JP7064685B2 - A method for producing a nickel-manganese composite hydroxide and a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. - Google Patents

A method for producing a nickel-manganese composite hydroxide and a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. Download PDF

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Description

本発明は、ニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法、および非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a nickel-manganese composite hydroxide and a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

近年、携帯電話やノート型パソコンなどの携帯電子機器の普及にともない、高いエネルギー密度を有する小型で軽量な非水系電解質二次電池の開発が強く望まれている。このような非水系電解質二次電池の代表的なものとして、リチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池の負極活物質には、リチウム金属やリチウム合金、金属酸化物、あるいはカーボン等が用いられている。これらの材料は、リチウムを脱離・挿入することが可能な材料である。 In recent years, with the spread of portable electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers, there is a strong demand for the development of small and lightweight non-aqueous electrolyte secondary batteries having high energy density. A typical example of such a non-aqueous electrolyte secondary battery is a lithium ion secondary battery. Lithium metal, lithium alloy, metal oxide, carbon or the like is used as the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery. These materials are materials capable of desorbing and inserting lithium.

リチウムイオン二次電池については、現在、研究開発が盛んに行われているところである。この中でも、リチウム遷移金属複合酸化物、特に合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)を正極活物質に用いたリチウムイオン二次電池は、4V級の高い電圧が得られるため、高いエネルギー密度を有する電池として期待され、実用化されている。また、正極活物質としてコバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)やリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi0.33Co0.33Mn0.33)などの開発も進められている。中でもリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物は、容量・出力特性・耐久性・コストなどのバランスに優れているため注目されている。しかし、容量はリチウムニッケル複合酸化物系に比べ劣るため、容量(エネルギー密度)を向上させることが求められている。 Currently, research and development of lithium-ion secondary batteries is being actively carried out. Among these, a lithium ion secondary battery using a lithium transition metal composite oxide, particularly a lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), which is relatively easy to synthesize, as a positive electrode active material can obtain a high voltage of 4V class. It is expected and put into practical use as a battery with high energy density. In addition, lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ) and lithium nickel cobalt manganese composite oxide (LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 ) using nickel, which is cheaper than cobalt, as the positive electrode active material, etc. Development is also underway. Among them, lithium nickel cobalt manganese composite oxide is attracting attention because it has an excellent balance of capacity, output characteristics, durability, cost, and the like. However, since the capacity is inferior to that of the lithium-nickel composite oxide system, it is required to improve the capacity (energy density).

上記の正極活物質は、リチウムイオン二次電池の用途や要求特性によって使い分けられるケースが多い。例えば、電気自動車(BEV)用途では、長い航続距離が要求されるため、高容量な正極活物質が求められる。一方で、プラグインハイブリッド車(PHEV)用途では、容量と出力特性のバランスがとれた正極活物質が求められることが多い。このように設計する電池の多様性が高まっていることに伴い、正極活物質にも多様な材料設計が要求されている。 In many cases, the above-mentioned positive electrode active material is used properly depending on the application and required characteristics of the lithium ion secondary battery. For example, in electric vehicle (BEV) applications, a long cruising range is required, so a high-capacity positive electrode active material is required. On the other hand, in plug-in hybrid vehicle (PHEV) applications, a positive electrode active material having a good balance between capacity and output characteristics is often required. With the increasing variety of batteries designed in this way, various material designs are required for the positive electrode active material.

正極活物質における多様な材料設計の要求に対応して種々の提案が行われている。例えば、特許文献1では、サイクル特性を向上させるとともに高出力化するため、平均粒径が2~8μmであり、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.60以下である非水系電解質二次電池用正極活物質が提案されている。このような活物質は電気化学反応が均一に起こるため、高容量・高寿命であることが特徴であるが、一方で活物質の充填性が低くなるために、体積エネルギー密度の点では高いとはいえない。 Various proposals have been made in response to various material design requirements for positive electrode active materials. For example, in Patent Document 1, in order to improve the cycle characteristics and increase the output, the average particle size is 2 to 8 μm, which is an index showing the spread of the particle size distribution [(d90-d10) / average particle size]. A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a value of 0.60 or less has been proposed. Such an active material is characterized by a high capacity and a long life because an electrochemical reaction occurs uniformly, but on the other hand, it is said that the volume energy density is high because the filling property of the active material is low. I can't say.

また、例えば、特許文献2では、水酸化物原料粉末を粉砕して、特定の粒度分布を有する粉砕原料粉末を含むスラリーを調製し、このスラリーを用いて略球状の造粒粉末を作製し、リチウム化合物を混合して、焼成により造粒粉末とリチウム化合物を反応させるリチウムイオン電池用正極活物質の製造方法が提案されている。これにより、高い電池特性をもたらす、所望の空隙率で開気孔比率の高い正極活物質を得ることができるとしている。しかし、得られた水酸化物を粉砕した後、再度造粒して前駆体を得る工程が必要であり、生産性に問題がある。また、粉砕の状況によって開気孔比率が変化するため、開気孔比率の制御が容易に行えるとは言えない。 Further, for example, in Patent Document 2, a hydroxide raw material powder is crushed to prepare a slurry containing a crushed raw material powder having a specific particle size distribution, and a substantially spherical granulated powder is prepared using this slurry. A method for producing a positive electrode active material for a lithium ion battery has been proposed in which a lithium compound is mixed and the granulated powder and the lithium compound are reacted by firing. As a result, it is possible to obtain a positive electrode active material having a desired porosity and a high open pore ratio, which brings about high battery characteristics. However, a step of pulverizing the obtained hydroxide and then granulating it again to obtain a precursor is required, which causes a problem in productivity. Further, since the open pore ratio changes depending on the crushing condition, it cannot be said that the open pore ratio can be easily controlled.

さらに、例えば、特許文献3では、リチウム遷移金属複合酸化物を分級機に通し、粒子径の大きい物と小さい物とに分離し、粒子径の大きい物と小さい物を、重量比で0:100~100:0で配合するリチウム二次電池用正極材料の製造方法が提案されている。これにより、レート特性と容量のさまざまなバランスのリチウム二次電池用正極材料を容易に製造できるとしている。しかし、リチウム遷移金属複合酸化物を分級し、再度配合して混合するため、工程が増加して生産性が低下する。また、分級した一方の粒径のリチウム遷移金属複合酸化物が残ってしまう可能性がある。 Further, for example, in Patent Document 3, a lithium transition metal composite oxide is passed through a classifier to separate a large particle size and a small particle size, and the large particle size and the small particle size are separated by a weight ratio of 0: 100. A method for producing a positive electrode material for a lithium secondary battery, which is blended at ~ 100: 0, has been proposed. As a result, it is possible to easily manufacture positive electrode materials for lithium secondary batteries with various balances of rate characteristics and capacity. However, since the lithium transition metal composite oxide is classified, remixed and mixed, the number of steps increases and the productivity decreases. In addition, there is a possibility that the lithium transition metal composite oxide having one of the classified particle sizes remains.

一方、特許文献4では、平均粒径が8μmを超え、16μm以下であり、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径〕が0.60以下である外殻部と、その内側に存在する中空部とからなる非水系電解質二次電池用正極活物質が提案されている。この正極活物質は、粒度分布が均一で充填性が良好で、正極抵抗の値を低減させることが可能であるとされている。しかしながら、中空粒子では、高い出力特性が得られるものの、充填性が低下するという問題がある。また、晶析時の雰囲気切り替えにより、水酸化物の一次粒子形状を制御しているが、切り替えに時間を要するため、生産性が低下するという問題がある。 On the other hand, in Patent Document 4, the outer shell portion has an average particle size of more than 8 μm and 16 μm or less, and [(d90-d10) / average particle size], which is an index showing the spread of the particle size distribution, is 0.60 or less. And a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which is composed of a hollow portion existing inside the hollow portion, has been proposed. It is said that this positive electrode active material has a uniform particle size distribution and good filling property, and can reduce the value of positive electrode resistance. However, although hollow particles can obtain high output characteristics, there is a problem that the filling property is lowered. Further, although the shape of the primary particle of the hydroxide is controlled by switching the atmosphere at the time of crystallization, there is a problem that the productivity is lowered because the switching takes time.

また、特許文献5では、少なくともニッケルおよびマンガンを含む原料水溶液と、アンモニウムイオン供給体を含む水溶液と、アルカリ溶液とを、反応槽内に供給し、混合することにより反応水溶液を形成し、前記ニッケルマンガン複合水酸化物粒子を晶析させる際に、該反応槽内の酸素濃度を3.0容量%以下とし、該反応水溶液の温度を35℃~60℃、ニッケルイオン濃度を1000mg/L以上に制御する、ニッケルマンガン複合水酸化物粒子の製造方法が提案されている。これにより、ニッケルマンガン複合水酸化物粒子の円形度を向上させ、これを前駆体とする正極活物質の充填性を向上させることができるとしている。しかしながら、この提案は粒子の球形度によって改善される充填性のみに注目したものであり、出力特性については検討されいない。 Further, in Patent Document 5, a reaction aqueous solution is formed by supplying an aqueous solution containing at least nickel and manganese, an aqueous solution containing an ammonium ion feeder, and an alkaline solution into a reaction vessel and mixing them to form the nickel. When crystallizing manganese composite hydroxide particles, the oxygen concentration in the reaction vessel should be 3.0% by volume or less, the temperature of the reaction aqueous solution should be 35 ° C to 60 ° C, and the nickel ion concentration should be 1000 mg / L or more. A controlled method for producing nickel-manganese composite hydroxide particles has been proposed. As a result, the circularity of the nickel-manganese composite hydroxide particles can be improved, and the filling property of the positive electrode active material using the nickel-manganese composite hydroxide particles as a precursor can be improved. However, this proposal focuses only on the filling property improved by the sphericity of the particles, and does not examine the output characteristics.

特開2011-116580号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-116580 特開2015-76397号公報JP-A-2015-76397 特開2003-051311号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-051311 国際公開WO2012/169274号International release WO2012 / 169274 国際公開WO2015/115547号International release WO2015 / 115547

上述のように、非水系電解質二次電池に要求される性能は、多様化しており、このような多様化した要求に対応するため、種々の正極活物質が提案されているが、充填性や出力特性が適切に制御され、生産性の高い正極活物質の製造方法は、現在のところ、開発されていない。また、正極活物質の充填性や出力特性は、例えば、正極活物質の前駆体となる金属複合水酸物のタップ密度や比表面積を高いレベルで両立させることにより、改善することができる。そこで、金属複合水酸化物を製造する方法についても種々検討されているものの、工業的規模において、多様化する非水系電解質二次電池の要求特性に十分に対応可能な正極活物質の前駆体の製造方法は開発されていない。 As described above, the performance required for non-aqueous electrolyte secondary batteries is diversified, and various positive electrode active materials have been proposed in order to meet such diversified demands. At present, no method for producing a positive electrode active material having appropriately controlled output characteristics and high productivity has been developed. Further, the filling property and the output characteristics of the positive electrode active material can be improved, for example, by achieving both the tap density and the specific surface area of the metal composite hydroxide which is the precursor of the positive electrode active material at a high level. Therefore, although various methods for producing a metal composite hydroxide have been studied, a precursor of a positive electrode active material that can sufficiently meet the diversifying required characteristics of a non-aqueous electrolyte secondary battery on an industrial scale has been studied. No manufacturing method has been developed.

本発明は、上述のような問題に鑑みて、ニッケルマンガン複合水酸化物の平均粒径と疎密度とを所望の範囲に容易に制御することにより、正極活物質の前駆体として用いた場合に、二次電池の性能についての種々の要求に対して、工業的規模で、容易に対応することが可能なニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法と、該ニッケルマンガン複合水酸化物を用いた非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention is used as a precursor of a positive electrode active material by easily controlling the average particle size and sparse density of the nickel-manganese composite hydroxide within a desired range. , A method for producing a nickel-manganese composite hydroxide that can easily meet various demands on the performance of a secondary battery on an industrial scale, and a non-use of the nickel-manganese composite hydroxide. It is an object of the present invention to provide a method for producing a positive electrode active material for an aqueous electrolyte secondary battery.

本発明者らは、正極活物質の前駆体となるニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法について鋭意検討したところ、晶析工程における反応水溶液中の溶解ニッケル濃度と、溶存酸素濃度と、反応水溶液に負荷する撹拌動力とにより、得られる水酸化物の粒径と疎密度を所望の範囲に制御することが可能であり、この水酸化物を前駆体とした正極活物質を用いた非水系電解質二次電池の容量と出力特性を容易に制御できるとの知見を得て、本発明を完成させた。 The present inventors diligently studied a method for producing a nickel-manganese composite hydroxide as a precursor of a positive electrode active material, and found that the concentration of dissolved nickel in the reaction aqueous solution in the crystallization step, the concentration of dissolved oxygen, and the reaction aqueous solution were obtained. It is possible to control the particle size and sparse density of the obtained hydroxide within a desired range by the stirring power to be loaded, and a non-aqueous electrolyte using a positive electrode active material using this hydroxide as a precursor. The present invention was completed based on the finding that the capacity and output characteristics of the next battery can be easily controlled.

本発明の第1の態様では、一般式(1):NixMnyz(OH)2+α(前記式(1)中、Mは、Co、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Fe、Wから選択される少なくとも1種以上の添加元素であり、xは、0.1≦x≦0.9、yは、0.05≦y≦0.8、zは、0≦z≦0.8であり、かつ、x+y+z=1.0を満たし、αは、0≦α≦0.4である。)で表され、複数の一次粒子が凝集した二次粒子から構成されたニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法であって、反応水溶液中で少なくともニッケルとマンガンをそれぞれ含む塩を中和してニッケルマンガン複合水酸化物を生成させる晶析工程を含み、晶析工程は、反応槽にニッケルとマンガンを含む混合水溶液を連続的に加えて、中和させて生成するニッケルマンガン複合水酸化物粒子を含むスラリーをオーバーフローさせて粒子を回収する工程を含み、晶析工程において、任意の前記体積平均粒径において、前記疎密度に対して、前記溶存酸素濃度が正の相関を有し、前記溶解ニッケル濃度及び前記攪拌動力がそれぞれ負の相間を有するという関係に基づいて、反応水溶液中の溶存酸素濃度を0.2mg/L以上8.0mg/L以下の範囲内、かつ、その変動幅を±0.2mg/Lの範囲内、溶解ニッケル濃度を10mg/L以上1500mg/L以下の範囲内及び、反応水溶液に負荷する撹拌動力を0.5kW/m 以上15kW/m 以下の範囲内で調整することにより、体積平均粒径を5μm以上20μm以下の範囲内かつ、〔(前記二次粒子内部の空隙面積/前記二次粒子断面積)×100〕(%)で表される疎密度を0.5%以上40%以下の範囲内で、それぞれ所望の範囲に制御することを特徴とするニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法が提供される。 In the first aspect of the present invention, the general formula (1): Ni x Mn y M z (OH) 2 + α (in the above formula (1), M is Co, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, At least one additive element selected from Hf, Ta, Fe, and W, where x is 0.1 ≦ x ≦ 0.9, y is 0.05 ≦ y ≦ 0.8, and z is. 0 ≦ z ≦ 0.8, satisfying x + y + z = 1.0, and α is represented by 0 ≦ α ≦ 0.4), and is composed of secondary particles in which a plurality of primary particles are aggregated. A method for producing a nickel-manganese composite hydroxide, which comprises a crystallization step of neutralizing salts containing at least nickel and manganese in a reaction aqueous solution to form a nickel-manganese composite hydroxide. Includes a step of continuously adding a mixed aqueous solution containing nickel and manganese to the reaction vessel and overflowing a slurry containing nickel-manganese composite hydroxide particles produced by neutralization to recover the particles. Based on the relationship that the dissolved oxygen concentration has a positive correlation with the sparse density at any volume average particle size, and the dissolved nickel concentration and the stirring power each have a negative phase. , The dissolved oxygen concentration in the reaction aqueous solution is within the range of 0.2 mg / L or more and 8.0 mg / L or less, the fluctuation range is within the range of ± 0.2 mg / L, and the dissolved nickel concentration is 10 mg / L or more and 1500 mg. By adjusting the stirring power applied to the reaction aqueous solution within the range of 0.5 kW / m 3 or more and 15 kW / m 3 or less , the volume average particle size is within the range of 5 μm or more and 20 μm or less. And , the sparse density represented by [(void area inside the secondary particle / cross-sectional area of the secondary particle) × 100] (%) is desired within the range of 0.5% or more and 40% or less . Provided is a method for producing a nickel-manganese composite hydroxide , which is controlled in a range.

