JP7444535B2 - Method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, and molded article - Google Patents

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Description

本発明は、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法、及び、成形体に関する。 The present invention relates to a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a molded article.

近年、携帯電話やノート型パソコン等の携帯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かつ軽量な二次電池の開発が強く望まれている。また、xEVと呼ばれる環境対応自動車においても、ハイブリッド車(HEV)から高容量の二次電池を必要とするプラグインハイブリッド車(PHEV)や電気自動車(BEV)への移行が進んでいる。BEVは、1回の充電での走行距離がガソリン車に比べ短く、これを改善するため二次電池の高容量化が求められている。 In recent years, with the spread of mobile devices such as mobile phones and notebook computers, there is a strong desire to develop small and lightweight secondary batteries with high energy density. Furthermore, environmentally friendly vehicles called xEVs are also undergoing a transition from hybrid vehicles (HEVs) to plug-in hybrid vehicles (PHEVs) and electric vehicles (BEVs), which require high-capacity secondary batteries. BEVs can travel a shorter distance on a single charge than gasoline vehicles, and to improve this problem, there is a need for higher capacity secondary batteries.

このような要求を満たす二次電池として、非水系電解質二次電池用正極活物質があり、代表的な二次電池としてリチウムイオン二次電池がある。このリチウムイオン二次電池は、負極および正極と電解液等で構成され、負極および正極の活物質は、リチウムを脱離および挿入することの可能な材料が用いられている。 As a secondary battery that meets such requirements, there is a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a typical secondary battery is a lithium ion secondary battery. This lithium ion secondary battery is composed of a negative electrode, a positive electrode, an electrolyte, etc., and the active material of the negative electrode and positive electrode is a material that can desorb and insert lithium.

リチウムイオン二次電池は、現在、研究開発が盛んに行われているところであるが、中でも、層状またはスピネル型のリチウム金属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、高いエネルギー密度を有する電池として実用化が進んでいる。 Lithium-ion secondary batteries are currently undergoing active research and development, and among them, lithium-ion secondary batteries that use layered or spinel-type lithium metal composite oxide as the positive electrode material are 4V class. Since high voltage can be obtained, it is being put into practical use as a battery with high energy density.

これまで主に提案されている材料としては、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)や、リチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸化物(LiMn)などを挙げることができる。 The main materials that have been proposed so far include lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), which is relatively easy to synthesize, lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ), and lithium nickel cobalt manganese composite oxide (LiNi 1/ 3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ), lithium manganese composite oxide using manganese (LiMn 2 O 4 ), and the like.

これらの中でも、リチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)は、高容量で、かつ、高出力であり、今後の環境対応自動車の二次電池の正極活物質として求められる特性を満足するものとして注目されており、急速に需要が拡大しつつある。 Among these, lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ) has high capacity and high output, and is attracting attention as a material that satisfies the characteristics required as a positive electrode active material for secondary batteries of future environmentally friendly automobiles. Demand is rapidly increasing.

さらに、近年のXEVの需要拡大に伴い、その低価格化が求められている。そのため環境対応自動車の高コスト要因の一つである二次電池の低コスト化の要求が高まってきており、リチウム二次電池を構成する材料の一つである正極活物質も低コスト化を求められている。 Furthermore, with the recent increase in demand for XEVs, there is a need for lower prices. For this reason, there is an increasing demand for lower costs for secondary batteries, which are one of the reasons for the high costs of environmentally friendly vehicles, and there is also a demand for lower costs for positive electrode active materials, which are one of the materials that make up lithium secondary batteries. It is being

リチウムニッケル複合酸化物は、ニッケル複合水酸化物、ニッケル複合酸化物などのニッケルを含む化合物とリチウム化合物とを混合してリチウム混合物(原料混合物)を調製した後、リチウム混合物を焼成することで得ることができる。リチウム混合物の焼成は、例えば、650℃以上850℃以下程度の温度で3時間以上行われる。この焼成工程の間に、リチウム化合物がニッケルを含む化合物と反応(焼結)して、高い結晶性を有するリチウムニッケル複合酸化物が得られる。 Lithium-nickel composite oxide is obtained by mixing a nickel-containing compound such as nickel composite hydroxide or nickel composite oxide with a lithium compound to prepare a lithium mixture (raw material mixture), and then firing the lithium mixture. be able to. The lithium mixture is fired at a temperature of, for example, 650° C. or higher and 850° C. or lower for 3 hours or more. During this firing step, the lithium compound reacts (sinters) with the nickel-containing compound to obtain a lithium-nickel composite oxide having high crystallinity.

リチウム混合物の焼成は、一般的に、リチウム混合物の粉末を、匣鉢等の容器に入れて、焼成炉で焼成される。しかしながら、容器に粉末を入れて焼成した場合、熱伝導が悪く、発生ガスと反応ガスとの置換性も悪いため、高い結晶性を有するリチウムニッケル複合酸化物を製造するためには、長時間の昇温と反応の時間が必要になり、これらを含めたトータルの焼成時間が非常に長時間になってしまう。 Generally, lithium mixture powder is placed in a container such as a sagger and fired in a firing furnace. However, when the powder is placed in a container and fired, heat conduction is poor and the displacement between the generated gas and the reaction gas is also poor, so it takes a long time to produce a lithium-nickel composite oxide with high crystallinity. Temperature raising and reaction time are required, and the total firing time including these steps becomes extremely long.

リチウム混合物の粉末の焼成を効率よく行うための焼成条件について、これまでいくつかの提案がなされている。 Several proposals have been made regarding firing conditions for efficiently firing lithium mixture powder.

例えば、特許文献1には、ニッケル複合化合物とリチウム化合物とを混合して得られる混合物(粉)を焼成容器に充填して焼成する工程において、酸素を混合物内に十分に拡散させるため、混合物の盛り量(混合物を焼成容器に入れたときの厚さ)に対する特定の温度領域に保持される最小保持時間及び、酸素濃度の範囲をそれぞれ特定し、可能な限り効率よく、混合物を焼成する方法が示されている。 For example, in Patent Document 1, in the step of filling a firing container with a mixture (powder) obtained by mixing a nickel composite compound and a lithium compound and firing it, in order to sufficiently diffuse oxygen into the mixture, By identifying the minimum holding time and oxygen concentration range for the volume (thickness when the mixture is placed in the firing container) in a specific temperature range, we can find a method for firing the mixture as efficiently as possible. It is shown.

また、リチウム混合物を造粒して造粒物を得た後、又は、成形して成形体を得た後、焼成してリチウムニッケル複合酸化物を得る方法もいくつか開示されている。 Furthermore, several methods have been disclosed in which a lithium-nickel composite oxide is obtained by granulating a lithium mixture to obtain a granulated product or molding a lithium mixture to obtain a molded product and then firing the product.

例えば、特許文献2には、少なくともニッケル塩とリチウム塩とを所定量混合して原料混合物とし、該原料混合物を焼成してLiNiOを合成するに際して、原料混合物を造粒し得られた造粒物を焼成することを特徴とするLiNiO系層状複合酸化物の製造方法が記載されている。また、特許文献2の実施例には、アルミナ製容器に入れた約0.5mmの造粒物を焼成炉に装入した後、酸化ガスを導入しながら700℃まで昇温し、24時間保持して焼成合成物を得ることが記載されている。特許文献2によれば、上記製造方法により、所望の結晶構造を有する合成物を、作業面を含めて生産性よく製造できるとしている。 For example, Patent Document 2 discloses that at least a predetermined amount of a nickel salt and a lithium salt are mixed to form a raw material mixture, and when the raw material mixture is fired to synthesize LiNiO2 , the raw material mixture is granulated. A method for producing a LiNiO 2 -based layered composite oxide is described, which is characterized by firing the product. Furthermore, in the example of Patent Document 2, after charging a granulated material of approximately 0.5 mm in an alumina container into a firing furnace, the temperature is raised to 700°C while introducing an oxidizing gas, and the temperature is maintained for 24 hours. It is described that a calcined composite is obtained by According to Patent Document 2, by the above manufacturing method, a composite having a desired crystal structure can be manufactured with high productivity including the work surface.

また、特許文献3には、リチウム原料を含む原料混合物を造粒形成等の工程を得て成形体とした後、酸化性雰囲気下で700℃~1000℃の温度で2~15時間保持して焼成し、リチウム複合酸化物を合成することが記載されている。また、特許文献3の実施例には、原料混合物を、金型プレスにより2t/cmの圧力で成形してペレットにして、このペレットを800℃で10時間、純酸素雰囲気で焼成したことが記載されている。 Furthermore, Patent Document 3 discloses that after a raw material mixture containing a lithium raw material is formed into a molded body through processes such as granulation formation, it is held at a temperature of 700°C to 1000°C for 2 to 15 hours in an oxidizing atmosphere. It is described that a lithium composite oxide is synthesized by firing. Furthermore, in the example of Patent Document 3, the raw material mixture was molded into pellets using a die press at a pressure of 2t/ cm2 , and the pellets were fired at 800°C for 10 hours in a pure oxygen atmosphere. Are listed.

また、特許文献4の実施例には、原料を混合した混合粉末を直径50mm、厚さ5mmの成形体にプレス圧500Kg/cmでプレス成形し、厚さ1mmのアルミナスペーサーの破片をプレス成形体の適当な所に挟み込み、740℃で10時間焼成した後、そのまま引き続いて、820℃で20時間保持して焼成することが記載されている。特許文献4によれば、プレス成形は、分子間移動距離が短くなり、焼成時の結晶成長を促進するという点で極めて有用であるとしている。 In addition, in the example of Patent Document 4, a mixed powder of raw materials is press-molded into a molded body with a diameter of 50 mm and a thickness of 5 mm at a press pressure of 500 kg/ cm2 , and pieces of an alumina spacer with a thickness of 1 mm are press-molded. It is described that the material is placed in an appropriate place on the body, fired at 740°C for 10 hours, and then held and fired at 820°C for 20 hours. According to Patent Document 4, press molding is extremely useful in that it shortens the distance of intermolecular movement and promotes crystal growth during firing.

また、特許文献5には、リチウム化合物を含む原料をスラリー化して、噴霧又は凍結乾燥して得た乾燥品をプレス成形後焼成することが記載されている。また、特許文献5の実施例には、乾燥ゲルを、静的圧縮機を用いて2t/cm圧で成形し、φ14、厚み2mmのペレット状とし、これをアルミナ製ボートに入れ、管状炉にて酸素雰囲気中、750℃で48時間焼成したことが記載されている。 Further, Patent Document 5 describes that a raw material containing a lithium compound is made into a slurry, and a dried product obtained by spraying or freeze-drying is press-molded and then fired. Further, in the example of Patent Document 5, the dried gel is molded using a static compressor at 2 t/cm 2 pressure to form pellets with a diameter of 14 mm and a thickness of 2 mm, which is then placed in an alumina boat and placed in a tube furnace. It is described that the material was fired at 750° C. for 48 hours in an oxygen atmosphere.

ところで、リチウムニッケル複合酸化物のリチウム原料としては、一般的には、水酸化リチウム一水和物が用いられている。しかし、水酸化リチウム一水和物は、水分率が高く、焼成時に水酸化リチウム一水和物に由来して多くの水分が発生し、固相反応の反応性が低下したり、得られる正極活物質の組成のばらつきが大きくなったりする傾向がある。そこで、水酸化リチウム一水和物の水和水を除去した後、焼成して、焼成中の水分の発生率を減少させる方法がいくつか報告されている。 By the way, lithium hydroxide monohydrate is generally used as a lithium raw material for lithium-nickel composite oxide. However, lithium hydroxide monohydrate has a high moisture content, and a lot of moisture is generated from lithium hydroxide monohydrate during calcination, which may reduce the reactivity of the solid phase reaction or result in the positive electrode obtained. There is a tendency for variations in the composition of the active material to become large. Therefore, several methods have been reported in which the hydration water of lithium hydroxide monohydrate is removed and then the lithium hydroxide monohydrate is fired to reduce the rate of moisture generation during firing.

例えば、特許文献6では、リチウム原料として、50℃で12時間真空乾燥した後200℃で8時間真空乾燥して水和水を除去した無水の水酸化リチウムを用いることが記載されている。また、特許文献7では、ロータリーキルンを用いて450℃15分加熱して水酸化リチウムの水和水を除去する方法が記載されている。 For example, Patent Document 6 describes the use of anhydrous lithium hydroxide, which has been vacuum-dried at 50° C. for 12 hours and then vacuum-dried at 200° C. for 8 hours to remove water of hydration, as a lithium raw material. Further, Patent Document 7 describes a method of removing hydration water of lithium hydroxide by heating at 450° C. for 15 minutes using a rotary kiln.

特開2011-146309号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-146309 特開2000-072446号公報Japanese Patent Application Publication No. 2000-072446 特開平11-135123号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-135123 特開平06-290780号公報Japanese Patent Application Publication No. 06-290780 国際公開第98/06670号International Publication No. 98/06670 特開2015-122299号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-122299 特開2006-265023号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-265023

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、生産性を上げるため混合粉の盛り量を増やすと混合物の昇温時間が延び、また、発生ガスと反応ガスの置換が悪くなることから、焼成時間が長くなってしまい、生産性に限界がある。 However, in the technique described in Patent Document 1, when the amount of mixed powder is increased to increase productivity, the heating time of the mixture becomes longer, and the replacement of the generated gas and the reaction gas becomes worse, so the firing time is increased. It becomes long and there is a limit to productivity.

また、特許文献2に記載の技術では、容器に造粒物を詰めて焼成するため、熱伝導が十分でないことがある。また、リチウム混合物の粉末や、特許文献2に記載されるような粒径が1mm未満の造粒物では、例えば、焼成効率を上げるため、焼成炉内の雰囲気ガス流量を大きくした場合、粉末又は造粒物が容器から舞い上がり、収率が低下することがある。 Furthermore, in the technique described in Patent Document 2, since the granules are filled in a container and fired, heat conduction may not be sufficient. In addition, in the case of powder of a lithium mixture or granules with a particle size of less than 1 mm as described in Patent Document 2, for example, in order to increase the firing efficiency, when the atmospheric gas flow rate in the firing furnace is increased, powder or Granules may fly up from the container, reducing yield.

