JP5688128B2 - Lithium manganese phosphate positive electrode active material and method for producing the same - Google Patents

Lithium manganese phosphate positive electrode active material and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、高い電池物性を発現し得るリン酸マンガンリチウム正極活物質及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a lithium manganese phosphate positive electrode active material capable of expressing high battery properties and a method for producing the same.

従来より、電池の性能を高めるべく、正極材料や負極材料として導電性の高い物質が用いられている。近年では、リチウムイオン電池等の次世代電池が益々台頭してきており、かかる電池における正極材料としても種々のものが開発されている。リン酸マンガンリチウムもそのなかの一つであり、リン酸、マンガン化合物及び水を混合して酸性溶液とし、これに水酸化リチウムを滴下してアルカリ性に調整したものを水熱反応に付して得られる方法が知られている(非特許文献1参照)。   Conventionally, highly conductive substances have been used as positive electrode materials and negative electrode materials in order to improve battery performance. In recent years, next-generation batteries such as lithium ion batteries have been increasingly used, and various positive electrode materials for such batteries have been developed. Lithium manganese phosphate is one of them. Phosphoric acid, manganese compound and water are mixed to make an acidic solution, and lithium hydroxide is added dropwise to make it alkaline and subjected to hydrothermal reaction. An obtained method is known (see Non-Patent Document 1).

こうしたなか、リン酸マンガンリチウムはその物自体の導電性が低いため、正極活物質として有効活用するための様々な製造方法が知られている。例えば、特許文献1には、リチウムを含む溶液とリンを含む溶液を混合し、弱アルカリ性の混合液を形成してマンガン等を含み得る溶液に滴下することにより、リチウム含有複合酸化物を製造する方法が開示されている。また、特許文献2には、Li+源、PO4 3-源、及びマンガン源等を含む前駆体混合物を生成し、得られた前駆体混合物に分散又は粉砕処理を施し、LiMPO4化合物を得る方法が開示されている。 Under these circumstances, since lithium manganese phosphate itself has low conductivity, various production methods for effectively utilizing it as a positive electrode active material are known. For example, in Patent Document 1, a lithium-containing composite oxide is manufactured by mixing a solution containing lithium and a solution containing phosphorus, forming a weakly alkaline mixed solution, and dropping the solution into a solution that can contain manganese or the like. A method is disclosed. In Patent Document 2, a precursor mixture containing a Li + source, a PO 4 3− source, a manganese source, and the like is generated, and the obtained precursor mixture is dispersed or pulverized to obtain a LiMPO 4 compound. A method is disclosed.

特開2012−211072号公報JP 2012-211072 A 特開2007−511458号公報JP 2007-511458 A

Hongmei Ji et al,Elestrochimica Acta 56(2011),p3093−3100Hongmei Ji et al, Elestrochimica Acta 56 (2011), p3093-3100

しかしながら、上記いずれの文献に記載の方法であっても、如何なる溶液を調製すべきか、或いは如何なる手順で製造すべきか等を含め、依然として改善の余地があり、十分に電池物性を高めることのできる正極活物質を得るまでには至っていない。   However, in any of the methods described in any of the above documents, there is still room for improvement, including what solution should be prepared or what procedure should be manufactured, and the positive electrode capable of sufficiently improving battery physical properties. It has not yet reached the point of obtaining an active material.

したがって、本発明の課題は、リチウムイオン電池の正極材料として、優れた電池物性を発現し得るリン酸マンガンリチウム正極活物質を得るための製造方法、及びその製造方法により得られるリン酸マンガンリチウム正極活物質を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a manufacturing method for obtaining a lithium manganese phosphate positive electrode active material capable of expressing excellent battery properties as a positive electrode material for a lithium ion battery, and a lithium manganese phosphate positive electrode obtained by the manufacturing method. To provide an active material.

そこで本発明者らは、種々検討したところ、特定の量の遷移金属化合物を含有するスラリー水と特定の量の水酸化リチウムを含有するスラリー水を用いつつ、特定の工程を含むことにより得られるリン酸マンガンリチウム正極活物質であれば、リチウムイオン電池の正極材料として用いた際に、エネルギー密度を有効に高められることを見出し、本発明を完成させるに至った。   Therefore, the present inventors have made various studies and obtained by including a specific step while using slurry water containing a specific amount of transition metal compound and slurry water containing a specific amount of lithium hydroxide. When the lithium manganese phosphate positive electrode active material is used as a positive electrode material of a lithium ion battery, it has been found that the energy density can be effectively increased, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、水に対する溶解度を超える量であって少なくともマンガン化合物を含む遷移金属化合物と、リン酸とを含有するスラリー水(A)、及び水に対する溶解度を超える量の水酸化リチウムを含有するスラリー水(B)を調製する工程(I)、
得られたスラリー水(A)とスラリー水(B)を窒素パージしながら混合及び冷却して混合スラリー水(C)を得る工程(II)、並びに
得られた混合スラリー水(C)を水熱反応に付した後、粉砕処理を施す工程(III)
を含む、リン酸マンガンリチウム正極活物質の製造方法を提供するものである。
また、本発明は、上記製造方法により得られるリン酸マンガンリチウム正極活物質を提供するものである。
That is, the present invention contains slurry water (A) containing a transition metal compound containing at least a manganese compound and phosphoric acid in an amount exceeding the solubility in water, and lithium hydroxide in an amount exceeding the solubility in water. Step (I) of preparing slurry water (B)
The obtained slurry water (A) and the slurry water (B) are mixed and cooled while purging with nitrogen to obtain a mixed slurry water (C) (II), and the obtained mixed slurry water (C) is hydrothermally heated. Step (III) of subjecting to pulverization after reaction
The manufacturing method of the lithium manganese phosphate positive electrode active material containing this is provided.
Moreover, this invention provides the lithium manganese phosphate positive electrode active material obtained by the said manufacturing method.