また、疎密度は、少なくとも溶存酸素濃度と溶解ニッケル濃度とを調整することにより、制御されることが好ましい。また、平均粒径は、少なくとも前記溶解ニッケル濃度と前記攪拌動力とを調整することにより、制御されることが好ましい Further, the sparse density is preferably controlled by adjusting at least the dissolved oxygen concentration and the dissolved nickel concentration. Further, the average particle size is preferably controlled by adjusting at least the dissolved nickel concentration and the stirring power .

また、晶析工程において、応水溶液の温度を35℃以上60℃以下の範囲とすることが好ましい。また、晶析工程において、反応水溶液の液温25℃基準として測定するpH値が10.0以上13.0以下の範囲であることが好ましい。また、ニッケルマンガン複合水酸化物は、体積平均粒径が5μm以上20μm以下、平均疎密度が0.5%以上40%以下の範囲で制御されることが好ましい。また、二次粒子は、粒度分布の広がりを示す指標である〔(D90-D10)/体積平均粒径〕が0.7以上であることが好ましい。 Further, in the crystallization step, the temperature of the reaction aqueous solution is preferably in the range of 35 ° C. or higher and 60 ° C. or lower. Further, in the crystallization step, the pH value measured based on the liquid temperature of the reaction aqueous solution at 25 ° C. is preferably in the range of 10.0 or more and 13.0 or less . Further , it is preferable that the nickel-manganese composite hydroxide is controlled in a volume average particle size of 5 μm or more and 20 μm or less and an average sparse density of 0.5% or more and 40% or less . Further , it is preferable that the secondary particles have [(D90-D10) / volume average particle size], which is an index indicating the spread of the particle size distribution, of 0.7 or more.

本発明の第2の態様では、一般式(2):Li1+tNixMnyz2+β(式(2)中、Mは、Co、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Fe、Wから選択される少なくとも1種以上の添加元素であり、tは、-0.05≦t≦0.5であり、xは、0.1≦x≦0.9、yは、0.05≦y≦0.8、zは、0≦z≦0.8であり、かつ、x+y+z=1.0を満たし、βは、0≦β≦0.5である。)で表され、一次粒子が凝集した二次粒子からなるリチウムニッケルマンガン複合水酸化物を含む非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法であって、上記の製造方法によって得られたニッケルマンガン複合水酸化物と、リチウム化合物とを混合して混合物を得る工程と、混合物を焼成してリチウムニッケルマンガン複合酸化物を得る工程と、を含む非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法が提供される。 In the second aspect of the present invention, the general formula (2): Li 1 + t Ni x Mn y M z O 2 + β (in the formula (2), M is Co, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf. , Ta, Fe, W, at least one additive element, t is −0.05 ≦ t ≦ 0.5, x is 0.1 ≦ x ≦ 0.9, y. Is 0.05 ≦ y ≦ 0.8, z is 0 ≦ z ≦ 0.8, and x + y + z = 1.0 is satisfied, and β is 0 ≦ β ≦ 0.5). It is a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which is represented and contains a lithium nickel-manganese composite hydroxide composed of secondary particles in which primary particles are aggregated, and is a nickel-manganese composite obtained by the above-mentioned production method. A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises a step of mixing a hydroxide and a lithium compound to obtain a mixture and a step of firing the mixture to obtain a lithium nickel-manganese composite oxide. Provided.

本発明の製造方法により得られたニッケルマンガン複合水酸化物は、所望の範囲の平均粒径と疎密度とを有するため、正極活物質の前駆体として用いた場合に、二次電池の性能についての種々の要求に対して、工業的規模で、容易に対応することが可能である。また、本発明の製造方法は、上記ニッケルマンガン複合水酸化物及びそれを用いた正極活物質を容易に、かつ、生産性高く製造できる。よって、本発明の工業的価値はきわめて高いものといえる。 Since the nickel-manganese composite hydroxide obtained by the production method of the present invention has an average particle size and a sparse density in a desired range, the performance of the secondary battery when used as a precursor of a positive electrode active material It is possible to easily meet the various demands of the above on an industrial scale. In addition, the production method of the present invention can easily and highly productively produce the nickel-manganese composite hydroxide and the positive electrode active material using the same. Therefore, it can be said that the industrial value of the present invention is extremely high.

図1は、ニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a method for producing a nickel-manganese composite hydroxide. 図2は、ニッケルマンガン複合水酸化物の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a nickel-manganese composite hydroxide. 図3は、ニッケルマンガン複合水酸化物(実施例1~実施例4)の外観及び断面の一例を示す写真である。FIG. 3 is a photograph showing an example of the appearance and cross section of the nickel-manganese composite hydroxide (Examples 1 to 4). 図4は、ニッケルマンガン複合水酸化物(実施例1~実施例6)の平均疎密度、溶存酸素濃度、溶解ニッケル濃度及び攪拌動力の一例を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing an example of the average sparse density, the dissolved oxygen concentration, the dissolved nickel concentration, and the stirring power of the nickel-manganese composite hydroxide (Examples 1 to 6). 図5は、ニッケルマンガン複合水酸化物(実施例11~実施例13)の外観及び断面の他の例を示す写真である。FIG. 5 is a photograph showing another example of the appearance and cross section of the nickel-manganese composite hydroxide (Examples 11 to 13). 図6は、ニッケルマンガン複合水酸化物(実施例11~実施例13)の平均疎密度、溶存酸素濃度、溶解ニッケル濃度及び攪拌動力の他の例を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing other examples of the average sparse density, the dissolved oxygen concentration, the dissolved nickel concentration, and the stirring power of the nickel-manganese composite hydroxide (Examples 11 to 13). 図7は、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

以下、図面を参照して、本実施形態のニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法、その製造方法によって得られるニッケルマンガン複合水酸化物、さらに、該ニッケルマンガン複合水酸化物を用いた非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法の詳細について説明する。なお、図面においては、各構成をわかりやすくするために、一部を強調して、あるいは一部を簡略化して表しており、実際の構造または形状、縮尺等が異なっている場合がある。 Hereinafter, referring to the drawings, the method for producing a nickel-manganese composite hydroxide of the present embodiment, the nickel-manganese composite hydroxide obtained by the production method, and a non-aqueous electrolyte using the nickel-manganese composite hydroxide. The details of the method for producing a positive electrode active material for a secondary battery will be described. In the drawings, in order to make each configuration easy to understand, a part is emphasized or a part is simplified, and the actual structure or shape, scale, etc. may be different.

(1)ニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法
図1は、本実施形態のニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法の一例を示す図である。図2は、その製造方法によって得られるニッケルマンガン複合水酸化物の一例を示す模式図である。図2に示すように、ニッケルマンガン複合水酸化物1(以下、「複合水酸化物1」ともいう。)は、複数の一次粒子2が凝集した二次粒子3から構成される。二次粒子3は、一次粒子2間に空隙4を有する。以下、図1を説明する際に、適宜、図2を参照する。
(1) Method for Producing Nickel-Manganese Composite Hydroxide FIG. 1 is a diagram showing an example of the method for producing a nickel-manganese composite hydroxide according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a nickel-manganese composite hydroxide obtained by the production method. As shown in FIG. 2, the nickel-manganese composite hydroxide 1 (hereinafter, also referred to as “composite hydroxide 1”) is composed of secondary particles 3 in which a plurality of primary particles 2 are aggregated. The secondary particles 3 have voids 4 between the primary particles 2. Hereinafter, when FIG. 1 is described, FIG. 2 will be referred to as appropriate.

図1に示すように、本実施形態の複合水酸化物1の製造方法は、晶析反応槽内の反応水溶液中において、少なくともニッケルとマンガンとをそれぞれ含む塩を中和して共沈殿させる晶析工程を含む。本実施形態においては、この晶析工程の際、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度と、溶存酸素濃度と、反応水溶液に負荷する撹拌動力と、を調整することが重要である。これらの因子(パラメータ)を調整することにより、得られる複合水酸化物1(二次粒子3)の粒径dと、疎密度と、をそれぞれ制御することが可能となる。粒径dと疎密度とを所望の範囲に制御して得られた複合水酸化物1を正極活物質の前駆体に用いることにより、正極活物質の電池容量と出力特性とのバランスを所望の範囲に設計することが可能となる。 As shown in FIG. 1, the method for producing the composite hydroxide 1 of the present embodiment is a crystal in which a salt containing at least nickel and manganese is neutralized and co-precipitated in the reaction aqueous solution in the crystallization reaction tank. Includes analysis step. In the present embodiment, it is important to adjust the dissolved nickel concentration in the reaction aqueous solution, the dissolved oxygen concentration, and the stirring power loaded on the reaction aqueous solution during this crystallization step. By adjusting these factors (parameters), it is possible to control the particle size d and the sparse density of the obtained composite hydroxide 1 (secondary particles 3), respectively. By using the composite hydroxide 1 obtained by controlling the particle size d and the sparse density within a desired range as the precursor of the positive electrode active material, it is desired to balance the battery capacity and the output characteristics of the positive electrode active material. It is possible to design within the range.

ここで、「粒径」とは、例えば、レーザー回折散乱式粒子径分布測定装置などで測定される体積平均粒径MVをいう。また、「疎密度」とは、例えば、複合水酸化物1粒子の断面のSEM像を画像解析した結果から得られる〔(二次粒子3内部の空隙4の面積/二次粒子3の断面積)×100〕(%)で表される値である。例えば、図2に示される複合水酸化物1粒子の断面において、疎密度は、〔(空隙4の面積)/(一次粒子2の断面積と空隙4の面積との和)×100〕で表される値である。つまり、疎密度が高いほど、二次粒子3内部は、疎な構造を有し、疎密度が低いほど、二次粒子3内部は、密な構造を有する。なお、疎密度は、例えば、体積平均粒径(MV)の80%以上となる20個の二次粒子3の断面の疎密度をそれぞれ計測して、その平均値である平均疎密度を用いることができる。 Here, the "particle size" means, for example, the volume average particle size MV measured by a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device or the like. Further, the "sparse density" is obtained from, for example, an image analysis of an SEM image of a cross section of one composite hydroxide particle [(area of void 4 inside secondary particle 3 / cross section of secondary particle 3). ) × 100] (%). For example, in the cross section of the composite hydroxide 1 particle shown in FIG. 2, the sparse density is represented by [(area of void 4) / (sum of cross section of primary particle 2 and area of void 4) × 100]. Is the value to be. That is, the higher the sparse density, the sparser the structure inside the secondary particles 3, and the lower the sparse density, the denser the inside of the secondary particles 3. For the sparse density, for example, the sparse density of the cross section of 20 secondary particles 3 having 80% or more of the volume average particle size (MV) is measured, and the average sparse density, which is the average value thereof, is used. Can be done.

図3は、溶存酸素濃度、溶解ニッケル濃度及び攪拌動力を調整して得られた複合水酸化物1の外観(図3A、C、E、G)及び断面(図3B、D、F、H)の例を示すSEMの写真である。図3A~Hでは、上段から下段にかけて、平均疎密度の値が昇順になるように示している(図3A、B:平均疎密度1.8%、図3C、D:平均疎密度4.1%、図3E、F:平均疎密度19%、図3G、H:平均疎密度24.8%)。また、図4は、任意の二次粒子3の平均粒径において、疎密度と、溶解ニッケル濃度と、溶存酸素濃度と、撹拌動力との関係の一例を示すグラフである。なお、図3は、後述する実施例1~4で得られた複合水酸化物1に相当し、図4は、実施例1~6で得られた結果に相当する。以下、図3及び図4を適宜参照して、複合水酸化物1(二次粒子3)の粒径dと疎密度に対する、溶存酸素濃度、溶解ニッケル濃度及び攪拌動力との関係について、説明する。 FIG. 3 shows the appearance (FIGS. 3A, C, E, G) and the cross section (FIGS. 3B, D, F, H) of the composite hydroxide 1 obtained by adjusting the dissolved oxygen concentration, the dissolved nickel concentration, and the stirring power. It is a photograph of SEM showing an example of. In FIGS. 3A to 3H, the values of the average sparse density are shown in ascending order from the upper row to the lower row (FIGS. 3A and B: average sparse density 1.8%, FIGS. 3C and D: average sparse density 4.1). %, FIGS. 3E, F: average sparse density 19%, FIG. 3G, H: average sparse density 24.8%). Further, FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the sparse density, the dissolved nickel concentration, the dissolved oxygen concentration, and the stirring power at the average particle size of any secondary particle 3. Note that FIG. 3 corresponds to the composite hydroxide 1 obtained in Examples 1 to 4 described later, and FIG. 4 corresponds to the results obtained in Examples 1 to 6. Hereinafter, the relationship between the dissolved oxygen concentration, the dissolved nickel concentration, and the stirring power with respect to the particle size d and the sparse density of the composite hydroxide 1 (secondary particles 3) will be described with reference to FIGS. 3 and 4 as appropriate. ..

複合水酸化物1は、晶析工程において、特にマンガンを含む塩を用いるため、そのモフォロジーは、反応水溶液中の溶存酸素濃度の影響を大きく受ける。例えば、晶析工程において、溶存酸素濃度がより低い場合、一次粒子2は、厚い板状の形状を有する(例えば、図3A~D)。この厚い板状の形状を有する一次粒子2から構成された複合水酸化物1は、疎密度が低くなる傾向がある。一方、溶存酸素濃度がより高い場合、一次粒子2は、微細な針状もしくは薄い板状の形状を有する(例えば、図3E~H)。この微細な針状もしくは薄い板状の形状を有する一次粒子2が凝集した二次粒子3から構成された複合水酸化物1は、疎密度が高くなる傾向がある。したがって、溶存酸素濃度を適宜調整することにより、一次粒子2のモフォロジー(形状)を制御することができ、その結果、二次粒子3の疎密度を制御することが可能となる。なお、「モフォロジー」とは、粒子の形状、厚さ(アスペクト比)、平均粒径、粒度分布、結晶構造、タップ密度などを含む、一次粒子2及び/又は二次粒子3の形態、構造に関わる特性である。 Since the composite hydroxide 1 uses a salt containing manganese in the crystallization step, its morphology is greatly affected by the dissolved oxygen concentration in the reaction aqueous solution. For example, in the crystallization step, when the dissolved oxygen concentration is lower, the primary particles 2 have a thick plate-like shape (for example, FIGS. 3A to 3D). The composite hydroxide 1 composed of the primary particles 2 having a thick plate-like shape tends to have a low sparse density. On the other hand, when the dissolved oxygen concentration is higher, the primary particles 2 have a fine needle-like or thin plate-like shape (for example, FIGS. 3E to 3H). The composite hydroxide 1 composed of the secondary particles 3 in which the primary particles 2 having a fine needle-like or thin plate-like shape are aggregated tends to have a high sparse density. Therefore, by appropriately adjusting the dissolved oxygen concentration, the morphology (shape) of the primary particles 2 can be controlled, and as a result, the sparse density of the secondary particles 3 can be controlled. The term "morphology" refers to the form and structure of the primary particles 2 and / or the secondary particles 3, including the shape, thickness (aspect ratio), average particle size, particle size distribution, crystal structure, tap density, etc. of the particles. It is a characteristic involved.

例えば、図4A、Bに示されるように、特定の条件下において、溶存酸素濃度を高く調整することで疎密度の高い二次粒子3を形成させることができ、また、溶存酸素濃度を低く調整することで、疎密度の低い二次粒子3を形成させることができる。すなわち、疎密度(例えば、図4A)に対して、溶存酸素濃度(例えば、図4B)は、正の相関を示す関係を有することができる。 For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, it is possible to form secondary particles 3 having a high sparse density by adjusting the dissolved oxygen concentration to a high level under specific conditions, and to adjust the dissolved oxygen concentration to a low level. By doing so, it is possible to form secondary particles 3 having a low sparse density. That is, the dissolved oxygen concentration (eg, FIG. 4B) can have a positive correlation with the sparse density (eg, FIG. 4A).

