JP7371354B2 - Method for producing nickel composite hydroxide - Google Patents

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Description

本発明は、ニッケル複合水酸化物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing nickel composite hydroxide.

近年、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータなどの携帯電子機器の普及に伴い、高いエネルギー密度を有する小型で軽量な二次電池の開発が要求されている。また、ハイブリット自動車を始めとする電気自動車用の電池として、高出力の二次電池の開発も要求されている。このような要求を満たす非水系電解質二次電池として、リチウムイオン二次電池がある。 In recent years, with the spread of portable electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers, there has been a demand for the development of small and lightweight secondary batteries with high energy density. There is also a demand for the development of high-output secondary batteries for use in electric vehicles such as hybrid vehicles. A lithium ion secondary battery is a non-aqueous electrolyte secondary battery that meets these requirements.

リチウムイオン二次電池は、負極、正極、電解質などで構成され、負極および正極の活物質には、リチウムを脱離および挿入することが可能な材料が用いられている。 A lithium ion secondary battery is composed of a negative electrode, a positive electrode, an electrolyte, and the like, and the active material of the negative electrode and the positive electrode uses a material that can desorb and insert lithium.

リチウム複合酸化物、特に合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物を正極材料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、高エネルギー密度を有する電池として期待され、実用化が進んでいる。リチウムコバルト複合酸化物を用いた電池では、優れた初期容量特性やサイクル特性を得るための開発がこれまで数多く行われてきており、すでにさまざまな成果が得られている。 Lithium ion secondary batteries that use lithium composite oxide, especially lithium cobalt composite oxide, which is relatively easy to synthesize, as the positive electrode material are expected to be batteries with high energy density because they can obtain high voltages of the 4V class. Practical implementation is progressing. Batteries using lithium cobalt composite oxides have undergone numerous developments to obtain excellent initial capacity characteristics and cycle characteristics, and various results have already been obtained.

しかしながら、リチウムコバルト複合酸化物は、原料に高価なコバルト化合物を用いるため、このリチウムコバルト複合酸化物を用いる電池の容量あたりの単価は、ニッケル水素電池より大幅に高くなり、適用可能な用途はかなり限定されている。 However, since lithium cobalt composite oxide uses an expensive cobalt compound as a raw material, the unit price per capacity of a battery using this lithium cobalt composite oxide is significantly higher than that of a nickel metal hydride battery, and the applicable applications are quite limited. Limited.

リチウムイオン二次電池用活物質の新たなる材料としては、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を挙げることができる。このリチウムニッケル複合酸化物は、リチウムコバルト複合酸化物よりも低い電気化学ポテンシャルを示すため、電解質の酸化による分解が問題になりにくく、より高容量が期待でき、コバルト系と同様に高い電池電圧を示すことから、開発が盛んに行われている。 As a new active material for lithium ion secondary batteries, a lithium-nickel composite oxide using nickel, which is cheaper than cobalt, can be mentioned. This lithium-nickel composite oxide exhibits a lower electrochemical potential than the lithium-cobalt composite oxide, so decomposition due to electrolyte oxidation is less likely to be a problem, and higher capacity can be expected, as well as higher battery voltages like cobalt-based oxides. As shown, development is actively underway.

しかし、純粋にニッケルのみで合成したリチウムニッケル複合酸化物を正極材料としてリチウムイオン二次電池を作製した場合、コバルト系に比ベてサイクル特性が劣り、また高温環境下での使用や保存により、比較的電池性能を損ないやすいという欠点を有している。このため、ニッケルの一部をコバルトやアルミニウムで置換したリチウムニッケル複合酸化物が一般的に知られている。 However, when a lithium-ion secondary battery is manufactured using a lithium-nickel composite oxide synthesized purely from nickel as a positive electrode material, its cycle characteristics are inferior to that of a cobalt-based battery, and when used and stored in high-temperature environments, It has the disadvantage that it is relatively easy to impair battery performance. For this reason, lithium-nickel composite oxides in which part of nickel is replaced with cobalt or aluminum are generally known.

リチウムニッケル複合酸化物等の製造方法として例えば特許文献1には、Ni塩とM塩の混合水溶液にアルカリ溶液を加えて、NiとMの水酸化物を共沈させ、得られた沈殿物を濾過、水洗、乾燥して、ニッケル複合水酸化物:Ni1-x(OH)を得る晶析工程と、
得られたニッケル複合水酸化物:Ni1-x(OH)とリチウム化合物とを、NiとMとの合計に対するLiのモル比:Li/(Ni+M)が1.00~1.15となるように混合し、さらに該混合物を、700℃以上1000℃以下の温度で焼成して、前記リチウムニッケル複合酸化物を得る焼成工程と、
得られたリチウムニッケル複合酸化物を水洗処理する水洗工程と、を有する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が開示されている。
For example, Patent Document 1 describes a method for producing lithium-nickel composite oxide, etc., in which an alkaline solution is added to a mixed aqueous solution of Ni salt and M salt to co-precipitate the hydroxides of Ni and M, and the resulting precipitate is A crystallization step of filtering, washing with water, and drying to obtain nickel composite hydroxide: Ni x M 1-x (OH) 2 ;
The obtained nickel composite hydroxide: Ni x M 1-x (OH) 2 and the lithium compound were mixed so that the molar ratio of Li to the sum of Ni and M: Li/(Ni+M) was 1.00 to 1.15. a firing step of obtaining the lithium-nickel composite oxide by mixing the mixture so that the mixture becomes 700°C or higher and 1000°C or lower;
A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery is disclosed, which includes a washing step of washing the obtained lithium-nickel composite oxide with water.

特開2012-119093号公報Japanese Patent Application Publication No. 2012-119093

ところで、近年ではリチウムイオン二次電池について更なる高容量化、およびサイクル特性の向上が求められており、これに対応するため、上述のリチウムニッケル複合酸化物や、その前駆体となるニッケル複合水酸化物については大粒径化と、粒度分布の拡がりを抑制することが求められている。 Incidentally, in recent years, there has been a demand for higher capacity and improved cycle characteristics for lithium ion secondary batteries, and in order to meet this demand, the above-mentioned lithium-nickel composite oxide and its precursor, nickel composite water, have been developed. Regarding oxides, it is required to increase the particle size and suppress the broadening of the particle size distribution.

そこで上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の一側面では、大粒径で、かつ粒度分布の拡がりを抑制したニッケル複合水酸化物の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the problems of the above-mentioned conventional techniques, one aspect of the present invention aims to provide a method for producing a nickel composite hydroxide that has a large particle size and suppresses the spread of the particle size distribution.

上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、
ニッケル塩を含む混合水溶液と、アルカリ水溶液と、錯化剤と、を反応槽に供給して反応水溶液を形成し、連続晶析法によりニッケル複合水酸化物を得る晶析工程を有し、
前記晶析工程では、前記反応水溶液のpH値を25℃基準で10以上13以下、アンモニア濃度を3g/L以上25g/L以下に制御し、
前記混合水溶液中の金属の濃度をC(mol/L)、
前記反応槽へ供給する前記混合水溶液の供給流量をQ(L/min)とした場合に、以下の式(1)を充足するニッケル複合水酸化物の製造方法を提供する。
According to one aspect of the present invention to solve the above problems,
A crystallization step of supplying a mixed aqueous solution containing a nickel salt, an alkaline aqueous solution, and a complexing agent to a reaction tank to form a reaction aqueous solution and obtaining a nickel composite hydroxide by a continuous crystallization method,
In the crystallization step, the pH value of the reaction aqueous solution is controlled to be 10 or more and 13 or less, and the ammonia concentration is 3 g / L or more and 25 g / L or less based on 25 ° C.,
The concentration of metal in the mixed aqueous solution is C (mol/L),
Provided is a method for producing a nickel composite hydroxide that satisfies the following formula (1), where the flow rate of the mixed aqueous solution supplied to the reaction tank is Q (L/min).