本発明のリン酸マンガンリチウム正極活物質の製造方法によれば、リチウムイオン電池の正極材料として用いた際に、有効にエネルギー密度を高めることのできるリン酸マンガンリチウム正極活物質を得ることができ、良好な電池物性を有するリチウムイオン電池の実現に大いに寄与することが期待される。   According to the method for producing a lithium manganese phosphate positive electrode active material of the present invention, a lithium manganese phosphate positive electrode active material capable of effectively increasing the energy density when used as a positive electrode material of a lithium ion battery can be obtained. It is expected to contribute greatly to the realization of a lithium ion battery having good battery properties.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のリン酸マンガンリチウム正極活物質の製造方法は、水に対する溶解度を超える量であって少なくともマンガン化合物を含む遷移金属化合物と、リン酸とを含有するスラリー水(A)、及び水に対する溶解度を超える量の水酸化リチウムを含有するスラリー水(B)を調製する工程(I)、
得られたスラリー水(A)とスラリー水(B)を窒素パージしながら混合及び冷却して混合スラリー水(C)を得る工程(II)、並びに
得られた混合スラリー水(C)を水熱反応に付した後、粉砕処理を施す工程(III)
を含む。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The method for producing a lithium manganese phosphate positive electrode active material of the present invention includes a slurry water (A) containing a transition metal compound containing at least a manganese compound and phosphoric acid in an amount exceeding the solubility in water, and the solubility in water. Step (I) of preparing slurry water (B) containing lithium hydroxide in an amount exceeding
The obtained slurry water (A) and the slurry water (B) are mixed and cooled while purging with nitrogen to obtain a mixed slurry water (C) (II), and the obtained mixed slurry water (C) is hydrothermally heated. Step (III) of subjecting to pulverization after reaction
including.

工程(I)では、水に対する溶解度(飽和水溶液100g中に溶解する遷移金属化合物のg数)を超える量であって少なくともマンガン化合物を含む遷移金属化合物と、リン酸とを含有するスラリー水(A)を調製する。すなわち、かかるスラリー水(A)を調製するにあたり、水と、スラリー水(A)中の水に対する溶解度を超える量の遷移金属化合物と、リン酸とを混合すればよい。このように、水に対する溶解度を超えるほどの過剰な量で遷移金属化合物が含有されるスラリー水(A)を調製し、これを後述するスラリー水(B)とともに用いることにより、後述する工程を経ることとも相まって、リチウムイオン電池におけるエネルギー密度を効果的に高め得るリン酸マンガンリチウム正極活物質を得ることが可能となる。   In the step (I), a slurry water containing a transition metal compound containing at least a manganese compound and phosphoric acid in an amount exceeding the solubility in water (the number of g of the transition metal compound dissolved in 100 g of the saturated aqueous solution) and phosphoric acid (A ) Is prepared. That is, in preparing the slurry water (A), water, a transition metal compound in an amount exceeding the solubility in water in the slurry water (A), and phosphoric acid may be mixed. Thus, the slurry water (A) in which the transition metal compound is contained in an excessive amount exceeding the solubility in water is prepared, and this is used together with the slurry water (B) described later, thereby passing through the steps described later. In combination with this, it becomes possible to obtain a lithium manganese phosphate positive electrode active material capable of effectively increasing the energy density in the lithium ion battery.

遷移金属(M:Mは遷移金属を示す)化合物としては、少なくともマンガン化合物を用いる。かかるマンガン化合物としては、2価のマンガン化合物であればよく、例えば、ハロゲン化マンガン、硫酸マンガン、酢酸マンガン等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池物性を高める観点から、硫酸マンガンを用いるのが好ましい。   As a transition metal (M: M represents a transition metal) compound, at least a manganese compound is used. The manganese compound may be a divalent manganese compound, and examples thereof include manganese halide, manganese sulfate, and manganese acetate. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, manganese sulfate is preferably used from the viewpoint of improving battery physical properties.

その他の遷移金属(M)化合物としては、鉄化合物が挙げられる。鉄化合物としても2価の鉄化合物及びこれらの水和物等であればよく、例えば、ハロゲン化鉄等のハロゲン化物;硫酸鉄、等の硫酸塩;シュウ酸鉄、酢酸鉄等の有機酸塩;並びにこれらの水和物等が挙げられる。なかでも、電池物性を高める観点から、硫酸鉄を用いるのが好ましい。   Examples of other transition metal (M) compounds include iron compounds. The iron compound may be a divalent iron compound or a hydrate thereof, for example, a halide such as iron halide; a sulfate such as iron sulfate; an organic acid salt such as iron oxalate or iron acetate As well as hydrates thereof. Among these, iron sulfate is preferably used from the viewpoint of improving battery physical properties.

スラリー水(A)中において、遷移金属(M)化合物を水に対する溶解度を超える量とするにあたり、遷移金属(M)化合物としてマンガン化合物を1種単独で用いる場合には、そのマンガン化合物について、飽和水溶液100g中に溶解するマンガン化合物のg数を超える量で水に溶解させればよく、遷移金属(M)化合物としてマンガン化合物を含む2種以上の遷移金属化合物を組み合わせて用いる場合には、マンガン化合物以外の各々の遷移金属化合物について、飽和水溶液100g中に溶解する各々の遷移金属化合物のg数を超える量で水に溶解させればよい。   In the case where the transition metal (M) compound is used in an amount exceeding the solubility in water in the slurry water (A), when the manganese compound is used alone as the transition metal (M) compound, the manganese compound is saturated. What is necessary is just to make it melt | dissolve in water in the quantity exceeding the g number of the manganese compound melt | dissolved in 100 g of aqueous solution, and when using in combination of 2 or more types of transition metal compounds containing a manganese compound as a transition metal (M) compound, manganese Each transition metal compound other than the compound may be dissolved in water in an amount exceeding the number of g of each transition metal compound dissolved in 100 g of the saturated aqueous solution.

かかるスラリー水(A)は、少なくともマンガン化合物を含む各々の遷移金属(M)化合物の水に対する溶解度を基準として、2.0〜5.0倍の量の各々の遷移金属(M)化合物を含有するのが好ましく、2.5〜4.5倍の量の各々の遷移金属(M)化合物を含有するのがより好ましく、2.8〜4.2倍の量の各々の遷移金属(M)化合物を含有するのがさらに好ましい。   The slurry water (A) contains each transition metal (M) compound in an amount of 2.0 to 5.0 times based on the solubility of each transition metal (M) compound containing at least a manganese compound in water. More preferably 2.5 to 4.5 times the amount of each transition metal (M) compound, more preferably 2.8 to 4.2 times the amount of each transition metal (M). More preferably, it contains a compound.