しかしながら、晶析工程において、例えば、より疎密度を高くするため、溶存酸素濃度を高く調整した場合、一次粒子2が微細になり過ぎて、このような一次粒子2が凝集した二次粒子3は、その形状を維持することが困難となる場合がある。また、溶存酸素濃度を調整することにより得られた同一の形状を有する一次粒子2においても、一次粒子2の配置により疎密度が変動する場合があり、溶存酸素濃度を調整するのみでは、所望の粒径において、複合水酸化物1の疎密度をより幅広い範囲で、正確に制御することは難しい。特に、複合水酸化物1を非水系電解質二次電池用正極活物質(以下、「正極活物質」ということがある。)の前駆体として用いる場合、良好な電池容量及び出力特性を有する正極活物質を得るためには、複合水酸化物1の比表面積やタップ密度等のバランスに優れる必要があるところ、溶存酸素濃度を調整するのみでは、正極活物質の前駆体として良好なモフォロジー(二次粒子の粒径と疎密度とを含む)を有する複合水酸化物1が得られない場合がある。 However, in the crystallization step, for example, when the dissolved oxygen concentration is adjusted to be high in order to increase the sparse density, the primary particles 2 become too fine, and the secondary particles 3 in which such primary particles 2 are aggregated become , It may be difficult to maintain its shape. Further, even in the primary particles 2 having the same shape obtained by adjusting the dissolved oxygen concentration, the sparse density may fluctuate depending on the arrangement of the primary particles 2, and it is desired to adjust the dissolved oxygen concentration alone. It is difficult to accurately control the sparse density of the composite hydroxide 1 in a wider range in terms of particle size. In particular, when the composite hydroxide 1 is used as a precursor of a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter, may be referred to as “positive electrode active material”), the positive electrode activity has good battery capacity and output characteristics. In order to obtain a substance, it is necessary to have an excellent balance of the specific surface area and tap density of the composite hydroxide 1, but simply adjusting the dissolved oxygen concentration is a good morphology (secondary) as a precursor of the positive electrode active material. The composite hydroxide 1 having the particle size and sparse density of the particles) may not be obtained.

そこで、本発明者らは、複合水酸化物1の製造条件を鋭意検討した結果、上記の溶存酸素濃度に加えて、さらに反応水溶液中の溶解ニッケル濃度と反応水溶液に負荷する撹拌動力とを調整することにより、一次粒子2と二次粒子3とのモフォロジーの制御が、より広い範囲で正確にできることを見出した。つまり、本実施形態の製造方法は、溶存酸素濃度に応じて、溶解ニッケル濃度と攪拌動力とを調整することにより、正極活物質の前駆体としても好適に用いられるニッケルマンガン複合水酸化物を製造することを可能としたものである。 Therefore, as a result of diligent studies on the production conditions of the composite hydroxide 1, the present inventors further adjusted the dissolved nickel concentration in the reaction aqueous solution and the stirring power loaded on the reaction aqueous solution in addition to the above-mentioned dissolved oxygen concentration. By doing so, it was found that the morphology of the primary particle 2 and the secondary particle 3 can be accurately controlled in a wider range. That is, the production method of the present embodiment produces a nickel-manganese composite hydroxide that is suitably used as a precursor of a positive electrode active material by adjusting the dissolved nickel concentration and the stirring power according to the dissolved oxygen concentration. It is possible to do.

すなわち、溶存酸素濃度をより高い範囲に調整し、他の因子(パラメータ)を特に調整しない場合、一次粒子2が微細になり過ぎて、二次粒子3の形成が困難となることがあるところ、例えば、溶解ニッケル濃度をより低く調整することにより、一次粒子2の析出速度が高くなり、これらの一次粒子2が凝集した、疎な構造を有する二次粒子3を安定して形成することができる。一方、溶存酸素濃度をより低い範囲に調整した場合、例えば、溶解ニッケル濃度をより高く調整することにより、一次粒子2の析出速度が低くなり、一次粒子2間の空隙4を充填するように、一次粒子2の厚みをより増加させて、密な構造を有する二次粒子3を形成することができ、かつ、溶解ニッケル濃度をより高い範囲に調整した場合、二次粒子3の粒径の粗大化を抑制することができる。 That is, when the dissolved oxygen concentration is adjusted to a higher range and other factors (parameters) are not particularly adjusted, the primary particles 2 may become too fine and it may be difficult to form the secondary particles 3. For example, by adjusting the concentration of dissolved nickel to a lower level, the precipitation rate of the primary particles 2 becomes high, and the secondary particles 3 having a sparse structure in which these primary particles 2 are aggregated can be stably formed. .. On the other hand, when the dissolved oxygen concentration is adjusted to a lower range, for example, by adjusting the dissolved nickel concentration to a higher level, the precipitation rate of the primary particles 2 becomes low, and the voids 4 between the primary particles 2 are filled. When the thickness of the primary particles 2 is further increased to form the secondary particles 3 having a dense structure and the dissolved nickel concentration is adjusted to a higher range, the particle size of the secondary particles 3 is coarse. It is possible to suppress the change.

さらに、撹拌動力によって一次粒子2の凝集状態を制御することにより、二次粒子3の粒径をより正確に広い範囲で制御することができる。すなわち、溶存酸素濃度をより高い範囲に調整した場合、例えば、撹拌動力をより低く調整することにより、撹拌による二次粒子3の破壊を抑制しつつ二次粒子3を成長させることできる。よって、針状や薄い板状の形状の一次粒子2から構成された二次粒子3からなる複合水酸化物1であっても、より大きな粒径を有することができる。一方、溶存酸素濃度をより低い範囲に調整した場合には、撹拌動力をより高い範囲に調整することにより、一次粒子2の凝集による二次粒子3の粗大な成長を抑制することができる。また、二次粒子3の粗大化を抑制することにより、二次粒子3内での複合水酸化物の析出が促進され、二次粒子3をより密なものとすることができる。 Further, by controlling the aggregated state of the primary particles 2 by the stirring power, the particle size of the secondary particles 3 can be controlled more accurately in a wide range. That is, when the dissolved oxygen concentration is adjusted to a higher range, for example, by adjusting the stirring power to a lower level, the secondary particles 3 can be grown while suppressing the destruction of the secondary particles 3 due to stirring. Therefore, even a composite hydroxide 1 composed of secondary particles 3 composed of primary particles 2 having a needle-like or thin plate-like shape can have a larger particle size. On the other hand, when the dissolved oxygen concentration is adjusted to a lower range, the coarse growth of the secondary particles 3 due to the aggregation of the primary particles 2 can be suppressed by adjusting the stirring power to a higher range. Further, by suppressing the coarsening of the secondary particles 3, the precipitation of the composite hydroxide in the secondary particles 3 is promoted, and the secondary particles 3 can be made denser.

以下、図4を参照して、溶存酸素濃度、溶解ニッケル濃度及び攪拌動力の調整の好ましい一例を説明する。例えば、図4B~図4Dに示されるように、溶存酸素濃度(図4B)をより高く調整した場合、溶解ニッケル濃度(図4C)及び攪拌動力(図4D)をより減少させるように調整することにより、一定の粒径(例えば、約10μm)において、より広い範囲(例えば、0.4%以上55%程度)の疎密度(図4A)に制御することができる。この場合、疎密度に対して、溶解ニッケル濃度及び攪拌動力はそれぞれ負の相間を有する。つまり、溶存酸素濃度に応じて、溶解ニッケル濃度とを調整することにより、二次粒子3の疎密度及び粒径dをより広い範囲で、精密に制御することができる。 Hereinafter, a preferable example of adjusting the dissolved oxygen concentration, the dissolved nickel concentration, and the stirring power will be described with reference to FIG. For example, as shown in FIGS. 4B-4D, when the dissolved oxygen concentration (FIG. 4B) is adjusted higher, the dissolved nickel concentration (FIG. 4C) and the stirring power (FIG. 4D) are adjusted to be further reduced. Therefore, it is possible to control the sparse density (for example, about 0.4% or more and 55%) in a wider range (for example, about 0.4% or more) (FIG. 4A) in a constant particle size (for example, about 10 μm). In this case, the dissolved nickel concentration and the stirring power each have a negative phase with respect to the sparse density. That is, by adjusting the dissolved nickel concentration according to the dissolved oxygen concentration, the sparse density and the particle size d of the secondary particles 3 can be precisely controlled in a wider range.

また、図5及び図6は、それぞれ、図3及び図4の例と複合水酸化物1の組成が異なる場合における図3及び図4に対応する例である。図3及び図4は、複合水酸化物1の組成が、Ni:Co:Mn(モル比(原子数%))=0.35:0.35:0.30)を満たす場合の例である。図5及び図6は、複合水酸化物1の組成が、Ni:Co:Mn(モル比(原子数%))=Ni:Co:Mn=0.60:0.20:0.20)を満たす場合の例である。 Further, FIGS. 5 and 6 are examples corresponding to FIGS. 3 and 4, respectively, when the composition of the composite hydroxide 1 is different from that of FIGS. 3 and 4, respectively. 3 and 4 are examples in which the composition of the composite hydroxide 1 satisfies Ni: Co: Mn (molar ratio (atomic number%)) = 0.35: 0.35: 0.30). .. 5 and 6 show that the composition of the composite hydroxide 1 is Ni: Co: Mn (molar ratio (% of atomic number)) = Ni: Co: Mn = 0.60: 0.20: 0.20). This is an example of satisfying.

図5及び図6に示すように、複合水酸化物1の組成が異なる場合においても、上記した図3及び図4の例と同様に、溶存酸素濃度、溶解ニッケル濃度及び攪拌動力を調整することにより、一次粒子2及び二次粒子3のモフォロジー(形状)を制御し、二次粒子3の疎密度及び粒径dをより広い範囲で精密に制御することができる。 As shown in FIGS. 5 and 6, even when the composition of the composite hydroxide 1 is different, the dissolved oxygen concentration, the dissolved nickel concentration, and the stirring power are adjusted in the same manner as in the above-mentioned examples of FIGS. 3 and 4. Therefore, the morphology (shape) of the primary particles 2 and the secondary particles 3 can be controlled, and the sparse density and the particle size d of the secondary particles 3 can be precisely controlled in a wider range.

以上のように、複合水酸化物1の粒径を維持しながら、二次粒子3内部を密な構造とする場合には、溶存酸素濃度を低下させ、溶解ニッケル濃度を高めるともに、撹拌動力を高めるように調整することが好ましく、二次粒子3内部を疎な構造とする場合には、溶存酸素濃度を高め、溶解ニッケル濃度を低下させるともに、撹拌動力を低下させるように調整することが好ましい。 As described above, when the inside of the secondary particles 3 has a dense structure while maintaining the particle size of the composite hydroxide 1, the dissolved oxygen concentration is lowered, the dissolved nickel concentration is increased, and the stirring power is increased. It is preferable to adjust so as to increase, and when the inside of the secondary particle 3 has a sparse structure, it is preferable to increase the dissolved oxygen concentration, decrease the dissolved nickel concentration, and adjust so as to decrease the stirring power. ..

なお、上記の例では、溶存酸素濃度の増減に応じて、溶解ニッケル濃度及び攪拌動力も増減させるように調整する場合についてのみ説明しているが、これ以外の調整を行うこともできる。例えば、溶存酸素濃度を増減に対して、溶解ニッケル濃度及び/又は攪拌動力が一定となるように調整することも可能である。このような場合、一定の粒径を保持できる範囲が狭くなり、疎密度とともに平均粒径も変動する。よって、所望の平均粒径及び疎密度を得るため、予め、これらの因子(パラメータ)と平均粒径及び疎密度の関係を測定し、その測定結果に応じて、それぞれの因子(パラメータ)を調整することが好ましい。 In the above example, only the case where the dissolved nickel concentration and the stirring power are adjusted to be increased or decreased according to the increase or decrease of the dissolved oxygen concentration is described, but other adjustments can be made. For example, it is also possible to adjust the dissolved oxygen concentration so that the dissolved nickel concentration and / or the stirring power becomes constant with respect to the increase or decrease. In such a case, the range in which a constant particle size can be maintained becomes narrow, and the average particle size fluctuates with the sparse density. Therefore, in order to obtain the desired average particle size and sparse density, the relationship between these factors (parameters) and the average particle size and sparse density is measured in advance, and each factor (parameter) is adjusted according to the measurement result. It is preferable to do so.

また、複合水酸化物の平均粒径は、上記のように、溶存酸素濃度、溶解ニッケル濃度および撹拌動力の調整、特に溶解ニッケル濃度と撹拌動力の調整によって大きさを制御できるが、他の公知の方法を組みあせて、平均粒径の制御を行ってもよい。平均粒径の他の制御方法としては、晶析によって複合水酸化物を得る際の一般的な粒径の制御方法用いることができる。例えば、バッチ式晶析法においては原料となる金属塩の総供給量を調整することにより、平均粒径を制御することができるため、金属塩の総供給量と上記のそれぞれの因子とを組み合わせて、より効率的に平均粒径を制御してもよい。また、例えば、連続晶析法においては槽内での滞留時間を調整することで、平均粒径を制御できるため、この滞留時間と上記の因子とを組み合わせることにより、より効率的に平均粒径を制御することができる。 Further, the average particle size of the composite hydroxide can be controlled by adjusting the dissolved oxygen concentration, the dissolved nickel concentration and the stirring power, particularly the dissolved nickel concentration and the stirring power, as described above, but other known ones. The average particle size may be controlled by combining the above methods. As another control method of the average particle size, a general method for controlling the particle size when obtaining a composite hydroxide by crystallization can be used. For example, in the batch-type crystallization method, the average particle size can be controlled by adjusting the total supply amount of the metal salt as a raw material, so that the total supply amount of the metal salt and each of the above factors are combined. Therefore, the average particle size may be controlled more efficiently. Further, for example, in the continuous crystallization method, the average particle size can be controlled by adjusting the residence time in the tank. Therefore, by combining this residence time with the above factors, the average particle size can be controlled more efficiently. Can be controlled.

以下、本実施形態の製造方法における条件の具体的態様などについて、説明する。 Hereinafter, specific aspects of the conditions in the manufacturing method of the present embodiment will be described.

(溶存酸素濃度)
反応水溶液中の溶存酸素濃度は、例えば、0.2mg/L以上8.5mg/L以下の範囲で適宜調整することができる。溶存酸素濃度を上記の範囲で制御することで、二次粒子3の疎密度を所望の範囲に制御して正極活物質の前駆体として好適な複合水酸化物を得ることができる。また、晶析工程中、溶存酸素濃度は、一定の範囲となるように制御することが好ましい。溶存酸素濃度の変動幅は、例えば、±0.2mg/L以内とすることが好ましく、±0.1mg/L以内とすることがより好ましい。
(Dissolved oxygen concentration)
The dissolved oxygen concentration in the reaction aqueous solution can be appropriately adjusted, for example, in the range of 0.2 mg / L or more and 8.5 mg / L or less. By controlling the dissolved oxygen concentration in the above range, the sparse density of the secondary particles 3 can be controlled in a desired range to obtain a composite hydroxide suitable as a precursor of the positive electrode active material. Further, during the crystallization step, it is preferable to control the dissolved oxygen concentration so as to be within a certain range. The fluctuation range of the dissolved oxygen concentration is preferably, for example, within ± 0.2 mg / L, and more preferably within ± 0.1 mg / L.

なお、溶存酸素濃度は、ウインクラー法(化学分析法)、隔膜透過法(電気化学測定法)、蛍光測定法などの方法により測定できる。また、溶存酸素濃度の測定方法は、上記したいずれの方法を用いても同等の溶存酸素濃度の測定値が得られるため、上記したいずれの方法を用いてもよい。なお、反応水溶液中の溶存酸素濃度は、不活性ガス(例えば、NガスやArガスなど)、空気、あるいは酸素などのガスを反応槽内に導入し、これらのガスの流量や組成を制御することにより調整できる。なお、これらのガスは反応槽内空間に流してもよいし、反応水溶液中に吹き込んでもよい。また、反応水溶液を、攪拌羽根などの攪拌装置を用いて、後述する範囲内の動力で適度に攪拌することにより、反応水溶液全体の溶存酸素濃度をより均一にすることができる。 The dissolved oxygen concentration can be measured by a method such as a winkler method (chemical analysis method), a diaphragm permeation method (electrochemical measurement method), or a fluorescence measurement method. Further, as the method for measuring the dissolved oxygen concentration, any of the above-mentioned methods may be used because the same measured value of the dissolved oxygen concentration can be obtained by using any of the above-mentioned methods. The concentration of dissolved oxygen in the reaction aqueous solution is controlled by introducing a gas such as an inert gas (for example, N2 gas or Ar gas), air, or oxygen into the reaction vessel to control the flow rate and composition of these gases. It can be adjusted by doing. These gases may be flown into the space inside the reaction vessel or may be blown into the reaction aqueous solution. Further, by appropriately stirring the reaction aqueous solution with a power within the range described later using a stirring device such as a stirring blade, the dissolved oxygen concentration of the entire reaction aqueous solution can be made more uniform.