さらに、特許文献3~5に記載の技術では、より大きな成形体を形成して焼成を行っているが、実施例として具体的に開示される焼成条件は、焼成時間が10時間以上を要するため、生産性が悪いという問題がある。 Furthermore, in the techniques described in Patent Documents 3 to 5, a larger molded body is formed and fired, but the firing conditions specifically disclosed as examples require a firing time of 10 hours or more. , there is a problem of poor productivity.

一方、リチウム原料として、水分を除去した水酸化リチウム(例、無水水酸化リチウム)を用いた場合、焼成の生産性向上によるコスト低減効果があると考えられるが、例えば、特許文献5に記載の技術では、水酸化リチウムの有する水和水の除去に20時間もの時間がかかり、また、装置投資や作業工数がかかるため、コストの低減幅は大きくない。また、特許文献6に記載の技術では、15分という短時間で、水酸化リチウム水和物の水和水を除去することが可能であるが、450℃という高温にする必要が有り、その装置コストやエネルギーコスト、処理後の冷却コストがかかるため、大きなコストの低減は望めない。 On the other hand, when lithium hydroxide from which water has been removed (e.g., anhydrous lithium hydroxide) is used as a lithium raw material, it is thought that there is a cost reduction effect due to improved firing productivity. With this technology, it takes as much as 20 hours to remove the hydration water contained in lithium hydroxide, and it also requires investment in equipment and man-hours, so the cost reduction is not large. In addition, with the technology described in Patent Document 6, it is possible to remove the hydration water of lithium hydroxide hydrate in a short time of 15 minutes, but it is necessary to raise the temperature to a high temperature of 450 ° C. Because of the costs, energy costs, and post-processing cooling costs, large cost reductions cannot be expected.

本発明は、上述の問題に鑑みて、より生産性高く、高い結晶性を有する正極活物質の簡便な製造方法、及び、その製造方法に好適に用いることができる成形体を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a simple method for producing a positive electrode active material with higher productivity and high crystallinity, and a molded article that can be suitably used in the production method. shall be.

本発明の第1の態様によれば、リチウムニッケル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、ニッケル複合酸化物と、水酸化リチウム一水和物とを混合してリチウム混合物を得ることと、リチウム混合物を成形して、密度1.3g/cm以上の成形体を得ることと、成形体を、酸化性雰囲気下、650℃以上850℃以下で焼成することと、を備え、リチウムニッケル複合酸化物は、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、及び、アルミニウム(Al)を含み、かつ、各元素の原子数比がLi:Ni:Co:Al=s:(1-x-y):x:y(ただし、0.93<s<1.03、0.03≦x≦0.10、0.03≦y≦0.10)で表される、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。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a lithium-nickel composite oxide, the method comprising: a nickel composite oxide and a lithium hydroxide monohydrate; Mixing to obtain a lithium mixture; Molding the lithium mixture to obtain a molded body with a density of 1.3 g/cm 3 or more; and firing the molded body at a temperature of 650°C or higher and 850°C or lower in an oxidizing atmosphere. The lithium-nickel composite oxide contains lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), and aluminum (Al), and the atomic ratio of each element is Li:Ni. :Co:Al=s:(1-x-y):x:y (however, 0.93<s<1.03, 0.03≦x≦0.10, 0.03≦y≦0.10 ) A method for manufacturing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery is provided.

また、水酸化リチウム一水和物の水分率は、42質量%以上48質量%以下であってもよい。また、成形体の密度が、1.4g/cm以上であってもよい。また、成形体における外形上の2点間の距離の最大値が1mm以上であってもよい。また、焼成は、焼成炉内に配置した板状部材の上に前記成形体を載置して行ってもよい。また、焼成後の焼成物を解砕すること、を備えてもよい。また、解砕後の焼成物を、水洗し、乾燥することを備えてもよい。また、焼成において、焼成温度の保持時間が3時間以下であってもよい。また、リチウムニッケル複合酸化物は、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、アルミニウム(Al)、及び、それ以外の元素Mを含み、かつ、各元素の原子数比がLi:Ni:Co:Al:M=s:(1-x-y):x:y:z(ただし、0.93<s<1.03、0.03≦x≦0.10、0.03≦y≦0.10、0<z≦0.1、Mは、Li、Ni、Co、Al及びO以外の元素)で表されてもよい。また、リチウムニッケル複合酸化物5gを100mlの純水に分散させ、10分間静置後の上澄み液に溶出したリチウム量が、リチウムニッケル複合酸化物全量に対して0.11質量%以下であってもよい。また、リチウムニッケル複合酸化物は、X線回折パターンのリートベルト解析から得られる3aサイトのリチウム席占有率が97.0%以上であってもよい。 Moreover, the moisture content of lithium hydroxide monohydrate may be 42% by mass or more and 48% by mass or less. Further, the density of the molded body may be 1.4 g/cm 3 or more. Moreover, the maximum value of the distance between two points on the outer shape of the molded article may be 1 mm or more. Further, the firing may be performed by placing the molded body on a plate-shaped member placed in a firing furnace. The method may also include crushing the fired product after firing. Further, the fired product after crushing may be washed with water and dried. Further, in the firing, the firing temperature may be maintained for 3 hours or less. In addition, the lithium-nickel composite oxide contains lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (Al), and other elements M, and the atomic ratio of each element is Li: Ni:Co:Al:M=s:(1-x-y):x:y:z (however, 0.93<s<1.03, 0.03≦x≦0.10, 0.03≦ y≦0.10, 0<z≦0.1, M may be represented by an element other than Li, Ni, Co, Al, and O). Further, the amount of lithium eluted into the supernatant liquid after dispersing 5 g of lithium-nickel composite oxide in 100 ml of pure water and allowing it to stand for 10 minutes is 0.11% by mass or less based on the total amount of lithium-nickel composite oxide. Good too. Further, the lithium nickel composite oxide may have a lithium site occupancy rate of 97.0% or more at the 3a site obtained from Rietveld analysis of the X-ray diffraction pattern.

本発明の第2の態様によれば、ニッケル(Ni)と、コバルト(Co)と、アルミニウム(Al)とを含み、各元素のモル比が、Ni:Co:Al=(1-x-y):x:y(0.03≦x≦0.10、0.03≦y≦0.10である。)で表されるニッケル複合酸化物と、水酸化リチウム一水和物と、を含み、バインダーを含まず、外形上の2点間の距離の最大値が1mm以上、密度が1.3g/cm以上である、成形体が提供される。 According to the second aspect of the present invention, nickel (Ni), cobalt (Co), and aluminum (Al) are included, and the molar ratio of each element is Ni:Co:Al=(1-xy ):x:y (0.03≦x≦0.10, 0.03≦y≦0.10); and lithium hydroxide monohydrate. , a molded article is provided which does not contain a binder, has a maximum distance between two points on the outer shape of 1 mm or more, and has a density of 1.3 g/cm 3 or more.

本発明によれば、より生産性高く、高い結晶性を有する正極活物質の簡便な製造方法、及び、その製造方法に好適に用いることができる成形体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a simple method for producing a positive electrode active material with higher productivity and high crystallinity, and a molded body that can be suitably used in the production method.

図1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した図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a method for manufacturing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. 図2は、ニッケル複合酸化物の製造方法の一例を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a method for producing a nickel composite oxide. 図3(A)~(D)は、成形体の一例を示した図である。FIGS. 3(A) to 3(D) are diagrams showing an example of a molded article. 図4(A)は、板状部材に載置された成形体の一例を示した図であり、図4(B)は、容器(筐体)にリチウム混合物の粉末を入れた一例を示した図である。FIG. 4(A) is a diagram showing an example of a molded body placed on a plate-like member, and FIG. 4(B) is a diagram showing an example of a lithium mixture powder placed in a container (casing). It is a diagram. 図5は、焼成後のリチウムニッケ複合酸化物の処理工程の一例を示した図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a treatment process for the lithium-nickel composite oxide after firing. 図6は、実施例で用いた評価用二次電池を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing a secondary battery for evaluation used in Examples. 図7は、成形体の密度と昇温速度との関係を示した図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the density of the molded body and the temperature increase rate.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下説明する実施形態に限定されるものではない。図面においては、適宜、模式的に表現することや、縮尺を変更して表現することがある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below. In the drawings, the drawings may be expressed schematically or with a changed scale, as appropriate.

1.非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法]
本実施形態は、リチウムニッケル複合酸化物を含む非水系電解質二次電池用正極活物質(以下、単に「正極活物質」ともいう。)の製造方法である。リチウムニッケル複合酸化物は、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、及び、アルミニウム(Al)の原子数比が、Li:Ni:Co:Al=s:(1-x-y):x:y(ただし、0.93<s<1.03、0.03≦x≦0.10、0.03≦y≦0.10)で表される。また、上記リチウムニッケル複合酸化物(以下、単に「複合酸化物」ともいう。)は、層状構造の結晶構造を有し、一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含んでもよい。
1. Manufacturing method of positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery]
The present embodiment is a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter also simply referred to as "positive electrode active material") containing a lithium-nickel composite oxide. The lithium-nickel composite oxide has an atomic ratio of lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), and aluminum (Al) such that Li:Ni:Co:Al=s:(1-xy ):x:y (0.93<s<1.03, 0.03≦x≦0.10, 0.03≦y≦0.10). Further, the lithium-nickel composite oxide (hereinafter also simply referred to as "composite oxide") has a layered crystal structure and may include secondary particles formed by agglomeration of primary particles.

図1は、本実施形態に係る正極活物質の製造方法の一例を示す図である。図1に示されるように、正極活物質の製造方法は、例えば、ニッケル複合酸化物と、水酸化リチウム一水和物と、を含むリチウム混合物を得ること(混合工程:ステップS10)と、リチウム混合物を成形して、成形体を得ること(成形工程:ステップS20)と、成形体を焼成すること(焼成工程:ステップS30)と、を備える。本実施形態に係る製造方法では、リチウム原料として、水酸化リチウム一水和物を用いることにより、無水水酸化リチウムを用いるよりも安価なコストで生産性高く、リチウム金属複合酸化物(正極活物質)を製造することができる。以下、各工程について説明する。 FIG. 1 is a diagram showing an example of a method for manufacturing a positive electrode active material according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the method for producing a positive electrode active material includes, for example, obtaining a lithium mixture containing a nickel composite oxide and lithium hydroxide monohydrate (mixing step: step S10), and lithium The method includes molding the mixture to obtain a molded body (molding process: step S20) and firing the molded body (firing process: step S30). In the manufacturing method according to the present embodiment, by using lithium hydroxide monohydrate as a lithium raw material, the cost is lower than using anhydrous lithium hydroxide, the productivity is high, and the lithium metal composite oxide (positive electrode active material ) can be manufactured. Each step will be explained below.

[混合工程:ステップS10]
まず、ニッケル複合酸化物と、水酸化リチウム一水和物とを混合してリチウム混合物を得る(ステップS10)。本実施形態の製造方法は、原料(前駆体)としてニッケル複合酸化物を用いることにより、非常に短時間の焼成で結晶性の高いリチウムニッケル複合酸化物を生産性高く得ることができる。以下、混合工程(ステップS10)に用いる各原料について説明する。
[Mixing process: Step S10]
First, a nickel composite oxide and lithium hydroxide monohydrate are mixed to obtain a lithium mixture (step S10). By using the nickel composite oxide as a raw material (precursor), the manufacturing method of the present embodiment can yield a highly crystalline lithium-nickel composite oxide with high productivity in a very short firing time. Each raw material used in the mixing step (step S10) will be explained below.

(ニッケル複合酸化物)
ニッケル複合酸化物は、ニッケル、コバルト、及び、アルミニウムを含む酸化物(以下、「ニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物」ともいう。)である。また、ニッケル複合酸化物は、ニッケル、コバルト、及び、アルミニウム以外に、他の元素Mを含んでもよく、他の元素Mとしては、例えば、モリブデン、タングステン、ケイ素、ホウ素、ニオブ、バナジウム、チタンなどが挙げられる。
(nickel composite oxide)
Nickel composite oxide is an oxide containing nickel, cobalt, and aluminum (hereinafter also referred to as "nickel cobalt aluminum composite oxide"). Further, the nickel composite oxide may contain other elements M in addition to nickel, cobalt, and aluminum, such as molybdenum, tungsten, silicon, boron, niobium, vanadium, titanium, etc. can be mentioned.

ニッケル複合酸化物は、例えば、ニッケル(Ni)と、コバルト(Co)と、アルミニウム(Al)とを含み、各元素の原子数比(モル比)が、Ni:Co:Al=(1-x-y):x:y(0.03≦x≦0.10、0.03≦y≦0.10)で表されてもよい。なお、ニッケル複合酸化物に含まれる各元素の比率は、成形体、及び、リチウムニッケル複合酸化物まで継承される。よって、ニッケル複合酸化物全体の組成は、得ようとするリチウムニッケル複合酸化物のリチウム以外の金属の組成と同様とすることができる。 The nickel composite oxide contains, for example, nickel (Ni), cobalt (Co), and aluminum (Al), and the atomic ratio (molar ratio) of each element is Ni:Co:Al=(1-x -y):x:y (0.03≦x≦0.10, 0.03≦y≦0.10). Note that the ratio of each element contained in the nickel composite oxide is inherited to the molded body and the lithium-nickel composite oxide. Therefore, the composition of the entire nickel composite oxide can be the same as the composition of metals other than lithium in the lithium-nickel composite oxide to be obtained.

