JP7262230B2 - 非水電解質二次電池用複合水酸化物小粒子 - Google Patents
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Description
[1]非水電解質二次電池の正極活物質の前駆体である、ニッケル、コバルト及びマンガンからなる群から選択された金属のうち少なくとも1種を含む複合水酸化物であって、
累積体積百分率が50体積%の二次粒子径(D50)が4.0μm以下、タップ密度(g/ml)/累積体積百分率が50体積%の二次粒子径(D50)(μm)が0.60(g/ml・μm)以上、BET法により測定される比表面積が15.0m2/g以下である複合水酸化物。
[2]累積体積百分率が50体積%の二次粒子径(D50)が、3.5μm以下である[1]に記載の複合水酸化物。
[3]前記複合水酸化物が、ニッケルと、コバルトと、マンガンと、アルミニウム、カルシウム、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン及びタングステンからなる群から選択される1種類以上の添加金属元素Mと、を含み、ニッケル:コバルト:マンガン:添加元素Mのモル比が、1-x-y-z:x:y:z(0.1≦x≦0.3、0.1≦y≦0.3、0<z≦0.05、x+y+z=1を意味する。)である[1]または[2]に記載の複合水酸化物。
[4][累積体積百分率が90体積%の二次粒子径(D90)-累積体積百分率が10体積%の二次粒子径(D10)]/累積体積百分率が50体積%の二次粒子径(D50)が、1.30以上1.80以下である[1]乃至[3]のいずれか1つに記載の複合水酸化物。
[5]平均粒子強度が、45MPa以上100MPa以下である[1]乃至[4]のいずれか1つに記載の複合水酸化物。
St=2.8×P/(π×d×d) (d:複合水酸化物粒子径) (A)
微小圧縮試験機としては、例えば、株式会社島津製作所製「微小圧縮試験機MCT-510」が挙げられる。
硫酸ニッケルと硫酸コバルトと硫酸マンガンとを、所定割合にて混合した水溶液、硫酸アンモニウム水溶液(アンモニウムイオン供給体)及び水酸化ナトリウム水溶液を、所定容積を有する反応槽へ滴下して、反応槽内に収容された混合液のアンモニア濃度と液温40℃基準のpHを下記表1の値に維持しながら、攪拌機により連続的に攪拌した。また、反応槽内の混合液の液温は下記表1の値に維持した。中和反応により生成した複合水酸化物を含むスラリーは、反応槽のオーバーフロー管からオーバーフローさせて、取り出した。反応槽内で3滞留以上させた後に取り出した上記複合水酸化物を含むスラリーを、ろ過後、アルカリ水溶液で洗浄、続いて、水洗し、さらに、脱水、乾燥の各処理を施して、粒子状の複合水酸化物を得た。
(1)複合水酸化物の組成分析
組成分析は、得られた複合水酸化物を塩酸に溶解させた後、誘導結合プラズマ発光分析装置(株式会社パーキンエルマージャパン製、Optima7300DV)を用いて行った。
得られた複合水酸化物を、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、「マイクロトラックMT3300 EXII」)で測定した(原理はレーザ回折・散乱法)。D10、D50、D90の測定結果を用いて、タップ密度/D50の値及び粒度分布幅を示す(D90-D10)/D10の値を、それぞれ、算出した。
粒度分布測定装置の測定条件 : 溶媒:水、溶媒屈折率:1.33、粒子屈折率:1.55、透過率80±5%、分散媒:10.0wt%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液
得られた複合水酸化物について、タップデンサー(株式会社セイシン企業製、「KYT-4000」)を用いて、JIS R1628に記載の手法のうち、定容積測定法によってタップ密度の測定を行った。
得られた複合水酸化物1gを、窒素雰囲気中、105℃で30分間乾燥させた後、比表面積測定装置(株式会社マウンテック製、「Macsorb」)を用い、1点BET法によって測定した。
得られた複合水酸化物について、微小圧縮試験機「MCT-510」(株式会社島津製作所製)を用いて、任意に選んだ複合水酸化物の粒子1個に対して試験圧力(負荷)をかけ、複合水酸化物の変位量を測定した。試験圧力を徐々に上げて行った際、試験圧力がほぼ一定のまま変位量が最大となる圧力値を試験力(P)とし、下記数式(A)に示す平松らの式(日本鉱業会誌,Vol.81,(1965))により、粒子強度(St)を算出した。この操作を計5回行い、粒子強度の5回平均値から平均粒子強度を算出した。
St=2.8×P/(π×d×d) (d:複合水酸化物の径)・・・・(A)
実施例1及び比較例1の複合水酸化物に対し、それぞれ、水酸化リチウム・1水和物をリチウム/(ニッケル+コバルト+マンガン)のモル比率が1.05となるように混合し、混合物を調製した。得られた混合物について、最高温度1000℃、昇温速度10℃/分、サンプリング頻度1回/30秒、ドライエアー供給量200ml/minにて、TG測定(熱重量測定)を行った。また、TG測定データを微分することで、DTGを算出した。TGの測定装置には、株式会社日立製作所製の「TG/DTA6300」を使用した。実施例1のTG及びDTGの結果を図1(a)、比較例1のTG及びDTGの結果を図1(b)に示す。また、複合水酸化物が水酸化リチウム・1水和物と反応を開始する温度は、DTGグラフから、350℃±50℃の範囲のうち、DTGが最低となる温度とした。なお、実施例2~3及び比較例2の複合水酸化物についても、同様にして、TG及びDTGの結果(図示せず)から、水酸化リチウム・1水和物との反応開始温度を求めた。
Claims (5)
- 非水電解質二次電池の正極活物質の前駆体である、ニッケル、コバルト及びマンガンからなる群から選択された金属のうち少なくとも1種を含む複合水酸化物であって、
累積体積百分率が50体積%の二次粒子径(D50)が4.0μm以下、タップ密度(g/ml)/累積体積百分率が50体積%の二次粒子径(D50)(μm)が0.60g/ml・μm以上、BET法により測定される比表面積が15.0m2/g以下、[累積体積百分率が90体積%の二次粒子径(D90)-累積体積百分率が10体積%の二次粒子径(D10)]/累積体積百分率が50体積%の二次粒子径(D50)が、1.00以上1.73以下である複合水酸化物。 - 累積体積百分率が50体積%の二次粒子径(D50)が、3.5μm以下である請求項1に記載の複合水酸化物。
- 前記複合水酸化物が、ニッケルと、コバルトと、マンガンと、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)及びタングステン(W)からなる群から選択される1種以上の添加金属元素Mと、を含み、ニッケル:コバルト:マンガン:Mのモル比が、1-x-y-z:x:y:z(0.1≦x≦0.3、0.1≦y≦0.3、0<z≦0.05、x+y+z=1を意味する。)である請求項1または2に記載の複合水酸化物。
- [累積体積百分率が90体積%の二次粒子径(D90)-累積体積百分率が10体積%の二次粒子径(D10)]/累積体積百分率が50体積%の二次粒子径(D50)が、1.30以上1.73以下である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の複合水酸化物。
- 平均粒子強度が、45MPa以上100MPa以下である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の複合水酸化物。
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