得られた複合水酸化物1を正極活物質の前駆体として用いる場合、溶存酸素濃度は、0.5mg/L以上8.0mg/Lmg/L以下の範囲で調整することが好ましい。溶存酸素濃度が上記範囲である場合、平均疎密度を正極活物質の前駆体として適した範囲(例えば、0.5%以上40%以下の範囲)に制御することが容易である。溶存酸素濃度が0.5mg/Lより低い場合、遷移金属、中でも特にマンガンの酸化がほとんど進まなくなり、その結果、二次粒子3内部が極端に密になり、表面が特異的な形状を示したりすることがある。このような複合水酸化物を用いて得られる正極活物質は、反応抵抗が高くなり、出力特性が低下することがある。一方、溶存酸素濃度が8.0mg/Lを超えると、生成する二次粒子が極端に疎になり、二次粒子3形状も大きく崩れるために、粒子充填性が大きく低下することがある。このような複合水酸化物を用いて得られる正極活物質は、出力特性が低く、充填性の面からもエネルギー密度が低くなることがある。 When the obtained composite hydroxide 1 is used as a precursor of a positive electrode active material, the dissolved oxygen concentration is preferably adjusted in the range of 0.5 mg / L or more and 8.0 mg / Lmg / L or less. When the dissolved oxygen concentration is in the above range, it is easy to control the average sparse density in a range suitable as a precursor of the positive electrode active material (for example, in the range of 0.5% or more and 40% or less). When the dissolved oxygen concentration is lower than 0.5 mg / L, the oxidation of transition metals, especially manganese, hardly proceeds, and as a result, the inside of the secondary particles 3 becomes extremely dense and the surface shows a specific shape. I have something to do. The positive electrode active material obtained by using such a composite hydroxide may have a high reaction resistance and a decrease in output characteristics. On the other hand, when the dissolved oxygen concentration exceeds 8.0 mg / L, the generated secondary particles become extremely sparse, and the shape of the secondary particles 3 also collapses significantly, so that the particle filling property may be significantly deteriorated. The positive electrode active material obtained by using such a composite hydroxide has low output characteristics and may have a low energy density in terms of filling property.

また、例えば、得られる平均粒径の目標を一定にし、晶析により複合水酸化物1を製造する場合、電池の高出力化が可能な正極活物質の前駆体(複合水酸化物1)を得るという観点から、溶存酸素濃度は、5.5mg/L以上8.0mg/L以下の範囲とすることが好ましい。溶存酸素濃度が上記範囲である場合、例えば、図3E~Hに示されるような、高い平均疎密度を有する複合水酸化物1が得られ、この複合水酸化物1を用いて製造された正極活物質は、高い比表面積を有するため、高い出力特性を有する。 Further, for example, when the target of the obtained average particle size is fixed and the composite hydroxide 1 is produced by crystallization, a precursor of a positive electrode active material (composite hydroxide 1) capable of increasing the output of a battery is used. From the viewpoint of obtaining, the dissolved oxygen concentration is preferably in the range of 5.5 mg / L or more and 8.0 mg / L or less. When the dissolved oxygen concentration is in the above range, for example, a composite hydroxide 1 having a high average sparse density as shown in FIGS. 3E to 3H is obtained, and a positive electrode produced using this composite hydroxide 1 is obtained. Since the active material has a high specific surface area, it has high output characteristics.

また、電池の容量と出力特性のバランスを重視した正極活物質とすることが可能な前駆体(複合水酸化物1)を得るという観点から、溶存酸素濃度は、3.5mg/L以上5.5mg/L未満の範囲に調整することが好ましい。溶存酸素濃度が上記範囲である場合、例えば、図3C、図3Dに示されるような、適切な疎密度を有し、比表面積と充填密度(タップ密度)とのバランスに優れる複合水酸化物1が得られるため、この複合水酸化物1を用いて製造された正極活物質は、出力特性と二次電池容量とのバランスに優れる。 Further, from the viewpoint of obtaining a precursor (composite hydroxide 1) that can be used as a positive electrode active material with an emphasis on the balance between the capacity and output characteristics of the battery, the dissolved oxygen concentration is 3.5 mg / L or more. It is preferable to adjust to a range of less than 5 mg / L. When the dissolved oxygen concentration is in the above range, for example, as shown in FIGS. 3C and 3D, the composite hydroxide 1 having an appropriate sparse density and an excellent balance between the specific surface area and the filling density (tap density). Therefore, the positive electrode active material produced by using this composite hydroxide 1 has an excellent balance between the output characteristics and the capacity of the secondary battery.

また、電池の高容量化が可能な正極活物質の前駆体(複合水酸化物1)を得るという観点から、溶存酸素濃度は、0.5mg/L以上3.5mg/L未満の範囲に調整することが好ましい。溶存酸素濃度がこの範囲である場合、例えば、図3A、図3Bに示されるような、密な構造を有し、かつ、高い充填密度(タップ密度)を有する複合水酸化物1が得られるため、この複合水酸化物1を用いて製造された正極活物質は、高い充填密度を有するため、高い二次電池容量を有する。 Further, the dissolved oxygen concentration is adjusted to a range of 0.5 mg / L or more and less than 3.5 mg / L from the viewpoint of obtaining a precursor (composite hydroxide 1) of a positive electrode active material capable of increasing the capacity of the battery. It is preferable to do so. When the dissolved oxygen concentration is in this range, for example, as shown in FIGS. 3A and 3B, the composite hydroxide 1 having a dense structure and a high filling density (tap density) can be obtained. , The positive electrode active material produced by using this composite hydroxide 1 has a high filling density, and therefore has a high secondary battery capacity.

上述のように、溶存酸素濃度を適切な範囲に調整して、得られる複合水酸化物1の疎密度を制御することにより、正極活物質に対して要求される種々の特性を容易に具現化できる前駆体(複合水酸化物1)を、容易に得ることができる。また、溶存酸素濃度は、図4A、B及び図6A、Bに示されるように、平均疎密度に対して、正の相関を有する関係に基づいて調整されることが好ましい。溶存酸素濃度と平均疎密度とは、相関係数として、0.7以上、好ましくは0.8以上の高い正の相関を有することができる。相関係数が上記範囲である場合、溶存酸素濃度の調整により、より精密かつ簡便に平均疎密度を制御することができる。相関係数は、例えば、溶存酸素濃度に対応する溶解ニッケル濃度を適切に調整することにより、上記範囲とすることができる。 As described above, by adjusting the dissolved oxygen concentration to an appropriate range and controlling the sparse density of the obtained composite hydroxide 1, various properties required for the positive electrode active material can be easily realized. A possible precursor (composite hydroxide 1) can be easily obtained. Further, the dissolved oxygen concentration is preferably adjusted based on a relationship having a positive correlation with the average sparse density, as shown in FIGS. 4A, B and 6A, B. The dissolved oxygen concentration and the average sparse density can have a high positive correlation as a correlation coefficient of 0.7 or more, preferably 0.8 or more. When the correlation coefficient is within the above range, the average sparse density can be controlled more precisely and easily by adjusting the dissolved oxygen concentration. The correlation coefficient can be set in the above range, for example, by appropriately adjusting the dissolved nickel concentration corresponding to the dissolved oxygen concentration.

(溶解ニッケル濃度)
反応水溶液中の溶解ニッケル濃度は、例えば、反応水溶液の温度を基準として10mg/L以上1500mg/L以下の範囲で調整することができ、10mg/L以上1200mg/L以下の範囲で調整することが好ましい。溶解ニッケル濃度を上記範囲で、適宜調整することにより、粒径及び疎密度を所望の範囲に制御することができ、正極活物質の前駆体として好適な粒子形態や高い球状性を有するニッケルマンガン複合水酸化物を容易に得ることができる。反応水溶液中の溶解ニッケル濃度が10mg/Lより低い場合、一次粒子の成長速度が速く、粒子成長よりも核生成が起こりやすくなるため、一次粒子2が微細となり過ぎ、小粒径でかつ球状性の悪い二次粒子となりやすい。このような二次粒子は充填性が著しく低いために、複合水酸化物から得られた正極活物質を電池に用いた際に高いエネルギー密度が得られないことがある。一方、溶解ニッケル濃度が1500mg/Lを超える場合、複合水酸化物1(二次粒子3)の生成速度が著しく遅くなり、濾液中にニッケルが残留し、得られる複合水酸化物1の組成が目標値から大きくずれることがある。さらに、溶解ニッケル濃度が高すぎる条件では、複合水酸化物1中に含有される不純物量が著しく多くなり、複合水酸化物から得られた正極活物質を電池に用いた際の電池特性を低下させることがある。また、晶析工程中、溶解ニッケル濃度は、一定の範囲となるように制御することが好ましい。溶解ニッケル濃度の変動幅は、例えば、±20mg/L以内とすることができる。なお、溶解ニッケル濃度は、例えば、反応水溶液の液成分中のNi量をICP発光分光法により化学分析することにより測定することができる。
(Dissolved nickel concentration)
The concentration of dissolved nickel in the reaction aqueous solution can be adjusted in the range of 10 mg / L or more and 1500 mg / L or less based on the temperature of the reaction aqueous solution, and can be adjusted in the range of 10 mg / L or more and 1200 mg / L or less. preferable. By appropriately adjusting the dissolved nickel concentration in the above range, the particle size and sparse density can be controlled in a desired range, and the nickel-manganese composite having a particle morphology suitable as a precursor of a positive electrode active material and high spheroidity can be controlled. Hydroxides can be easily obtained. When the concentration of dissolved nickel in the reaction aqueous solution is lower than 10 mg / L, the growth rate of the primary particles is high and nucleation is more likely to occur than the particle growth, so that the primary particles 2 become too fine, have a small particle size, and are spherical. It tends to be a bad secondary particle. Since such secondary particles have extremely low filling properties, a high energy density may not be obtained when a positive electrode active material obtained from a composite hydroxide is used in a battery. On the other hand, when the dissolved nickel concentration exceeds 1500 mg / L, the formation rate of the composite hydroxide 1 (secondary particles 3) becomes significantly slow, nickel remains in the filtrate, and the composition of the obtained composite hydroxide 1 becomes It may deviate significantly from the target value. Further, under the condition that the dissolved nickel concentration is too high, the amount of impurities contained in the composite hydroxide 1 becomes remarkably large, and the battery characteristics when the positive electrode active material obtained from the composite hydroxide is used for the battery are deteriorated. May cause you to. Further, during the crystallization step, it is preferable to control the dissolved nickel concentration so as to be within a certain range. The fluctuation range of the dissolved nickel concentration can be, for example, within ± 20 mg / L. The dissolved nickel concentration can be measured, for example, by chemically analyzing the amount of Ni in the liquid component of the reaction aqueous solution by ICP emission spectroscopy.

また、例えば、溶解ニッケル濃度を400mg/L以上1500mg/L以下の範囲で調整した場合、その他の条件を最適化することにより、二次粒子3の疎密度の制御と併せて、一次粒子2の配列(結晶方位)を制御し、例えば、放射状構造を有するニッケルマンガン複合水酸化物を得ることができる。なお、溶解ニッケル濃度は、反応水溶液の温度や反応槽内の雰囲気を一定範囲に制御した上で、反応水溶液のpH値や錯化剤、例えばアンモニウムイオンの濃度を調整することによって制御することができる。 Further, for example, when the dissolved nickel concentration is adjusted in the range of 400 mg / L or more and 1500 mg / L or less, by optimizing other conditions, the sparse density of the secondary particles 3 can be controlled and the primary particles 2 can be controlled. The arrangement (crystal orientation) can be controlled to obtain, for example, a nickel-manganese composite hydroxide having a radial structure. The dissolved nickel concentration can be controlled by controlling the temperature of the reaction aqueous solution and the atmosphere in the reaction vessel within a certain range, and then adjusting the pH value of the reaction solution and the concentration of a complexing agent, for example, ammonium ion. can.

また、図4A、C及び図6A、Cに示されるように、疎密度に対して、負の相関を有する関係に基づいて溶解ニッケル濃度を調整することにより、一定の二次粒子3の粒径を維持しながら、幅広い範囲で疎密度を制御することができる。溶解ニッケル濃度と疎密度との相関係数は、例えば、-0.7以下であり、好ましくは-0.8以下である。相関係数が上記範囲である場合、より正確かつ簡便に粒径及び疎密度を制御することができる。 Further, as shown in FIGS. 4A and 4C and FIGS. 6A and 6C, the particle size of the secondary particles 3 is constant by adjusting the dissolved nickel concentration based on the relationship having a negative correlation with the sparse density. It is possible to control the sparse density in a wide range while maintaining. The correlation coefficient between the dissolved nickel concentration and the sparse density is, for example, −0.7 or less, preferably −0.8 or less. When the correlation coefficient is within the above range, the particle size and sparse density can be controlled more accurately and easily.

(撹拌動力)
反応水溶液に負荷する撹拌動力は、例えば、0.5kW/m以上15kW/m以下の範囲で調整することができ、2kW/m以上14kW/m以下の範囲で調整することがより好ましく、3kW/m以上12kW/m以下の範囲とすることがさらに好ましい。攪拌動力を上記範囲とすることで、二次粒子の過度の微細化や粗大化を抑制し、複合水酸化物1の粒径を正極活物質としてより好適なものとすることができる。また、撹拌動力が0.5kW/m未満である場合、一次粒子2が過度に凝集しやすくなり、粗大な二次粒子3が形成されることがある。また、溶存酸素濃度を低く、かつ攪拌動力を低くすると二次粒子3が疎となりやすく、得られる正極活物質の充填性が低下することがある。一方、15kW/mを超えると、一次粒子の凝集が過度に抑制されやすく、二次粒子3が小さくなり過ぎることがある。また、晶析工程中、撹拌動力は、一定の範囲となるように制御することが好ましい。撹拌動力の変動幅は、例えば±0.2kW/m以内とすることができる。また、攪拌動力は、例えば、7kW/m以下の範囲で調製してもよく、6.5kW/m以下の範囲で調製してもよい。なお、攪拌動力は、反応容器中に備えられた攪拌羽根などの攪拌装置の大きさ、回転数等を調整することにより、上記範囲に制御する。
(Stirring power)
The stirring power applied to the reaction aqueous solution can be adjusted in the range of 0.5 kW / m 3 or more and 15 kW / m 3 or less, and can be adjusted in the range of 2 kW / m 3 or more and 14 kW / m 3 or less. It is preferable that the range is 3 kW / m 3 or more and 12 kW / m 3 or less. By setting the stirring power within the above range, it is possible to suppress excessive miniaturization and coarsening of the secondary particles, and to make the particle size of the composite hydroxide 1 more suitable as the positive electrode active material. Further, when the stirring power is less than 0.5 kW / m 3 , the primary particles 2 tend to be excessively aggregated, and coarse secondary particles 3 may be formed. Further, if the dissolved oxygen concentration is low and the stirring power is low, the secondary particles 3 tend to be sparse, and the filling property of the obtained positive electrode active material may be lowered. On the other hand, if it exceeds 15 kW / m 3 , the aggregation of the primary particles tends to be excessively suppressed, and the secondary particles 3 may become too small. Further, during the crystallization step, it is preferable to control the stirring power so as to be within a certain range. The fluctuation range of the stirring power can be, for example, within ± 0.2 kW / m 3 . Further, the stirring power may be adjusted in the range of 7 kW / m 3 or less, or may be adjusted in the range of 6.5 kW / m 3 or less, for example. The stirring power is controlled within the above range by adjusting the size, rotation speed, etc. of a stirring device such as a stirring blade provided in the reaction vessel.

また、図4A、D及び図6A、Dに示されるように、疎密度に対して、負の相関を有する関係に基づいて攪拌動力を調整することにより、一定の二次粒子3の粒径を維持しながら、幅広い範囲で疎密を制御することができる。攪拌動力と疎密度との相関係数は、例えば、-0.7以下であり、好ましくは-0.8以下である。相関係数が上記範囲である場合、より正確かつ簡便に粒径及び疎密度を制御することができる。 Further, as shown in FIGS. 4A and D and FIGS. 6A and 6D, the particle size of the secondary particles 3 is adjusted by adjusting the stirring power based on the relationship having a negative correlation with respect to the sparse density. It is possible to control the density in a wide range while maintaining it. The correlation coefficient between the stirring power and the sparse density is, for example, −0.7 or less, preferably −0.8 or less. When the correlation coefficient is within the above range, the particle size and sparse density can be controlled more accurately and easily.