より具体的には、例えば、スラリー水(A)を調製するにあたり、マンガン化合物として硫酸マンガンを用いる場合、スラリー水(A)中の水100質量部に対し、79〜197質量部の硫酸マンガンを含有するのが好ましく、98〜177質量部の硫酸マンガンを含有するのがより好ましく、110〜165質量部の硫酸マンガンを含有するのがさらに好ましい。なお、硫酸マンガンとしては、例えば、MnSO4・5H2O等の水和物を用いてもよく、この場合、上記含有量は、硫酸マンガン(MnSO4)量に換算した値となる。 More specifically, for example, in preparing slurry water (A), when using manganese sulfate as a manganese compound, 79 to 197 parts by mass of manganese sulfate is added to 100 parts by mass of water in slurry water (A). It is preferable to contain, it is more preferable to contain 98-177 mass parts manganese sulfate, and it is still more preferable to contain 110-165 mass parts manganese sulfate. As the manganese sulfate, for example, may be used a hydrate of such MnSO 4 · 5H 2 O, in this case, the content is a value obtained by converting the manganese (MnSO 4) weight sulfuric acid.

さらに、スラリー水(A)を調製するにあたり、マンガン化合物以外の遷移金属(M)化合物として硫酸鉄を用いる場合、水100質量部に対し、15〜40質量部の硫酸鉄を含有するのが好ましく、20〜35質量部の硫酸鉄を含有するのがより好ましく、22〜33質量部の硫酸鉄を含有するのがさらに好ましい。なお、硫酸鉄としては、例えば、FeSO4・7H2O等の水和物を用いてもよく、この場合、上記含有量は、硫酸鉄(FeSO4)量に換算した値となる。 Furthermore, in preparing slurry water (A), when using iron sulfate as a transition metal (M) compound other than a manganese compound, it is preferable to contain 15 to 40 parts by mass of iron sulfate with respect to 100 parts by mass of water. More preferably, it contains 20 to 35 parts by mass of iron sulfate, and more preferably 22 to 33 parts by mass of iron sulfate. As the iron sulfate, for example, it may be used a hydrate of such FeSO 4 · 7H 2 O, in this case, the content is a value obtained by converting the ferrous sulfate (FeSO 4) amount.

遷移金属(M)化合物として、マンガン化合物及び鉄化合物を用いる場合、スラリー水(A)におけるこれらのモル比(マンガン化合物:鉄化合物)は、好ましくは100:0を超え51:49以下であり、より好ましくは99:1〜51:49であり、さらに好ましくは95:5〜70:30であり、またさらに好ましくは90:10〜80:20である。   When a manganese compound and an iron compound are used as the transition metal (M) compound, their molar ratio (manganese compound: iron compound) in the slurry water (A) is preferably more than 100: 0 and not more than 51:49, More preferably, it is 99: 1-51: 49, More preferably, it is 95: 5-70: 30, More preferably, it is 90: 10-80: 20.

上記スラリー水(A)には、さらにリン酸を含有させる。リン酸とは、いわゆるオルトリン酸(H3PO4)であり、70〜90質量%濃度の水溶液として用いるのが好ましい。リン酸の含有量は、水100質量部に対し、60〜90質量部であるのが好ましく、65〜85質量部であるのがより好ましく、68〜82質量部であるのがさらに好ましい。 The slurry water (A) further contains phosphoric acid. Phosphoric acid is so-called orthophosphoric acid (H 3 PO 4 ) and is preferably used as an aqueous solution having a concentration of 70 to 90% by mass. The content of phosphoric acid is preferably 60 to 90 parts by mass, more preferably 65 to 85 parts by mass, and still more preferably 68 to 82 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water.

また、遷移金属(M)化合物としてマンガン化合物及び鉄化合物を用いる場合、スラリー水(A)中に含有されるリン酸1モルに対し、これら遷移金属(M)化合物の合計含有量は、好ましくは0.99〜1.01モルであり、より好ましくは0.995〜1.005モルである。   Moreover, when using a manganese compound and an iron compound as a transition metal (M) compound, the total content of these transition metal (M) compounds is preferably 1 mol of phosphoric acid contained in the slurry water (A). The amount is from 0.99 to 1.01 mol, more preferably from 0.995 to 1.005 mol.

工程(I)では、上記スラリー水(A)とともに、水に対する溶解度(飽和水溶液100g中に溶解する水酸化リチウムのg数)を超える量の水酸化リチウムを含有するスラリー水(B)を用いる。   In the step (I), together with the slurry water (A), slurry water (B) containing lithium hydroxide in an amount exceeding the solubility in water (g number of lithium hydroxide dissolved in 100 g of the saturated aqueous solution) is used.

かかるスラリー水(B)を調製するには、水と、かかる水に対する溶解度を超える量の水酸化リチウムとを混合すればよい。かかるスラリー水(B)は、水酸化リチウムの水に対する溶解度を基準として、2.5〜5.0倍の量の水酸化リチウムを含有するのが好ましく、3.0〜4.5倍の量の水酸化リチウムを含有するのがより好ましく、3.2〜4.2倍の量の水酸化リチウムを含有するのがさらに好ましい。また、水100質量部に対し、56〜112質量部の水酸化リチウムを含有するのが好ましく、67〜100質量部の水酸化リチウムを含有するのがより好ましく、71〜94質量部の水酸化リチウムを含有するのがさらに好ましい。なお、水酸化リチウムとしては、例えば、LiOH・H2O等の水和物を用いてもよく、この場合、上記含有量は、水酸化リチウム(LiOH)量に換算した値となる。 In order to prepare such slurry water (B), water and lithium hydroxide in an amount exceeding the solubility in water may be mixed. Such slurry water (B) preferably contains 2.5 to 5.0 times the amount of lithium hydroxide, based on the solubility of lithium hydroxide in water, and is 3.0 to 4.5 times the amount. More preferably, the lithium hydroxide is contained in an amount of 3.2 to 4.2 times that of lithium hydroxide. Moreover, it is preferable to contain 56-112 mass parts lithium hydroxide with respect to 100 mass parts of water, It is more preferable to contain 67-100 mass parts lithium hydroxide, 71-94 mass parts hydroxylation More preferably, it contains lithium. As the lithium hydroxide, for example, it may be used a hydrate of such LiOH · H 2 O, in this case, the content is a value obtained by converting the lithium hydroxide (LiOH) content.

