherical secondary particle means a secondary particle having a shape that grows almost equally in the three-dimensional direction, and is not limited to a true spherical particle, and includes a particle that approximates a spherical shape. Therefore, at least plate-like or flat-shaped particles are not included. Among these, particles that are close to true spheres are preferable because spherical secondary particles are more uniformly filled as a positive electrode material to improve battery physical properties.

さらに、球状二次粒子のタップ密度は、0.5g/mL以上であるのが好ましく、0.7g/mL以上であるのがより好ましい。該タップ密度が上記範囲内であると、得られる電池の充電容量を高めることが可能となる。   Furthermore, the tap density of the spherical secondary particles is preferably 0.5 g / mL or more, and more preferably 0.7 g / mL or more. When the tap density is within the above range, the charge capacity of the obtained battery can be increased.

得られた球状二次粒子は、次いで焼成することにより二次電池用正極材料として用いることができる。焼成条件は、不活性ガス雰囲気下又は還元条件下に400℃以上、好ましくは400〜800℃で10分〜3時間、好ましくは0.5〜1.5時間行うのが好ましい。かかる処理によりオリビン型シリケート化合物表面にカーボンが担持された正極材料とすることができる。   The obtained spherical secondary particles can then be used as a positive electrode material for a secondary battery by firing. The firing conditions are 400 ° C. or higher, preferably 400 to 800 ° C. for 10 minutes to 3 hours, preferably 0.5 to 1.5 hours under an inert gas atmosphere or reducing conditions. By this treatment, a positive electrode material in which carbon is supported on the olivine type silicate compound surface can be obtained.

但し、無機バインダーを用いて導電性材料を併用した場合など、二次粒子を形成した段階で、所望の電気特性を具備している場合は、必ずしも焼成する必要はなく、必要に応じて更に水分量を低減するための乾燥を行うと良い。   However, when the secondary particles are formed at the stage where secondary particles are formed, such as when an electrically conductive material is used in combination with an inorganic binder, it is not always necessary to fire, and if necessary, further moisture Drying to reduce the amount is good.

水分低減のための乾燥設備は特に限定されないが、凍結、真空乾燥機を用いても良く、箱型乾燥機を用いて80℃〜120℃にて3時間以上乾燥すると良い。   Although the drying equipment for moisture reduction is not particularly limited, a freezing or vacuum dryer may be used, and drying may be performed at 80 ° C. to 120 ° C. for 3 hours or more using a box dryer.

焼成/乾燥後における球状二次粒子の炭素含有量は、良好な電池物性を確保する点から、1〜10質量%であるのが好ましく、2〜8質量%であるのがより好ましい。また、水分量は、1質量%以下であるのが好ましく、0.01質量%以下であるのがより好ましい。   The carbon content of the spherical secondary particles after firing / drying is preferably 1 to 10% by mass, and more preferably 2 to 8% by mass from the viewpoint of securing good battery physical properties. Further, the water content is preferably 1% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or less.

得られた二次電池用正極材料は、充放電容量の点で優れており、非常に有用な二次電池を得ることができる。本発明の製造方法により得られる二次電池用正極材料を適用できる二次電池としては、リチウムイオン二次電池であればよく、正極と負極と電解液とセパレータを必須構成とするものであれば特に限定されない。   The obtained positive electrode material for a secondary battery is excellent in terms of charge / discharge capacity, and a very useful secondary battery can be obtained. The secondary battery to which the positive electrode material for the secondary battery obtained by the production method of the present invention can be applied may be a lithium ion secondary battery, as long as it has a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator as essential components. There is no particular limitation.

ここで、負極については、リチウムイオンを充電時には吸蔵し、かつ放電時には放出することができれば、その材料構成で特に限定されるものではなく、公知の材料構成のものを用いることができる。たとえば、リチウム金属、グラファイト又は非晶質炭素等の炭素材料等である。そしてリチウムを電気化学的に吸蔵・放出し得るインターカレート材料で形成された電極、特に炭素材料を用いることが好ましい。   Here, as long as lithium ions can be occluded at the time of charging and released at the time of discharging, the material structure is not particularly limited, and a known material structure can be used. For example, a carbon material such as lithium metal, graphite, or amorphous carbon. It is preferable to use an electrode formed of an intercalating material capable of electrochemically inserting and extracting lithium, particularly a carbon material.