(反応温度)
晶析反応槽内の反応水溶液の温度は、35℃以上60℃以下の範囲であることが好ましく、38℃以上50℃以下の範囲とすることがより好ましい。反応水溶液の温度が60℃超える場合、反応水溶液中で、粒子成長よりも核生成の優先度が高まり、複合水酸化物1を構成する一次粒子2の形状が微細になり過ぎやすい。このような複合水酸化物1を用いると、得られる正極活物質の充填性が低くなるという問題がある。一方、反応水溶液の温度が35℃未満の場合、反応水溶液中で、核生成よりも、粒子成長が優先的となる傾向があるため、複合水酸化物1を構成する一次粒子2及び二次粒子3の形状が粗大になりやすい。このような粗大な二次粒子3を有する複合水酸化物を正極活物質の前駆体として用いた場合、電極作製時に凹凸が発生するほどの非常に大きい粗大粒子を含む正極活物質が形成されるという問題がある。さらに、反応水溶液が35℃未満の場合、反応水液中の金属イオンの残存量が高く反応効率が非常に悪いという問題が発生するとともに、不純物元素を多く含んだ複合水酸化物が生成してしまう問題が生じやすい。
(Reaction temperature)
The temperature of the reaction aqueous solution in the crystallization reaction tank is preferably in the range of 35 ° C. or higher and 60 ° C. or lower, and more preferably in the range of 38 ° C. or higher and 50 ° C. or lower. When the temperature of the reaction aqueous solution exceeds 60 ° C., the priority of nucleation is higher than that of particle growth in the reaction aqueous solution, and the shape of the primary particles 2 constituting the composite hydroxide 1 tends to be too fine. When such a composite hydroxide 1 is used, there is a problem that the filling property of the obtained positive electrode active material is lowered. On the other hand, when the temperature of the reaction aqueous solution is less than 35 ° C., the particle growth tends to be prioritized over the nucleation in the reaction aqueous solution, so that the primary particles 2 and the secondary particles constituting the composite hydroxide 1 tend to be prioritized. The shape of 3 tends to be coarse. When a composite hydroxide having such coarse secondary particles 3 is used as a precursor of the positive electrode active material, a positive electrode active material containing very large coarse particles that cause irregularities during electrode production is formed. There is a problem. Further, when the reaction aqueous solution is lower than 35 ° C., there is a problem that the residual amount of metal ions in the reaction water solution is high and the reaction efficiency is very poor, and a composite hydroxide containing a large amount of impurity elements is generated. It is easy for problems to occur.

(pH値)
反応水溶液のpH値は、液温25℃基準として10.0以上13.0以下の範囲であることが好ましい。pH値が上記範囲である場合、一次粒子2の大きさ及び形状を制御して所望の範囲に疎密度を制御しながら、二次粒子3のモフォロジーを適切に制御して、正極活物質の前駆体としてより好適な複合水酸化物1を得ることができる。また、pH値が10.0未満である場合、複合水酸化物1の生成速度が著しく遅くなり、濾液中にニッケルが残留し、得られる複合水酸化物1の組成が目標値から大きくずれることがある。一方、pH値が13.0を超える場合、粒子の成長速度が速く、核生成が起こりやすくなるため、小粒径かつ球状性の悪い粒子となりやすい。
(PH value)
The pH value of the reaction aqueous solution is preferably in the range of 10.0 or more and 13.0 or less based on the liquid temperature of 25 ° C. When the pH value is in the above range, the morphology of the secondary particles 3 is appropriately controlled while controlling the size and shape of the primary particles 2 to control the sparse density within a desired range, and the precursor of the positive electrode active material is controlled. A more suitable composite hydroxide 1 can be obtained as a body. Further, when the pH value is less than 10.0, the production rate of the composite hydroxide 1 becomes significantly slow, nickel remains in the filtrate, and the composition of the obtained composite hydroxide 1 deviates significantly from the target value. There is. On the other hand, when the pH value exceeds 13.0, the growth rate of the particles is high and nucleation is likely to occur, so that the particles tend to have a small particle size and poor sphericalness.

(その他の条件)
本実施形態の製造方法は、反応水溶液中において、少なくともニッケルとマンガンをそれぞれ含む塩を中和してニッケルマンガン複合水酸化物粒子を生成させる晶析工程を含む。晶析工程の具体的な実施態様としては、例えば、反応槽内の少なくともニッケル(Ni)、マンガン(Mn)を含む混合水溶液を一定速度にて撹拌しながら、中和剤(例えば、アルカリ溶液など)を加えて中和することによりpHを制御して、複合水酸化物1粒子を共沈殿により生成させることができる。本実施形態の製造方法においては、バッチ方式による晶析法、あるいは連続晶析法のいずれの方法も採用できる。ここで、連続晶析法とは、上記混合水溶液を連続的に供給しながら中和剤を供給してpHを制御しつつ、オーバーフローにより生成した複合水酸化物粒子を回収する晶析法である。連続晶析法は、バッチ法と比較して粒度分布の広い粒子が得られ、充填性の高い粒子が得られやすい。また、連続晶析法は、大量生産に向いており、工業的にも有利な製造方法となる。例えば、上述した本実施形態の複合水酸化物1の製造を、連続晶析法で行う場合、得られる複合水酸化物1粒子の充填性(タップ密度)をより向上させることができ、より高い充填性及び疎密度を有する複合水酸化物1を、簡便かつ大量に生産することができる。
(Other conditions)
The production method of the present embodiment includes a crystallization step of neutralizing a salt containing at least nickel and manganese in the reaction aqueous solution to form nickel-manganese composite hydroxide particles. As a specific embodiment of the crystallization step, for example, a neutralizing agent (for example, an alkaline solution, etc.) is used while stirring a mixed aqueous solution containing at least nickel (Ni) and manganese (Mn) in the reaction vessel at a constant rate. ) Can be added for neutralization to control the pH, and one composite hydroxide particle can be produced by co-precipitation. In the production method of the present embodiment, either a batch method crystallization method or a continuous crystallization method can be adopted. Here, the continuous crystallization method is a crystallization method in which the composite hydroxide particles generated by the overflow are recovered while the neutralizing agent is supplied while the mixed aqueous solution is continuously supplied to control the pH. .. In the continuous crystallization method, particles having a wider particle size distribution can be obtained as compared with the batch method, and particles having a high packing property can be easily obtained. Further, the continuous crystallization method is suitable for mass production and is an industrially advantageous production method. For example, when the above-mentioned composite hydroxide 1 of the present embodiment is produced by a continuous crystallization method, the filling property (tap density) of the obtained composite hydroxide 1 particles can be further improved, which is higher. The composite hydroxide 1 having fillability and sparse density can be easily and mass-produced.

混合水溶液は、少なくともニッケルおよびマンガンを含む水溶液、すなわち、少なくともニッケル塩及びマンガン塩を溶解した水溶液を用いることができる。さらに、混合水溶液は、Mを含んでもよく、ニッケル塩、マンガン塩及びMを含む塩を溶解した水溶液を用いてもよい。ニッケル塩、マンガン塩及びMを含む塩としては、例えば、硫酸塩、硝酸塩、および塩化物からなる群より選ばれる少なくとも1種を使用することができる。これらの中でも、コストや廃液処理の観点から、硫酸塩を使用することが好ましい。 As the mixed aqueous solution, an aqueous solution containing at least nickel and manganese, that is, an aqueous solution in which at least nickel salt and manganese salt are dissolved can be used. Further, the mixed aqueous solution may contain M, or an aqueous solution in which a nickel salt, a manganese salt and a salt containing M are dissolved may be used. As the salt containing nickel salt, manganese salt and M, for example, at least one selected from the group consisting of sulfate, nitrate and chloride can be used. Among these, it is preferable to use sulfate from the viewpoint of cost and waste liquid treatment.

混合水溶液の濃度は、溶解した金属塩の合計で、1.0mol/L以上2.4mol/L以下とすることが好ましく、1.2mol/L以上2.2mol/L以下とすることがより好ましい。混合水溶液の濃度が溶解した金属塩の合計で1.0mol/L未満の場合、濃度が低すぎるため、複合水酸化物1(二次粒子3)を構成する一次粒子2が十分に成長しないおそれがある。一方、混合水溶液の濃度が2.4mol/Lを超える場合、常温での飽和濃度を超えるため、結晶が再析出して、配管を詰まらせるなどの危険がある。また、この場合、一次粒子2の核生成量が増大し、得られる複合水酸化物粒子中の微粒子の割合が増大するおそれがある。ここで、前記混合水溶液に含まれる金属元素の組成と得られる複合水酸化物1に含まれる金属元素の組成は一致する。したがって、目標とする複合水酸化物1の金属元素の組成と同じになるように混合水溶液の金属元素の組成を調製することができる。 The concentration of the mixed aqueous solution is preferably 1.0 mol / L or more and 2.4 mol / L or less, and more preferably 1.2 mol / L or more and 2.2 mol / L or less in total of the dissolved metal salts. .. If the concentration of the mixed aqueous solution is less than 1.0 mol / L in total of the dissolved metal salts, the concentration is too low, and the primary particles 2 constituting the composite hydroxide 1 (secondary particles 3) may not grow sufficiently. There is. On the other hand, when the concentration of the mixed aqueous solution exceeds 2.4 mol / L, the saturation concentration at room temperature is exceeded, so that there is a risk that crystals will reprecipitate and clog the piping. Further, in this case, the amount of nucleation of the primary particles 2 may increase, and the proportion of fine particles in the obtained composite hydroxide particles may increase. Here, the composition of the metal element contained in the mixed aqueous solution and the composition of the metal element contained in the obtained composite hydroxide 1 are the same. Therefore, the composition of the metal element in the mixed aqueous solution can be adjusted so as to have the same composition as the metal element of the target composite hydroxide 1.

中和剤としては、アルカリ溶液を用いることができ、例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの一般的なアルカリ金属水酸化物水溶液を用いることができる。これらの中でも、コストや取扱いの容易性の観点から、水酸化ナトリウム水溶液を使用することが好ましい。なお、アルカリ金属水酸化物を、直接、反応水溶液に添加することもできるが、pH制御の容易さから、水溶液として添加することが好ましい。この場合、アルカリ金属水酸化物水溶液の濃度は、12質量%以上30質量%以下とすることが好ましく、20質量%以上30質量%以下とすることがより好ましい。アルカリ金属水酸化物水溶液の濃度が12質量%未満である場合、反応槽への供給量が増大し、粒子が十分に成長しないおそれがある。一方、アルカリ金属水酸化物水溶液の濃度が30質量%を超える場合、アルカリ金属水酸化物の添加位置で局所的にpH値が高くなり、微粒子が発生するおそれがある。 As the neutralizing agent, an alkaline solution can be used, and for example, a general alkali metal hydroxide aqueous solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used. Among these, it is preferable to use an aqueous sodium hydroxide solution from the viewpoint of cost and ease of handling. Although the alkali metal hydroxide can be added directly to the reaction aqueous solution, it is preferable to add it as an aqueous solution because of the ease of pH control. In this case, the concentration of the aqueous alkali metal hydroxide solution is preferably 12% by mass or more and 30% by mass or less, and more preferably 20% by mass or more and 30% by mass or less. If the concentration of the aqueous alkali metal hydroxide solution is less than 12% by mass, the amount supplied to the reaction vessel may increase and the particles may not grow sufficiently. On the other hand, when the concentration of the aqueous alkali metal hydroxide solution exceeds 30% by mass, the pH value is locally increased at the position where the alkali metal hydroxide is added, and fine particles may be generated.

また、中和剤と併せて、錯化剤を混合水溶液に添加することもできる。錯化剤は、特に限定されず、水溶液中でニッケルイオン、マンガンイオンなどの金属元素と結合して錯体を形成可能なものであればよく、例えば、錯化剤としては、アンモニウムイオン供給体が挙げられる。アンモニウムイオン供給体としては、とくに限定されないが、例えば、アンモニア水、硫酸アンモニウム水溶液、および塩化アンモニウム水溶液からなる群から選ばれる少なくとも1種を使用することができる。これらの中でも、取扱いの容易性から、アンモニア水を使用することが好ましい。アンモニウムイオン供給体を用いる場合、アンモニウムイオンの濃度を5g/L以上25g/L以下の範囲とすることが好ましい。 Further, the complexing agent can be added to the mixed aqueous solution together with the neutralizing agent. The complexing agent is not particularly limited as long as it can be combined with a metal element such as nickel ion or manganese ion in an aqueous solution to form a complex. For example, as the complexing agent, an ammonium ion feeder may be used. Can be mentioned. The ammonium ion feeder is not particularly limited, and for example, at least one selected from the group consisting of aqueous ammonia, an aqueous solution of ammonium sulfate, and an aqueous solution of ammonium chloride can be used. Among these, it is preferable to use ammonia water because of its ease of handling. When an ammonium ion feeder is used, the concentration of ammonium ions is preferably in the range of 5 g / L or more and 25 g / L or less.

また、本実施形態の製造方法は、晶析工程後に、洗浄工程を含むことが好ましい。洗浄工程は、上記晶析工程で得られた複合水酸化物1に含まれる不純物を、洗浄溶液で洗浄する工程である。洗浄溶液としては、純水を用いることが好ましい。また、洗浄溶液の量は、例えば、300gの複合水酸化物1に対して、1L以上であることが好ましい。洗浄溶液の量が、300gの複合水酸化物1に対して1Lを下回る場合、洗浄不十分となり、複合水酸化物1中に不純物が残留してしまうことがある。洗浄方法としては、例えば、フィルタープレスなどのろ過機に純水などの洗浄溶液を通液すればよい。複合水酸化物1に残留するSOをさらに洗浄したい場合は、洗浄溶液として、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなどを用いることが好ましい。 Further, the production method of the present embodiment preferably includes a washing step after the crystallization step. The cleaning step is a step of cleaning impurities contained in the composite hydroxide 1 obtained in the crystallization step with a cleaning solution. It is preferable to use pure water as the cleaning solution. The amount of the washing solution is preferably 1 L or more with respect to 300 g of the composite hydroxide 1, for example. If the amount of the washing solution is less than 1 L with respect to 300 g of the composite hydroxide 1, the washing may be insufficient and impurities may remain in the composite hydroxide 1. As a cleaning method, for example, a cleaning solution such as pure water may be passed through a filter such as a filter press. When it is desired to further wash SO 4 remaining in the composite hydroxide 1, it is preferable to use sodium hydroxide, sodium carbonate or the like as the washing solution.

(2)ニッケルマンガン複合水酸化物
本実施形態の製造方法で得られる複合水酸化物1は、平均粒径と疎密度とを制御することが可能なため、複合水酸化物1を前駆体として用いた正極活物質を含む非水系電解質二次電池は、容量と出力特性のバランスを容易に制御できる。また、複合水酸化物1は、一次粒子2が凝集して構成された二次粒子3からなるため、平均粒径及び疎密度の制御が容易である。なお、複合水酸化物1は、主に一次粒子2が凝集した二次粒子3から構成されるが、本実施形態の製造方法において、得られる複合水酸化物は、例えば、二次粒子3として凝集しなかった一次粒子2や、凝集後に二次粒子3から脱落した一次粒子2など、少量の一次粒子2を含んでもよい。
(2) Nickel-manganese composite hydroxide 1 Since the composite hydroxide 1 obtained by the production method of the present embodiment can control the average particle size and the sparse density, the composite hydroxide 1 is used as a precursor. The non-aqueous electrolyte secondary battery containing the positive electrode active material used can easily control the balance between capacity and output characteristics. Further, since the composite hydroxide 1 is composed of the secondary particles 3 formed by agglomerating the primary particles 2, it is easy to control the average particle size and the sparse density. The composite hydroxide 1 is mainly composed of secondary particles 3 in which the primary particles 2 are aggregated, but the composite hydroxide obtained in the production method of the present embodiment is, for example, as secondary particles 3. It may contain a small amount of primary particles 2 such as the primary particles 2 that did not aggregate and the primary particles 2 that fell off from the secondary particles 3 after aggregation.

複合水酸化物1は、一般式(1):NiMn(OH)2+αで表される。上記式(1)中、Mは、Co、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Fe、Wから選択される少なくとも1種以上の元素であり、xは、0.1≦x≦0.9、yは、0.05≦y≦0.8、zは、0≦z≦0.8、かつ、x+y+z=1.0を満たし、αは、0≦α≦0.4である。また、MがCoである場合、電池容量及び出力特性により優れる。なお、上記式(1)中、αは、複合水酸化物1に含まれる金属元素の価数に応じて変化する係数である。 The composite hydroxide 1 is represented by the general formula (1): Ni x Mn y M z (OH) 2 + α . In the above formula (1), M is at least one element selected from Co, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Fe, and W, and x is 0.1. ≦ x ≦ 0.9, y is 0.05 ≦ y ≦ 0.8, z is 0 ≦ z ≦ 0.8, and x + y + z = 1.0 is satisfied, and α is 0 ≦ α ≦ 0. It is 4. Further, when M is Co, it is superior in battery capacity and output characteristics. In the above formula (1), α is a coefficient that changes according to the valence of the metal element contained in the composite hydroxide 1.