0.8≦Q×C 1.2・・・(1)

0.8≦Q×C 2 < 1.2...(1)

本発明の一態様によれば、大粒径で、かつ粒度分布の拡がりを抑制したニッケル複合水酸化物の製造方法を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a method for producing a nickel composite hydroxide that has a large particle size and suppresses the spread of the particle size distribution.

実施例1、2、比較例1、2で得られたニッケル複合水酸化物の粒度分布である。It is a particle size distribution of the nickel composite hydroxide obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.

以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
[ニッケル複合水酸化物の製造方法]
本実施形態のニッケル複合水酸化物の製造方法は、ニッケル塩を含む混合水溶液と、アルカリ水溶液とを反応槽に供給し、連続晶析法によりニッケル複合水酸化物を得る晶析工程を有することができる。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications and variations may be made to the following embodiments without departing from the scope of the present invention. Substitutions can be added.
[Method for producing nickel composite hydroxide]
The method for producing nickel composite hydroxide of the present embodiment includes a crystallization step of supplying a mixed aqueous solution containing a nickel salt and an alkaline aqueous solution to a reaction tank and obtaining a nickel composite hydroxide by a continuous crystallization method. I can do it.

そして、混合水溶液中の金属の濃度をC(mol/L)、反応槽へ供給する混合水溶液の供給流量をQ(L/min)とした場合に、以下の式(1)を充足することが好ましい。 When the concentration of metal in the mixed aqueous solution is C (mol/L) and the supply flow rate of the mixed aqueous solution to the reaction tank is Q (L/min), the following equation (1) can be satisfied. preferable.

0.8≦Q×C≦1.2・・・(1)
既述の様に、近年ではリチウムイオン二次電池について更なる高容量化、およびサイクル特性の向上が求められている。そして、リチウムイオン二次電池の正極材料として用いるリチウムニッケル複合酸化物を大粒径化することで、高容量化を図ることができる。また、粒度分布の拡がりを抑制することで、サイクル特性を高めることができる。これは相対的に粒子径の小さい粒子が混ざると、繰り返し充放電を行った際に該粒子径の小さい粒子に負荷がかかり充放電容量が低下する恐れがあるが、粒度分布の拡がりを抑制することで、係る現象が生じることを抑制できるからである。
0.8≦Q×C 2 ≦1.2...(1)
As mentioned above, in recent years, lithium ion secondary batteries are required to have even higher capacity and improved cycle characteristics. By increasing the particle size of the lithium-nickel composite oxide used as a positive electrode material for lithium ion secondary batteries, it is possible to increase the capacity. Moreover, by suppressing the spread of particle size distribution, cycle characteristics can be improved. This is because if particles with a relatively small particle size are mixed, there is a risk that the load will be applied to the small particles during repeated charging and discharging and the charge/discharge capacity will decrease, but this suppresses the spread of the particle size distribution. This is because it is possible to suppress the occurrence of such a phenomenon.

そして、リチウムニッケル複合酸化物は、前駆体となるニッケル複合水酸化物の粉体特性の影響を受けるため、リチウムニッケル複合酸化物と、その前駆体であるニッケル複合水酸化物について、大粒径で、かつ粒度分布の拡がりを抑制することが求められていた。 Since lithium-nickel composite oxide is affected by the powder characteristics of the nickel composite hydroxide that is its precursor, it is important to note that lithium-nickel composite oxide and its precursor, nickel composite hydroxide, have large particle diameters. There was a need to suppress the broadening of the particle size distribution.

そこで、本発明の発明者は、大粒径で、かつ粒度分布の拡がりを抑制できるニッケル複合水酸化物の製造方法について鋭意検討を行った。 Therefore, the inventors of the present invention conducted extensive studies on a method for producing a nickel composite hydroxide that has a large particle size and can suppress the spread of the particle size distribution.

ニッケル複合水酸化物の製造方法は、生産性を高める観点から、反応槽に、原料となるニッケル塩を含む混合水溶液と、アルカリ水溶液とを連続的に供給し、オーバーフローで析出した粒子を回収し、生産する連続晶析法を用いることが好ましい。連続晶析法によりニッケル複合水酸化物を生産した場合、バッチ式の晶析法と比較して大きな粒径の粒子が得やすいものの、粒度分布が拡がり易いという問題があった。 In order to increase productivity, the manufacturing method for nickel composite hydroxide involves continuously supplying a mixed aqueous solution containing a raw material nickel salt and an alkaline aqueous solution to a reaction tank, and collecting particles precipitated by overflow. , it is preferable to use a continuous crystallization method for producing. When nickel composite hydroxide is produced by a continuous crystallization method, it is easier to obtain particles with a larger particle size than by a batch crystallization method, but there is a problem in that the particle size distribution tends to expand.

そこで、得られるニッケル複合水酸化物の粒径を大きく維持したまま、粒度分布を抑制することについて検討を行った。 Therefore, we investigated how to suppress the particle size distribution while maintaining the large particle size of the obtained nickel composite hydroxide.

晶析により粒子を成長させる場合、反応槽内に滞留した時間が長いほど粒子は大粒径に育つ。連続晶析法の場合、オーバーフローで粒子を取り出すため、粒子がどれだけ槽内に滞留するかは確率論的に滞留時間分布として算出することができる。そして、滞留時間分布の拡がりを抑制することで、得られるニッケル複合水酸化物の粒度分布の拡がりを抑制することができる。 When growing particles by crystallization, the longer the particles stay in the reaction tank, the larger the particles grow. In the case of continuous crystallization, particles are taken out by overflow, so how long the particles stay in the tank can be calculated probabilistically as a residence time distribution. By suppressing the spread of the residence time distribution, it is possible to suppress the spread of the particle size distribution of the obtained nickel composite hydroxide.

反応槽内に存在する粒子の数である存在粒子数Nは、ニッケル複合水酸化物の金属成分を供給する、ニッケル塩を含む混合水溶液の槽内での局所的な過飽和度に依存する核発生率R(個/min)と平均滞留時間T(min)との積によって決まる。なお、核発生率Rは、単位時間あたりに発生する核の個数を意味する。核発生率Rは供給流量Q(L/min)の二乗と、該混合水溶液中の金属の濃度C(mol/L)の二乗との積に比例することが実験的に確かめられている。このことから存在粒子数Nは以下の式(A)の関係を満たす。 The number of existing particles N, which is the number of particles present in the reaction tank, is a nucleation that depends on the local supersaturation degree in the tank of the mixed aqueous solution containing nickel salt that supplies the metal component of the nickel composite hydroxide. It is determined by the product of the rate R (numbers/min) and the average residence time T (min). Note that the nucleus generation rate R means the number of nuclei generated per unit time. It has been experimentally confirmed that the nucleation rate R is proportional to the product of the square of the supply flow rate Q (L/min) and the square of the metal concentration C (mol/L) in the mixed aqueous solution. From this, the number N of existing particles satisfies the relationship of equation (A) below.