電解液は、有機溶媒に支持塩を溶解させたものである。有機溶媒は、通常リチウムイオン二次電池の電解液の用いられる有機溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、カーボネート類、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ケトン類、ニトリル類、ラクトン類、オキソラン化合物等を用いることができる。   The electrolytic solution is obtained by dissolving a supporting salt in an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it is an organic solvent that is usually used for an electrolyte solution of a lithium ion secondary battery. For example, carbonates, halogenated hydrocarbons, ethers, ketones, nitriles, lactones An oxolane compound or the like can be used.

支持塩は、その種類が特に限定されるものではないが、LiPF6、LiBF4、LiClO4及びLiAsF6から選ばれる無機塩、該無機塩の誘導体、LiSO3CF3、LiC(SO3CF32及びLiN(SO3CF32、LiN(SO2252及びLiN(SO2CF3)(SO249)から選ばれる有機塩、並びに該有機塩の誘導体の少なくとも1種であることが好ましい。 The type of the supporting salt is not particularly limited, but an inorganic salt selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 , a derivative of the inorganic salt, LiSO 3 CF 3 , LiC (SO 3 CF 3 ) 2 and LiN (SO 3 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 and LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), and organic salt derivatives It is preferable that it is at least 1 type of these.

セパレータは、正極及び負極を電気的に絶縁し、電解液を保持する役割を果たすものである。たとえば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン、ポリプロピレン)の多孔膜を用いればよい。   The separator plays a role of electrically insulating the positive electrode and the negative electrode and holding the electrolytic solution. For example, a porous synthetic resin film, particularly a polyolefin polymer (polyethylene, polypropylene) porous film may be used.

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[製造例1]
LiOH・H2O 4.20g(0.1mol)、Na4SiO4・nH2O 13.98g(0.05mol)、Al2(SO430.67g(0.0033mol)に超純水75cm3を加えて混合した(この時のpHは約13)。この水分散液にFeSO4・7H2O13.75g(0.0135mol)、MnSO4・5H2O7.59g(0.0315mol)を添加し、混合した。得られた混合液をオートクレーブに投入し、150℃で12hr水熱反応を行った。反応液をろ過後、凍結乾燥し、平均粒径50nmの一次粒子(Li2Fe0.27Mn0.63Al0.066SiO4)を得た。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
[Production Example 1]
LiOH.H 2 O 4.20 g (0.1 mol), Na 4 SiO 4 .nH 2 O 13.98 g (0.05 mol), Al 2 (SO 4 ) 3 0.67 g (0.0033 mol) and ultrapure water 75 cm 3 was added and mixed (the pH at this time was about 13). To this aqueous dispersion, 13.75 g (0.0135 mol) of FeSO 4 .7H 2 O and 7.59 g (0.0315 mol) of MnSO 4 .5H 2 O were added and mixed. The obtained mixed solution was put into an autoclave and subjected to a hydrothermal reaction at 150 ° C. for 12 hours. The reaction solution was filtered and then lyophilized to obtain primary particles (Li 2 Fe 0.27 Mn 0.63 Al 0.066 SiO 4 ) having an average particle size of 50 nm.