上記式(1)中、複合水酸化物1中のMnの含有量を示すyが上記範囲である場合、晶析工程における反応水溶液中の溶存酸素濃度に応じて、一次粒子2のモフォロジー(形状)を調整することができ、これにより疎密度を所望の範囲に制御することができる。また、より精密に疎密度を制御するという観点から、yは、0.1≦y≦0.8であることが好ましい。また、yの値が0.2以上である場合、より低い溶存酸素濃度で、二次粒子3の疎密度を制御することができため、遷移金属の過剰な酸化を防止することができる。 In the above formula (1), when y indicating the content of Mn in the composite hydroxide 1 is in the above range, the morphology (shape) of the primary particles 2 depends on the dissolved oxygen concentration in the reaction aqueous solution in the crystallization step. ) Can be adjusted, whereby the sparse density can be controlled within a desired range. Further, from the viewpoint of controlling the sparse density more precisely, y is preferably 0.1 ≦ y ≦ 0.8. Further, when the value of y is 0.2 or more, the sparse density of the secondary particles 3 can be controlled at a lower dissolved oxygen concentration, so that excessive oxidation of the transition metal can be prevented.

複合水酸化物1の粒径は、特に限定されず、所望の範囲とすることができるが、正極活物質の前駆体に用いる場合、体積平均粒径(MV)5μm以上20μm以下であることが好ましく、6μm以上15μm以下であることがより好ましい。体積平均粒径(MV)が5μm未満の場合、複合水酸化物1粒子の充填性が大きく低下し、正極活物質としたときに重量あたりの電池容量を大きくすることが困難である。一方、体積平均粒径(MV)が20μmを超える場合、充填性は大きく悪化しないものの、比表面積が低下するために正極活物質にする際のリチウム原料との反応性が低下し、高い電池特性をもつ正極活物質が得られない。この場合、さらに、合成した正極活物質はサイクル特性低下や電解液との界面が減少するために、正極の抵抗が上昇して電池の出力特性が低下する。なお、体積平均粒径(MV)は、例えば、レーザー回折散乱式粒子径分布測定装置で測定することができる。 The particle size of the composite hydroxide 1 is not particularly limited and may be in a desired range, but when used as a precursor of a positive electrode active material, the volume average particle size (MV) may be 5 μm or more and 20 μm or less. It is more preferably 6 μm or more and 15 μm or less. When the volume average particle size (MV) is less than 5 μm, the filling property of one composite hydroxide particle is greatly lowered, and it is difficult to increase the battery capacity per weight when the positive electrode active material is used. On the other hand, when the volume average particle size (MV) exceeds 20 μm, the filling property does not deteriorate significantly, but the specific surface area decreases, so that the reactivity with the lithium raw material when making the positive electrode active material decreases, and the battery characteristics are high. The positive electrode active material with the above cannot be obtained. In this case, the synthesized positive electrode active material further deteriorates the cycle characteristics and the interface with the electrolytic solution, so that the resistance of the positive electrode increases and the output characteristics of the battery deteriorate. The volume average particle size (MV) can be measured by, for example, a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device.

複合水酸化物1は、その粒子断面SEM像の画像解析結果から得られる平均疎密度が0.5%以上40%以下であることが好ましい。平均疎密度が40%を超える場合、複合水酸化物1粒子が脆く崩れやすいため、複合水酸化物1の充填性及びこの複合水酸化物1を用いて得られる正極活物質の充填性が低下する。このため正極活物質としたときに高い体積エネルギー密度が得られない。また、このような正極活物質は、崩れた形状をとっているため、導電助剤等との接触面が小さくなり、その結果、抵抗も上昇するため電池の出力特性が低下する。 The composite hydroxide 1 preferably has an average sparse density of 0.5% or more and 40% or less obtained from the image analysis result of the particle cross-sectional SEM image. When the average sparse density exceeds 40%, the composite hydroxide 1 particles are fragile and easily crumble, so that the filling property of the composite hydroxide 1 and the filling property of the positive electrode active material obtained by using the composite hydroxide 1 are lowered. do. Therefore, a high volumetric energy density cannot be obtained when the positive electrode active material is used. Further, since such a positive electrode active material has a collapsed shape, the contact surface with the conductive auxiliary agent or the like becomes small, and as a result, the resistance also increases and the output characteristics of the battery deteriorate.

複合水酸化物1は、粒度分布の広がりを示す指標である〔D90-D10)/体積平均粒径〕が0.7以上であることが好ましい。〔D90-D10)/体積平均粒径〕が0.7未満であると、粒径の均一性は高くなり、重量あたりの電池容量は高くなる傾向はあるものの、粒子充填性が低下し、体積エネルギー密度は低くなることがある。〔D90-D10)/体積平均粒径〕は、例えば、異なる粒径を有する複合水酸化物1を混合したり、連続晶析法を用いて複合水酸化物1を製造したりすることにより、上記範囲に調整することができる。上記[(D90-D10)/体積平均粒径]において、D10は、各粒径における粒子数を粒径の小さい側から累積し、その累積体積が全粒子の合計体積の10%となる粒径を、D90は、同様に粒子数を累積し、その累積体積が全粒子の合計体積の90%となる粒径をそれぞれ意味している。また、平均粒径は、体積平均粒径MVであり、体積で重みづけされた平均粒径を意味している。体積平均粒径MVや、D90及びD10は、レーザー光回折散乱式粒度分析計を用いて測定することができる。 The composite hydroxide 1 preferably has a [D90-D10] / volume average particle size, which is an index indicating the spread of the particle size distribution, of 0.7 or more. When [D90-D10) / volume average particle size] is less than 0.7, the uniformity of the particle size becomes high and the battery capacity per weight tends to be high, but the particle filling property is lowered and the volume is reduced. Energy density may be low. [D90-D10) / volume average particle size] is determined by, for example, mixing composite hydroxides 1 having different particle sizes or producing the composite hydroxide 1 by using a continuous crystallization method. It can be adjusted to the above range. In the above [(D90-D10) / volume average particle size], D10 accumulates the number of particles in each particle size from the smaller particle size side, and the cumulative volume is 10% of the total volume of all particles. D90 also means a particle size in which the number of particles is accumulated and the accumulated volume is 90% of the total volume of all the particles. Further, the average particle size is a volume average particle size MV, which means an average particle size weighted by volume. The volume average particle size MV and D90 and D10 can be measured by using a laser light diffraction / scattering type particle size analyzer.

複合水酸化物1のタップ密度は、1.0g/cm以上2.5g/cm以下の範囲であることが好ましく、1.8g/cm以上2.3g/cm以下の範囲であることがより好ましい。タップ密度が上記範囲である場合、複合水酸化物1を前駆体として用いた正極活物質の充填性により優れ、電池容量を向上させることができる。 The tap density of the composite hydroxide 1 is preferably in the range of 1.0 g / cm 3 or more and 2.5 g / cm 3 or less, and preferably in the range of 1.8 g / cm 3 or more and 2.3 g / cm 3 or less. Is more preferable. When the tap density is in the above range, the filling property of the positive electrode active material using the composite hydroxide 1 as a precursor is excellent, and the battery capacity can be improved.

複合水酸化物1の比表面積は、2.5m/g以上50m/g以下の範囲であることが好ましく、4m/g以上15m/g以下の範囲であることが好ましい。比表面積が上記範囲である場合、複合水酸化物1を前駆体として用いた正極活物質の出力特性により優れる。上記タップ密度や比表面積は、複合水酸化物1の体積平均粒径(MV)を含む粒度分布や、疎密度を調整することにより、上記範囲とすることができる。 The specific surface area of the composite hydroxide 1 is preferably in the range of 2.5 m 2 / g or more and 50 m 2 / g or less, and preferably in the range of 4 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less. When the specific surface area is in the above range, it is more excellent in the output characteristics of the positive electrode active material using the composite hydroxide 1 as a precursor. The tap density and specific surface area can be set in the above range by adjusting the particle size distribution including the volume average particle size (MV) of the composite hydroxide 1 and the sparse density.

(3)非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法
図7は、本実施形態の正極活物質の製造方法の一例を示す図である。図7に示すように、本実施形態の正極活物質の製造方法は、一般式(2):Li1+tNiMn2+β(式(2)中、Mは、Co、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Fe及びWから選択される少なくとも1種以上の添加元素であり、tは、-0.05≦t≦0.5、xは、0.1≦x≦0.9、yは、0.05≦y≦0.8、zは、0≦z≦0.8であり、かつ、x+y+z=1.0を満たし、βは、0≦β≦0.5である。)で表され、一次粒子が凝集した二次粒子からなるリチウムニッケルマンガン複合酸化物を含む非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法であって、上記の製造方法によって得られた複合水酸化物1と、リチウム化合物とを混合して混合物を得る工程と、混合物を焼成してリチウムニッケルマンガン複合酸化物を得る焼成工程と、を含む。上記の複合水酸化物1を前駆体として用いて得られた正極活物質は、それを用いた二次電池の容量と出力特性を容易に制御できるため、その工業的価値は極めて大きい。以下、正極活物質の製造方法について説明する。
(3) Method for Producing Positive Electrode Active Material for Non-Aqueous Electrolyte Secondary Battery FIG. 7 is a diagram showing an example of a method for producing a positive electrode active material according to the present embodiment. As shown in FIG. 7, the method for producing the positive electrode active material of the present embodiment is described in the general formula (2): Li 1 + t Ni x Mn y M z O 2 + β (in the formula (2), M is Co, Ti, V. , Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Fe and W, which are at least one additive element, where t is −0.05 ≦ t ≦ 0.5 and x is 0.1. ≦ x ≦ 0.9, y is 0.05 ≦ y ≦ 0.8, z is 0 ≦ z ≦ 0.8, and x + y + z = 1.0 is satisfied, and β is 0 ≦ β ≦. It is a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which is represented by (0.5) and contains a lithium nickel-manganese composite oxide composed of secondary particles in which primary particles are aggregated, and is the above-mentioned production method. The present invention comprises a step of mixing the composite hydroxide 1 obtained in the above method and a lithium compound to obtain a mixture, and a firing step of firing the mixture to obtain a lithium nickel-manganese composite oxide. The positive electrode active material obtained by using the above-mentioned composite hydroxide 1 as a precursor can easily control the capacity and output characteristics of the secondary battery using the positive electrode active material, and therefore has extremely high industrial value. Hereinafter, a method for producing a positive electrode active material will be described.

(混合工程)
まず、上述の複合水酸化物1とリチウム化合物と混合して、混合物を形成する。リチウム化合物としては、特に限定されず公知のリチウム化合物が用いられることができ、例えば、入手が容易であるという観点から、水酸化リチウム、硝酸リチウム、炭酸リチウム、又は、これらの混合物が好ましく用いられる。これらの中でも、リチウム化合物としては、取り扱いの容易さ、品質の安定性の観点から、酸化リチウム又は炭酸リチウムがより好ましい。なお、混合工程の前に、複合水酸化物1を酸化して、少なくとも一部をニッケルマンガン複合酸化物の形態にした後、混合してもよい。
(Mixing process)
First, the above-mentioned composite hydroxide 1 and a lithium compound are mixed to form a mixture. As the lithium compound, a known lithium compound can be used without particular limitation, and for example, lithium hydroxide, lithium nitrate, lithium carbonate, or a mixture thereof is preferably used from the viewpoint of easy availability. .. Among these, as the lithium compound, lithium oxide or lithium carbonate is more preferable from the viewpoint of ease of handling and stability of quality. Before the mixing step, the composite hydroxide 1 may be oxidized to form at least a part of the nickel-manganese composite oxide, and then mixed.

複合水酸化物1とリチウム化合物とは、リチウム混合物中のリチウム以外の金属の原子数、すなわち、ニッケル、コバルトおよび添加元素の原子数の和(Me)と、リチウムの原子数(Li)との比(Li/Me)が0.95以上1.50以下、好ましくは0.95以上1.20以下となるように混合される。すなわち、焼成前後でLi/Meは変化しないので、この混合工程で混合するLi/Me比が正極活物質におけるLi/Me比となるため、リチウム混合物におけるLi/Meは、得ようとする正極活物質におけるLi/Meと同じになるように混合される。 The composite hydroxide 1 and the lithium compound are the sum of the atomic numbers of metals other than lithium in the lithium mixture, that is, the sum of the atomic numbers of nickel, cobalt and additive elements (Me), and the atomic number of lithium (Li). The mixture is mixed so that the ratio (Li / Me) is 0.95 or more and 1.50 or less, preferably 0.95 or more and 1.20 or less. That is, since Li / Me does not change before and after firing, the Li / Me ratio mixed in this mixing step is the Li / Me ratio in the positive electrode active material, so that the Li / Me in the lithium mixture is the positive electrode activity to be obtained. It is mixed so as to be the same as Li / Me in the substance.

また、混合には、一般的な混合機を使用することができ、シェーカーミキサ、レーディゲミキサ、ジュリアミキサ、Vブレンダなどを用いることができ、複合水酸化物1の形骸が破壊されない程度で、十分に混合されればよい。 Further, a general mixer can be used for mixing, and a shaker mixer, a ladyge mixer, a juria mixer, a V blender, or the like can be used, and it is sufficient that the skeleton of the composite hydroxide 1 is not destroyed. It may be mixed.

(焼成工程)
次いで、リチウム混合物を焼成して、リチウムニッケルマンガン複合酸化物を得る。焼成は、例えば、酸化性雰囲気中で、700℃以上1100℃以下で行う。焼成温度が700℃未満である場合、焼成が十分行われず、タップ密度が低下することがある。また、焼成温度が700℃未満である場合、リチウムの拡散が十分に進行せず、余剰のリチウムが残存し、結晶構造が整わなくなったり、粒子内部のニッケル、マンガンなどの組成の均一性が十分に得られず、電池に用いられた場合に十分な特性が得られないことがある。一方、1100℃を超えると、粒子表面の疎の部分が緻密化してしまうことがある。また、リチウムニッケルマンガン複合酸化物の粒子間で激しく焼結が生じるとともに異常粒成長を生じる可能性があり、このため、焼成後の粒子が粗大となって略球状の粒子形態を保持できなくなる可能性がある。このような正極活物質は、比表面積が低下するため、電池に用いた場合、正極の抵抗が上昇して電池容量が低下する問題が生じる。また、焼成時間は、特に限定されないが、1時間以上24時間以内程度である。
(Baking process)
The lithium mixture is then calcined to give a lithium nickel-nickel-manganese composite oxide. Firing is performed, for example, in an oxidizing atmosphere at 700 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower. If the firing temperature is less than 700 ° C., firing may not be sufficiently performed and the tap density may decrease. Further, when the firing temperature is less than 700 ° C., the diffusion of lithium does not proceed sufficiently, excess lithium remains, the crystal structure is not arranged, and the composition of nickel, manganese, etc. inside the particles is sufficiently uniform. In some cases, sufficient characteristics may not be obtained when used in a battery. On the other hand, if the temperature exceeds 1100 ° C., the sparse portion of the particle surface may become dense. In addition, intense sintering may occur between the particles of the lithium nickel-manganese composite oxide and abnormal grain growth may occur. Therefore, the particles after firing may become coarse and may not be able to maintain a substantially spherical particle morphology. There is sex. Since such a positive electrode active material has a reduced specific surface area, when used in a battery, there arises a problem that the resistance of the positive electrode increases and the battery capacity decreases. The firing time is not particularly limited, but is about 1 hour or more and 24 hours or less.

なお、複合水酸化物1又はそれを酸化して得られるニッケルマンガン複合酸化物と、リチウム化合物と、の反応を均一に行わせる観点から、昇温速度は、例えば、1℃/分以上10℃/分以下の範囲で、上記焼成温度まで昇温することが好ましい。さらに、焼成前に、リチウム化合物の融点付近の温度で1時間~10時間程度保持することで、より反応を均一に行わせることができる。 From the viewpoint of uniformly reacting the composite hydroxide 1 or the nickel-manganese composite oxide obtained by oxidizing the composite hydroxide with the lithium compound, the temperature rising rate is, for example, 1 ° C./min or more and 10 ° C. It is preferable to raise the temperature to the above-mentioned firing temperature in the range of / min or less. Further, by holding the lithium compound at a temperature near the melting point for about 1 hour to 10 hours before firing, the reaction can be carried out more uniformly.