また、ニッケル複合酸化物は、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、アルミニウム(Al)、及び、それ以外の他の元素Mを含んでもよく、各元素の原子数比(モル比)が、Ni:Co:Al:M=(1-x-y):x:y:z(0.03≦x≦0.10、0.03≦y≦0.10、0≦z≦0.10、Mは、Ni、Co、Al、及びO以外の元素)で表されてもよい。また、元素Mは、例えば、モリブデン、タングステン、ケイ素、ホウ素、ニオブ、バナジウム、チタンのうちの少なくとも一種であってもよい。 Further, the nickel composite oxide may contain nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (Al), and other elements M, and the atomic ratio (molar ratio) of each element is Ni :Co:Al:M=(1-x-y):x:y:z(0.03≦x≦0.10, 0.03≦y≦0.10, 0≦z≦0.10, M may be represented by an element other than Ni, Co, Al, and O). Further, the element M may be, for example, at least one of molybdenum, tungsten, silicon, boron, niobium, vanadium, and titanium.

ニッケル複合酸化物は、例えば、正極活物質の前駆体として用いられるニッケル複合水酸化物を酸化することで得ることができる。ニッケル複合酸化物を用いた場合、リチウム混合物の焼成時に発生する水蒸気の量が減少し、格段に反応が進みやすくなり、焼成時間を大幅に短縮することができる。以下、ニッケル複合酸化物の製造方法の一例について説明する。なお、ニッケル複合酸化物は、他の製造方法により得てもよい。 Nickel composite oxide can be obtained, for example, by oxidizing nickel composite hydroxide used as a precursor of a positive electrode active material. When a nickel composite oxide is used, the amount of water vapor generated during firing of the lithium mixture is reduced, the reaction progresses much more easily, and the firing time can be significantly shortened. An example of a method for producing a nickel composite oxide will be described below. Note that the nickel composite oxide may be obtained by other manufacturing methods.

図2は、ニッケル複合酸化物の製造方法の一例を示した図である。例えば、ニッケル複合酸化物は、図2に示すように、晶析(ステップS1)により得られたニッケル複合水酸化物を酸化焙焼すること(ステップS2)を備える方法により得ることができる。晶析により得られるニッケル複合水酸化物は、粒子全体で組成が均一となり、最終的に得られる正極活物質の組成も均一になる。なお、ニッケル複合酸化物は、晶析以外の方法により得てもよい。以下、ニッケル複合酸化物を製造する各工程について説明する。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a method for producing a nickel composite oxide. For example, as shown in FIG. 2, the nickel composite oxide can be obtained by a method comprising oxidizing and roasting the nickel composite hydroxide obtained by crystallization (step S1) (step S2). The nickel composite hydroxide obtained by crystallization has a uniform composition throughout the particles, and the composition of the finally obtained positive electrode active material also becomes uniform. Note that the nickel composite oxide may be obtained by a method other than crystallization. Each step of manufacturing the nickel composite oxide will be explained below.

[晶析工程;ステップS1]
ニッケル複合水酸化物は、ニッケルを含む塩(Ni塩)、コバルトを含む塩(Co塩)、及び、アルミニウムを含む塩(Al塩)を含有する水溶液に、中和剤などを供給して、晶析すること(ステップS1)で得られる。具体例としては、ニッケル塩、コバルト塩及びアルミニウム塩を含有する水溶液を攪拌しながら、アンモニウムイオン供給体などの錯化剤の存在下、アルカリ水溶液を用いて中和して、晶析反応を行うことで製造することができる。晶析法により得られたニッケル複合水酸化物は、一次粒子が凝集した二次粒子で構成され、このニッケル複合水酸化物粒子を前駆体として用いて得られる正極活物質も一次粒子が凝集した二次粒子で構成されたものとなる。
[Crystallization process; Step S1]
Nickel composite hydroxide is produced by supplying a neutralizing agent etc. to an aqueous solution containing a salt containing nickel (Ni salt), a salt containing cobalt (Co salt), and a salt containing aluminum (Al salt). It is obtained by crystallizing (step S1). As a specific example, a crystallization reaction is performed by neutralizing an aqueous solution containing a nickel salt, a cobalt salt, and an aluminum salt with an alkaline aqueous solution in the presence of a complexing agent such as an ammonium ion donor while stirring the aqueous solution. It can be manufactured by The nickel composite hydroxide obtained by the crystallization method is composed of secondary particles in which primary particles are aggregated, and the positive electrode active material obtained using these nickel composite hydroxide particles as a precursor is also composed of primary particles in which they aggregate. It is composed of secondary particles.

上記金属塩を含有する水溶液を調整する際に用いる金属塩としては、例えば、Ni、Co及びAlそれぞれの硫酸塩、硝酸塩、塩化物を用いることができる。また、上記金属塩を水溶液は、ニッケル、コバルト、アルミニウム以外の金属Mを含む塩を含んでもよい。 As the metal salt used when preparing the aqueous solution containing the metal salt, for example, sulfates, nitrates, and chlorides of Ni, Co, and Al can be used. Further, the aqueous solution of the metal salt may include a salt containing a metal M other than nickel, cobalt, and aluminum.

ニッケル複合水酸化物は、ニッケル(Ni)と、コバルト(Co)と、任意に他の金属(M)とを含むことができ、各元素のモル比が、Ni:Co:Al:M=(1-x-y):x:y:z(0.03≦x≦0.10、0.03≦y≦0.10、0≦z≦0.10)で表されることが好ましい。ニッケル複合水酸化物に含まれる各元素の比率は、ニッケル複合酸化物、成形体、及び、リチウムニッケル複合酸化物まで継承される。よって、ニッケル複合水酸化物全体の組成は、得ようとするリチウムニッケル複合酸化物のリチウム以外の金属の組成と同様とすることができる。 The nickel composite hydroxide can contain nickel (Ni), cobalt (Co), and optionally another metal (M), and the molar ratio of each element is Ni:Co:Al:M=( 1-xy):x:y:z (0.03≦x≦0.10, 0.03≦y≦0.10, 0≦z≦0.10). The ratio of each element contained in the nickel composite hydroxide is inherited to the nickel composite oxide, the molded body, and the lithium-nickel composite oxide. Therefore, the composition of the entire nickel composite hydroxide can be the same as the composition of metals other than lithium in the lithium-nickel composite oxide to be obtained.

なお、晶析方法としては、特に限定されず、例えば、連続晶析法、バッチ法などを用いることができる。連続晶析法は、例えば、反応容器からオーバーフローしたニッケル複合水酸化物を連続的に回収する方法であり、組成が等しいニッケル複合水酸化物を大量にかつ簡便に作製できる。また、連続晶析法で得られたニッケル複合酸化物は、広い粒度分布を有するため、これを用いて得られる成形体の充填密度を向上させることができる。なお、ニッケル複合水酸物の粒径は、例えば、1μm以上50μm以下である。 Note that the crystallization method is not particularly limited, and for example, continuous crystallization method, batch method, etc. can be used. The continuous crystallization method is, for example, a method of continuously recovering nickel composite hydroxide overflowing from a reaction vessel, and can easily produce a large amount of nickel composite hydroxide having the same composition. Further, since the nickel composite oxide obtained by the continuous crystallization method has a wide particle size distribution, it is possible to improve the packing density of a molded body obtained using the nickel composite oxide. Note that the particle size of the nickel composite hydroxide is, for example, 1 μm or more and 50 μm or less.

バッチ法は、より均一な粒径を有し、粒度分布の狭いニッケル複合水酸物を得ることができる。バッチ法で得られたニッケル複合水酸化物を用いて得られる成形体は、焼成の際、より均一にリチウム化合物(水酸化リチウム一水和物)と反応することができる。また、バッチ法で得られたニッケル複合水酸化物は、二次電池に用いられた際にサイクル特性や出力特性を低下させる原因の一つとなる微粉の混入を減少させることができる。 The batch method can obtain a nickel composite hydroxide having a more uniform particle size and a narrow particle size distribution. A molded body obtained using a nickel composite hydroxide obtained by a batch method can react more uniformly with a lithium compound (lithium hydroxide monohydrate) during firing. Further, the nickel composite hydroxide obtained by the batch method can reduce the contamination of fine powder, which is one of the causes of deterioration of cycle characteristics and output characteristics when used in a secondary battery.

[酸化焙焼:ステップS2]
次いで、ニッケル複合水酸化物を、酸化焙焼(熱処理)をすることにより、ニッケル複合酸化物を得る(ステップS2)。酸化焙焼の条件は、ニッケル複合水酸化物の大部分がニッケル複合酸化物に変換される条件であれば、特に限定されないが、例えば、酸化焙焼の温度は600℃以上800℃以下であることが好ましい。酸化焙焼の温度が600℃未満である場合、ニッケル複合水酸化物(前駆体)に水分が残留して酸化が十分に進まないことがある。一方、酸化焙焼の温度が800℃を超える場合、複合酸化物同士が結着して粗大粒子が形成されることがある。また、酸化焙焼の温度が高すぎる場合、多くのエネルギーを使用するため、コストの観点から、生産性が低下し、工業的に適当ではない。
[Oxidation roasting: Step S2]
Next, the nickel composite hydroxide is subjected to oxidative roasting (heat treatment) to obtain a nickel composite oxide (step S2). The conditions for oxidative roasting are not particularly limited as long as most of the nickel composite hydroxide is converted to nickel composite oxide, but for example, the temperature for oxidative roasting is 600°C or higher and 800°C or lower. It is preferable. When the temperature of oxidative roasting is less than 600° C., moisture may remain in the nickel composite hydroxide (precursor) and oxidation may not proceed sufficiently. On the other hand, when the temperature of oxidative roasting exceeds 800° C., composite oxides may bind together to form coarse particles. Furthermore, if the temperature of oxidative roasting is too high, a large amount of energy is used, which lowers productivity from the viewpoint of cost and is not industrially appropriate.

酸化焙焼の時間は、例えば、0.5時間以上3.0時間以下であることが好ましい。酸化焙焼の時間が0.5時間未満である場合、ニッケル複合水酸化物の酸化が十分に進まないことがある。一方、酸化焙焼の時間が3.0時間を超える場合、エネルギーコストが大きくなり、生産性が低下し、工業的に適当ではない。 The oxidative roasting time is preferably, for example, 0.5 hours or more and 3.0 hours or less. If the oxidative roasting time is less than 0.5 hours, the oxidation of the nickel composite hydroxide may not proceed sufficiently. On the other hand, when the oxidative roasting time exceeds 3.0 hours, the energy cost increases, productivity decreases, and it is not industrially suitable.

(水酸化リチウム一水和物)
リチウム化合物としては、水酸化リチウム一水和物(LiOH・HO)を用いる。水酸化リチウム一水和物を用いた場合、炭酸リチウム等を用いた場合に比較して、焼結の際、高い反応性を有する。また、リチウム化合物として水酸化リチウム一水和物を用いた場合、水酸化リチウムが持つ性質で結着されるため、成形条件によってはバインダーが不要である。リチウム混合物がバインダーを含まない場合、正極活物質への不純物の混入をより抑制することができる。
(Lithium hydroxide monohydrate)
As the lithium compound, lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) is used. When lithium hydroxide monohydrate is used, it has higher reactivity during sintering than when lithium carbonate or the like is used. Furthermore, when lithium hydroxide monohydrate is used as the lithium compound, the properties of lithium hydroxide bind, so a binder is not necessary depending on the molding conditions. When the lithium mixture does not contain a binder, contamination of impurities into the positive electrode active material can be further suppressed.

リチウム原料として水和水を有する水酸化リチウムを用いた場合、無水の水酸化リチウムを用いた場合と比較して、焼成の際に水分がより多く発生する。この発生した水分により、リチウム混合物内及び、焼成雰囲気の酸素濃度が低下すると、焼結反応が進みにくくなることがある。しかしながら、本実施形態の製造方法では、リチウム混合物を成形して(ステップS20)、焼成する(ステップS30)ことにより、水和水を有する水酸化リチウムを用いた場合でも、短時間の焼成で結晶性が高く、十分な品質を有するリチウム金属複合酸化物(正極活物質)を得ることができる。この理由は、特に限定されないが、成形体内の空間が適度に減少して、成形体内の水分(発生ガス)の排出が速くなり、かつ、酸素(反応ガス)が成形体内部に導入されやすくなったためと考えられる。 When lithium hydroxide having hydration water is used as a lithium raw material, more water is generated during firing than when anhydrous lithium hydroxide is used. When the oxygen concentration in the lithium mixture and in the sintering atmosphere decreases due to the generated moisture, the sintering reaction may become difficult to proceed. However, in the manufacturing method of the present embodiment, by molding the lithium mixture (step S20) and firing it (step S30), even when using lithium hydroxide having hydration water, crystallization can be achieved in a short time by firing. A lithium metal composite oxide (positive electrode active material) having high properties and sufficient quality can be obtained. The reason for this is, although not particularly limited, that the space inside the molded body is appropriately reduced, the moisture (generated gas) inside the molded body is discharged faster, and oxygen (reactive gas) is more easily introduced into the molded body. It is thought that this was due to an accident.

また、水酸化リチウム一水和物は、水分率が42質量%以上48質量%以下であることが好ましい。なお、水分率は、水和水を含めた量である。また、水分率は、測定対象となる水酸化リチウムを200℃、8時間で真空乾燥して得られた水分含有率を0質量%として、真空乾燥前後の重量を測定することにより算出される。また、不純物を低減するという観点から、トータルカーボンが1.0%以下である水酸化リチウム一水和物が好ましい。なお、トータルカーボン(全炭素含有量)は、高周波燃焼-赤外吸収法により測定できる値である。 Moreover, it is preferable that the moisture content of lithium hydroxide monohydrate is 42% by mass or more and 48% by mass or less. Note that the moisture content is the amount including hydration water. Moreover, the moisture content is calculated by measuring the weight before and after vacuum drying, assuming that the moisture content obtained by vacuum drying the lithium hydroxide to be measured at 200° C. for 8 hours is 0% by mass. Furthermore, from the viewpoint of reducing impurities, lithium hydroxide monohydrate having a total carbon content of 1.0% or less is preferable. Note that the total carbon (total carbon content) is a value that can be measured by high frequency combustion-infrared absorption method.