[製造例2]
LiOH・H2O 42.0g(1.0mol)、Na4SiO4・nH2O 140.0g(0.5mol)、Na224 8.7g(0.05mol)に超純水400cm3を加えて混合した(この時のpHは約13)。この水分散液にFeSO4・7H2O62.6g(0.225mol)、MnSO4・5H2O 54.2g(0.225mol)及びZr(SO42・4H2O 7.1g(0.025mol)を添加し、混合した。得られた混合液をオートクレーブに投入し、150℃で16hr水熱反応を行った。反応液をろ過後、凍結乾燥し、平均粒径56nmの一次粒子(Li2Fe0.45Mn0.45Zr0.05SiO4)を得た。
[Production Example 2]
LiOH.H 2 O 42.0 g (1.0 mol), Na 4 SiO 4 .nH 2 O 140.0 g (0.5 mol), Na 2 S 2 O 4 8.7 g (0.05 mol) and ultrapure water 400 cm 3 was added and mixed (the pH at this time was about 13). In this aqueous dispersion, 62.6 g (0.225 mol) of FeSO 4 .7H 2 O, 54.2 g (0.225 mol) of MnSO 4 .5H 2 O and 7.1 g (0. 25 mol) of Zr (SO 4 ) 2 .4H 2 O were added. 025 mol) was added and mixed. The obtained mixed liquid was put into an autoclave and subjected to a hydrothermal reaction at 150 ° C. for 16 hours. The reaction solution was filtered and then lyophilized to obtain primary particles (Li 2 Fe 0.45 Mn 0.45 Zr 0.05 SiO 4 ) having an average particle size of 56 nm.

[実施例1]
製造例1で得られた一次粒子100gにグルコース(60%水溶液)45g、及び超純水100gを加えホモジナイザーで3分分散し、スラリーを調整した。得られたスラリーの一次粒子の含有量は41質量%、デジタル粘度計を用いた測定による20℃における粘度は100mPa・s、pHは10.70であった。
[Example 1]
To 100 g of the primary particles obtained in Production Example 1, 45 g of glucose (60% aqueous solution) and 100 g of ultrapure water were added and dispersed for 3 minutes with a homogenizer to prepare a slurry. The content of primary particles of the obtained slurry was 41% by mass , the viscosity at 20 ° C. was 100 mPa · s, and the pH was 10.70 as measured using a digital viscometer.

次いで、下記条件で噴霧乾燥装置(4流体ノズルを備えたマイクロミストドライヤー:藤崎電気(株)製)を用い、得られたスラリーを造粒した後、還元雰囲気下で600℃で1hr焼成して二次粒子を作製した。得られた二次粒子の物性を表1に、SEM像を図1に示す。
エアー圧:0.6MPa
エアー流量:50LN/min
熱風量:1.0m3/min
入口温度:180℃
排気温度:100℃
スラリー流量:55g/min
Next, the obtained slurry was granulated using a spray drying apparatus (micro mist dryer equipped with a 4-fluid nozzle: manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd.) under the following conditions, and then fired at 600 ° C. for 1 hr in a reducing atmosphere. Secondary particles were prepared. The physical properties of the obtained secondary particles are shown in Table 1, and the SEM image is shown in FIG.
Air pressure: 0.6 MPa
Air flow rate: 50LN / min
Hot air volume: 1.0 m 3 / min
Inlet temperature: 180 ° C
Exhaust temperature: 100 ° C
Slurry flow rate: 55 g / min

[実施例2]
製造例2で得られた一次粒子100gにグルコース(60%水溶液)45g、及び超純水100gを加えホモジナイザーで3分分散し、スラリーを調整した。得られたスラリーの一次粒子の含有量は41質量%、デジタル粘度計を用いた測定による20℃における粘度は130mPa・s、pHは10.90であった。
[Example 2]
To 100 g of the primary particles obtained in Production Example 2, 45 g of glucose (60% aqueous solution) and 100 g of ultrapure water were added and dispersed for 3 minutes with a homogenizer to prepare a slurry. The content of primary particles of the obtained slurry was 41% by mass , the viscosity at 20 ° C. measured by using a digital viscometer was 130 mPa · s, and the pH was 10.90.