工程(II)では、上記工程(I)で得られたスラリー水(A)とスラリー水(B)を窒素パージしながら混合及び冷却して混合スラリー水(C)を得る。窒素パージしながら混合することにより、混合スラリー水(C)中の溶存酸素濃度が低減された状態として、遷移金属(M)化合物が酸化されるのを効果的に抑制して、不要な副生成物の生成を防止することができる。また、冷却することにより、混合スラリー水(C)中に存在する分散粒子が必要以上に肥大化するのを効果的に抑制することができる。   In the step (II), the slurry water (A) and the slurry water (B) obtained in the step (I) are mixed and cooled while purging with nitrogen to obtain a mixed slurry water (C). By mixing while purging with nitrogen, the dissolved oxygen concentration in the mixed slurry water (C) is reduced, effectively preventing the transition metal (M) compound from being oxidized and unnecessary by-products. The production of products can be prevented. Moreover, it can suppress effectively that the dispersion particle which exists in mixing slurry water (C) enlarges more than necessary by cooling.

スラリー水(A)とスラリー水(B)を混合するにあたり、スラリー水(A)中に含まれる遷移金属化合物は、スラリー水(B)中に含まれる水酸化リチウム1モルに対し、遷移金属イオンが合計で0.30〜0.36モルとなるような量であるのが好ましく、0.31〜0.35モルとなるような量であるのがより好ましく、0.32〜0.34モルとなるような量であるのがさらに好ましい。また、スラリー水(A)とスラリー水(B)を混合するにあたり、スラリー水(A)中に含まれる遷移金属化合物は、スラリー水(B)中に含まれる水酸化リチウム100質量部に対し、遷移金属原子換算量で69〜83質量部となるような量であるのが好ましく、71〜80質量部となるような量であるのがより好ましく、73〜78質量部となるような量であるのがさらに好ましい。   In mixing the slurry water (A) and the slurry water (B), the transition metal compound contained in the slurry water (A) is a transition metal ion with respect to 1 mol of lithium hydroxide contained in the slurry water (B). Is preferably an amount such that the total amount is 0.30 to 0.36 mol, more preferably 0.31 to 0.35 mol. More preferably, the amount is such that Further, in mixing the slurry water (A) and the slurry water (B), the transition metal compound contained in the slurry water (A) is 100 parts by mass of lithium hydroxide contained in the slurry water (B). The amount is preferably 69 to 83 parts by mass in terms of transition metal atom, more preferably 71 to 80 parts by mass, and 73 to 78 parts by mass. More preferably.

さらに、スラリー水(A)とスラリー水(B)を混合するにあたり、スラリー水(A)中に含まれるリン酸は、スラリー水(B)中に含まれる水酸化リチウム1モルに対し、0.28〜0.38モルとなるような量であるのが好ましく、0.30〜0.36モルとなるような量であるのがより好ましく、0.32〜0.34モルとなるような量であるのがさらに好ましい。また、スラリー水(A)とスラリー水(B)を混合するにあたり、スラリー水(A)中に含まれるリン酸は、スラリー水(B)中に含まれる水酸化リチウム100質量部に対し、115〜155質量部となるような量であるのが好ましく、123〜147質量部となるような量であるのがより好ましく、131〜139質量部となるような量であるのがさらに好ましい。   Furthermore, in mixing the slurry water (A) and the slurry water (B), the phosphoric acid contained in the slurry water (A) is in an amount of 0.001 with respect to 1 mol of lithium hydroxide contained in the slurry water (B). The amount is preferably 28 to 0.38 mol, more preferably 0.30 to 0.36 mol, and more preferably 0.32 to 0.34 mol. More preferably. Moreover, when mixing slurry water (A) and slurry water (B), phosphoric acid contained in slurry water (A) is 115 with respect to 100 mass parts of lithium hydroxide contained in slurry water (B). The amount is preferably ˜155 parts by mass, more preferably 123 to 147 parts by mass, and even more preferably 131 to 139 parts by mass.

これらスラリー水(A)とスラリー水(B)の混合順序は、特に制限されないが、スラリーの粘性の観点から、スラリー水(B)にスラリー水(A)を添加するのが好ましい。   The mixing order of the slurry water (A) and the slurry water (B) is not particularly limited, but it is preferable to add the slurry water (A) to the slurry water (B) from the viewpoint of the viscosity of the slurry.

工程(II)において、スラリー水(A)とスラリー水(B)を混合するにあたり、不可避的に混入する場合を除き、有機化合物を添加しないのが好ましい。かかる有機化合物としては、ドデシルベンゼンスルホン酸塩等の界面活性剤のほか、糖類、ポリオール、ポリエーテル、有機酸、アセチレンブラックやケッチェンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、非晶質炭素材料等が挙げられ、主に分散粒子等の制御や早期段階での導電性付与等を目的として用いられるものである。すなわち、工程(II)においては、スラリー水(A)とスラリー水(B)のみを混合及び冷却し、後述する工程を経ることにより、かかる有機化合物を添加せずとも、高い電池物性を発現し得るリン酸マンガンリチウム正極活物質を容易に得ることができる。   In the step (II), when mixing the slurry water (A) and the slurry water (B), it is preferable not to add an organic compound unless it is inevitably mixed. Examples of such organic compounds include surfactants such as dodecylbenzenesulfonate, saccharides, polyols, polyethers, organic acids, carbon blacks such as acetylene black and ketjen black, graphite, and amorphous carbon materials. It is mainly used for the purpose of controlling dispersed particles and the like and imparting conductivity at an early stage. That is, in the step (II), only the slurry water (A) and the slurry water (B) are mixed and cooled, and a high battery physical property is expressed without adding such an organic compound through the steps described later. The obtained lithium manganese phosphate positive electrode active material can be easily obtained.