(リチウム混合物)
ニッケル複合酸化物と水酸化リチウム一水和物との混合割合は、ニッケル複合酸化物中のニッケル、コバルト及びアルミニウムの合計の原子数(Me)とリチウムの原子数(Li)との比(Li/Me比)が、0.93を超え1.03未満の範囲となるように混合される。Li/Me比が0.93以下である場合、焼成工程(ステップS30)において、一部のニッケル複合酸化物が反応せずに残存して十分な電池性能が得られないことがある。一方、Li/Me比が1.03以上である場合、焼成工程(ステップS30)において、焼結が促進され、焼成物が硬くなり解砕が困難になることや、得られるリチウムニッケル複合酸化物の粒径や結晶子径が大きくなりすぎ、十分な電池性能が得られないことがある。
(lithium mixture)
The mixing ratio of the nickel composite oxide and lithium hydroxide monohydrate is determined by the ratio of the total number of atoms of nickel, cobalt, and aluminum (Me) to the number of lithium atoms (Li) in the nickel composite oxide (Li /Me ratio) is in the range of more than 0.93 and less than 1.03. If the Li/Me ratio is 0.93 or less, some of the nickel composite oxide may remain unreacted in the firing process (step S30), and sufficient battery performance may not be obtained. On the other hand, when the Li/Me ratio is 1.03 or more, sintering is promoted in the firing process (step S30), and the fired product becomes hard and difficult to crush, and the resulting lithium-nickel composite oxide If the particle size or crystallite size of the battery becomes too large, sufficient battery performance may not be obtained.

二次電池の構成の違い等により、要求されるLi/Me比の値は異なるため、Li/Me比の値は、上記範囲内において、その要求に応じて適宜、設定することができる。なお、Li/Me比の値は、例えば、0.95以上1.03未満であってもよく、1.0以上1.03未満であってもよく、1.0を超え1.03未満であってもよい。 Since the required value of the Li/Me ratio differs depending on the configuration of the secondary battery, etc., the value of the Li/Me ratio can be appropriately set within the above range according to the request. The value of the Li/Me ratio may be, for example, 0.95 or more and less than 1.03, 1.0 or more and less than 1.03, and more than 1.0 and less than 1.03. There may be.

また、Li/Me比は、焼成工程(ステップS30)の前後でほぼ変化しないので、リチウム混合物中のLi/Me比が、リチウムニッケル複合酸化物中でもほぼ維持される。よって、ニッケル複合酸化物と水酸化リチウム一水和物との混合割合は、得ようとするリチウムニッケル複合酸化物中のLi/Me比と同じになるように、適宜調整することができる。 Further, since the Li/Me ratio does not substantially change before and after the firing step (step S30), the Li/Me ratio in the lithium mixture is substantially maintained even in the lithium-nickel composite oxide. Therefore, the mixing ratio of the nickel composite oxide and lithium hydroxide monohydrate can be adjusted as appropriate so that it becomes the same as the Li/Me ratio in the lithium-nickel composite oxide to be obtained.

ニッケル複合酸化物と水酸化リチウム一水和物との混合には、一般的な混合機を使用することができ、例えば、シェイカーミキサ、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る。またこの混合は、ニッケル複合酸化物の形骸が破壊されない程度で、十分に混合されればよい。混合が十分でない場合、個々の粒子間でLi/Me比がばらつき、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。 A general mixer can be used to mix the nickel composite oxide and lithium hydroxide monohydrate, and for example, a shaker mixer, Loedige mixer, Julia mixer, V blender, etc. can be used. Further, this mixing may be done sufficiently as long as the skeleton of the nickel composite oxide is not destroyed. If the mixing is insufficient, the Li/Me ratio may vary among individual particles, which may cause problems such as insufficient battery characteristics.

(バインダー)
リチウム混合物は、バインダーを含んでもよい。バインダーを含む場合、リチウム混合物の成形性が向上し、容易に種々の形状の成形体を形成することができる。バインダーとしては、公知のバインダーを用いることができ、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、カルボキシメチルセルロースなどを用いることができる。これらの中でもポリビニルアルコールを用いることが好ましい。
(binder)
The lithium mixture may also include a binder. When a binder is included, the moldability of the lithium mixture is improved, and molded bodies of various shapes can be easily formed. As the binder, a known binder can be used, and for example, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, carboxymethyl cellulose, etc. can be used. Among these, it is preferable to use polyvinyl alcohol.

リチウム混合物における、バインダーの含有量は、リチウム混合物全量に対して、例えば0.05質量%以上0.2質量%以下、好ましくは0.08質量%以上0.12質量%以下とすることができる。バインダーの含有量が上記範囲である場合、適度な強度を有する成形体を製造することができる。バインダーの含有量が多すぎる場合、成形体を構成するそれぞれの粒子の接着強度が強くなりすぎて、リチウムとニッケル複合酸化物との反応により生じる生成ガスの排出効率が低下したり、バインダーが分解して生じる炭酸ガス量が増加して、成形体内部で生成ガスが排出できずに、成形体の内圧が上昇して、成形体が破砕したりすることがある。 The content of the binder in the lithium mixture can be, for example, 0.05% by mass or more and 0.2% by mass or less, preferably 0.08% by mass or more and 0.12% by mass or less, based on the total amount of the lithium mixture. . When the content of the binder is within the above range, a molded article having appropriate strength can be produced. If the binder content is too large, the adhesive strength of each particle that makes up the molded body becomes too strong, which may reduce the efficiency of exhausting the gas produced by the reaction between lithium and nickel composite oxide, or cause the binder to decompose. As a result, the amount of carbon dioxide gas generated increases, and the generated gas cannot be discharged inside the molded body, and the internal pressure of the molded body increases, which may cause the molded body to fracture.

また、リチウム混合物は、バインダーを含まなくてもよい。リチウム化合物として、水酸化リチウム一水和物を用いた場合、バインダーを用いずに、ニッケル複合酸化物、及び、水酸化リチウムのみで成形体を形成することができる。バインダーを用いない場合、得られるリチウムニッケル複合酸化物中の不純物(例えば、炭素など)の含有量を低減することができる。 The lithium mixture may also be binder-free. When lithium hydroxide monohydrate is used as the lithium compound, a molded body can be formed using only the nickel composite oxide and lithium hydroxide without using a binder. When a binder is not used, the content of impurities (eg, carbon, etc.) in the obtained lithium-nickel composite oxide can be reduced.

[成形体の形成:ステップS20]
次いで、リチウム混合物を成形して、密度1.3g/cm以上の成形体を得る(ステップS20)。このように成形して高密度化することにより、リチウム混合物の粒子同士の接触面積が増え、伝熱が良くなり、さらに粒子間の空隙が減ることで、リチウム混合物内での水分や発生ガスが排出されやすくなり、熱と反応ガスが成形体内部に効率よく供給されて、非常に短時間で効率的に焼成することができる。
[Formation of molded body: Step S20]
Next, the lithium mixture is molded to obtain a molded body having a density of 1.3 g/cm 3 or more (step S20). By forming and densifying the lithium mixture in this way, the contact area between the particles of the lithium mixture increases, improving heat transfer. Furthermore, by reducing the voids between the particles, moisture and generated gases within the lithium mixture are reduced. The molded body can be easily discharged, heat and reaction gas can be efficiently supplied into the molded body, and the molded body can be fired efficiently in a very short time.

(成形体の密度)
成形体の密度は、好ましくは1.3g/cm以上であり、より好ましくは1.4g/cm以上である。成形体の密度が1.3g/cm未満の場合、成形体の強度が低く、ハンドリング時に崩れることがある。また、成形体の密度が1.4g/cm未満の場合、角と稜線の部分に欠けを生じたりして、収率が低下することがある。一方、成形体の密度の上限は特に限定されず、ニッケル複合酸化物の粒子構造が維持される程度の密度とすればよく、例えば、2.3g/cm以下であってもよい。なお、成形体中のニッケル複合酸化物の粒子構造が崩れた場合、得られる正極活物質の電池特性が低下する。なお、成形体の密度は、例えば、成形体を製造する際の面圧を調整することにより、上記範囲とすることができる。
(Density of molded body)
The density of the molded body is preferably 1.3 g/cm 3 or more, more preferably 1.4 g/cm 3 or more. When the density of the molded body is less than 1.3 g/cm 3 , the strength of the molded body is low and may collapse during handling. Furthermore, if the density of the molded product is less than 1.4 g/cm 3 , the yield may decrease due to chipping at corners and ridges. On the other hand, the upper limit of the density of the molded body is not particularly limited, and may be a density that maintains the particle structure of the nickel composite oxide, and may be, for example, 2.3 g/cm 3 or less. Note that if the particle structure of the nickel composite oxide in the molded body collapses, the battery characteristics of the resulting positive electrode active material will deteriorate. In addition, the density of the molded body can be made into the said range by adjusting the surface pressure at the time of manufacturing a molded body, for example.

成形体の密度は、例えば、1.3g/cm以上2.0g/cm以下であってもよい。成形体の密度が上記範囲である場合、焼成工程(ステップS30)における、成形体内部への伝熱性が非常に良好となる(図7参照)。 The density of the molded body may be, for example, 1.3 g/cm 3 or more and 2.0 g/cm 3 or less. When the density of the compact is within the above range, the heat transfer to the inside of the compact during the firing process (step S30) is very good (see FIG. 7).

また、後述するように、焼成(ステップS30)後に、解砕(ステップS40、図5参照)する場合、成形体の密度が高すぎると、焼成後の解砕性が悪くなり、粒度分布がブロードになることがある。よって、成形体の密度は、焼成工程(ステップS30)における反応性と、解砕工程(ステップS40)における解砕性を両立させるという観点から、好ましくは1.4g/cm以上1.7g/cm以下であり、より好ましくは1.4g/cm以上1.6g/cm以下、さらに好ましくは1.4g/cm以上1.5g/cm以下である。 Furthermore, as will be described later, when crushing (step S40, see FIG. 5) after firing (step S30), if the density of the compact is too high, the crushability after firing will be poor and the particle size distribution will be broad. It may become. Therefore, from the viewpoint of achieving both reactivity in the firing process (step S30) and crushability in the crushing process (step S40), the density of the compact is preferably 1.4 g/cm3 or more and 1.7 g/cm3 or more. cm 3 or less, more preferably 1.4 g/cm 3 or more and 1.6 g/cm 3 or less, even more preferably 1.4 g/cm 3 or more and 1.5 g/cm 3 or less.

(成形体の形状)
図3は、本実施形態で用いられる成形体の一例を示した図である。成形体10の形状は、特に限定されず、ブリケット、ペレット、タブレット、プレート、球状等の形状であってもよく、例えば、図3(A)~図3(C)に示すように、概略円柱状や概略楕円状であってもよく、図3(D)に示すように、プレート状(板状)であってもよい。また、成形体10の形状は、生産性の観点から、焼成装置への充填性が高いプレート状(板状)が好ましい。
(Shape of molded object)
FIG. 3 is a diagram showing an example of a molded body used in this embodiment. The shape of the molded body 10 is not particularly limited, and may be a briquette, a pellet, a tablet, a plate, a spherical shape, etc. For example, as shown in FIGS. 3(A) to 3(C), it is approximately circular. It may be columnar or roughly elliptical, or it may be plate-like (plate-like) as shown in FIG. 3(D). In addition, from the viewpoint of productivity, the shape of the molded body 10 is preferably a plate shape (plate shape), which allows for high filling into the firing apparatus.

(成形体の大きさ)
成形体の大きさは、特に限定されず、成形体を形成可能な範囲とすればよいが、例えば、成形体の外形上の2点間の距離の最大値が1mm以上である場合、成形体の製造工程における収率を90%以上とすることができる。また、成形体の大きさの上限は、特に限定されず、焼成炉内の形状にあわせて、適宜選択できる。なお、成形体は、ハンドリング性及び生産性の向上の観点から、外形上の2点間の距離の最大値が10mm以上1000mm以下であることが好ましく、50mm以上500mm以下がより好ましく、100mm以上500mmがさらに好ましい。また、後述する実施例で示されるように、成形体の外形上の2点間の距離が100mm以上500mm以下の範囲内である成形体は、同程度の高い熱伝導性を有するため、生成性をより向上させるという観点から、成形体の外形上の2点間の距離の最大値は、350mm以上500mm以下であってもよい。
(Size of molded object)
The size of the molded body is not particularly limited, and may be within a range that allows the molded body to be formed. For example, if the maximum distance between two points on the outline of the molded body is 1 mm or more, The yield in the manufacturing process can be 90% or more. Further, the upper limit of the size of the molded body is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the shape inside the firing furnace. In addition, from the viewpoint of improving handling properties and productivity, the maximum value of the distance between two points on the outer shape of the molded object is preferably 10 mm or more and 1000 mm or less, more preferably 50 mm or more and 500 mm or less, and 100 mm or more and 500 mm or less. is even more preferable. In addition, as shown in the examples described later, a molded product in which the distance between two points on the outer shape of the molded product is within the range of 100 mm or more and 500 mm or less has a similar high thermal conductivity, so it is easy to generate. From the viewpoint of further improving the temperature, the maximum value of the distance between two points on the outer shape of the molded article may be 350 mm or more and 500 mm or less.

例えば、図4(C)に示すように、成形体10がプレート状(板状)である場合、成形体10の厚さ(t)は、好ましくは5mm以上200mm以下であり、より好ましくは10mm以上100mm以下である。また、成形体10の厚さ方向に対して垂直な断面の面積は、例えば、10mm以上1000mm以下であってもよく、100mm以上10000mm以下であってもよい。 For example, as shown in FIG. 4(C), when the molded body 10 is plate-shaped, the thickness (t) of the molded body 10 is preferably 5 mm or more and 200 mm or less, more preferably 10 mm. It is not less than 100 mm. Further, the area of the cross section perpendicular to the thickness direction of the molded body 10 may be, for example, 10 mm 2 or more and 1000 mm 2 or less, or 100 mm 2 or more and 10000 mm 2 or less.