N∝RT∝QT・・・(A)
また、平均滞留時間Tは、混合水溶液の供給流量Qに反比例する。すなわち以下の式(B)の関係を満たす。
N∝RT∝Q 2 C 2 T...(A)
Moreover, the average residence time T is inversely proportional to the supply flow rate Q of the mixed aqueous solution. That is, the following equation (B) is satisfied.

Q∝1/T・・・(B)
上記式(A)、式(B)より、以下の式(C)が導かれる。
Q∝1/T...(B)
From the above formulas (A) and (B), the following formula (C) is derived.

N∝QC・・・(C)
そして、反応槽内の粒子の数である存在粒子数Nを所定の範囲内に保持することで、反応槽内の粒子の滞留時間分布を抑制し、得られるニッケル複合水酸化物の粒度分布を抑制することができる。このため、本実施形態のニッケル複合水酸化物の製造方法の晶析工程では、上記式(C)のQCを所定の範囲に保つように、混合水溶液中の金属の濃度C(mol/L)、および反応槽へ供給する混合水溶液の供給流量Q(L/min)を設定することができる。
N∝QC 2 ...(C)
By keeping the number N of existing particles, which is the number of particles in the reaction tank, within a predetermined range, the residence time distribution of particles in the reaction tank is suppressed, and the particle size distribution of the obtained nickel composite hydroxide is Can be suppressed. Therefore , in the crystallization step of the method for producing a nickel composite hydroxide of the present embodiment, the metal concentration C (mol/L ), and the supply flow rate Q (L/min) of the mixed aqueous solution supplied to the reaction tank can be set.

本発明の発明者の検討によれば、QCを0.8以上とすることで、反応槽内の粒子の数の変動を抑制でき、反応槽内の粒子の滞留時間分布の拡がりを抑制できる。このため、得られるニッケル複合水酸化物の粒度分布の拡がりを抑制できる。また、QCを1.2以下とすることで、反応槽内の粒子の数が過剰に多くなることを抑制し、反応槽内の粒子の成長を促進できる。このため、十分な大きさに成長した大粒径のニッケル複合水酸化物を得ることができる。 According to studies by the inventors of the present invention, by setting QC2 to 0.8 or more, it is possible to suppress fluctuations in the number of particles in the reaction tank and to suppress the spread of the residence time distribution of particles in the reaction tank. . Therefore, broadening of the particle size distribution of the obtained nickel composite hydroxide can be suppressed. Further, by setting QC 2 to 1.2 or less, it is possible to suppress the number of particles in the reaction tank from increasing excessively and promote the growth of particles in the reaction tank. Therefore, it is possible to obtain a large particle size nickel composite hydroxide that has grown to a sufficient size.

上記QCは、上述のように0.8以上1.2以下であることが好ましく、0.9以上1.1以下であることがより好ましく、0.95以上1.05以下であることがさらに好ましい。 As mentioned above, the QC 2 is preferably 0.8 or more and 1.2 or less, more preferably 0.9 or more and 1.1 or less, and preferably 0.95 or more and 1.05 or less. More preferred.

晶析工程においては、上述のようにニッケル塩を含む混合水溶液と、アルカリ水溶液とを反応槽に供給し、連続晶析法によりニッケル複合水酸化物を得ることができる。 In the crystallization step, as described above, a mixed aqueous solution containing a nickel salt and an alkaline aqueous solution are supplied to a reaction tank, and a nickel composite hydroxide can be obtained by a continuous crystallization method.

具体的には例えば以下の手順により実施することが好ましい。 Specifically, it is preferable to carry out the following procedure, for example.

まず、反応槽内に水を入れて所定の雰囲気、温度に制御する。なお、晶析工程の間、反応槽内の雰囲気は特に限定されないが、例えば窒素雰囲気等の不活性雰囲気とすることができる。また、不活性ガスに加えて、空気等の酸素を含有する気体をあわせて供給し、反応槽内の溶液の溶存酸素濃度を調整することもできる。反応槽内には水に加えて、後述するアルカリ水溶液や、錯化剤をさらに加えて初期水溶液とすることもできる。 First, water is poured into a reaction tank and the atmosphere and temperature are controlled to a predetermined level. Note that during the crystallization step, the atmosphere in the reaction tank is not particularly limited, but may be an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere. Further, in addition to the inert gas, a gas containing oxygen such as air can also be supplied to adjust the dissolved oxygen concentration of the solution in the reaction tank. In addition to water, an alkali aqueous solution or a complexing agent, which will be described later, may be further added to the reaction tank to form an initial aqueous solution.

次いで、反応槽内に、混合水溶液と、アルカリ水溶液とを加えて反応水溶液とする。そして、反応水溶液を一定速度にて撹拌してpHを制御することにより、反応槽内にニッケル複合水酸化物の粒子を共沈殿させ晶析させることができる
混合水溶液は、ニッケル塩と、ニッケル複合水酸化物に添加するニッケル以外の金属の塩とを含むことができる。例えば、ニッケル複合水酸化物として、ニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物を製造する場合、混合水溶液は、ニッケル塩と、コバルト塩と、アルミニウム塩とを含有することができる。また、ニッケル複合水酸化物として、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を製造する場合、混合水溶液は、ニッケル塩と、コバルト塩と、マンガン塩とを含むことができる。なお、いずれの場合であってもさらに任意の添加元素等を含む場合には、混合水溶液は添加元素の塩をさらに含むこともできる。
Next, the mixed aqueous solution and the alkaline aqueous solution are added to the reaction tank to form a reaction aqueous solution. Then, by stirring the reaction aqueous solution at a constant speed and controlling the pH, particles of nickel composite hydroxide can be co-precipitated and crystallized in the reaction tank.The mixed aqueous solution contains nickel salt and nickel composite hydroxide. A salt of a metal other than nickel may be added to the hydroxide. For example, when producing a nickel cobalt aluminum composite hydroxide as the nickel composite hydroxide, the mixed aqueous solution can contain a nickel salt, a cobalt salt, and an aluminum salt. Further, when producing a nickel cobalt manganese composite hydroxide as the nickel composite hydroxide, the mixed aqueous solution can contain a nickel salt, a cobalt salt, and a manganese salt. In any case, if any additional element is further included, the mixed aqueous solution may further include a salt of the additional element.

製造するニッケル複合水酸化物が含有する金属元素の塩の全てを1つの混合水溶液に添加せず、一部の金属塩を含む混合水溶液と、残部の金属塩を含む水溶液とを供給しても良い。また、各金属塩の水溶液を別々に調製し、各金属塩を含有する水溶液を反応槽に供給しても良い。この様に複数の溶液により金属塩を分けて反応槽に供給する場合、該複数の溶液全体での金属の濃度を、既述の混合水溶液中の金属の濃度Cとすることができる。 Even if all of the metal element salts contained in the nickel composite hydroxide to be manufactured are not added to one mixed aqueous solution, a mixed aqueous solution containing some metal salts and an aqueous solution containing the remaining metal salts are supplied. good. Alternatively, aqueous solutions of each metal salt may be prepared separately, and the aqueous solutions containing each metal salt may be supplied to the reaction tank. When the metal salt is divided into a plurality of solutions and supplied to the reaction tank in this way, the concentration of the metal in the whole of the plurality of solutions can be set to the concentration C of the metal in the mixed aqueous solution described above.