なお、必要に応じ、有機化合物以外の酸化防止剤は添加してもよい。かかる酸化防止剤としては、亜硫酸ナトリウム(Na2SO3)、ハイドロサルファイトナトリウム(Na224)、アンモニア水等を使用することができる。酸化防止剤の添加量は、過剰に添加されることでリン酸マンガンリチウム正極活物質の生成が抑制されるのを防止する観点から、遷移金属(M)化合物1モルに対し、好ましくは0.01〜1モルであり、より好ましくは0.03〜0.5モルである。 In addition, you may add antioxidant other than an organic compound as needed. As such an antioxidant, sodium sulfite (Na 2 SO 3 ), hydrosulfite sodium (Na 2 S 2 O 4 ), aqueous ammonia and the like can be used. From the viewpoint of preventing the generation of the lithium manganese phosphate positive electrode active material from being excessively added, the antioxidant is preferably added in an amount of 0.1 to 1 mol of the transition metal (M) compound. It is 01-1 mol, More preferably, it is 0.03-0.5 mol.

上記工程(II)における圧力は、好ましくは0.1〜0.2MPaであり、より好ましくは0.1〜0.15MPaである。また、工程(II)に要する時間は、好ましくは5〜60分であり、より好ましくは15〜45分である。さらに、工程(II)における混合(撹拌)速度は、好ましくは250〜600rpmであり、より好ましくは350〜500rpmである。混合スラリー水(C)中における溶存酸素濃度は、0.5mg/L以下とするのが好ましく、0.2mg/L以下とするのがより好ましい。   The pressure in the step (II) is preferably 0.1 to 0.2 MPa, more preferably 0.1 to 0.15 MPa. Further, the time required for the step (II) is preferably 5 to 60 minutes, more preferably 15 to 45 minutes. Furthermore, the mixing (stirring) speed in the step (II) is preferably 250 to 600 rpm, more preferably 350 to 500 rpm. The dissolved oxygen concentration in the mixed slurry water (C) is preferably 0.5 mg / L or less, and more preferably 0.2 mg / L or less.

上記工程(II)において、混合スラリー水(C)を冷却するには、含有する遷移金属(M)化合物等やその含有量によっても変動し得るが、混合スラリー水(C)の温度をかかる混合スラリー水(C)の沸点以下の温度になるように冷却するのが好ましい。これにより、反応による発熱によって受ける不要な影響を効果的に低減し、高い電池物性を発現し得るリン酸マンガンリチウム正極活物質を得ることができる。具体的には、混合スラリー水(C)を90℃以下に冷却するのが好ましく、20〜70℃に冷却するのがより好ましい。   In the step (II), the mixed slurry water (C) can be cooled depending on the transition metal (M) compound and the content thereof and the content thereof, but the temperature of the mixed slurry water (C) is mixed. It is preferable to cool the slurry water (C) to a temperature not higher than the boiling point. Thereby, the unnecessary influence received by the heat_generation | fever by reaction can be reduced effectively, and the lithium manganese phosphate positive electrode active material which can express a high battery physical property can be obtained. Specifically, the mixed slurry water (C) is preferably cooled to 90 ° C. or less, more preferably 20 to 70 ° C.

混合スラリー水(C)は、最終的にpH4〜8に調整し、好ましくはpH5〜7.5に調整する。これにより、副生成物ならびに粒子の成長を有効に抑制することができる。この際、必要に応じて、水酸化ナトリウムや硫酸等のpH調整剤を用いてもよい。   The mixed slurry water (C) is finally adjusted to pH 4 to 8, and preferably adjusted to pH 5 to 7.5. Thereby, the growth of by-products and particles can be effectively suppressed. Under the present circumstances, you may use pH adjusters, such as sodium hydroxide and a sulfuric acid, as needed.

工程(III)では、上記工程(II)で得られた混合スラリー水(C)を水熱反応に付した後、粉砕処理を施す。混合スラリー水(C)は、スラリー水(A)及びスラリー水(B)を用いて得られるモノであるが故に遷移金属化合物及び水酸化リチウムを多く含んでおり、これを水熱反応に付して粉砕処理を施すことにより、高い電池物性を発現し得るリン酸マンガンリチウム正極活物質を容易に得ることができる。   In the step (III), the mixed slurry water (C) obtained in the above step (II) is subjected to a hydrothermal reaction and then pulverized. The mixed slurry water (C) is a thing obtained by using the slurry water (A) and the slurry water (B), and therefore contains a large amount of a transition metal compound and lithium hydroxide, and is subjected to a hydrothermal reaction. By subjecting to pulverization, a lithium manganese phosphate positive electrode active material capable of expressing high battery properties can be easily obtained.

水熱反応に付する際に用いる水の使用量は、遷移金属(M)化合物の溶解性、撹拌の容易性、及び合成の効率等の観点から、混合スラリー水(C)中に含有されるリン酸イオン1モルに対し、好ましくは10〜30モルであり、より好ましくは12.5〜25モルである。   The amount of water used for the hydrothermal reaction is contained in the mixed slurry water (C) from the viewpoints of the solubility of the transition metal (M) compound, the ease of stirring, the efficiency of synthesis, and the like. Preferably it is 10-30 mol with respect to 1 mol of phosphate ions, More preferably, it is 12.5-25 mol.

上記混合スラリー水(C)を水熱反応に付するにあたり、遷移金属(M)化合物の酸化を有効に防止する観点から、蒸気加熱式オートクレーブを用いるのが好ましい。オートクレーブ内に飽和蒸気を導入して加熱を開始する際、オートクレーブ内の空気を飽和蒸気で押し出す(置換する)操作を行い、オートクレーブ内に残留する酸素をさらに低減することが好ましい。   In subjecting the mixed slurry water (C) to a hydrothermal reaction, it is preferable to use a steam heating autoclave from the viewpoint of effectively preventing oxidation of the transition metal (M) compound. When the saturated steam is introduced into the autoclave and heating is started, it is preferable to further reduce the oxygen remaining in the autoclave by performing an operation to push out (replace) the air in the autoclave with the saturated steam.