成形体を製造する装置としては、特に限定されず、リチウム混合物を加圧できるものであればよく、例えば、造粒機、打錠機、ブリケットマシン、プレス等を用いることができる。例えば、長辺及び短辺が10mm以上100mm以下、厚さが5mm以上200mm以下のプレート状の成形体を製造する場合、油圧式プレス機を用いることが好ましい。 The apparatus for producing the molded body is not particularly limited, and any apparatus that can pressurize the lithium mixture may be used, and for example, a granulator, tablet machine, briquette machine, press, etc. can be used. For example, when producing a plate-shaped molded body having long and short sides of 10 mm or more and 100 mm or less and a thickness of 5 mm or more and 200 mm or less, it is preferable to use a hydraulic press machine.

成形(ステップS20)の際の面圧は、リチウム混合物の組成や原料の粉体特性、成形体の形状等により、適宜調整され、例えば、プレート状の成形体を得る場合、形成時の面圧は、100kg/cm以上2000kg/cm以下であってもよく、150kg/cm以上1500kg/cm以下であってもよい。また、リチウム混合物がバインダーを含まない場合、面圧は200kg/cm以上であってもよい。 The surface pressure during molding (step S20) is adjusted as appropriate depending on the composition of the lithium mixture, the powder characteristics of the raw material, the shape of the molded body, etc. For example, when obtaining a plate-shaped molded product, the surface pressure during forming may be 100 kg/cm 2 or more and 2000 kg/cm 2 or less, or 150 kg/cm 2 or more and 1500 kg/cm 2 or less. Moreover, when the lithium mixture does not contain a binder, the surface pressure may be 200 kg/cm 2 or more.

[焼成:ステップS30]
次いで、得られた成形体を酸素雰囲気中、650℃以上850℃以下で焼成する(焼成工程、ステップS30)。成形体を焼成することにより、ニッケル複合酸化物と水酸化リチウム一水和物とが反応し、リチウムニッケル複合酸化物が生成される。上述した成形体を上記温度で焼成することにより、従来の焼成時間よりも非常に短い時間で、従来と同等以上の高い結晶性を有するリチウムニッケル複合酸化物(正極活物質)を得ることができる。
[Baking: Step S30]
Next, the obtained molded body is fired in an oxygen atmosphere at a temperature of 650° C. or higher and 850° C. or lower (firing step, step S30). By firing the compact, the nickel composite oxide and lithium hydroxide monohydrate react to produce a lithium-nickel composite oxide. By firing the above-mentioned compact at the above-mentioned temperature, a lithium-nickel composite oxide (positive electrode active material) having high crystallinity equal to or higher than conventional ones can be obtained in a much shorter time than conventional firing times. .

焼成条件は、成形体中のニッケル複合酸化物と水酸化リチウム一水和物とが反応して、リチウムニッケル複合酸化物が形成される条件であれば、特に限定されないが、例えば、温度を室温から徐々に上げ、650℃以上850℃以下の温度範囲で3時間以下保持することが好ましい。焼成温度が650℃未満である場合、リチウムの拡散が十分に行われなくなり、未反応の水酸化リチウム一水和物の粒子が残ったり、リチウムニッケル複合酸化物の結晶構造が十分整わなくなったりして、得られた正極活物質を用いた二次電池が十分な電池特性を有さないことがある。一方、焼成温度が850℃超である場合、リチウムニッケル複合酸化物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て、比表面積が低下することがある。また、正極活物質の比表面積が低下して、二次電池における正極の抵抗が上昇して電池容量が低下することがある。なお、焼成温度は、成形体の組成や形状に応じて、適宜、調整することができ、700℃以上800℃であってもよく、730℃以上770℃以下であってもよい。 The firing conditions are not particularly limited as long as the nickel composite oxide and lithium hydroxide monohydrate in the compact react to form a lithium-nickel composite oxide, but for example, the temperature can be set to room temperature. It is preferable to gradually increase the temperature from 650°C to 850°C and maintain the temperature for 3 hours or less. If the firing temperature is lower than 650°C, lithium will not diffuse sufficiently, leaving particles of unreacted lithium hydroxide monohydrate, or the crystal structure of the lithium-nickel composite oxide will not be well-organized. Therefore, a secondary battery using the obtained positive electrode active material may not have sufficient battery characteristics. On the other hand, if the firing temperature is higher than 850° C., intense sintering occurs between the lithium-nickel composite oxide particles and abnormal grain growth occurs, which may reduce the specific surface area. Further, the specific surface area of the positive electrode active material may decrease, and the resistance of the positive electrode in the secondary battery may increase, resulting in a decrease in battery capacity. The firing temperature can be adjusted as appropriate depending on the composition and shape of the molded body, and may be 700°C or higher and 800°C, or 730°C or higher and 770°C or lower.

上記焼成温度で成形体を保持する時間(以下、「保持時間」ともいう。)は、高い結晶性を有するリチウムニッケル複合酸化物が形成されれば、特に限定されないが、例えば、5時間以下であり、好ましくは3時間以下であり、より好ましくは2.5時間以下であり、2.5時間未満であってもよい。焼成時間が短いほど、生産性が向上する。また、焼成時間の下限は、例えば1時間以上であり、2時間以上であってもよい。 The time for holding the compact at the above firing temperature (hereinafter also referred to as "holding time") is not particularly limited as long as a lithium-nickel composite oxide with high crystallinity is formed, but for example, it is 5 hours or less. It is preferably 3 hours or less, more preferably 2.5 hours or less, and may be less than 2.5 hours. The shorter the firing time, the better the productivity. Further, the lower limit of the firing time is, for example, 1 hour or more, and may be 2 hours or more.

焼成炉の昇温速度は、例えば、3℃/分以上であり、生産性の観点から、3.5℃/分以上が好ましく、4℃/分以上がより好ましい。焼成炉の昇温速度が3℃/分未満の場合は、焼成時間が長くなってしまい生産性の向上が期待できない。また、焼成炉の昇温速度の上限は、特に限定されないが、6℃/分以下であってもよく、5℃/分以下であってもよい。昇温速度が6℃/分を超える場合、成形体内部の昇温が遅れて十分に反応が進まないため、製品の品質が低下してしまうことがある。 The heating rate of the firing furnace is, for example, 3°C/min or more, preferably 3.5°C/min or more, and more preferably 4°C/min or more from the viewpoint of productivity. If the heating rate of the firing furnace is less than 3° C./min, the firing time will become long and no improvement in productivity can be expected. Further, the upper limit of the heating rate of the firing furnace is not particularly limited, but may be 6° C./min or less, or may be 5° C./min or less. If the temperature increase rate exceeds 6° C./min, the temperature increase inside the molded body is delayed and the reaction does not proceed sufficiently, which may result in a decrease in product quality.

また、焼成炉の昇温速度は、急速に昇温した場合の成形体の中心部の昇温速度に合わせて適宜、調整してもよい。焼成炉の昇温速度は、例えば、急速に昇温した場合の成形体の中心部の昇温速度に対して、±1℃/分の範囲に調整してもよく、±0.5℃/分の範囲に調整してもよい。成形体の昇温速度に合わせて、焼成炉の昇温速度を調整することにより、焼結反応の速度を適切な範囲とし、発生ガスと反応ガスとの置換を効率的に行うことができる。 Further, the temperature increase rate of the firing furnace may be adjusted as appropriate in accordance with the temperature increase rate of the center portion of the molded body when the temperature is rapidly increased. For example, the heating rate of the firing furnace may be adjusted within the range of ±1°C/min, or ±0.5°C/min, relative to the heating rate at the center of the compact when the temperature is rapidly raised. It may be adjusted within a range of minutes. By adjusting the temperature increase rate of the firing furnace in accordance with the temperature increase rate of the compact, the rate of the sintering reaction can be kept within an appropriate range, and the generated gas can be efficiently replaced with the reaction gas.

また、焼成温度に到達するまでの成形体の中心部の昇温速度は、特に限定されず、例えば、3℃/分以上であり、3.5℃/分以上が好ましく、好ましくは4℃/分以上である。また、成形体の中心部の昇温速度の上限は、特に限定されず、6℃/分以下であってもよく、5℃/分以下であってもよい。なお、成形体の中心部の昇温速度は、成形体の中心部に熱電対を差し込んで測定できる。 Further, the rate of temperature increase at the center of the molded body until the firing temperature is reached is not particularly limited, and is, for example, 3°C/min or higher, preferably 3.5°C/min or higher, and preferably 4°C/min or higher. It's more than a minute. Further, the upper limit of the temperature increase rate at the center of the molded body is not particularly limited, and may be 6° C./min or less, or 5° C./min or less. Note that the rate of temperature increase at the center of the molded body can be measured by inserting a thermocouple into the center of the molded body.

焼成時の雰囲気は、大気雰囲気以上の酸素濃度を有する酸化性雰囲気であることが好ましく、酸素濃度が80容量%以上の雰囲気とすることがより好ましく、酸素濃度が100容量%であってもよい。すなわち、焼成は、酸素気流中で行なうことが好ましい。焼成時の雰囲気の酸素濃度が80容量%未満である場合、ニッケル複合酸化物と水酸化リチウム一水和物の反応に必要な量の酸素を供給できず、リチウムニッケル複合酸化物が十分に形成されない場合がある。 The atmosphere during firing is preferably an oxidizing atmosphere having an oxygen concentration higher than the atmospheric atmosphere, more preferably an atmosphere with an oxygen concentration of 80% by volume or more, and may have an oxygen concentration of 100% by volume. . That is, the firing is preferably performed in an oxygen stream. If the oxygen concentration in the atmosphere during firing is less than 80% by volume, the amount of oxygen required for the reaction between the nickel composite oxide and lithium hydroxide monohydrate cannot be supplied, and the lithium-nickel composite oxide is not sufficiently formed. It may not be possible.

焼成炉としては、特に限定されず、酸素気流中で加熱できるものであればよく、縦型炉、回転炉床炉及びローラーハースキルンなどを用いることができる。これらの中でも、設備投資とランニングコストの観点から、ローラーハースキルンを用いることが好ましい。 The firing furnace is not particularly limited as long as it can heat in an oxygen stream, and a vertical furnace, a rotary hearth furnace, a roller hearth kiln, etc. can be used. Among these, it is preferable to use a roller hearth kiln from the viewpoint of equipment investment and running cost.

図4(A)は、焼成する際、板状部材1に成形体10を載置した状態を示す図であり、図4(B)は、焼成する際、容器2にリチウム混合物の粉末20を入れた状態を示す図である。従来、リチウム混合物の粉末20や、造粒物を焼成する場合、図4(B)に示すように、匣鉢等の容器2に粉末又は造粒物を入れて焼成している。 FIG. 4(A) is a diagram showing a state in which the molded body 10 is placed on the plate-like member 1 during firing, and FIG. 4(B) is a diagram showing a state in which the lithium mixture powder 20 is placed in the container 2 during firing. FIG. Conventionally, when firing a lithium mixture powder 20 or granules, the powder or granules are placed in a container 2 such as a sagger and fired, as shown in FIG. 4(B).

焼成の際、従来と同様、容器2に成形体10を入れて焼成してもよいが、容器2を用いずに、焼成炉内に配置した板状部材1(例、セッター)に直接、成形体10を載置して焼成してもよい。なお、セッターは、成形体が焼成炉内で接触する部材(炉材)であり、図4(A)に示すように、成形体を載置可能な棚板、敷板等の板状部材1であることが好ましい。容器2を用いずに、板状部材1を用いる場合、成形体10と雰囲気ガスとの接触面積をより大きくして、前駆体と水酸化リチウム一水和物との反応をより促進することができ、かつ、焼成炉内への原料の投入量をより増加させることができる。 At the time of firing, the molded body 10 may be placed in the container 2 and fired as in the conventional method, but the molded body 10 may be placed directly in the plate member 1 (e.g., setter) placed in the firing furnace without using the container 2. The body 10 may be placed and fired. Note that the setter is a member (furnace material) with which the molded body comes into contact in the firing furnace, and as shown in FIG. It is preferable that there be. When using the plate member 1 without using the container 2, it is possible to increase the contact area between the molded body 10 and the atmospheric gas to further promote the reaction between the precursor and lithium hydroxide monohydrate. In addition, the amount of raw materials input into the firing furnace can be increased.

図5は、焼成後に得られたリチウムニッケル複合酸化物を処理する工程の一例を示す図である。図5に示すように、本実施形態に係る正極活物質の製造方法は、焼成工程(ステップS30)後に得られたリチウムニッケル複合酸化物(焼成物)を解砕して解砕物(リチウムニッケル複合酸化物の粉末)を得ること(解砕工程:ステップS40)と、解砕物を水洗およびろ過すること(水洗工程:ステップS50)と、水洗されたリチウムニッケル複合酸化物を乾燥すること(乾燥工程:ステップS60)と、を備えてもよい。なお、本実施形態に係る正極活物質の製造方法は、上記の解砕(ステップS40)、水洗(ステップS50)、及び、乾燥工程(ステップS60)を備えなくともよいし、これらの3つの工程のうち、少なくとも1つの工程を備えてもよい。以下、各工程について説明する。 FIG. 5 is a diagram showing an example of a process for treating the lithium-nickel composite oxide obtained after firing. As shown in FIG. 5, the method for producing a positive electrode active material according to the present embodiment includes crushing the lithium nickel composite oxide (fired product) obtained after the firing step (step S30) to create a crushed product (lithium nickel composite oxide). oxide powder) (crushing process: step S40), washing and filtering the crushed material with water (water washing process: step S50), and drying the washed lithium-nickel composite oxide (drying process). :Step S60). Note that the method for producing a positive electrode active material according to the present embodiment may not include the above-described crushing (step S40), washing with water (step S50), and drying step (step S60), or may include these three steps. At least one of these steps may be included. Each step will be explained below.