混合水溶液は、溶媒である水に対して、各金属の塩を添加することで調製することができる。塩の種類は特に限定されず、例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物等から選択された1種類以上の塩を用いることができる。なお、各金属の塩の種類は異なっていても良いが、不純物の混入を防ぐ観点から、同じ種類の塩とすることが好ましい。 The mixed aqueous solution can be prepared by adding salts of each metal to water as a solvent. The type of salt is not particularly limited, and for example, one or more types of salts selected from sulfates, nitrates, chlorides, etc. can be used. Although the types of salts for each metal may be different, it is preferable to use the same type of salt from the viewpoint of preventing contamination with impurities.

アルカリ水溶液は、溶媒である水にアルカリ成分を添加することで調製できる。アルカリ成分の種類は特に限定されないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等から選択された1種類以上を用いることができる。 An alkaline aqueous solution can be prepared by adding an alkaline component to water, which is a solvent. Although the type of alkali component is not particularly limited, for example, one or more types selected from sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, etc. can be used.

混合水溶液に含まれる金属元素の組成と、得られるニッケル複合水酸化物に含まれる金属元素の組成はほぼ一致する。したがって、目的とするニッケル複合水酸化物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整することが好ましい。 The composition of the metal elements contained in the mixed aqueous solution and the composition of the metal elements contained in the obtained nickel composite hydroxide are almost the same. Therefore, it is preferable to adjust the composition of the metal elements in the mixed aqueous solution to be the same as the composition of the metal elements in the target nickel composite hydroxide.

晶析工程では、上記混合水溶液とアルカリ水溶液以外にも任意の成分を混合水溶液に添加することができる。 In the crystallization step, any component other than the above mixed aqueous solution and alkaline aqueous solution can be added to the mixed aqueous solution.

例えば、アルカリ水溶液と併せて、錯化剤を反応水溶液に添加することもできる。 For example, a complexing agent can be added to the aqueous reaction solution together with the aqueous alkaline solution.

錯化剤は、特に限定されず、水溶液中でニッケルイオンやその他金属イオンと結合して錯体を形成可能なものであればよい。錯化剤としては例えば、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、特に限定されないが、例えば、アンモニア、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、フッ化アンモニウム等から選択された1種類以上を使用することができる。 The complexing agent is not particularly limited, and any complexing agent may be used as long as it can bond with nickel ions and other metal ions in an aqueous solution to form a complex. Examples of complexing agents include ammonium ion donors. The ammonium ion donor is not particularly limited, and for example, one or more types selected from ammonia, ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium carbonate, ammonium fluoride, etc. can be used.

晶析工程における反応水溶液の温度や、pHは特に限定されないが、例えば錯化剤を使用しない場合、反応水溶液の温度を、60℃を超えて80℃以下の範囲とすることが好ましく、かつ、反応水溶液の温度でのpHが10以上12以下(25℃基準)であることが好ましい。 The temperature and pH of the aqueous reaction solution in the crystallization step are not particularly limited, but for example, when a complexing agent is not used, the temperature of the aqueous reaction solution is preferably in the range of more than 60 ° C. and less than 80 ° C., and It is preferable that the pH of the aqueous reaction solution at temperature is 10 or more and 12 or less (based on 25° C.).

晶析工程において、錯化剤を使用しない場合、反応水溶液のpHを12以下とすることで、ニッケル複合水酸化物の粒子が細かい粒子となることを防ぎ、濾過性を高めることができる。 In the crystallization step, when a complexing agent is not used, by setting the pH of the aqueous reaction solution to 12 or less, it is possible to prevent the particles of the nickel composite hydroxide from becoming fine particles and improve filterability.

また、反応水溶液のpHを10以上とすることで、ニッケル複合水酸化物の粒子の生成速度を速め、例えばNi等の一部の成分がろ液中に残留等することを防ぐことができる。このため、目的組成のニッケル複合水酸化物の粒子を、より確実に得ることができる。 Further, by setting the pH of the aqueous reaction solution to 10 or more, the rate of production of nickel composite hydroxide particles can be increased, and it is possible to prevent some components such as Ni from remaining in the filtrate. Therefore, particles of nickel composite hydroxide having the desired composition can be obtained more reliably.

晶析工程において、錯化剤を使用しない場合、反応水溶液の温度を60℃超とすることで、Niの溶解度が上がるため、Niの沈殿量が目的組成からずれ、共沈にならない現象をより確実に回避できる。 In the crystallization process, when a complexing agent is not used, setting the temperature of the reaction aqueous solution to over 60°C will increase the solubility of Ni, so the amount of Ni precipitated will deviate from the target composition, making it easier to prevent coprecipitation. It can definitely be avoided.

また、反応水溶液の温度を80℃以下とすることで、水の蒸発量を抑制できるため、スラリー濃度が高くなることを防ぐことができる。スラリー濃度が高くなることを防ぐことで、例えば反応水溶液内に硫酸ナトリウム等の意図しない結晶が析出し、不純物濃度が高くなることを抑制できる。 Further, by setting the temperature of the aqueous reaction solution to 80° C. or lower, the amount of water evaporated can be suppressed, and therefore the slurry concentration can be prevented from increasing. By preventing the slurry concentration from increasing, for example, it is possible to suppress unintentional crystals such as sodium sulfate from precipitating in the reaction aqueous solution and increasing the impurity concentration.

一方、アンモニアなどのアンモニウムイオン供給体を錯化剤として使用する場合、Niの溶解度が上昇するため、晶析工程における反応水溶液のpHは10以上13以下(25℃基準)であることが好ましい。また、この場合、反応水溶液の温度が30℃以上60℃以下であることが好ましい。 On the other hand, when an ammonium ion donor such as ammonia is used as a complexing agent, the solubility of Ni increases, so the pH of the reaction aqueous solution in the crystallization step is preferably 10 or more and 13 or less (25° C. standard). Moreover, in this case, it is preferable that the temperature of the reaction aqueous solution is 30°C or more and 60°C or less.

反応水溶液に錯化剤としてアンモニウムイオン供給体を添加する場合、反応槽内において、反応水溶液中のアンモニア濃度は、3g/L以上25g/L以下で一定の範囲に保持することが好ましい。 When adding an ammonium ion donor as a complexing agent to the reaction aqueous solution, the ammonia concentration in the reaction aqueous solution is preferably maintained within a constant range of 3 g/L or more and 25 g/L or less in the reaction tank.

反応水溶液中のアンモニア濃度を3g/L以上とすることで、金属イオンの溶解度を特に一定に保持することができるため、形状や、粒径の整ったニッケル複合水酸化物の一次粒子を形成することができる。 By setting the ammonia concentration in the reaction aqueous solution to 3 g/L or more, the solubility of metal ions can be kept particularly constant, thereby forming primary particles of nickel composite hydroxide with a uniform shape and particle size. be able to.

反応水溶液中のアンモニア濃度を25g/L以下とすることで、金属イオンの溶解度が過度に大きくなることを防ぎ、反応水溶液中に残存する金属イオン量を抑制できるため、より確実に目的組成のニッケル複合水酸化物の粒子を得ることができる。 By setting the ammonia concentration in the reaction aqueous solution to 25 g/L or less, it is possible to prevent the solubility of metal ions from becoming excessively large and to suppress the amount of metal ions remaining in the reaction aqueous solution, thereby ensuring that nickel of the desired composition is produced. Particles of composite hydroxide can be obtained.