次いで、下記条件で噴霧乾燥装置(4流体ノズルを備えたマイクロミストドライヤー:藤崎電気(株)製)を用い、得られたスラリーを造粒した後、還元雰囲気下で600℃で1hr焼成して二次粒子を作製した。得られた二次粒子の物性を表1に、SEM像を図2に示す。
エアー圧:0.6MPa
エアー流量:50LN/min
熱風量:1.0m3/min
入口温度:180℃
排気温度:100℃
スラリー流量:50g/min
Next, the obtained slurry was granulated using a spray drying apparatus (micro mist dryer equipped with a 4-fluid nozzle: manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd.) under the following conditions, and then fired at 600 ° C. for 1 hr in a reducing atmosphere. Secondary particles were prepared. The physical properties of the obtained secondary particles are shown in Table 1, and the SEM image is shown in FIG.
Air pressure: 0.6 MPa
Air flow rate: 50LN / min
Hot air volume: 1.0 m 3 / min
Inlet temperature: 180 ° C
Exhaust temperature: 100 ° C
Slurry flow rate: 50 g / min

[比較例1]
製造例1で得られた一次粒子を100gとし、超純水900gとした以外、実施例1と同様にしてスラリーを調整した。得られたスラリーの一次粒子の含有量は9.6質量%、デジタル粘度計を用いた測定による20℃における粘度は4.5mPa・s、pHは9.8であった。
次いで、実施例1と同様にして得られたスラリーを造粒した後、焼成して二次粒子を作製した。得られた二次粒子の物性を表1に、SEM像を図3に示す。
[Comparative Example 1]
A slurry was prepared in the same manner as in Example 1 except that 100 g of the primary particles obtained in Production Example 1 was used and 900 g of ultrapure water was used. The content of primary particles of the obtained slurry was 9.6% by mass , the viscosity at 20 ° C. measured by using a digital viscometer was 4.5 mPa · s, and the pH was 9.8.
Next, the slurry obtained in the same manner as in Example 1 was granulated and then fired to produce secondary particles. The physical properties of the obtained secondary particles are shown in Table 1, and the SEM image is shown in FIG.

[試験例1]
実施例1〜2及び比較例1で得られた焼成物を用い、リチウムイオン二次電池の正極を作製した。実施例1〜2及び比較例1で得られた焼成物、ケッチェンブラック(導電剤)、ポリフッ化ビニリデン(粘結剤)を重量比75:15:10の配合割合で混合し、これにN−メチル−2−ピロリドンを加えて充分混練し、正極スラリーを調製した。正極スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔からなる集電体に塗工機を用いて塗布し、80℃で12時間の真空乾燥を行った。その後、φ14mmの円盤状に打ち抜いてハンドプレスを用いて16MPaで2分間プレスし、正極とした。
[Test Example 1]
Using the fired products obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, positive electrodes of lithium ion secondary batteries were produced. The fired products obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, Ketjen Black (conductive agent), and polyvinylidene fluoride (binding agent) were mixed at a weight ratio of 75:15:10, and N was added thereto. -Methyl-2-pyrrolidone was added and sufficiently kneaded to prepare a positive electrode slurry. The positive electrode slurry was applied to a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm using a coating machine, and vacuum dried at 80 ° C. for 12 hours. Thereafter, it was punched into a disk shape of φ14 mm and pressed at 16 MPa for 2 minutes using a hand press to obtain a positive electrode.

次いで、上記の正極を用いてコイン型リチウムイオン二次電池を構築した。負極には、φ15mmに打ち抜いたリチウム箔を用いた。電解液には、エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒に、LIPF6を1mol/lの濃度で溶解したものを用いた。セパレータには、ポリプロピレンなどの高分子多孔フィルムなど、公知のものを用いた。これらの電池部品を露点が−50℃以下の雰囲気で常法により組み込み収容し、コイン型リチウム二次電池(CR−2032)を製造した。 Next, a coin-type lithium ion secondary battery was constructed using the positive electrode. A lithium foil punched to φ15 mm was used for the negative electrode. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LIPF 6 at a concentration of 1 mol / l in a mixed solvent in which ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1 was used. As the separator, a known one such as a polymer porous film such as polypropylene was used. These battery components were assembled and housed in a conventional manner in an atmosphere with a dew point of −50 ° C. or lower to produce a coin-type lithium secondary battery (CR-2032).