[解砕工程:ステップS40]
焼成(ステップS30)後に得られたリチウムニッケル複合酸化物(焼成物)は、さらに解砕してもよい(ステップS40)。解砕により、凝集又は軽度の焼結が生じているリチウムニッケル複合酸化物の二次粒子同士を分離し、得られる正極活物質の平均粒径や粒度分布を好適な範囲に調整することができる。また、成形体を焼成した場合、得られる焼成物は、成形時の形状を維持しているので、解砕(ステップS40)することが好ましい。なお、解砕とは、焼成時に二次粒子間の焼結ネッキングなどにより生じた複数の二次粒子からなる凝集体に、機械的エネルギーを投入して、二次粒子自体をほとんど破壊することなく分離させて、凝集体をほぐす操作をいう。
[Crushing process: Step S40]
The lithium-nickel composite oxide (fired product) obtained after firing (step S30) may be further crushed (step S40). By crushing, the secondary particles of the lithium-nickel composite oxide that are agglomerated or slightly sintered can be separated, and the average particle size and particle size distribution of the resulting positive electrode active material can be adjusted to a suitable range. . Further, when the molded body is fired, the fired product that is obtained maintains the shape at the time of molding, so it is preferable to crush it (step S40). Note that crushing is a process in which mechanical energy is applied to an aggregate consisting of multiple secondary particles that is generated due to sinter necking between secondary particles during firing, without destroying the secondary particles themselves. This refers to the operation of separating and loosening aggregates.

解砕の方法としては、公知の手段を用いることができ、たとえば、ピンミルやハンマーミル、分級機能付きの解砕機などを使用することができる。なお、この際、二次粒子を破壊しないように解砕力を適切な範囲に調整することが好ましい。
[水洗工程:ステップS50]
次いで、得られた解砕物を水洗してもよい(ステップS50)。リチウムニッケル複合酸化物(解砕物)を水洗することで、リチウムニッケル複合酸化物粒子表面の余剰のリチウムや不純物が除去され、より高容量で熱安定性が高い非水系電解質二次電池用正極活物質を得ることができる。ここで、水洗方法としては、特に限定されず、公知の技術が用いられる。
As a method of crushing, known means can be used, such as a pin mill, a hammer mill, a crusher with a classification function, etc. In addition, at this time, it is preferable to adjust the crushing force to an appropriate range so as not to destroy the secondary particles.
[Water washing process: Step S50]
Next, the obtained crushed material may be washed with water (step S50). By washing the lithium-nickel composite oxide (crushed product) with water, excess lithium and impurities on the surface of the lithium-nickel composite oxide particles are removed, creating a positive electrode active for non-aqueous electrolyte secondary batteries with higher capacity and higher thermal stability. substance can be obtained. Here, the washing method is not particularly limited, and known techniques can be used.

水洗方法としては、例えば、水にリチウムニッケル複合酸化物(解砕物)を投入してスラリーとし、リチウムニッケル複合酸化物の粒子表面の余剰のリチウムが十分に除去されるように、スラリーを撹拌することが好ましい。撹拌後、固液分離し、後述するように乾燥(ステップS60)して、リチウムニッケル複合酸化物を得ることができる。 As a washing method, for example, lithium-nickel composite oxide (crushed material) is added to water to form a slurry, and the slurry is stirred so that excess lithium on the surface of the lithium-nickel composite oxide particles is sufficiently removed. It is preferable. After stirring, solid-liquid separation is performed and dried as described later (step S60), whereby a lithium-nickel composite oxide can be obtained.

スラリー濃度としては、水1質量部に対して、好ましくはリチウムニッケル複合酸化物(解砕物)を0.5~2質量部投入することが好ましい。スラリー濃度として、水1質量部に対する解砕物の投入量が2質量部を超える場合、粘度が非常に高くなり攪拌が困難となることや、液中のアルカリ度(pH)が高いので平衡の関係から付着物の溶解速度が遅くなったり、剥離が起きても粉末からの分離が難しくなったりすることがある。一方、スラリー濃度として、水1質量部に対する解砕物の投入量が0.5質量部未満である場合、スラリーが希薄過ぎるためリチウムの溶出量が多く、リチウムニッケル複合酸化物(解砕物)の結晶格子中からのリチウムの脱離も起きるようになり、結晶が崩れやすくなることや、高pHの水溶液(スラリー)が大気中の炭酸ガスを吸収して、リチウムニッケル複合酸化物の表面に炭酸リチウムが再析出することがある。 As for the slurry concentration, preferably 0.5 to 2 parts by mass of lithium-nickel composite oxide (crushed material) is added to 1 part by mass of water. If the slurry concentration exceeds 2 parts by mass of crushed material per 1 part by mass of water, the viscosity will become very high and stirring will be difficult, and the alkalinity (pH) of the liquid will be high, so there will be no equilibrium relationship. This may slow down the dissolution rate of deposits or make it difficult to separate them from the powder even if they peel off. On the other hand, if the slurry concentration is less than 0.5 part by mass of crushed material per 1 part by mass of water, the slurry is too dilute and a large amount of lithium is eluted, resulting in crystallization of lithium-nickel composite oxide (crushed material). Lithium also begins to be desorbed from the lattice, making the crystal more likely to collapse, and the high pH aqueous solution (slurry) absorbs carbon dioxide gas from the atmosphere, causing lithium carbonate to form on the surface of the lithium-nickel composite oxide. may re-precipitate.

水洗工程(ステップS50)に使用する洗浄液は、特に限定されず、例えば、水を用いてもよい。水を用いる場合、例えば、電気伝導率測定で10μS/cm未満の水が好ましく、1μS/cm以下の水がより好ましい。電気伝導率測定が10μS/cm未満の水を使用する場合、正極活物質への不純物の付着による電池性能の低下をより抑制することができる。 The cleaning liquid used in the water washing step (step S50) is not particularly limited, and for example, water may be used. When using water, for example, water with an electrical conductivity of less than 10 μS/cm is preferred, and water with an electrical conductivity of 1 μS/cm or less is more preferred. When using water with an electrical conductivity measurement of less than 10 μS/cm, deterioration in battery performance due to adhesion of impurities to the positive electrode active material can be further suppressed.

上記スラリーを固液分離する際は、リチウムニッケル複合酸化物の粒子表面に残存する付着水が少ないことが好ましい。付着水が多い場合、液中(スラリー中)に溶解したリチウムが再析出し、乾燥(ステップS60)後のリチウムニッケル複合酸化物の表面に存在するリチウム量が増加することがある。固液分離には、通常に用いられる遠心機、フィルタープレスなどが用いられる。 When the slurry is subjected to solid-liquid separation, it is preferable that the amount of adhering water remaining on the particle surface of the lithium nickel composite oxide is small. When there is a large amount of attached water, lithium dissolved in the liquid (slurry) may redeposit, and the amount of lithium present on the surface of the lithium-nickel composite oxide after drying (step S60) may increase. For solid-liquid separation, commonly used centrifuges, filter presses, etc. are used.

[乾燥工程:ステップS60]
水洗(ステップS50)後、乾燥してリチウムニッケル複合酸化物(正極活物質)を得てもよい(ステップS60)。乾燥条件は、リチウムニッケル複合酸化物中の水分の少なくとも一部が除去されれば、特に限定されない。乾燥工程(ステップS60)は、例えば、濾過(固液分離)後のリチウムニッケル複合酸化物(粉末)を、炭素および硫黄を含む化合物成分を含有しないガス雰囲気下、または真空雰囲気下に制御できる乾燥機を用いて、所定の温度で行なうことが好ましい。
[Drying process: Step S60]
After washing with water (step S50), a lithium-nickel composite oxide (positive electrode active material) may be obtained by drying (step S60). Drying conditions are not particularly limited as long as at least part of the water in the lithium nickel composite oxide is removed. In the drying step (step S60), for example, the lithium-nickel composite oxide (powder) after filtration (solid-liquid separation) can be dried under a gas atmosphere that does not contain compound components containing carbon and sulfur, or under a vacuum atmosphere. It is preferable to use a machine at a predetermined temperature.

乾燥の温度は、80℃以上550℃以下が好ましく、120℃以上350℃以下がより好ましい。乾燥温度が80℃以上である場合、水洗(ステップS50)後の正極活物質を素早く乾燥し、粒子表面と粒子内部とでリチウム濃度の勾配が起こることを抑制することができる。一方、乾燥温度が550℃を超える場合、化学量論比にきわめて近いか、もしくは若干リチウムが脱離して充電状態に近い状態になっていることが予想されるリチウムニッケル複合酸化物の表面付近の結晶構造が崩れる契機になり、二次電池における電池特性の低下を招くおそれがある。 The drying temperature is preferably 80°C or higher and 550°C or lower, more preferably 120°C or higher and 350°C or lower. When the drying temperature is 80° C. or higher, the positive electrode active material after washing with water (step S50) can be quickly dried, and a gradient in lithium concentration between the particle surface and the inside of the particle can be suppressed. On the other hand, when the drying temperature exceeds 550°C, the lithium-nickel composite oxide near the surface is expected to have a very close to stoichiometric ratio or a state close to a charged state due to some lithium desorption. This may cause the crystal structure to collapse, leading to a decrease in battery characteristics in the secondary battery.

また、乾燥温度は、生産性および熱エネルギーコストの観点から、120℃以上350℃以下がより好ましい。 Further, the drying temperature is more preferably 120° C. or higher and 350° C. or lower from the viewpoint of productivity and thermal energy cost.

[正極活物質の特性]
上記した本実施形態に係る正極活物質の製造方法により、非常に短時間の焼成で、結晶性に優れるリチウムニッケル複合酸化物(正極活物質)を生産性高く得ることができる。以下、本実施形態に係る製造方法により得られるリチウムニッケル複合酸化物(正極活物質)の特性について説明する。
[Characteristics of positive electrode active material]
By the method for producing a positive electrode active material according to the present embodiment described above, a lithium-nickel composite oxide (positive electrode active material) with excellent crystallinity can be obtained with high productivity by firing in a very short time. Hereinafter, the characteristics of the lithium-nickel composite oxide (positive electrode active material) obtained by the manufacturing method according to the present embodiment will be explained.

(組成)
リチウムニッケル複合酸化物は、リチウム(Li)とニッケル(Ni)とコバルト(Co)とアルミニウム(Al)とを含み、各金属元素のモル比が、Li:Ni:Co:Al=s:(1-x-y):x:y(ただし、0.93<s<1.03、0.03≦x≦0.10、0.03≦y≦0.10)で表される。
(composition)
The lithium-nickel composite oxide contains lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), and aluminum (Al), and the molar ratio of each metal element is Li:Ni:Co:Al=s:(1 -xy):x:y (0.93<s<1.03, 0.03≦x≦0.10, 0.03≦y≦0.10).

また、リチウムニッケル複合酸化物は、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、アルミニウム(Al)、及び、それ以外の元素Mを含み、かつ、各元素の原子数比がLi:Ni:Co:Al:M=s:(1-x-y):x:y:z(ただし、0.93<s<1.03、0.03≦x≦0.10、0.03≦y≦0.10、0<z≦0.1、Mは、Li、Ni、Co、Al及びO以外の元素)で表されてもよい。 In addition, the lithium-nickel composite oxide contains lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (Al), and other elements M, and the atomic ratio of each element is Li: Ni:Co:Al:M=s:(1-x-y):x:y:z (however, 0.93<s<1.03, 0.03≦x≦0.10, 0.03≦ y≦0.10, 0<z≦0.1, M may be represented by an element other than Li, Ni, Co, Al, and O).

また、リチウムニッケル複合酸化物は、状構造を有する六方晶系の結晶構造を有し、例えば、一般式(1):LiNi1-xーyCoAl2+α(ただし、式(1)中、0.93<s<1.03、0.03≦x≦0.10、0.03≦y≦0.10、0≦z≦0.10、-0.5≦α≦0.5であり、Mは、Mn、V、Mo、Nb、Ti、及び、Wから選ばれる少なくとも1種の元素である。)で表されてもよい。また、元素Mは、例えば、モリブデン、タングステン、ケイ素、ホウ素、ニオブ、バナジウム、チタンのうちの少なくとも一種であってもよい。 In addition, the lithium nickel composite oxide has a hexagonal crystal structure having a shape structure, for example, the general formula (1): Li s Ni 1-xy Co x Al y M z O 2+α (however, In formula (1), 0.93<s<1.03, 0.03≦x≦0.10, 0.03≦y≦0.10, 0≦z≦0.10, -0.5≦α ≦0.5, and M is at least one element selected from Mn, V, Mo, Nb, Ti, and W.). Further, the element M may be, for example, at least one of molybdenum, tungsten, silicon, boron, niobium, vanadium, and titanium.

(リチウム席占有率)
リチウムニッケル複合酸化物は、例えば、X線回折パターンのリートベルト解析から得られるリチウム主体層である3aサイトのリチウム席占有率が95%以上であり、好ましくは96%以上であり、より好ましくは97%以上である。リチウム席占有率が上記範囲である場合、焼成工程(ステップS30)において、前駆体と水酸化リチウム一水和物との焼結反応が十分に行われており、リチウムニッケル複合酸化物が高い結晶性を有することを示す。結晶性の高いリチウムニッケル複合酸化物を二次電池の正極活物質として用いた場合、優れた電池特性(高い電池容量等)を示す。
(Lithium seat occupancy rate)
In the lithium-nickel composite oxide, for example, the lithium site occupancy of the 3a site, which is the lithium-based layer, obtained from Rietveld analysis of the X-ray diffraction pattern is 95% or more, preferably 96% or more, and more preferably It is 97% or more. If the lithium seat occupancy is within the above range, the sintering reaction between the precursor and the lithium hydroxide monohydrate is sufficiently carried out in the firing process (step S30), and the lithium nickel composite oxide is highly crystalline. Indicates that the person has sex. When a highly crystalline lithium-nickel composite oxide is used as a positive electrode active material in a secondary battery, it exhibits excellent battery characteristics (high battery capacity, etc.).