また、アンモニア濃度が変動すると、金属イオンの溶解度が変動し、組成が均一な水酸化物が形成されない恐れがあるため、一定の範囲に保持することが好ましい。例えば、晶析工程の間、アンモニア濃度は、上限と下限の幅を5g/L程度以内として所望の濃度に保持することが好ましい。 Furthermore, if the ammonia concentration fluctuates, the solubility of metal ions will fluctuate and there is a risk that hydroxide with a uniform composition will not be formed, so it is preferable to maintain it within a certain range. For example, during the crystallization step, the ammonia concentration is preferably maintained at a desired concentration with the width between the upper and lower limits being within about 5 g/L.

そして、混合水溶液とアルカリ水溶液、場合によってはさらにアンモニウムイオン供給体を含む水溶液を反応槽に連続的に供給して、反応槽からオーバーフローさせて沈殿物を採取し、濾過、水洗してニッケル複合水酸化物を得ることができる。 Then, a mixed aqueous solution, an alkaline aqueous solution, and an aqueous solution containing an ammonium ion donor in some cases are continuously supplied to the reaction tank, and the precipitate is collected by overflowing from the reaction tank, filtered and washed with nickel composite water. Oxide can be obtained.

本実施形態のニッケル複合水酸化物の製造方法により製造するニッケル複合水酸化物の組成は特に限定されず、製造するリチウムイオン二次電池用正極活物質の組成にあわせて選択することができる。例えば、本実施形態のニッケル複合水酸化物の製造方法により製造するニッケル複合水酸化物は、一般式:Ni1-x-yCoAl(OH)2+α(0≦x≦0.3、0.005≦y≦0.15、0≦α≦0.5)で表されるニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物であるか、一般式:NiCoMn(OH)2+β(a+b+c+d=1、0.1≦a≦0.7、0.1≦b≦0.5、0.1≦c≦0.8、0≦d≦0.02、0≦β≦0.5、Mは、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、およびWから選択される1種以上の添加元素)で表されるニッケルコバルトマンガン複合水酸化物とすることができる。
[リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法]
既述のニッケル複合水酸化物は、リチウムイオン二次電池用正極活物質の前駆体として用いることができる。
The composition of the nickel composite hydroxide produced by the method for producing a nickel composite hydroxide of the present embodiment is not particularly limited, and can be selected according to the composition of the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery to be produced. For example, the nickel composite hydroxide produced by the method for producing a nickel composite hydroxide of the present embodiment has the general formula: Ni 1-x-y Co x Al y (OH) 2+α (0≦x≦0.3, 0.005≦y≦0.15, 0≦α≦0.5) or the general formula: Ni a Co b Mn c M d (OH) 2+β (a+b+c+d =1, 0.1≦a≦0.7, 0.1≦b≦0.5, 0.1≦c≦0.8, 0≦d≦0.02, 0≦β≦0.5, M can be a nickel cobalt manganese composite hydroxide represented by one or more additive elements selected from Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W.
[Method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary battery]
The nickel composite hydroxide described above can be used as a precursor of a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery.

そこで次に、本実施形態のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法(以下、「正極活物質の製造方法」と記載する。)の構成例について説明する。 Next, a configuration example of the method for manufacturing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery (hereinafter referred to as "method for manufacturing a positive electrode active material") of the present embodiment will be described.

本実施形態の正極活物質の製造方法は以下の工程を有することができる。 The method for manufacturing a positive electrode active material of this embodiment can include the following steps.

既述のニッケル複合水酸化物と、リチウム化合物とを混合して、原料混合物を調製する混合工程。
原料混合物を、酸素含有雰囲気下で焼成する焼成工程。
A mixing step of preparing a raw material mixture by mixing the aforementioned nickel composite hydroxide and a lithium compound.
A firing process in which a raw material mixture is fired in an oxygen-containing atmosphere.

以下、各工程について説明する。
(混合工程)
混合工程では、既述のニッケル複合水酸化物の製造方法により製造したニッケル複合水酸化物と、リチウム化合物とを混合して、原料混合物を得ることができる。
Each step will be explained below.
(Mixing process)
In the mixing step, a raw material mixture can be obtained by mixing the nickel composite hydroxide produced by the method for producing a nickel composite hydroxide described above and a lithium compound.

ニッケル複合水酸化物は既に説明したため、ここでは説明を省略する。 Since the nickel composite hydroxide has already been explained, its explanation will be omitted here.

リチウム化合物としては特に限定されないが、例えば炭酸リチウムや、水酸化リチウム等から選択された1種類以上を用いることができる。なお、水酸化リチウムは水和水を有する場合があり、水和水を有するまま用いることもできるが、予め焙焼し、水和水を低減しておくことが好ましい。 The lithium compound is not particularly limited, and for example, one or more types selected from lithium carbonate, lithium hydroxide, etc. can be used. Note that lithium hydroxide may contain hydration water and can be used as is, but it is preferable to roast it in advance to reduce the hydration water.

ニッケル複合水酸化物とリチウム化合物との混合には、一般的な混合機を使用することができ、例えばシェーカーミキサーやレーディゲミキサー、ジュリアミキサー、Vブレンダー等から選択された1種類以上を用いることができる。混合工程における混合条件は特に限定されないが、ニッケル複合水酸化物等の原料の粒子等の形骸が破壊されない程度で、原料となる成分が十分に混合されるように条件を選択することが好ましい。 A general mixer can be used to mix the nickel composite hydroxide and the lithium compound, for example, one or more types selected from a shaker mixer, Loedige mixer, Julia mixer, V blender, etc. be able to. The mixing conditions in the mixing step are not particularly limited, but it is preferable to select the conditions so that the raw ingredients are sufficiently mixed without destroying the particles of the raw material such as nickel composite hydroxide.

原料混合物は、焼成工程に供する前に、混合工程で十分混合しておくことが好ましい。混合が十分でない場合には、個々の粒子間でLi/Meがばらつき、十分な電池特性が得られない等の問題が生じる可能性がある。なお、Li/Meは、原料混合物に含まれる、リチウム(Li)と、リチウム以外の金属(Me)との原子数の比を意味する。 It is preferable that the raw material mixture is sufficiently mixed in a mixing step before being subjected to the firing step. If the mixing is insufficient, Li/Me may vary among individual particles, which may cause problems such as insufficient battery characteristics. Note that Li/Me means the ratio of the number of atoms of lithium (Li) and a metal other than lithium (Me) contained in the raw material mixture.

そして、原料混合物と、焼成工程後に得られるリチウムニッケル複合酸化物とで、含有する各金属の割合はほとんど変化しない。このため、混合工程では、原料混合物における各金属の含有割合が、本実施形態の正極活物質の製造方法により得られる正極活物質の目的とする各金属の含有割合と同じになるように混合することが好ましい。
(焼成工程)
焼成工程では、混合工程で得た原料混合物を酸素含有雰囲気下、焼成し、リチウムニッケル複合酸化物を得ることができる。
The ratio of each metal contained in the raw material mixture and the lithium-nickel composite oxide obtained after the firing process hardly changes. For this reason, in the mixing step, the content ratio of each metal in the raw material mixture is mixed so that it is the same as the content ratio of each metal aimed at in the positive electrode active material obtained by the method for producing a positive electrode active material of this embodiment. It is preferable.
(Firing process)
In the firing step, the raw material mixture obtained in the mixing step is fired in an oxygen-containing atmosphere to obtain a lithium-nickel composite oxide.

焼成工程において原料混合物を焼成すると、ニッケル複合水酸化物の粒子にリチウム化合物中のリチウムが拡散するので、多結晶構造の粒子からなるリチウムニッケル複合酸化物が形成される。 When the raw material mixture is fired in the firing step, lithium in the lithium compound diffuses into the particles of the nickel composite hydroxide, so that a lithium-nickel composite oxide consisting of particles with a polycrystalline structure is formed.