水熱反応における反応温度は、100℃以上であればよく、好ましくは130〜250℃であり、より好ましくは140〜230℃である。蒸気加熱式オートクレーブを用いる場合、オートクレーブ中で密封して蒸気で加熱するのみでよく、圧力は、130〜250℃で反応を行う場合、0.3〜1.5MPaとなり、140〜230℃で反応を行う場合、0.4〜1.0MPaとなる。反応時間は10分〜3時間が好ましく、さらに10分〜1時間が好ましい。   The reaction temperature in hydrothermal reaction should just be 100 degreeC or more, Preferably it is 130-250 degreeC, More preferably, it is 140-230 degreeC. When using a steam-heated autoclave, it is only necessary to seal in the autoclave and heat with steam. When the reaction is performed at 130 to 250 ° C, the pressure is 0.3 to 1.5 MPa, and the reaction is performed at 140 to 230 ° C. When performing, it will be 0.4-1.0 MPa. The reaction time is preferably 10 minutes to 3 hours, more preferably 10 minutes to 1 hour.

水熱反応終了後、生成したリン酸マンガンリチウム化合物を含む混合スラリー水(C)に粉砕処理を施す。かかる処理を施すことによって、生成したリン酸マンガンリチウム化合物がより微細な粒子となり、得られるリン酸マンガンリチウム化合物正極活物質による電池物性の向上に大いに寄与することとなる。   After completion of the hydrothermal reaction, the mixed slurry water (C) containing the produced lithium manganese phosphate compound is pulverized. By performing such treatment, the produced lithium manganese phosphate compound becomes finer particles, which greatly contributes to the improvement of battery physical properties by the obtained lithium manganese phosphate compound positive electrode active material.

かかる粉砕処理を施すには、ボールミル法を用いるのが好ましく、例えば、遊星ボールミル法、回転ボールミル法、振動ボールミル法が挙げられ、鋼、ステンレス、ナイロン製等の容器を備えた装置により粉砕処理を施す方法である。なかでも、リン酸マンガンリチウム化合物の粒子が凝集してしまうのを効果的に抑制する観点、及び凝集した粒子を有効に粉砕して微細な粒子とする観点から、遊星ボールミル法を用いるのが好ましい。   In order to perform such pulverization treatment, it is preferable to use a ball mill method, and examples thereof include a planetary ball mill method, a rotating ball mill method, and a vibration ball mill method, and the pulverization treatment is performed by an apparatus equipped with a container made of steel, stainless steel, nylon, or the like. It is a method of applying. Among these, it is preferable to use the planetary ball mill method from the viewpoint of effectively suppressing the aggregation of lithium manganese phosphate compound particles and from the viewpoint of effectively pulverizing the aggregated particles into fine particles. .

なお、例えば、ボールとしては、具体的には、アルミナ球石、天然ケイ石、鉄球、ジルコニアボール等が用いられる。また、ボールの使用量は、容器容量に対し、0.3〜0.5g/cm3であるのが好ましい。 For example, as the ball, specifically, alumina sphere, natural silica, iron ball, zirconia ball or the like is used. Moreover, it is preferable that the usage-amount of a ball | bowl is 0.3-0.5 g / cm < 3 > with respect to a container capacity | capacitance.

また、粉砕処理を施す際に、得られるリン酸マンガンリチウム正極活物質にカーボン担持してその導電性を高める観点から、炭素材料を添加してもよい。かかる炭素材料としては、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、クエン酸等の有機溶媒;アセチレンブラックやケッチェンブラック等のカーボンブラックが挙げられる。かかる炭素材料の添加量は、混合スラリー水(C)100質量部に対し、炭素源に含まれる炭素原子換算量として、好ましくは5〜15質量部であり、より好ましくは8〜13質量部である。   Moreover, when performing a grinding | pulverization process, you may add a carbon material from a viewpoint which carries carbon on the obtained lithium manganese phosphate positive electrode active material, and raises the electroconductivity. Examples of the carbon material include organic solvents such as glucose, fructose, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, saccharose, starch, dextrin, and citric acid; and carbon blacks such as acetylene black and ketjen black. The amount of the carbon material added is preferably 5 to 15 parts by mass, more preferably 8 to 13 parts by mass as the amount of carbon atom contained in the carbon source with respect to 100 parts by mass of the mixed slurry water (C). is there.

粉砕処理を施す際におけるボールミルの回転速度は、好ましくは100〜450rpmであり、より好ましくは300〜450rpmである。また、粉砕処理を施す時間は、好ましくは1〜20時間であり、より好ましくは5〜15時間である。   The rotation speed of the ball mill during the pulverization treatment is preferably 100 to 450 rpm, more preferably 300 to 450 rpm. Moreover, the time which performs a grinding | pulverization process becomes like this. Preferably it is 1 to 20 hours, More preferably, it is 5 to 15 hours.

粉砕処理を施した上記スラリー水は、ろ過後、乾燥する。乾燥する前に、予めエバポレーター等を用いて水、或いは必要に応じて炭素材料を留去するのが望ましい。乾燥手段は凍結乾燥、真空乾燥が用いられる。次に焼成するが、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。このようにして、リチウムイオン電池の正極材料として極めて有用なリン酸マンガンリチウム正極活物質を得ることができる。   The slurry water subjected to the pulverization treatment is dried after filtration. Before drying, it is desirable to distill off water or an optional carbon material using an evaporator or the like in advance. As the drying means, freeze drying or vacuum drying is used. Next, the firing is performed under an inert gas atmosphere or a reducing condition at 400 ° C. or higher, preferably 400 to 800 ° C. for 10 minutes to 3 hours, preferably 0.5 to 1.5 hours. preferable. In this way, a lithium manganese phosphate positive electrode active material extremely useful as a positive electrode material for a lithium ion battery can be obtained.