製造したリチウムイオン二次電池を用いて定電流密度での充放電を4サイクル行った。このときの充電条件は電流0.1CA(33mA/g)、電圧4.5Vの定電流定電圧充電とし、放電条件は電流0.1CA、終止電圧1.5Vの定電流放電とした。温度は全て30℃とした。実施例1で得られた正極材で構築した電池の充放電曲線を図4に、実施例2で得られた正極材で構築した電池の充放電曲線を図5に、比較例1で得られた正極材で構築した電池の充放電曲線を図6に示す。   Charging / discharging at a constant current density was performed for 4 cycles using the manufactured lithium ion secondary battery. The charging conditions at this time were constant current and constant voltage charging with a current of 0.1 CA (33 mA / g) and a voltage of 4.5 V, and the discharging conditions were constant current discharging with a current of 0.1 CA and a final voltage of 1.5 V. All temperatures were 30 ° C. The charge / discharge curve of the battery constructed with the positive electrode material obtained in Example 1 is obtained in FIG. 4, the charge / discharge curve of the battery constructed with the positive electrode material obtained in Example 2 is obtained in FIG. FIG. 6 shows a charge / discharge curve of a battery constructed with the positive electrode material.

図1〜3により、本発明の製造方法によれば、表面に陥没が存在することのない球状二次粒子を容易に得られることがわかる。また、図4〜6より、本発明の製造方法により得られた正極材料を用いたリチウムイオン二次電池は、優れた電池物性を有することがわかる。   1 to 3, it can be seen that according to the manufacturing method of the present invention, spherical secondary particles having no depression on the surface can be easily obtained. Moreover, it turns out that the lithium ion secondary battery using the positive electrode material obtained by the manufacturing method of this invention has the outstanding battery physical property from FIGS.

Claims (5)

水熱反応に付すことにより、遷移金属M(MはFe、Ni、Co、Al、Zn、V、Mn又はZrを示す)を含むオリビン型シリケート化合物からなる平均粒径10〜100nmの一次粒子を形成し、得られた一次粒子を30〜60質量%含有し、20℃の粘度が5〜1000mPa・sであり、かつpHが10.00〜13.00であるスラリーを作製し、
得られたスラリーを造粒して平均粒径1〜100μmの球状二次粒子を形成することを特徴とする、二次電池用正極材料の製造方法。
By subjecting to hydrothermal reaction, the transition metal M (M is Fe, Ni, Co, Al, Zn, V, indicating the Mn or Zr) an average particle size 10~100nm primary particles consisting of olivine-type silicate compounds including Forming a slurry containing 30-60% by mass of the primary particles obtained, having a viscosity at 20 ° C. of 5 to 1000 mPa · s, and a pH of 10.00 to 13.00,
A method for producing a positive electrode material for a secondary battery, wherein the obtained slurry is granulated to form spherical secondary particles having an average particle diameter of 1 to 100 μm.
形成された球状二次粒子をさらに焼成することを特徴とする請求項1に記載の二次電池用正極材料の製造方法。   The method for producing a positive electrode material for a secondary battery according to claim 1, wherein the formed spherical secondary particles are further fired. 球状二次粒子のタップ密度が、0.5〜1.2g/mLである請求項1に記載の二次電池用正極材料の製造方法。   The method for producing a positive electrode material for a secondary battery according to claim 1, wherein the tap density of the spherical secondary particles is 0.5 to 1.2 g / mL. スラリーが、バインダー及び/又は導電性材料を含有する請求項1又は2に記載の二次電池用正極材料の製造方法。   The manufacturing method of the positive electrode material for secondary batteries of Claim 1 or 2 in which a slurry contains a binder and / or an electroconductive material. 造粒が、噴霧乾燥によるものである請求項1〜3のいずれかに記載の二次電池用正極材料の製造方法。   The method for producing a positive electrode material for a secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the granulation is performed by spray drying.
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