原料混合物の焼成温度は特に限定されないが、例えば650℃以上900℃以下とすることが好ましく、650℃以上850℃以下とすることがより好ましい。焼成温度を650℃以上とすることで、ニッケル複合水酸化物中にリチウムを十分に拡散することができ、余剰のリチウムや、未反応のニッケル複合水酸化物が残存することを抑制できる。また、得られるリチウムニッケル複合酸化物の結晶性を高めることができるため好ましい。 The firing temperature of the raw material mixture is not particularly limited, but is preferably, for example, 650°C or higher and 900°C or lower, more preferably 650°C or higher and 850°C or lower. By setting the firing temperature to 650° C. or higher, lithium can be sufficiently diffused into the nickel composite hydroxide, and it can be suppressed that excess lithium and unreacted nickel composite hydroxide remain. It is also preferable because it can improve the crystallinity of the obtained lithium-nickel composite oxide.

また、焼成温度を900℃以下とすることで、リチウムニッケル複合酸化物の粒子間が激しく焼結したり、異常粒成長が引き起こされることを抑制し、不定形な粗大粒子の発生を抑制できる。 Further, by setting the firing temperature to 900° C. or lower, it is possible to suppress violent sintering between particles of the lithium-nickel composite oxide and abnormal particle growth, and to suppress the generation of irregularly shaped coarse particles.

また、焼成工程中、リチウム化合物の融点付近の温度で一旦昇温を止め、保持することが好ましく、この場合1時間以上5時間以下保持することが好ましく、2時間以上5時間以下保持することがより好ましい。リチウム化合物の融点付近の温度で一旦昇温を止め、保持することで、ニッケル複合水酸化物とリチウム化合物とを、より均一に反応させることができる。 In addition, during the firing process, it is preferable to temporarily stop increasing the temperature and hold it at a temperature near the melting point of the lithium compound. In this case, it is preferable to hold the temperature for 1 hour or more and 5 hours or less, and it is preferable to hold it for 2 hours or more and 5 hours or less. More preferred. By temporarily stopping the temperature increase and maintaining the temperature near the melting point of the lithium compound, the nickel composite hydroxide and the lithium compound can be reacted more uniformly.

上述した焼成温度での保持時間についても特に限定されないが、例えば2時間以上とすることが好ましく、4時間以上とすることがより好ましい。焼成温度での保持時間を2時間以上とすることで、ニッケル複合水酸化物中にリチウムを十分に拡散させ、余剰のリチウムや未反応のニッケル複合水酸化物が残存することを抑制できる。また、得られるリチウムニッケル複合酸化物の結晶性を高めることができるため好ましい。 The holding time at the above-mentioned firing temperature is also not particularly limited, but is preferably 2 hours or more, and more preferably 4 hours or more, for example. By setting the holding time at the firing temperature to 2 hours or more, lithium can be sufficiently diffused into the nickel composite hydroxide, and excess lithium and unreacted nickel composite hydroxide can be suppressed from remaining. It is also preferable because it can improve the crystallinity of the obtained lithium-nickel composite oxide.

なお、焼成時間の上限値は特に限定されないが、生産性の観点から48時間以下であることが好ましい。 Note that the upper limit of the firing time is not particularly limited, but from the viewpoint of productivity, it is preferably 48 hours or less.

焼成時の雰囲気は、酸化性雰囲気とすることが好ましく、酸素濃度が18容量%以上100容量%以下の雰囲気とすることがより好ましい。これは酸素濃度を18容量%以上とすることで、得られるリチウムニッケル複合酸化物の結晶性を特に高めることができるからである。なお、酸素以外の残部は特に限定されないが、例えば窒素や、希ガス等の不活性ガスとすることができる。また、係る酸素以外の残部には二酸化炭素や、水蒸気等が含まれていても良い。焼成は、例えば大気ないしは酸素気流中で行うことがさらに好ましい。 The atmosphere during firing is preferably an oxidizing atmosphere, more preferably an atmosphere in which the oxygen concentration is 18% by volume or more and 100% by volume or less. This is because by setting the oxygen concentration to 18% by volume or more, the crystallinity of the obtained lithium-nickel composite oxide can be particularly improved. Note that the remainder other than oxygen is not particularly limited, and may be, for example, nitrogen or an inert gas such as a rare gas. Further, the remainder other than oxygen may include carbon dioxide, water vapor, and the like. It is more preferable that the firing is carried out, for example, in the atmosphere or in an oxygen stream.

なお、本実施形態の正極活物質の製造方法は、上記工程に限定されず、さらに任意の工程を有することもできる。 Note that the method for producing a positive electrode active material of this embodiment is not limited to the above steps, and may further include any steps.

例えば、混合工程に供するニッケル複合水酸化物を酸化焙焼する酸化焙焼工程を有することもできる。 For example, it is possible to include an oxidative roasting step in which the nickel composite hydroxide to be subjected to the mixing step is oxidized and roasted.

酸化焙焼工程を実施する場合、混合工程では、酸化焙焼を行ったニッケル複合水酸化物と、リチウム化合物とを混合して原料混合物とすることができる。
(酸化焙焼工程)
酸化焙焼工程を実施する場合、晶析工程で得られたニッケル複合水酸化物を酸素含有雰囲気中で焼成し、その後室温まで冷却することで、ニッケル複合酸化物を得ることができる。なお、酸化焙焼工程では、ニッケル複合水酸化物を焼成することで、水分を低減し、その少なくとも一部を上述のようにニッケル複合酸化物とすることができる。ただし、酸化焙焼工程において、ニッケル複合水酸化物を完全にニッケル複合酸化物に変換する必要はなく、ここでいうニッケル複合酸化物は、例えばニッケル複合水酸化物や、その中間体を含有していても良い。
When carrying out the oxidative roasting process, in the mixing process, the oxidative roasted nickel composite hydroxide and the lithium compound can be mixed to form a raw material mixture.
(Oxidation roasting process)
When performing the oxidation roasting step, the nickel composite hydroxide obtained in the crystallization step is fired in an oxygen-containing atmosphere, and then cooled to room temperature, thereby obtaining the nickel composite oxide. In addition, in the oxidation roasting step, by firing the nickel composite hydroxide, the moisture content can be reduced and at least a part of it can be converted into the nickel composite oxide as described above. However, it is not necessary to completely convert nickel composite hydroxide into nickel composite oxide in the oxidation roasting process, and the nickel composite oxide referred to here does not include, for example, nickel composite hydroxide or its intermediates. You can leave it there.

酸化焙焼工程における焙焼条件は特に限定されないが、酸素含有雰囲気中、例えば空気雰囲気中、350℃以上1000℃以下の温度で、5時間以上24時間以下焼成することが好ましい。 Although the roasting conditions in the oxidative roasting step are not particularly limited, it is preferable to perform the roasting in an oxygen-containing atmosphere, for example, in an air atmosphere, at a temperature of 350° C. or more and 1000° C. or less for 5 hours or more and 24 hours or less.

これは、焼成温度を350℃以上とすることで、得られるニッケル複合酸化物の比表面積が過度に大きくなることを抑制でき好ましいからである。また、焼成温度を1000℃以下とすることで、ニッケル複合酸化物の比表面積が過度に小さくなることを抑制でき好ましいからである。 This is because it is preferable to set the firing temperature to 350° C. or higher because it can prevent the specific surface area of the obtained nickel composite oxide from becoming excessively large. In addition, it is preferable to set the firing temperature to 1000° C. or lower because it can prevent the specific surface area of the nickel composite oxide from becoming excessively small.