得られるリン酸マンガンリチウム正極活物質は、リチウムイオン電池用の正極活物質として用いることができ、遷移金属(M)として少なくともマンガン(Mn)を含む。具体的には、例えば下記式(A)で表わされる。
LiFeaMn1-aPO4 ・・・(A)
(式中、aは0≦a<0.5を満たす数を示す。)
上記式(A)中におけるaは、より電池物性の高いリン酸マンガンリチウム化合物を得る観点から、好ましくは0.05〜0.4であり、より好ましくは0.075〜0.35であり、さらに好ましくは0.1〜0.3である。
The obtained lithium manganese phosphate positive electrode active material can be used as a positive electrode active material for a lithium ion battery, and contains at least manganese (Mn) as a transition metal (M). Specifically, for example, it is represented by the following formula (A).
Li Fe a Mn 1-a PO 4 (A)
(In the formula, a represents a number satisfying 0 ≦ a <0.5.)
A in the formula (A) is preferably 0.05 to 0.4, more preferably 0.075 to 0.35, from the viewpoint of obtaining a lithium manganese phosphate compound having higher battery properties. More preferably, it is 0.1-0.3.

かかるリン酸マンガンリチウム正極活物質の平均粒子径は、好ましくは10〜100nmであり、より好ましくは10〜50nmである。   The average particle size of the lithium manganese phosphate positive electrode active material is preferably 10 to 100 nm, and more preferably 10 to 50 nm.

次に、得られたリン酸マンガンリチウム正極活物質を正極材料として含有するリチウムイオン電池について説明する。
本発明の正極材料を適用できるリチウムイオン電池としては、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。
Next, a lithium ion battery containing the obtained lithium manganese phosphate positive electrode active material as a positive electrode material will be described.
The lithium ion battery to which the positive electrode material of the present invention can be applied is not particularly limited as long as it has a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator as essential components.

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 sort of.

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。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

[実施例1]
《スラリー水(A)及びスラリー水(B)の調製》
3PO4 5.09kg、FeSO4・7H2O 1.63kg、MnSO4・5H2O5.60kg、及び水 5.85kgを混合してスラリー水(A)を得た。また、LiOH・H2O 4.91kgと水5.85kgを混合してスラリー水(B)を得た。
[Example 1]
<< Preparation of slurry water (A) and slurry water (B) >>
H 3 PO 4 5.09kg, was obtained FeSO 4 · 7H 2 O 1.63kg, MnSO 4 · 5H 2 O5.60kg, and water 5.85kg were mixed slurry water (A). Further, 4.91 kg of LiOH.H 2 O and 5.85 kg of water were mixed to obtain slurry water (B).

《リン酸マンガンリチウム正極活物質の製造》
次いで、得られたスラリー水(A)及びスラリー水(B)を、400rpmの速度で30分間混合・撹拌しながら窒素をパージして、溶存酸素濃度0.5mg/Lに調整された混合スラリー水(C)を得た。かかる混合スラリー水(C)のpHは6.8であり、リン酸1モルに対し、FeSO4及びMnSO4を合計で1モル含有していた。
<< Manufacture of lithium manganese phosphate cathode active material >>
Next, the obtained slurry water (A) and slurry water (B) were mixed and stirred at a speed of 400 rpm for 30 minutes while purging nitrogen and mixed slurry water adjusted to a dissolved oxygen concentration of 0.5 mg / L. (C) was obtained. The pH of the mixed slurry water (C) was 6.8 and contained 1 mol of FeSO 4 and MnSO 4 in total with respect to 1 mol of phosphoric acid.

次いで、混合スラリー水(C)を蒸気加熱式オートクレーブ内に設置した合成容器に投入した。オートクレーブ内は、隔膜分離装置により溶存酸素濃度0.5mg/L未満とした水を加熱して得た飽和蒸気を用いて、170℃で1時間加熱した。加熱中も容器内の混合スラリー液の攪拌を続けた。オートクレーブ内の圧力は、0.8MPaであった。生成した結晶をろ過し、次いで水により洗浄した。洗浄した結晶を60℃1Torrの条件で真空乾燥した。得られた粉末10gと、グルコース2.7gを混合して遊星ボールミル(P−5、フリッチュ社製)に備えられた容器に投入し、これにエタノール90gと水10gを混合して得た溶媒を添加した。
次いで、球径(100μm)を有するZrO2ボールを100g用い、回転速度400rpmにて10時間粉砕した。得られたスラリーをろ過し、エバポレーターを用いて溶媒を留去した後、還元雰囲気下で700℃で1hr焼成してリン酸マンガンリチウム正極活物質を得た。
得られたリン酸マンガンリチウム正極活物質(LiFe0.15Mn0.85PO4)の平均粒子径は、40nmであった。
Next, the mixed slurry water (C) was put into a synthesis vessel installed in a steam heating autoclave. The inside of the autoclave was heated at 170 ° C. for 1 hour using saturated steam obtained by heating water with a dissolved oxygen concentration of less than 0.5 mg / L using a membrane separator. During the heating, stirring of the mixed slurry in the container was continued. The pressure in the autoclave was 0.8 MPa. The formed crystals were filtered and then washed with water. The washed crystal was vacuum dried at 60 ° C. and 1 Torr. 10 g of the obtained powder and 2.7 g of glucose were mixed and put into a container provided in a planetary ball mill (P-5, manufactured by Fritsch). Added.
Subsequently, 100 g of ZrO 2 balls having a spherical diameter (100 μm) were used and pulverized for 10 hours at a rotational speed of 400 rpm. The obtained slurry was filtered, the solvent was distilled off using an evaporator, and then fired at 700 ° C. for 1 hr in a reducing atmosphere to obtain a lithium manganese phosphate positive electrode active material.
The average particle diameter of the obtained lithium manganese phosphate positive electrode active material (Li Fe 0.15 Mn 0.85 PO 4 ) was 40 nm.

《リチウムイオン電池の製造》
次に、得られたリン酸マンガンリチウム正極活物質、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75:20:5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。
<Manufacture of lithium ion batteries>
Next, the obtained lithium manganese phosphate positive electrode active material, ketjen black (conductive agent), and polyvinylidene fluoride (binding agent) were mixed at a mixing ratio of 75: 20: 5, and this was mixed with N-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、コイン型リチウムイオン電池(CR−2032)を製造した。 Next, a coin-type lithium ion 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 having a dew point of −50 ° C. or lower to produce a coin-type lithium ion battery (CR-2032).