(溶出リチウム量)
リチウムニッケル複合酸化物は、リチウムニッケル複合酸化物を水に分散させた際に水に溶出するリチウム量(溶出リチウム量)が、リチウムニッケル複合酸化物全量に対して、例えば、0.11質量%以下であり、好ましくは0.10質量%以下であり、より好ましくは0.05質量%以下である。なお、溶出リチウム量は、中和滴定法により測定することができる。なお、水洗工程(ステップS50)を行う場合、溶出リチウム量は、水洗(ステップS50)及び乾燥(ステップS60)後に得られたリチウムニッケル複合酸化物を用いて測定した値である。
(Amount of eluted lithium)
In the lithium-nickel composite oxide, when the lithium-nickel composite oxide is dispersed in water, the amount of lithium eluted into water (the amount of eluted lithium) is, for example, 0.11% by mass based on the total amount of the lithium-nickel composite oxide. or less, preferably 0.10% by mass or less, and more preferably 0.05% by mass or less. Note that the amount of eluted lithium can be measured by a neutralization titration method. Note that when performing the water washing step (step S50), the amount of eluted lithium is a value measured using the lithium-nickel composite oxide obtained after washing with water (step S50) and drying (step S60).

溶出リチウムは、リチウムニッケル複合酸化物(正極活物質)の粒子表面に存在する、未反応の水酸化リチウム一水和物や、結晶中に過剰に存在するリチウム等に由来すると考えられる。すなわち、溶出リチウム量は、原料に由来する未反応の水酸化リチウム一水和物の残存量を示す指標の一つとして用いることができ、溶出リチウム量が少ないほど、未反応の水酸化リチウム一水和物の残存量が少なく、前駆体と水酸化リチウム一水和物との焼結反応が進行しているといえる。また、溶出リチウム量が少ないほど、正極合材ペーストのゲル化を抑制することができる。 The eluted lithium is thought to originate from unreacted lithium hydroxide monohydrate present on the particle surface of the lithium-nickel composite oxide (positive electrode active material), lithium present in excess in the crystal, and the like. In other words, the amount of eluted lithium can be used as an indicator of the remaining amount of unreacted lithium hydroxide monohydrate derived from the raw material, and the smaller the amount of eluted lithium, the more unreacted lithium hydroxide monohydrate. The remaining amount of hydrate is small, and it can be said that the sintering reaction between the precursor and lithium hydroxide monohydrate is progressing. Furthermore, the smaller the amount of eluted lithium, the more it is possible to suppress gelation of the positive electrode composite material paste.

なお、溶出リチウム量は、リチウムニッケル複合酸化物15gを75mlの純水に分散させた後、10分間静置させ、上澄み液10mlを50mlの純水で希釈して、水に溶出したリチウム量(溶出リチウム量)を中和滴定法により、1mol/リットルの塩酸を加えて測定することにより、算出される値である。 The amount of lithium eluted is determined by dispersing 15 g of lithium-nickel composite oxide in 75 ml of pure water, allowing it to stand for 10 minutes, diluting 10 ml of the supernatant liquid with 50 ml of pure water, and calculating the amount of lithium eluted in water ( This value is calculated by measuring the amount of eluted lithium by neutralization titration method by adding 1 mol/liter of hydrochloric acid.

(初期充放電効率)
リチウムニッケル複合酸化物を正極活物質として用いて作製された評価用の2032型コイン型電池CBA(図9参照)における、初期充放電効率(初期放電容量/初期充電容量)は、例えば、85%以上であり、好ましくは88%以上、より好ましくは88.5%以上である。初期充放電効率が上記範囲である場合、焼成工程(ステップS30)において、前駆体と水酸化リチウム一水和物との焼結反応が十分に行われており、リチウムニッケル複合酸化物が高い結晶性を有することを示す。なお、初期放電容効率は、実施例で使用したコイン型電池CBAを製作してから24時間程度放置し、開回路電圧OCV(Open Circuit Voltage)が安定した後、正極に対する電流密度を0.1mA/cmとしてカットオフ電圧4.3Vまで充電し、1時間の休止後、カットオフ電圧3.0Vまで放電したときの容量を測定した値である。
(Initial charge/discharge efficiency)
The initial charge/discharge efficiency (initial discharge capacity/initial charge capacity) of the 2032-type coin-type battery CBA for evaluation (see FIG. 9) manufactured using lithium-nickel composite oxide as the positive electrode active material is, for example, 85%. or more, preferably 88% or more, more preferably 88.5% or more. If the initial charge/discharge efficiency is within the above range, the sintering reaction between the precursor and the lithium hydroxide monohydrate is sufficiently performed in the firing process (step S30), and the lithium-nickel composite oxide has a high crystallinity. Indicates that the person has sex. The initial discharge capacity efficiency was determined by leaving the coin-type battery CBA used in the example for about 24 hours after manufacturing, and after the open circuit voltage OCV (Open Circuit Voltage) stabilized, the current density for the positive electrode was set to 0.1 mA. / cm2 , the capacitance was measured when the battery was charged to a cutoff voltage of 4.3V, and then discharged to a cutoff voltage of 3.0V after a one-hour rest.

2.成形体
本実施形態に係る成形体は、ニッケル複合酸化物と、水酸化リチウム一水和物とを含む。本実施形態に係る成形体は、焼成して、リチウムニッケル複合酸化物を形成することにより、二次電池の正極活物質として好適に用いることができる。
2. Molded object The molded object according to the present embodiment includes a nickel composite oxide and lithium hydroxide monohydrate. The molded body according to this embodiment can be suitably used as a positive electrode active material of a secondary battery by firing to form a lithium-nickel composite oxide.

ニッケル複合酸化物は、ニッケル(Ni)と、コバルト(Co)と、アルミニウム(Al)とを含み、各元素のモル比が、Ni:Co:Al=(1-x-y):x:y(0.03≦x≦0.10、0.03≦y≦0.10である。)で表される。ニッケル複合酸化物の組成や特性は、上述した正極活物質の製造方法における、ニッケル複合酸化物に含まれる金属元素と同様であるため、記載を省略する。 The nickel composite oxide contains nickel (Ni), cobalt (Co), and aluminum (Al), and the molar ratio of each element is Ni:Co:Al=(1-xy):x:y (0.03≦x≦0.10, 0.03≦y≦0.10). The composition and characteristics of the nickel composite oxide are the same as those of the metal elements contained in the nickel composite oxide in the above-described method for producing a positive electrode active material, so description thereof will be omitted.

水酸化リチウム一水和物は、水分率が42質量%以上48質量%以下であることが好ましい。また、水酸化リチウム一水和物は、トータルカーボンが1.0%以下であることが好ましい。本実施形態においては、成形体を形成することにより、ニッケル複合酸化物と水酸化リチウム一水和物との反応が効率よく進行することができる。また、水酸化リチウム一水和物は、例えば、空気中の二酸化炭素と反応して、炭酸リチウムを形成することがあるが、トータルカーボンが上記範囲である場合、不純物量が低減された正極活物質を得ることができる。 The moisture content of lithium hydroxide monohydrate is preferably 42% by mass or more and 48% by mass or less. Moreover, it is preferable that the total carbon content of lithium hydroxide monohydrate is 1.0% or less. In this embodiment, by forming a molded body, the reaction between the nickel composite oxide and lithium hydroxide monohydrate can proceed efficiently. In addition, lithium hydroxide monohydrate may react with carbon dioxide in the air to form lithium carbonate, but if the total carbon is within the above range, the positive electrode active material has a reduced amount of impurities. substance can be obtained.

本実施形態に係る成形体は、上述したように、バインダーを含まない。成形体は、上述したように、水酸化リチウム一水和物を原料として含むことにより、バインダーを含まなくとも、十分な強度を有することができる。また、成形体がバインダーを含まない場合、不純物量が低減された正極活物質を得ることができる。 The molded article according to this embodiment does not contain a binder, as described above. As described above, by including lithium hydroxide monohydrate as a raw material, the molded object can have sufficient strength even without a binder. Moreover, when the molded body does not contain a binder, a positive electrode active material with a reduced amount of impurities can be obtained.

また、本実施形態に係る成形体は、外形上の2点間の距離の最大値が1mm以上、密度が1.3g/cm以上である。成形体の形状や、密度の好ましい範囲は、上述した正極活物質の製造方法における、成形体と同様であるため、記載を省略する。 Further, in the molded article according to the present embodiment, the maximum distance between two points on the outer shape is 1 mm or more, and the density is 1.3 g/cm 3 or more. The shape and preferable range of density of the molded body are the same as those of the molded body in the above-described method for producing a positive electrode active material, and therefore description thereof will be omitted.

3.非水系電解質二次電池
本実施形態に係る非水系電解質二次電池の製造方法(以下、「二次電池の製造方法」ともいう)は、正極、負極、及び、非水系電解質を用いて非水系電解質二次電池を得ること、を備え、正極は、上述の製造方法で得られた正極活物質を用いて得られる。なお、本実施形態に係る製造方法により得られる二次電池は、例えば、正極、負極、セパレータおよび非水系電解液を備えてもよく、正極、負極、および固体電解質を備えてもよい。また、二次電池は、公知のリチウムイオン二次電池と同様の構成要素により構成されてもよい。
3. Non-Aqueous Electrolyte Secondary Battery The method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment (hereinafter also referred to as "method for manufacturing a secondary battery") uses a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte to produce a non-aqueous electrolyte secondary battery. obtaining an electrolyte secondary battery, and the positive electrode is obtained using the positive electrode active material obtained by the above-mentioned manufacturing method. Note that the secondary battery obtained by the manufacturing method according to the present embodiment may include, for example, a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte, or may include a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte. Further, the secondary battery may be constructed from the same components as known lithium ion secondary batteries.

以下、本実施形態に係る二次電池の製造方法の一例として、非水系電解液を用いた二次電池の各構成材料と、その製造方法について説明する。なお、以下で説明する実施形態は例示に過ぎず、二次電池の製造方法は、本明細書に記載されている実施形態を基に、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。また、本実施形態に係る製造方法により得られる二次電池は、その用途を特に限定するものではない。 Hereinafter, as an example of the method for manufacturing a secondary battery according to the present embodiment, each constituent material of a secondary battery using a non-aqueous electrolyte and a method for manufacturing the same will be described. Note that the embodiments described below are merely examples, and the method for manufacturing a secondary battery may be modified and improved based on the embodiments described in this specification based on the knowledge of those skilled in the art. It can be implemented in the following form. Further, the use of the secondary battery obtained by the manufacturing method according to the present embodiment is not particularly limited.

(正極)
正極は、上記の正極活物質を含む。正極は、例えば、以下のようにして、製造することができる。なお、正極の作製方法は、以下の例に限られることなく、他の方法によってもよい。
(positive electrode)
The positive electrode includes the positive electrode active material described above. The positive electrode can be manufactured, for example, as follows. Note that the method for producing the positive electrode is not limited to the following example, and other methods may be used.

まず、上記の正極活物質、導電材、及びバインダー(結着剤)を混合し、さらに必要に応じて活性炭や、粘度調整等の用途の溶剤を添加し、これを混錬して正極合材ペーストを作製する。なお、正極合材ペーストの構成材料は、特に限定されず、公知の正極合材ペーストと同等なものを用いてもよい。 First, the above cathode active material, conductive material, and binder are mixed, and if necessary, activated carbon and a solvent for viscosity adjustment, etc. are added, and the mixture is kneaded to form a cathode composite. Make a paste. Note that the constituent material of the positive electrode composite paste is not particularly limited, and materials equivalent to known positive electrode composite pastes may be used.

正極合材ペースト中のそれぞれの材料の混合比は、特に限定されず、要求される二次電池の性能に応じて、適宜、調整される。材料の混合比は、公知の二次電池の正極合材ペーストと同様の範囲とすることができ、例えば、溶剤を除いた正極合材の固形分の全質量を100質量部とした場合、正極活物質の含有量を60質量部以上95質量部以下とし、導電材の含有量を1質量部以上20質量部以下とし、バインダーの含有量を1質量部以上20質量部以下としてもよい。 The mixing ratio of each material in the positive electrode composite paste is not particularly limited, and is adjusted as appropriate depending on the required performance of the secondary battery. The mixing ratio of the materials can be in the same range as the positive electrode composite paste of known secondary batteries. For example, if the total mass of the solid content of the positive electrode composite excluding the solvent is 100 parts by mass, the positive electrode The content of the active material may be 60 parts by mass or more and 95 parts by mass or less, the content of the conductive material may be 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less, and the content of the binder may be 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less.

導電剤としては、例えば、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛など)や、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック系材料などを用いることができる。 As the conductive agent, for example, graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, etc.), carbon black-based materials such as acetylene black, Ketjen black, etc. can be used.

バインダー(結着剤)は、活物質粒子をつなぎ止める役割を果たすもので、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸などを用いることができる。 The binder plays a role in binding the active material particles, and includes, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, and cellulose resin. , polyacrylic acid, etc. can be used.

なお、必要に応じ、正極活物質、導電材、活性炭を分散させ、バインダー(結着剤)を溶解する溶剤を正極合材ペーストに添加してもよい。溶剤としては、具体的には、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)等の有機溶剤を用いてもよい。また、正極合材には、電気二重層容量を増加させるために、活性炭を添加してもよい。 Note that, if necessary, a solvent for dispersing the positive electrode active material, conductive material, and activated carbon and dissolving the binder may be added to the positive electrode composite paste. Specifically, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) may be used as the solvent. Furthermore, activated carbon may be added to the positive electrode mixture in order to increase the electric double layer capacity.

次いで、得られた正極合材ペーストを、例えば、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布し、乾燥して、溶剤を飛散させて、シート状の正極を作製する。必要に応じ、電極密度を高めるため、ロールプレス等により加圧してもよい。シート状の正極は、目的とする電池に応じて適当な大きさに裁断等をして、電池の作製に供することができる。 Next, the obtained positive electrode mixture paste is applied to the surface of a current collector made of, for example, aluminum foil, dried, and the solvent is scattered to produce a sheet-like positive electrode. If necessary, pressure may be applied using a roll press or the like in order to increase the electrode density. The sheet-like positive electrode can be cut into an appropriate size depending on the intended battery and used for battery production.