焼成時間を5時間以上とすることで、焼成容器内の温度を特に均一にすることができ、反応を均一に進行させることができ、好ましい。また、24時間よりも長い時間焼成を行っても、得られるニッケル複合酸化物に大きな変化は見られないため、エネルギー効率の観点から、焼成時間は24時間以下とすることが好ましい。 By setting the firing time to 5 hours or more, the temperature inside the firing container can be made particularly uniform, and the reaction can proceed uniformly, which is preferable. Further, even if the sintering is performed for a time longer than 24 hours, no major change is observed in the obtained nickel composite oxide, so from the viewpoint of energy efficiency, the sintering time is preferably 24 hours or less.

熱処理の際の酸素含有雰囲気中の酸素濃度は特に限定されないが、例えば酸素濃度が20容量%以上であることが好ましい。酸素雰囲気とすることもできるため、酸素含有雰囲気の酸素濃度の上限値は100容量%とすることができる。 The oxygen concentration in the oxygen-containing atmosphere during the heat treatment is not particularly limited, but it is preferable, for example, that the oxygen concentration is 20% by volume or more. Since an oxygen atmosphere can also be used, the upper limit value of the oxygen concentration of the oxygen-containing atmosphere can be 100% by volume.

以上に説明した本実施形態の正極活物質の製造方法では、既述のニッケル複合水酸化物の製造方法により製造した、大粒径で、かつ粒度分布の拡がりを抑制したニッケル複合水酸化物を原料として用いている。このため、本実施形態の正極活物質の製造方法によれば、大粒径で、かつ粒度分布の拡がりを抑制した正極活物質を得ることができる。従って、該正極活物質をリチウムイオン二次電池の正極材料として用いた場合に、充放電容量、およびサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池とすることができる。 In the method for producing a positive electrode active material of the present embodiment described above, a nickel composite hydroxide having a large particle size and suppressing the spread of particle size distribution, which is produced by the method for producing a nickel composite hydroxide described above, is used. It is used as a raw material. Therefore, according to the method for producing a positive electrode active material of the present embodiment, a positive electrode active material having a large particle size and suppressing the spread of the particle size distribution can be obtained. Therefore, when the positive electrode active material is used as a positive electrode material for a lithium ion secondary battery, the lithium ion secondary battery can have excellent charge/discharge capacity and cycle characteristics.

以下、実施例を参照しながら本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
内部が円筒形状を有する反応槽(撹拌槽)を備えた晶析装置を用意した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
[Example 1]
A crystallizer equipped with a reaction tank (stirring tank) having a cylindrical shape inside was prepared.

反応槽内には、撹拌翼が設置されており、反応槽内の初期水溶液もしくは反応水溶液を、撹拌翼により撹拌できるように構成されている。また、反応槽にはオーバーフロー口が備えられており、連続的にオーバーフローさせて生成したニッケル複合水酸化物を回収できるように構成されている。 A stirring blade is installed in the reaction tank, and is configured so that the initial aqueous solution or the reaction aqueous solution in the reaction tank can be stirred by the stirring blade. Further, the reaction tank is equipped with an overflow port, and is configured to allow continuous overflow and recovery of the generated nickel composite hydroxide.

はじめに、反応槽(60L)内に、水を半分の量まで入れて撹拌しながら、槽内温度を45℃に設定した。晶析工程の間、初期水溶液、および反応水溶液は槽内温度と同じ温度に保たれることになる。また、反応槽内に、窒素ガス(N)と大気(Air)を供給して反応槽液中の溶存酸素濃度が1.5mg/L以上2.5mg/L以下となるようにN/Air流量を調整した。 First, water was poured into a reaction tank (60 L) to half the volume, and the temperature inside the tank was set at 45° C. while stirring. During the crystallization process, the initial aqueous solution and the reaction aqueous solution will be kept at the same temperature as the temperature inside the tank. In addition, nitrogen gas (N 2 ) and air are supplied into the reaction tank so that the dissolved oxygen concentration in the reaction tank liquid is 1.5 mg/L or more and 2.5 mg/L or less. Air flow rate was adjusted.

この反応槽内の水に、アルカリ水溶液である25質量%水酸化ナトリウム水溶液と、錯化剤である25質量%アンモニア水とを適量加えて、pH値が液温25℃基準で11.6に、アンモニア濃度が12g/Lとなるように初期水溶液を調製した。 Appropriate amounts of a 25% by mass aqueous sodium hydroxide solution, which is an alkaline aqueous solution, and a 25% by mass aqueous ammonia, which is a complexing agent, are added to the water in this reaction tank to adjust the pH value to 11.6 based on the liquid temperature of 25°C. An initial aqueous solution was prepared so that the ammonia concentration was 12 g/L.

同時に、硫酸ニッケルと、硫酸コバルトと、アルミン酸ナトリウムとを、ニッケルとコバルトとアルミニウムとの物質量の比が、Ni:Co:Al=80:15:5となるように純水に溶解して、金属の濃度が0.71mol/Lの混合水溶液を調製した。 At the same time, nickel sulfate, cobalt sulfate, and sodium aluminate were dissolved in pure water such that the ratio of the amounts of nickel, cobalt, and aluminum was Ni:Co:Al=80:15:5. A mixed aqueous solution having a metal concentration of 0.71 mol/L was prepared.

この混合水溶液を、反応槽の初期水溶液に対して2L/minの供給流量(供給速度)で滴下し、反応水溶液とした。この際、アルカリ水溶液である25質量%水酸化ナトリウム水溶液、および錯化剤である25質量%アンモニア水も一定速度で初期水溶液に滴下し、反応水溶液のpH値が、液温25℃基準で11.6に、アンモニア濃度が12g/Lに維持されるように制御した。係る操作により、ニッケル複合水酸化物粒子を晶析させた(晶析ステップ)。 This mixed aqueous solution was added dropwise to the initial aqueous solution in the reaction tank at a supply flow rate (feed rate) of 2 L/min to form a reaction aqueous solution. At this time, a 25% by mass aqueous sodium hydroxide solution, which is an alkaline aqueous solution, and a 25% by mass aqueous ammonia solution, which is a complexing agent, are also added dropwise to the initial aqueous solution at a constant rate, so that the pH value of the reaction aqueous solution is 11% based on the liquid temperature of 25°C. 6, the ammonia concentration was controlled to be maintained at 12 g/L. Through this operation, nickel composite hydroxide particles were crystallized (crystallization step).

その後、反応槽に設けられたオーバーフロー口より回収されたニッケル複合水酸化物粒子を含むスラリーをろ過し、イオン交換水で水溶性の不純物を洗浄除去したのち、乾燥させた。これにより、Ni0.80Co0.15Al0.05(OH)で表されるニッケル複合水酸化物を得た。 Thereafter, the slurry containing nickel composite hydroxide particles collected from an overflow port provided in the reaction tank was filtered, water-soluble impurities were washed and removed with ion-exchanged water, and then dried. As a result, a nickel composite hydroxide represented by Ni 0.80 Co 0.15 Al 0.05 (OH) 2 was obtained.

得られた、ニッケル複合水酸化物の粒度分布をレーザー回折散乱式粒度分布測定装置(日機装株式会社製、マイクロトラックHRA)を用いて測定した。 The particle size distribution of the obtained nickel composite hydroxide was measured using a laser diffraction scattering particle size distribution analyzer (Microtrac HRA, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).