製造したリチウムイオン電池を用いて定電流密度での充放電試験を行った。このときの充電条件は電流0.1CA(17mAg)、電圧4.5Vの定電流充電とし、放電条件を電流0.1CA、終止電圧2.0Vの定電流放電とした。温度は全て30℃とした。
そして、放電容量及び平均放電電圧の値に基づき、重量エネルギー密度(Wh/kg)を算出した。
結果を表1に示す。
A charge / discharge test at a constant current density was performed using the manufactured lithium ion battery. The charging conditions at this time were constant current charging with a current of 0.1 CA (17 mAg) 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 2.0 V. All temperatures were 30 ° C.
Then, the weight energy density (Wh / kg) was calculated based on the values of the discharge capacity and the average discharge voltage.
The results are shown in Table 1.

[比較例1]
Li源として、LiOH・H2O 4.91kgの代わりにLi2CO3 4.37kgを用いた以外、実施例と同様にしてリン酸マンガンリチウム正極活物質を得た。
次いで、得られたリン酸マンガンリチウム正極活物質を用い、実施例1と同様にしてコイン型リチウムイオン電池(CR−2032)を製造し、充放電試験を行って重量エネルギー密度(Wh/kg)を算出した。
結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A lithium manganese phosphate positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example except that 4.37 kg of Li 2 CO 3 was used instead of 4.91 kg of LiOH.H 2 O as the Li source.
Subsequently, using the obtained lithium manganese phosphate positive electrode active material, a coin-type lithium ion battery (CR-2032) was produced in the same manner as in Example 1, and a charge / discharge test was performed to determine the weight energy density (Wh / kg). Was calculated.
The results are shown in Table 1.

Figure 0005688128
Figure 0005688128

Claims (11)

水に対する溶解度を超える量であって少なくともマンガン化合物を含む遷移金属化合物と、リン酸とを含有するスラリー水(A)、及び水に対する溶解度を超える量の水酸化リチウムを含有するスラリー水(B)を調製する工程(I)、
得られたスラリー水(A)とスラリー水(B)を窒素パージしながら混合及び冷却して混合スラリー水(C)を得る工程(II)、並びに
得られた混合スラリー水(C)を水熱反応に付した後、粉砕処理を施す工程(III)
を含む、リン酸マンガンリチウム正極活物質の製造方法。
Slurry water (A) containing a transition metal compound containing at least a manganese compound and phosphoric acid in an amount exceeding the solubility in water (A), and slurry water (B) containing lithium hydroxide in an amount exceeding the solubility in water Preparing step (I),
The obtained slurry water (A) and the slurry water (B) are mixed and cooled while purging with nitrogen to obtain a mixed slurry water (C) (II), and the obtained mixed slurry water (C) is hydrothermally heated. Step (III) of subjecting to pulverization after reaction
The manufacturing method of a lithium manganese phosphate positive electrode active material containing this.
工程(II)において、不可避的に混入する場合を除き、有機化合物を添加しない請求項1に記載のリン酸マンガンリチウム正極活物質の製造方法。   The method for producing a lithium manganese phosphate positive electrode active material according to claim 1, wherein an organic compound is not added except in the case where it is inevitably mixed in step (II). スラリー水(A)が、少なくともマンガン化合物を含む遷移金属化合物の水に対する溶解度を基準として、2.0〜5.0倍の量の遷移金属化合物を含有する請求項1又は2に記載のリン酸マンガンリチウム正極活物質の製造方法。   The phosphoric acid according to claim 1 or 2, wherein the slurry water (A) contains a transition metal compound in an amount of 2.0 to 5.0 times based on the solubility of at least a transition metal compound containing a manganese compound in water. Manufacturing method of manganese lithium positive electrode active material. スラリー水(B)が、水酸化リチウムの水に対する溶解度を基準として、1.5〜3.5倍の量の水酸化リチウムを含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載のリン酸マンガンリチウム正極活物質の製造方法。   The phosphoric acid according to any one of claims 1 to 3, wherein the slurry water (B) contains 1.5 to 3.5 times the amount of lithium hydroxide based on the solubility of lithium hydroxide in water. Manufacturing method of manganese lithium positive electrode active material. 工程(II)において、混合スラリー水(C)中の溶存酸素濃度を0.5mg/L以下に調整する請求項1〜4のいずれか1項に記載のリン酸マンガンリチウム正極活物質の製造方法。   The method for producing a lithium manganese phosphate positive electrode active material according to any one of claims 1 to 4, wherein in step (II), the dissolved oxygen concentration in the mixed slurry water (C) is adjusted to 0.5 mg / L or less. . 工程(II)において、混合スラリー水(C)の沸点以下の温度になるように混合スラリー水(C)を冷却する請求項1〜5のいずれか1項に記載のリン酸マンガンリチウム正極活物質の製造方法。   The lithium manganese phosphate positive electrode active material according to any one of claims 1 to 5, wherein in the step (II), the mixed slurry water (C) is cooled to a temperature not higher than the boiling point of the mixed slurry water (C). Manufacturing method. 工程(III)において、粉砕処理を施す時間が5〜15時間である請求項1〜6のいずれか1項に記載のリン酸マンガンリチウム正極活物質の製造方法。   The method for producing a lithium manganese phosphate positive electrode active material according to any one of claims 1 to 6, wherein in the step (III), the time for performing the pulverization treatment is 5 to 15 hours. 遷移金属化合物が、マンガン化合物及び鉄化合物を含有する請求項1〜7のいずれか1項に記載のリン酸マンガンリチウム正極活物質の製造方法。   The manufacturing method of the lithium manganese phosphate positive electrode active material of any one of Claims 1-7 in which a transition metal compound contains a manganese compound and an iron compound. マンガン化合物と鉄化合物のモル比が、100:0を超え51:49以下である請求項8に記載のリン酸マンガンリチウム正極活物質の製造方法。   The method for producing a lithium manganese phosphate positive electrode active material according to claim 8, wherein the molar ratio of the manganese compound to the iron compound is more than 100: 0 and not more than 51:49. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造方法により得られるリン酸マンガンリチウム正極活物質。   The lithium manganese phosphate positive electrode active material obtained by the manufacturing method of any one of Claims 1-9. 請求項10に記載のリン酸マンガンリチウム正極活物質を正極材料として含有するリチウムイオン電池。   A lithium ion battery containing the lithium manganese phosphate positive electrode active material according to claim 10 as a positive electrode material.
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