なお、本実施形態の正極活物質の製造方法において、用いられる複合酸化物は、一次粒子2が凝集した二次粒子3からなる複合水酸化物1以外に、二次粒子3として凝集しなかった一次粒子2や、凝集後に二次粒子3から脱落した一次粒子2などの単独の一次粒子2を含んでもよい。また、用いられる複合酸化物は、上述した以外の方法により製造された複合水酸化物又は該複合水酸化物を酸化した複合酸化物を本発明の効果を阻害しない範囲で含んでもよい。また、得られる正極活物質は、主に一次粒子が凝集した二次粒子からなるリチウムニッケルマンガン複合酸化物から構成されるが、二次粒子として凝集しなかった一次粒子や、凝集後に二次粒子から脱落した一次粒子などの単独の一次粒子を含んでもよい。 In the method for producing the positive electrode active material of the present embodiment, the composite oxide used did not aggregate as the secondary particles 3 other than the composite hydroxide 1 composed of the secondary particles 3 in which the primary particles 2 aggregated. It may contain a single primary particle 2 such as a primary particle 2 or a primary particle 2 that has fallen off from the secondary particle 3 after aggregation. Further, the composite oxide used may contain a composite hydroxide produced by a method other than the above, or a composite oxide obtained by oxidizing the composite hydroxide, as long as the effect of the present invention is not impaired. The positive electrode active material obtained is mainly composed of lithium nickel-manganese composite oxide composed of secondary particles in which primary particles are aggregated, but primary particles that are not aggregated as secondary particles and secondary particles after aggregation. It may contain a single primary particle such as a primary particle shed from.

以下に、本発明の具体的な実施例を説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。 Specific examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
[複合水酸化物の作製]
反応槽(60L)に純水を所定量入れ、攪拌動力を6.0kW/mに調整した。次いで、攪拌しながら反応槽内の温度(液温)を45℃に設定した。このとき反応槽内に、窒素ガス(N)を供給して反応槽液中の溶存酸素濃度が2.8mg/LとなるようになるようにN流量を調整した。この反応槽内にニッケル:コバルト:マンガンのモル比が35:35:30となるように硫酸ニッケル、硫酸コバルト及び硫酸マンガンを溶解した2.0mol/Lの混合水溶液と、アルカリ溶液である25質量%水酸化ナトリウム水溶液と、錯化剤として25質量%アンモニア水と、を反応槽に同時に連続的に添加して反応水溶液を形成し、中和晶析反応を行った。溶解ニッケル濃度が1080mg/Lで一定となるように、pH値とアンモニウムイオン濃度とで調整した。この際、反応槽内のアンモニウムイオン濃度は、12~15g/Lの範囲であった。また、混合水溶液に含まれる金属塩の滞留時間は8時間となるように混合溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水の合計の流量を制御した。反応槽が安定した後、オーバーフロー口からニッケルマンガン複合水酸化物を含むスラリーを回収した後、吸引濾過を行いニッケルマンガン複合水酸化物のケーキを得た。濾過後、濾過機内にあるニッケルコバルトマンガン複合水酸化物ケーキ140gに対して1Lの純水を供給しながら吸引濾過して通液することで、不純物の洗浄を行った。さらに、洗浄後のニッケルマンガン複合水酸化物ケーキを120℃で大気乾燥してニッケルマンガン複合水酸化物を得た。
(Example 1)
[Preparation of composite hydroxide]
A predetermined amount of pure water was put into the reaction tank (60 L), and the stirring power was adjusted to 6.0 kW / m 3 . Next, the temperature (liquid temperature) in the reaction vessel was set to 45 ° C. while stirring. At this time, nitrogen gas (N 2 ) was supplied into the reaction vessel, and the N 2 flow rate was adjusted so that the dissolved oxygen concentration in the reaction vessel liquid became 2.8 mg / L. A mixed aqueous solution of 2.0 mol / L in which nickel sulfate, cobalt sulfate and manganese sulfate are dissolved so that the molar ratio of nickel: cobalt: manganese is 35:35:30 in this reaction vessel, and 25 mass of an alkaline solution. % Sodium hydroxide aqueous solution and 25 mass% ammonia water as a complexing agent were continuously added to the reaction vessel at the same time to form a reaction aqueous solution, and a neutralization crystallization reaction was carried out. The pH value and the ammonium ion concentration were adjusted so that the dissolved nickel concentration was constant at 1080 mg / L. At this time, the ammonium ion concentration in the reaction vessel was in the range of 12 to 15 g / L. Further, the total flow rate of the mixed solution, the sodium hydroxide aqueous solution and the ammonia water was controlled so that the residence time of the metal salt contained in the mixed aqueous solution was 8 hours. After the reaction vessel became stable, the slurry containing the nickel-manganese composite hydroxide was recovered from the overflow port, and then suction filtration was performed to obtain a nickel-manganese composite hydroxide cake. After filtration, impurities were washed by suction filtration while supplying 1 L of pure water to 140 g of the nickel-cobalt-manganese composite hydroxide cake in the filter. Further, the washed nickel-manganese composite hydroxide cake was air-dried at 120 ° C. to obtain a nickel-manganese composite hydroxide.

得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の粒度分布を、レーザー回折散乱式粒子径分布測定装置を用いて測定した。その結果、体積平均粒径MVは、10.1μmであり、〔(D90-D10)/体積平均粒径〕は0.86であった。タップ密度は、タッピング装置(セイシン企業社製、KYT3000)を用いて測定し、500回のタッピング後、体積と試料重量から算出した。その結果、タップ密度は2.12g/cmであった。比表面積は、窒素吸着によるBET法により測定した。 The particle size distribution of the obtained nickel-cobalt-manganese composite hydroxide was measured using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device. As a result, the volume average particle size MV was 10.1 μm, and [(D90-D10) / volume average particle size] was 0.86. The tap density was measured using a tapping device (KYT3000 manufactured by Seishin Corporation), and after tapping 500 times, it was calculated from the volume and the sample weight. As a result, the tap density was 2.12 g / cm 3 . The specific surface area was measured by the BET method by nitrogen adsorption.

得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の表面および断面構造を走査型電子顕微鏡により観察した。図3A、Bに得られたニッケルマンガン複合水酸化物の表面(図3A)および断面構造(図3B)を示す。表面観察の結果から、板状形の1次粒子から構成される、球状性の高い二次粒子が得られていることを確認した。断面観察の結果から、粒子内部が非常に密な構造であることを確認した。また、疎密度の評価のために、画像解析ソフト(WinRoof6.1.1)を用いて粒子断面積、粒子内部の空隙面積を求め、[(粒子内部の空隙面積)/(粒子断面積)×100](%)の式から疎密度を算出した。体積平均粒径(MV)の80%以上となる二次粒子の断面を無作為に20個選択し、それらの二次粒子の断面の疎密度をそれぞれ計測して、その平均値(平均疎密度)を算出した結果、疎密度は、1.8%であった。 The surface and cross-sectional structure of the obtained nickel-cobalt-manganese composite hydroxide were observed with a scanning electron microscope. 3A and 3B show the surface (FIG. 3A) and the cross-sectional structure (FIG. 3B) of the obtained nickel-manganese composite hydroxide. From the results of surface observation, it was confirmed that highly spherical secondary particles composed of plate-shaped primary particles were obtained. From the results of cross-sectional observation, it was confirmed that the inside of the particles had a very dense structure. In addition, in order to evaluate the sparse density, the particle cross-sectional area and the void area inside the particle were obtained using image analysis software (WinLoof 6.1.1), and [(void area inside the particle) / (particle cross-sectional area) ×. The sparse density was calculated from the formula of 100] (%). Twenty cross sections of secondary particles having a volume average particle size (MV) of 80% or more are randomly selected, the sparse densities of the cross sections of these secondary particles are measured, and the average value (average sparse density) is measured. ) Was calculated, and the sparse density was 1.8%.

得られたニッケルマンガン複合水酸化物を無機酸により溶解した後、ICP発光分光法により化学分析を行ったところ、その組成はNi0.35Co0.35Mn0.30(OH)であり、狙い組成の粒子が得られていることを確認した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。 The obtained nickel-manganese composite hydroxide was dissolved with an inorganic acid and then chemically analyzed by ICP emission spectroscopy. The composition was Ni 0.35 Co 0.35 Mn 0.30 (OH) 2 . , It was confirmed that the particles having the desired composition were obtained. The characteristics of the obtained nickel-manganese composite hydroxide are shown in Table 1.

(実施例2)
晶析工程における攪拌動力を5.8kW/mに調整し、反応槽内の溶解ニッケル濃度を970mg/L、溶存酸素濃度を4.5mg/LとなるようにN流量とpH値を調整したこと以外は、実施例1と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。図3C、Dに得られたニッケルマンガン複合水酸化物の表面(図3C)および断面構造(図3D)を示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
(Example 2)
The stirring power in the crystallization step was adjusted to 5.8 kW / m 3 , and the N 2 flow rate and pH value were adjusted so that the dissolved nickel concentration in the reaction vessel was 970 mg / L and the dissolved oxygen concentration was 4.5 mg / L. A nickel-manganese composite hydroxide was prepared in the same manner as in Example 1 except for the above. The characteristics of the obtained nickel-manganese composite hydroxide are shown in Table 1. 3C and 3D show the surface (FIG. 3C) and cross-sectional structure (FIG. 3D) of the obtained nickel-manganese composite hydroxide. In addition, each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

(実施例3)
晶析工程における攪拌動力を5.5kW/mに調整し、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を410mg/L、溶存酸素濃度を5.8mg/LとなるようにNに替えて空気とNとの混合ガスを供給し、その流量とpH値を調整したこと以外は、実施例1と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物を作製した。得られたニッケルマンガンン複合水酸化物の特性を表1に示す。図3E、Fに得られたニッケルマンガン複合水酸化物の表面(図3E)および断面構造(図3F)を示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
(Example 3)
The stirring power in the crystallization step was adjusted to 5.5 kW / m 3 , and the dissolved nickel concentration in the reaction aqueous solution was changed to 410 mg / L, and the dissolved oxygen concentration was changed to N 2 so that the dissolved oxygen concentration was 5.8 mg / L. A nickel-manganese composite hydroxide was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixed gas with 2 was supplied and the flow rate and pH value were adjusted. The characteristics of the obtained nickel-manganese composite hydroxide are shown in Table 1. 3E and F show the surface (FIG. 3E) and cross-sectional structure (FIG. 3F) of the obtained nickel-manganese composite hydroxide. In addition, each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

(実施例4)
晶析工程における攪拌動力を5.2kW/mに調整し、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を300mg/L、溶存酸素濃度を6.2mg/LとなるようにNに替えて空気を供給し、その流量とpH値を調整したこと以外は、実施例1と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。図3G、Hに得られたニッケルマンガン複合水酸化物の表面(図3G)および断面構造(図3H)を示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
(Example 4)
The stirring power in the crystallization step was adjusted to 5.2 kW / m 3 , and air was supplied in place of N 2 so that the concentration of dissolved nickel in the reaction aqueous solution was 300 mg / L and the concentration of dissolved oxygen was 6.2 mg / L. Then, a nickel-manganese composite hydroxide was prepared in the same manner as in Example 1 except that the flow rate and the pH value were adjusted. The characteristics of the obtained nickel-manganese composite hydroxide are shown in Table 1. 3G and H show the surface (FIG. 3G) and cross-sectional structure (FIG. 3H) of the obtained nickel-manganese composite hydroxide. In addition, each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

(実施例5)
晶析工程における攪拌動力を6.0kW/mに調整し、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を1080mg/L、溶存酸素濃度を0.3mg/LとなるようにN流量とpH値を調整したこと以外は、実施例1と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
(Example 5)
The stirring power in the crystallization step was adjusted to 6.0 kW / m 3 , and the N 2 flow rate and pH value were adjusted so that the dissolved nickel concentration in the reaction aqueous solution was 1080 mg / L and the dissolved oxygen concentration was 0.3 mg / L. A nickel-manganese composite hydroxide was prepared in the same manner as in Example 1 except for the above. The characteristics of the obtained nickel-manganese composite hydroxide are shown in Table 1. In addition, each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

(実施例6)
晶析工程における攪拌動力を5.2kW/mに調整し、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を200mg/L、溶存酸素濃度を8.5mg/LとなるようにNに替えて空気を供給し、その流量とpH値を調整したこと以外は、実施例1と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
(Example 6)
The stirring power in the crystallization step was adjusted to 5.2 kW / m 3 , and air was supplied in place of N 2 so that the concentration of dissolved nickel in the reaction aqueous solution was 200 mg / L and the concentration of dissolved oxygen was 8.5 mg / L. Then, a nickel-manganese composite hydroxide was prepared in the same manner as in Example 1 except that the flow rate and the pH value were adjusted. The characteristics of the obtained nickel-manganese composite hydroxide are shown in Table 1. In addition, each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

(実施例7)
晶析工程における攪拌動力を5.8kW/mに調整し、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を1700mg/L、溶存酸素濃度を3.0mg/LとなるようにN流量とpH値を調整したこと以外は、実施例1と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
(Example 7)
The stirring power in the crystallization step was adjusted to 5.8 kW / m 3 , and the N 2 flow rate and pH value were adjusted so that the dissolved nickel concentration in the reaction aqueous solution was 1700 mg / L and the dissolved oxygen concentration was 3.0 mg / L. A nickel-manganese composite hydroxide was prepared in the same manner as in Example 1 except for the above. The characteristics of the obtained nickel-manganese composite hydroxide are shown in Table 1. In addition, each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

(実施例8)
晶析工程における攪拌動力を5.8kW/mに調整し、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を8mg/L、溶存酸素濃度を0.3mg/LとなるようにN流量とpH値を調整したこと以外は、実施例1と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
(Example 8)
The stirring power in the crystallization step was adjusted to 5.8 kW / m 3 , and the N 2 flow rate and pH value were adjusted so that the dissolved nickel concentration in the reaction aqueous solution was 8 mg / L and the dissolved oxygen concentration was 0.3 mg / L. A nickel-manganese composite hydroxide was prepared in the same manner as in Example 1 except for the above. The characteristics of the obtained nickel-manganese composite hydroxide are shown in Table 1. In addition, each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

(実施例9)
晶析工程における攪拌動力を1.8kW/mに調整し、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を970mg/L、溶存酸素濃度を4.5mg/LとなるようにN流量とpH値を調整したこと以外は、実施例1と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
(Example 9)
The stirring power in the crystallization step was adjusted to 1.8 kW / m 3 , and the N 2 flow rate and pH value were adjusted so that the dissolved nickel concentration in the reaction aqueous solution was 970 mg / L and the dissolved oxygen concentration was 4.5 mg / L. A nickel-manganese composite hydroxide was prepared in the same manner as in Example 1 except for the above. The characteristics of the obtained nickel-manganese composite hydroxide are shown in Table 1. In addition, each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

(実施例10)
晶析工程における攪拌動力を7.2kW/mに調整し、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を300mg/L、溶存酸素濃度を6.2mg/LとなるようにNに替えて空気を供給し、その流量とpH値を調整したこと以外は、実施例1と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
(Example 10)
The stirring power in the crystallization step was adjusted to 7.2 kW / m 3 , and air was supplied in place of N 2 so that the concentration of dissolved nickel in the reaction aqueous solution was 300 mg / L and the concentration of dissolved oxygen was 6.2 mg / L. Then, a nickel-manganese composite hydroxide was prepared in the same manner as in Example 1 except that the flow rate and the pH value were adjusted. The characteristics of the obtained nickel-manganese composite hydroxide are shown in Table 1. In addition, each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