そして、得られた粒度分布から、平均粒径、および粒度分布の拡がりである[(D90-D10)/平均粒径]を算出した。 Then, from the obtained particle size distribution, the average particle size and the spread of the particle size distribution [(D90-D10)/average particle size] were calculated.

なお、平均粒径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値50%での粒径(D50)を意味する。 Note that the average particle size means the particle size (D50) at an integrated value of 50% in the particle size distribution determined by laser diffraction/scattering method.

また、D90は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布おける体積積算値90%での粒径を意味する。 Moreover, D90 means the particle size at 90% of the volume integrated value in the particle size distribution determined by laser diffraction/scattering method.

D10は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における体積積算値10%での粒径を意味する。 D10 means the particle size at 10% volume integrated value in the particle size distribution determined by laser diffraction/scattering method.

そして、粒度分布の拡がりである[(D90-D10)/平均粒径]が小さいほど、粒度分布の拡がりが小さいことを意味する。 The smaller the spread of the particle size distribution [(D90-D10)/average particle diameter], the smaller the spread of the particle size distribution.

結果を表1に示す。また、得られたニッケル複合水酸化物の粒度分布を図1に示す。
[実施例2]
晶析工程において、混合水溶液の金属濃度を0.5mol/L、混合水溶液の供給流量を4L/minとした点以外は、実施例1と同様にしてニッケル複合水酸化物を調製し、評価を行った。結果を表1に示す。また、得られたニッケル複合水酸化物の粒度分布を図1に示す。
[比較例1]
晶析工程において、混合水溶液の金属濃度を0.71mol/L、混合水溶液の供給流量を1L/minとした点以外は、実施例1と同様にしてニッケル複合水酸化物を調製し、評価を行った。結果を表1に示す。また、得られたニッケル複合水酸化物の粒度分布を図1に示す。
[比較例2]
晶析工程において、混合水溶液の金属濃度を1mol/L、混合水溶液の供給流量を2L/minとした点以外は、実施例1と同様にしてニッケル複合水酸化物を調製し、評価を行った。結果を表1に示す。また、得られたニッケル複合水酸化物の粒度分布を図1に示す。
The results are shown in Table 1. Moreover, the particle size distribution of the obtained nickel composite hydroxide is shown in FIG.
[Example 2]
In the crystallization step, nickel composite hydroxide was prepared in the same manner as in Example 1, except that the metal concentration of the mixed aqueous solution was 0.5 mol/L, and the supply flow rate of the mixed aqueous solution was 4 L/min. went. The results are shown in Table 1. Moreover, the particle size distribution of the obtained nickel composite hydroxide is shown in FIG.
[Comparative example 1]
In the crystallization step, a nickel composite hydroxide was prepared in the same manner as in Example 1, except that the metal concentration of the mixed aqueous solution was 0.71 mol/L, and the supply flow rate of the mixed aqueous solution was 1 L/min. went. The results are shown in Table 1. Moreover, the particle size distribution of the obtained nickel composite hydroxide is shown in FIG.
[Comparative example 2]
In the crystallization step, a nickel composite hydroxide was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the metal concentration of the mixed aqueous solution was 1 mol/L, and the supply flow rate of the mixed aqueous solution was 2 L/min. . The results are shown in Table 1. Moreover, the particle size distribution of the obtained nickel composite hydroxide is shown in FIG.

Figure 0007371354000001
表1に示した結果によるとQ×Cが0.8以上1.2以下の範囲にある実施例1、2においては、得られたニッケル複合水酸化物の粒度分布の拡がりである[(D90-D10)/平均粒径]が1以下と十分に低くなることを確認できた。
Figure 0007371354000001
According to the results shown in Table 1, in Examples 1 and 2 where Q×C 2 is in the range of 0.8 or more and 1.2 or less, the particle size distribution of the obtained nickel composite hydroxide is expanded [( D90-D10)/average particle size] was confirmed to be sufficiently low at 1 or less.

比較例1においては、粒度分布の拡がりである[(D90-D10)/平均粒径]が1を超え粒度分布のばらつきが大きくなることを確認できた。 In Comparative Example 1, it was confirmed that the spread of the particle size distribution [(D90-D10)/average particle size] exceeded 1 and the variation in the particle size distribution became large.

一方、比較例2においては粒度分布の拡がりである[(D90-D10)/平均粒径]が1以下であるものの、粒度分布のピーク位置は6.97μmと、実施例1、2、比較例1と比較して、大幅に小さくなることが確認できた。 On the other hand, in Comparative Example 2, although the spread of the particle size distribution [(D90-D10)/average particle size] is 1 or less, the peak position of the particle size distribution is 6.97 μm, and Examples 1 and 2, Comparative Example It was confirmed that the size was significantly smaller than that of 1.

Claims (2)

ニッケル塩を含む混合水溶液と、アルカリ水溶液と、錯化剤と、を反応槽に供給して反応水溶液を形成し、連続晶析法によりニッケル複合水酸化物を得る晶析工程を有し、
前記晶析工程では、前記反応水溶液のpH値を25℃基準で10以上13以下、アンモニア濃度を3g/L以上25g/L以下に制御し、
前記混合水溶液中の金属の濃度をC(mol/L)、
前記反応槽へ供給する前記混合水溶液の供給流量をQ(L/min)とした場合に、以下の式(1)を充足するニッケル複合水酸化物の製造方法。
0.8≦Q×C<1.2・・・(1)
A crystallization step of supplying a mixed aqueous solution containing a nickel salt, an alkaline aqueous solution, and a complexing agent to a reaction tank to form a reaction aqueous solution and obtaining a nickel composite hydroxide by a continuous crystallization method,
In the crystallization step, the pH value of the reaction aqueous solution is controlled to be 10 or more and 13 or less, and the ammonia concentration is 3 g / L or more and 25 g / L or less based on 25 ° C.,
The concentration of metal in the mixed aqueous solution is C (mol/L),
A method for producing a nickel composite hydroxide that satisfies the following formula (1), where the flow rate of the mixed aqueous solution supplied to the reaction tank is Q (L/min).
0.8≦Q×C 2 <1.2...(1)
前記ニッケル複合水酸化物が、
一般式:Ni1-x-yCoAl(OH)2+α(0≦x≦0.3、0.005≦y≦0.15、0≦α≦0.5)で表されるニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物であるか、
一般式:NiCoMn(OH)2+β(a+b+c+d=1、0.1≦a≦0.7、0.1≦b≦0.5、0.1≦c≦0.8、0≦d≦0.02、0≦β≦0.5、Mは、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、およびWから選択される1種以上の添加元素)で表されるニッケルコバルトマンガン複合水酸化物である請求項1に記載のニッケル複合水酸化物の製造方法。
The nickel composite hydroxide is
Nickel cobalt represented by the general formula: Ni 1-x-y Co x Al y (OH) 2+α (0≦x≦0.3, 0.005≦y≦0.15, 0≦α≦0.5) Is it aluminum composite hydroxide?
General formula: Ni a Co b Mn c M d (OH) 2+β (a+b+c+d=1, 0.1≦a≦0.7, 0.1≦b≦0.5, 0.1≦c≦0.8, 0≦d≦0.02, 0≦β≦0.5, M is one or more additive elements selected from Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W) The method for producing a nickel composite hydroxide according to claim 1, which is a nickel cobalt manganese composite hydroxide.
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