(実施例11)
[複合水酸化物の作製]
反応槽(60L)に純水を所定量入れ、攪拌動力を6.0kW/mに調整した。次いで、攪拌しながら反応槽内の温度(液温)を45℃に設定した。このとき反応槽内に、窒素ガス(N)を供給して反応槽液中の溶存酸素濃度が3.5mg/LとなるようになるようにN流量を調整した。この反応槽内にニッケル:コバルト:マンガンのモル比が60:20:20となるように硫酸ニッケル、硫酸コバルト及び硫酸マンガンを溶解した2.0mol/Lの混合水溶液と、アルカリ溶液である25質量%水酸化ナトリウム水溶液と、錯化剤として25質量%アンモニア水と、を反応槽に同時に連続的に添加して反応水溶液を形成し、中和晶析反応を行った。溶解ニッケル濃度が720mg/Lで一定となるように、pH値とアンモニウムイオン濃度とで調整した。この際、反応槽内のアンモニウムイオン濃度は、12~15g/Lの範囲であった。また、混合水溶液に含まれる金属塩の滞留時間は8時間となるように混合溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水の合計の流量を制御した。反応槽が安定した後、オーバーフロー口からニッケルマンガン複合水酸化物を含むスラリーを回収した後、吸引濾過を行いニッケルマンガン複合水酸化物のケーキを得た。濾過後、濾過機内にあるニッケルコバルトマンガン複合水酸化物ケーキ140gに対して1Lの純水を供給しながら吸引濾過して通液することで、不純物の洗浄を行った。さらに、洗浄後のニッケルマンガン複合水酸化物ケーキを120℃で大気乾燥してニッケルマンガン複合水酸化物を得た。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。図5I、Jに得られたニッケルマンガン複合水酸化物の表面(図5I)および断面構造(図5H)を示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
(Example 11)
[Preparation of composite hydroxide]
A predetermined amount of pure water was put into the reaction tank (60 L), and the stirring power was adjusted to 6.0 kW / m 3 . Next, the temperature (liquid temperature) in the reaction vessel was set to 45 ° C. while stirring. At this time, nitrogen gas (N 2 ) was supplied into the reaction vessel, and the N 2 flow rate was adjusted so that the dissolved oxygen concentration in the reaction vessel liquid became 3.5 mg / L. A mixed aqueous solution of 2.0 mol / L in which nickel sulfate, cobalt sulfate and manganese sulfate are dissolved so that the molar ratio of nickel: cobalt: manganese is 60:20:20 in this reaction vessel, and 25 mass of an alkaline solution. % Sodium hydroxide aqueous solution and 25 mass% ammonia water as a complexing agent were continuously added to the reaction vessel at the same time to form a reaction aqueous solution, and a neutralization crystallization reaction was carried out. The pH value and the ammonium ion concentration were adjusted so that the dissolved nickel concentration was constant at 720 mg / L. At this time, the ammonium ion concentration in the reaction vessel was in the range of 12 to 15 g / L. Further, the total flow rate of the mixed solution, the sodium hydroxide aqueous solution and the ammonia water was controlled so that the residence time of the metal salt contained in the mixed aqueous solution was 8 hours. After the reaction vessel became stable, the slurry containing the nickel-manganese composite hydroxide was recovered from the overflow port, and then suction filtration was performed to obtain a nickel-manganese composite hydroxide cake. After filtration, impurities were washed by suction filtration while supplying 1 L of pure water to 140 g of the nickel-cobalt-manganese composite hydroxide cake in the filter. Further, the washed nickel-manganese composite hydroxide cake was air-dried at 120 ° C. to obtain a nickel-manganese composite hydroxide. The characteristics of the obtained nickel-manganese composite hydroxide are shown in Table 1. 5I and J show the surface (FIG. 5I) and cross-sectional structure (FIG. 5H) of the obtained nickel-manganese composite hydroxide. In addition, each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

(実施例12)
晶析工程における攪拌動力を5.8kW/mに調整し、反応槽内の溶解ニッケル濃度を350mg/L、溶存酸素濃度を5.8mg/LとなるようにN流量とpH値を調整したこと以外は、実施例11と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。図5K、Lに得られたニッケルマンガン複合水酸化物の表面(図5K)および断面構造(図5L)を示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
(Example 12)
The stirring power in the crystallization step was adjusted to 5.8 kW / m 3 , and the N 2 flow rate and pH value were adjusted so that the dissolved nickel concentration in the reaction vessel was 350 mg / L and the dissolved oxygen concentration was 5.8 mg / L. A nickel-manganese composite hydroxide was prepared in the same manner as in Example 11. The characteristics of the obtained nickel-manganese composite hydroxide are shown in Table 1. 5K and L show the surface (FIG. 5K) and cross-sectional structure (FIG. 5L) of the obtained nickel-manganese composite hydroxide. In addition, each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

(実施例13)
晶析工程における攪拌動力を5.5kW/mに調整し、反応槽内の溶解ニッケル濃度を150mg/L、溶存酸素濃度を7.8mg/LとなるようにN流量とpH値を調整したこと以外は、実施例11と同様にしてニッケルマンガン複合水酸化物を作製した。得られたニッケルマンガン複合水酸化物の特性を表1に示す。図5M、Nに得られたニッケルマンガン複合水酸化物の表面(図5M)および断面構造(図5N)を示す。なお、各評価は、実施例1と同様に行った。
(Example 13)
The stirring power in the crystallization step was adjusted to 5.5 kW / m 3 , and the N 2 flow rate and pH value were adjusted so that the dissolved nickel concentration in the reaction vessel was 150 mg / L and the dissolved oxygen concentration was 7.8 mg / L. A nickel-manganese composite hydroxide was prepared in the same manner as in Example 11. The characteristics of the obtained nickel-manganese composite hydroxide are shown in Table 1. 5M and N show the surface (FIG. 5M) and cross-sectional structure (FIG. 5N) of the obtained nickel-manganese composite hydroxide. In addition, each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

Figure 0007064685000001
Figure 0007064685000001

(評価)
実施例1~13は、溶存酸素濃度、溶解ニッケル濃度及び攪拌動力を調整することにより、種々の範囲の平均粒径及び平均疎密度となるように制御されている。実施例1~7(Ni:Co:Mn=0.35:0.35:0.30)、および実施例11~13(Ni:Co:Mn=0.60:0.20:0.20)は、ほぼ同じ平均粒径MVとなるように制御し、かつ、溶存酸素濃度、溶解ニッケル濃度及び攪拌動力を調整することにより、種々の平均疎密度を有する。表1から、体積平均粒径を一定として、疎密度を制御することで、タップ密度や比表面積などの物性が制御できることが示されている。
(evaluation)
In Examples 1 to 13, the average particle size and the average sparse density in various ranges are controlled by adjusting the dissolved oxygen concentration, the dissolved nickel concentration, and the stirring power. Examples 1 to 7 (Ni: Co: Mn = 0.35: 0.35: 0.30) and Examples 11 to 13 (Ni: Co: Mn = 0.60: 0.20: 0.20). Has various average sparse densities by controlling to have substantially the same average particle size MV and adjusting the dissolved oxygen concentration, the dissolved nickel concentration and the stirring power. From Table 1, it is shown that physical properties such as tap density and specific surface area can be controlled by controlling the sparse density while keeping the volume average particle size constant.

以上より、溶解ニッケル濃度と溶存酸素濃度と攪拌動力を組み合わせることで、複合水酸化物1の粉体特性や疎密度を幅広く制御でき、得られる正極活物質の容量と出力特性のバランスを精密に制御することが可能となる。また、これらの測定結果に基づいて、より精密かつ簡便に二次粒子の平均粒径と疎密度を所望の範囲に制御することができる。 From the above, by combining the dissolved nickel concentration, the dissolved oxygen concentration, and the stirring power, the powder characteristics and sparse density of the composite hydroxide 1 can be widely controlled, and the balance between the capacity and output characteristics of the obtained positive electrode active material can be precisely balanced. It becomes possible to control. Further, based on these measurement results, the average particle size and sparse density of the secondary particles can be controlled more precisely and easily within a desired range.

1…ニッケルマンガン複合水酸化物
2…一次粒子
3…二次粒子
4…二次粒子内の空隙
d…二次粒子の粒径
1 ... Nickel-manganese composite hydroxide 2 ... Primary particles 3 ... Secondary particles 4 ... Voids in the secondary particles d ... Particle size of the secondary particles

Claims (7)

一般式(1):NiMn(OH)2+α(前記式(1)中、Mは、Co、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Fe、Wから選択される少なくとも1種以上の添加元素であり、xは、0.1≦x≦0.9、yは、0.05≦y≦0.8、zは、0≦z≦0.8であり、かつ、x+y+z=1.0を満たし、αは、0≦α≦0.4である。)で表され、複数の一次粒子が凝集した二次粒子から構成されたニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法であって、
反応水溶液中で少なくともニッケルとマンガンをそれぞれ含む塩を中和してニッケルマンガン複合水酸化物を生成させる晶析工程を含み、
前記晶析工程は、反応槽にニッケルとマンガンを含む混合水溶液を連続的に加えて、中和させて生成するニッケルマンガン複合水酸化物粒子を含むスラリーをオーバーフローさせて粒子を回収する工程を含み、
前記晶析工程において、
ニッケルマンガン複合水酸化物の任意の体積平均粒径において、〔(前記二次粒子内部の空隙面積/前記二次粒子断面積)×100〕(%)で表される疎密度に対して、前記反応水溶液中の溶存酸素濃度が正の相関を有し、前記反応水溶液中の溶解ニッケル濃度及び前記反応水溶液に負荷する攪拌動力がそれぞれ負の相間を有するという関係に基づいて、
前記反応水溶液中の溶存酸素濃度を0.2mg/L以上8.0mg/L以下の範囲内、かつ、その変動幅を±0.2mg/Lの範囲内、
前記反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を10mg/L以上1500mg/L以下の範囲内、及び、
前記反応水溶液に負荷する撹拌動力を0.5kW/m以上15kW/m以下の範囲内で調整することにより、
体積平均粒径を5μm以上20μm以下の範囲内、かつ、前記疎密度を0.5%以上40%以下の範囲内で、それぞれ所望の範囲に制御する、
ことを特徴とするニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法。
General formula (1): Ni x Mn y M z (OH) 2 + α (In the above formula (1), M is selected from Co, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Fe, W. At least one kind of additive element to be added, x is 0.1 ≦ x ≦ 0.9, y is 0.05 ≦ y ≦ 0.8, and z is 0 ≦ z ≦ 0.8. , And x + y + z = 1.0, α is represented by 0 ≦ α ≦ 0.4), and a nickel-manganese composite hydroxide composed of secondary particles in which a plurality of primary particles are aggregated. It ’s a manufacturing method,
It comprises a crystallization step of neutralizing salts containing at least nickel and manganese in the reaction aqueous solution to form a nickel-manganese composite hydroxide.
The crystallization step includes a step of continuously adding a mixed aqueous solution containing nickel and manganese to the reaction vessel to neutralize and overflow the slurry containing the nickel-manganese composite hydroxide particles to recover the particles. ,
In the crystallization step,
For the sparse density represented by [(void area inside the secondary particle / cross-sectional area of the secondary particle) × 100] (%) at an arbitrary volume average particle size of the nickel-manganese composite hydroxide , the above Based on the relationship that the dissolved oxygen concentration in the reaction aqueous solution has a positive correlation, and the dissolved nickel concentration in the reaction aqueous solution and the stirring power loaded on the reaction aqueous solution each have a negative phase.
The dissolved oxygen concentration in the reaction aqueous solution is within the range of 0.2 mg / L or more and 8.0 mg / L or less, and the fluctuation range is within the range of ± 0.2 mg / L.
The concentration of dissolved nickel in the reaction aqueous solution is within the range of 10 mg / L or more and 1500 mg / L or less, and
By adjusting the stirring power applied to the reaction aqueous solution within the range of 0.5 kW / m 3 or more and 15 kW / m 3 or less,
The volume average particle size is controlled within a range of 5 μm or more and 20 μm or less, and the sparse density is controlled within a range of 0.5% or more and 40% or less, respectively.
A method for producing a nickel-manganese composite hydroxide.
前記疎密度は、少なくとも前記溶存酸素濃度と前記溶解ニッケル濃度とを調整することにより、制御されることを特徴とする請求項1に記載のニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法。 The method for producing a nickel-manganese composite hydroxide according to claim 1, wherein the sparse density is controlled by adjusting at least the dissolved oxygen concentration and the dissolved nickel concentration. 前記体積平均粒径は、少なくとも前記溶解ニッケル濃度と前記攪拌動力とを調整することにより、制御されることを特徴とする請求項1又は2に記載のニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法。 The method for producing a nickel-manganese composite hydroxide according to claim 1 or 2, wherein the volume average particle size is controlled by adjusting at least the dissolved nickel concentration and the stirring power. 前記晶析工程において、反応水溶液の温度を35℃以上60℃以下の範囲とすることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法。 The method for producing a nickel-manganese composite hydroxide according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature of the reaction aqueous solution is in the range of 35 ° C. or higher and 60 ° C. or lower in the crystallization step. 前記晶析工程において、反応水溶液の液温25℃基準として測定するpH値が10.0以上13.0以下の範囲であることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法。 The invention according to any one of claims 1 to 4, wherein in the crystallization step, the pH value measured based on the liquid temperature of the reaction aqueous solution at 25 ° C. is in the range of 10.0 or more and 13.0 or less. A method for producing a nickel-manganese composite hydroxide. 前記ニッケルマンガン複合水酸化物の粒度分布の広がりを示す指標である〔(D90-D10)/体積平均粒径〕が0.7以上であることを特徴とする請求項1に記載のニッケルマンガン複合水酸化物の製造方法。 The nickel-manganese composite according to claim 1, wherein [(D90-D10) / volume average particle size], which is an index showing the spread of the particle size distribution of the nickel-manganese composite hydroxide, is 0.7 or more. Method for producing hydroxide. 一般式(2):Li1+tNiMn2+β(式(2)中、Mは、Co、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Fe、Wから選択される少なくとも1種以上の添加元素であり、tは、-0.05≦t≦0.5であり、xは、0.1≦x≦0.9、yは、0.05≦y≦0.8、zは、0≦z≦0.8であり、かつ、x+y+z=1.0を満たし、βは、0≦β≦0.5である。)で表され、一次粒子が凝集した二次粒子からなるリチウムニッケルマンガン複合酸化物を含む非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法であって、
請求項1~請求項6のいずれか一項に記載の製造方法によって得られたニッケルマンガン複合水酸化物と、リチウム化合物とを混合して混合物を得る工程と、前記混合物を焼成してリチウムニッケルマンガン複合酸化物を得る工程と、を含むことを特徴とする非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
General formula (2): Li 1 + t Ni x Mn y M z O 2 + β (In formula (2), M is selected from Co, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Fe, W. At least one kind of additive element, t is −0.05 ≦ t ≦ 0.5, x is 0.1 ≦ x ≦ 0.9, and y is 0.05 ≦ y ≦ 0. 8.8, z is 0 ≦ z ≦ 0.8, x + y + z = 1.0 is satisfied, and β is 0 ≦ β ≦ 0.5), and the primary particles are aggregated. A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a lithium nickel-manganese composite oxide composed of secondary particles.
A step of mixing a nickel-manganese composite hydroxide obtained by the production method according to any one of claims 1 to 6 and a lithium compound to obtain a mixture, and a step of calcining the mixture to obtain lithium nickel. A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises a step of obtaining a manganese composite oxide.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020202602A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-08 Jx金属株式会社 Oxide-based positive electrode active material for all-solid-state lithium ion batteries, method for producing precursor of oxide-based positive electrode active material for all-solid-state lithium ion batteries, method for producing oxide-based positive electrode active material for all-solid-state lithium ion batteries, and all-solid-state lithium ion battery
CN112850807B (en) * 2019-11-28 2024-01-09 惠州比亚迪电池有限公司 Ternary precursor, preparation method, ternary material and lithium ion battery
CN111717940B (en) * 2020-06-22 2022-07-08 华友新能源科技(衢州)有限公司 Method for preparing narrow-distribution precursor in grading manner
JP7233402B2 (en) * 2020-07-06 2023-03-06 住友化学株式会社 Precursor for lithium secondary battery positive electrode active material, lithium metal composite oxide, positive electrode active material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012169274A1 (en) 2011-06-07 2012-12-13 住友金属鉱山株式会社 Nickel composite hydroxide and process for producing same, positive active material for nonaqueous-electrolyte secondary battery and process for producing same, and nonaqueous-electrolyte secondary battery
JP2012252844A (en) 2011-06-01 2012-12-20 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Transition metal complex hydroxide suitable for precursor of positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery comprising the positive electrode active material
WO2015115547A1 (en) 2014-01-31 2015-08-06 住友金属鉱山株式会社 Nickel-manganese composite hydroxide particles, method for producing same, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, method for producing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012252844A (en) 2011-06-01 2012-12-20 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Transition metal complex hydroxide suitable for precursor of positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery comprising the positive electrode active material
WO2012169274A1 (en) 2011-06-07 2012-12-13 住友金属鉱山株式会社 Nickel composite hydroxide and process for producing same, positive active material for nonaqueous-electrolyte secondary battery and process for producing same, and nonaqueous-electrolyte secondary battery
WO2015115547A1 (en) 2014-01-31 2015-08-06 住友金属鉱山株式会社 Nickel-manganese composite hydroxide particles, method for producing same, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, method for producing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery

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