(負極)
負極には、金属リチウムやリチウム合金等を用いてもよい。また、負極には、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる負極活物質に、結着剤を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状にした負極合材を、銅等の金属箔集電体の表面に塗布し、乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものを用いてもよい。
(Negative electrode)
Metal lithium, lithium alloy, or the like may be used for the negative electrode. In addition, for the negative electrode, a negative electrode active material that can absorb and deintercalate lithium ions is mixed with a binder, and an appropriate solvent is added to make a paste. It may be applied to the surface, dried, and compressed to increase the electrode density if necessary.

負極活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、フェノール樹脂等の有機化合物焼成体、コークス等の炭素物質の粉状体を用いることができる。負極結着剤としては、正極同様、PVDF等の含フッ素樹脂等を用いることができる。また、これらの活物質および結着剤を分散させる溶剤としては、N-メチル-2-ピロリドン等の有機溶剤を用いることができる。 As the negative electrode active material, for example, natural graphite, artificial graphite, fired organic compounds such as phenol resin, and powdered carbon materials such as coke can be used. As the negative electrode binder, a fluorine-containing resin such as PVDF can be used as in the case of the positive electrode. Further, as a solvent for dispersing these active materials and binders, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used.

(セパレータ)
正極と負極との間には、セパレータを挟み込んで配置する。セパレータは、正極と負極とを分離し、電解質を保持するものであり、ポリエチレン、ポリプロピレン等の薄い膜で、微少な孔を多数有する膜を用いることができる。
(Separator)
A separator is placed between the positive electrode and the negative electrode. The separator separates the positive electrode and the negative electrode and holds the electrolyte, and can be a thin film made of polyethylene, polypropylene, etc., and has many minute pores.

(非水系電解液)
非水系電解液は、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート等の環状カーボネート、また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート等の鎖状カーボネート、さらに、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル化合物、エチルメチルスルホン、ブタンスルトン等の硫黄化合物、リン酸トリエチル、リン酸トリオクチル等のリン化合物等から選ばれる1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いることができる。
(Non-aqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte is a solution in which a lithium salt as a supporting salt is dissolved in an organic solvent. Examples of organic solvents include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and trifluoropropylene carbonate, chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, and dipropyl carbonate, and also tetrahydrofuran, 2- One type selected from ether compounds such as methyltetrahydrofuran and dimethoxyethane, sulfur compounds such as ethylmethylsulfone and butane sultone, and phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate is used alone or in a mixture of two or more types. be able to.

支持塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiN(CFSO等、およびそれらの複合塩を用いることができる。さらに、非水系電解液は、ラジカル捕捉剤、界面活性剤および難燃剤等を含んでいてもよい。 As the supporting salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , etc., and complex salts thereof can be used. Furthermore, the nonaqueous electrolyte may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant, and the like.

(電池の形状、構成)
以上のように説明してきた正極、負極、及び、非水系電解質で構成される本実施形態の非水系電解質二次電池の形状は、円筒型、積層型等、種々のものとすることができる。いずれの形状を採る場合であっても、正極および負極を、セパレータを介して積層させて電極体とし、得られた電極体に、非水系電解液を含浸させ、正極集電体と外部に通ずる正極端子との間、および、負極集電体と外部に通ずる負極端子との間を、集電用リード等を用いて接続し、電池ケースに密閉して、非水系電解質二次電池を完成させる。なお、固体電解質を採用する場合、固体電解質がセパレータを兼ねていてもよい。
(Battery shape and configuration)
The non-aqueous electrolyte secondary battery of this embodiment, which is composed of the positive electrode, negative electrode, and non-aqueous electrolyte described above, can have various shapes, such as a cylindrical shape and a stacked type. Regardless of the shape, the positive electrode and negative electrode are laminated with a separator in between to form an electrode body, the resulting electrode body is impregnated with a non-aqueous electrolyte, and communicated with the positive electrode current collector to the outside. Connect between the positive electrode terminal and between the negative electrode current collector and the negative electrode terminal leading to the outside using a current collection lead, etc., and seal it in the battery case to complete the non-aqueous electrolyte secondary battery. . Note that when a solid electrolyte is employed, the solid electrolyte may also serve as a separator.

以下、本発明の実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。本実施形態により得られた正極活物質およびこの正極活物質を用いた正極合材ペースト、非水系電解質二次電池について、その性能(ペーストの安定性、初期放電容量、正極抵抗、放電容量維持率)を測定した。なお、本実施例では、複合水酸化物製造、正極活物質および二次電池の作製には、和光純薬工業株式会社製試薬特級の各試料を使用した。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained using examples, but the present invention is not limited to these examples in any way. Regarding the positive electrode active material obtained in this embodiment, the positive electrode composite paste using this positive electrode active material, and the non-aqueous electrolyte secondary battery, its performance (paste stability, initial discharge capacity, positive electrode resistance, discharge capacity retention rate) ) was measured. In this example, each sample of reagent special grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used for the production of the composite hydroxide, the positive electrode active material, and the secondary battery.

[評価用二次電池の製造および評価]
以下の方法により2032型のコイン型電池CBA(図6参照)を作製し、正極活物質の電池特性の評価を行った。
[Manufacture and evaluation of secondary batteries for evaluation]
A 2032-type coin-type battery CBA (see FIG. 6) was produced by the following method, and the battery characteristics of the positive electrode active material were evaluated.

(コイン型電池の作製)
正極活物質52.5mg、アセチレンブラック15mg、およびポリテトラフッ化エチレン樹脂(PTFE)7.5mgを混合し、100MPaの圧力で直径11mm、厚さ100μmにプレス成形して正極PE(評価用電極)を作製した。その作製した正極PEを真空乾燥機中120℃で12時間乾燥した。乾燥した正極PE、負極NE、セパレータSE、および、電解液を用いて、図6に示すコイン型電池CBAを、露点が-80℃に管理されたAr雰囲気のグローブボックス内で作製した。
(Production of coin-type battery)
A positive electrode PE (evaluation electrode) was prepared by mixing 52.5 mg of positive electrode active material, 15 mg of acetylene black, and 7.5 mg of polytetrafluoroethylene resin (PTFE) and press-molding the mixture to a diameter of 11 mm and a thickness of 100 μm at a pressure of 100 MPa. did. The produced positive electrode PE was dried in a vacuum dryer at 120° C. for 12 hours. Using the dried positive electrode PE, negative electrode NE, separator SE, and electrolyte, a coin-type battery CBA shown in FIG. 6 was fabricated in a glove box with an Ar atmosphere whose dew point was controlled at −80° C.

負極NEには、直径14mmの円盤状に打ち抜かれた平均粒径20μm程度の黒鉛粉末とポリフッ化ビニリデンが銅箔に塗布された負極シートを用い、電解液には、1MのLiPFを支持電解質とするエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の等量混合液(富山薬品工業株式会社製)を用いた。セパレータSEには膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用いた。また、コイン型電池CBAは、ガスケットGAとウェーブワッシャーWWを有し、正極缶PCと負極缶NCとでコイン状の電池に組み立てられた。 For the negative electrode NE, we used a negative electrode sheet in which copper foil was coated with graphite powder with an average particle size of about 20 μm and polyvinylidene fluoride punched into a disk shape of 14 mm in diameter, and 1M LiPF 6 was used as the electrolyte. A mixed solution of equal amounts of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) (manufactured by Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.) was used. A porous polyethylene film with a film thickness of 25 μm was used as the separator SE. Further, the coin-shaped battery CBA had a gasket GA and a wave washer WW, and was assembled into a coin-shaped battery with a positive electrode can PC and a negative electrode can NC.

(初期放電容量)
初期放電容量は、コイン型電池CBAを製作してから24時間程度放置し、開回路電圧OCV(Open Circuit Voltage)が安定した後、正極に対する電流密度を0.1mA/cmとしてカットオフ電圧4.3Vまで充電し、1時間の休止後、カットオフ電圧3.0Vまで放電したときの容量を初期放電容量とした。
(Initial discharge capacity)
The initial discharge capacity is calculated by setting the current density to the positive electrode at 0.1 mA/cm 2 and setting the cutoff voltage at 4 after leaving the coin-type battery CBA for about 24 hours and stabilizing the open circuit voltage OCV (Open Circuit Voltage). The initial discharge capacity was defined as the capacity when the battery was charged to .3V, and then discharged to a cutoff voltage of 3.0V after a 1-hour rest.

[溶出リチウム滴定]
得られたリチウムニッケル複合酸化物(正極活物質)15gを75mlの純水に分散させた後、10分間静置させ、上澄み液10mlを50mlの純水で希釈して、水に溶出したリチウム量(溶出リチウム量)を中和滴定法により、1mol/リットルの塩酸を加えて測定した。
[Elution lithium titration]
After dispersing 15 g of the obtained lithium-nickel composite oxide (positive electrode active material) in 75 ml of pure water, it was allowed to stand for 10 minutes, and 10 ml of the supernatant liquid was diluted with 50 ml of pure water to determine the amount of lithium eluted in the water. (Amount of eluted lithium) was measured by neutralization titration method by adding 1 mol/liter of hydrochloric acid.

(実施例1)
組成比がNi:Co:Al=88:9:3のニッケル複合水酸化物をロータリーキルンで酸化焙焼して得られたニッケル複合酸化物と、水和水を含めた水分率が43.2%でトータルカーボンが1.0%以下の水酸化リチウムを、Li/Me比が1.03になるように混合し、リチウム混合物を作製した。作製したリチウム混合物粉末290gを100mm×100mmの金型に入れ、油圧プレスにて成形面圧290kg/cmで加圧し、厚み20mmの成形体(外形上の2点間の距離の最大値:143mm)を作製し、その密度は1.45g/cmであった。作製した成形体を90%酸素雰囲気で常温から760℃に急昇温し、その時の成形体中心の昇温速度を測定したところ、5.68℃/分であった。
(Example 1)
A nickel composite oxide obtained by oxidizing and roasting a nickel composite hydroxide with a composition ratio of Ni:Co:Al=88:9:3 in a rotary kiln and a moisture content including hydration water of 43.2%. Lithium hydroxide having a total carbon content of 1.0% or less was mixed so that the Li/Me ratio was 1.03 to prepare a lithium mixture. 290 g of the prepared lithium mixture powder was placed in a 100 mm x 100 mm mold and pressurized with a molding surface pressure of 290 kg/cm 2 using a hydraulic press to form a molded product with a thickness of 20 mm (maximum distance between two points on the outside: 143 mm). ) was produced, and its density was 1.45 g/cm 3 . The temperature of the produced molded body was rapidly raised from room temperature to 760°C in a 90% oxygen atmosphere, and the rate of temperature increase at the center of the molded body at that time was measured, and it was 5.68°C/min.

(実施例2)
組成比がNi:Co:Al=88:9:3のニッケル複合水酸化物をロータリーキルンで酸化焙焼して得られたニッケル複合酸化物と、水和水を含めた水分率が43.2%でトータルカーボンが1.0%以下の水酸化リチウムを、Li/Me比が1.03になるように混合し、リチウム混合物を作製した。作製したリチウム混合物粉末9135gを300mm×300mmの金型に入れ、油圧プレスにて成形面圧300kg/cmで加圧し、厚み70mmの成形体(外形上の2点間の距離の最大値:430mm)を作製し、その密度は1.45g/cmであった。作製した成形体を90%酸素雰囲気で常温から760℃に急昇温し、その時の成形体中心の昇温速度を測定したところ、4.21℃/分であった。
(Example 2)
A nickel composite oxide obtained by oxidizing and roasting a nickel composite hydroxide with a composition ratio of Ni:Co:Al=88:9:3 in a rotary kiln and a moisture content including hydration water of 43.2%. Lithium hydroxide having a total carbon content of 1.0% or less was mixed so that the Li/Me ratio was 1.03 to prepare a lithium mixture. 9135 g of the prepared lithium mixture powder was placed in a 300 mm x 300 mm mold and pressed with a molding surface pressure of 300 kg/cm 2 using a hydraulic press to form a molded product with a thickness of 70 mm (maximum distance between two points on the outside: 430 mm). ) was produced, and its density was 1.45 g/cm 3 . The temperature of the produced molded body was rapidly raised from room temperature to 760°C in a 90% oxygen atmosphere, and the rate of temperature increase at the center of the molded body at that time was measured, and it was found to be 4.21°C/min.

(実施例3)
組成比がNi:Co:Al=88:9:3のニッケル複合水酸化物をロータリーキルンで酸化焙焼して得られたニッケル複合酸化物と、水和水を含めた水分率が43.2%でトータルカーボンが1.0%以下の水酸化リチウムを、Li/Me比が1.03になるように混合し、リチウム混合物を作製した。作製したリチウム混合物粉末13705gを300mm×300mmの金型に入れ、油圧プレスにて成形面圧300kg/cmで加圧し、厚み105mmの成形体(外形上の2点間の距離の最大値:437mm)を作製し、その密度は1.45g/cmであった。作製した成形体を90%酸素雰囲気で常温から760℃に急昇温し、その時の成形体中心の昇温速度を測定したところ、3.68℃/分であった。
(Example 3)
A nickel composite oxide obtained by oxidizing and roasting a nickel composite hydroxide with a composition ratio of Ni:Co:Al=88:9:3 in a rotary kiln and a moisture content including hydration water of 43.2%. Lithium hydroxide having a total carbon content of 1.0% or less was mixed so that the Li/Me ratio was 1.03 to prepare a lithium mixture. 13,705 g of the prepared lithium mixture powder was placed in a 300 mm x 300 mm mold and pressed with a molding surface pressure of 300 kg/ cm2 using a hydraulic press to form a molded product with a thickness of 105 mm (maximum distance between two points on the outside: 437 mm). ) was produced, and its density was 1.45 g/cm 3 . The temperature of the produced molded body was rapidly raised from room temperature to 760°C in a 90% oxygen atmosphere, and the rate of temperature increase at the center of the molded body at that time was measured, and it was found to be 3.68°C/min.

(比較例1)
組成比がNi:Co:Al=88:9:3のニッケル複合水酸化物をロータリーキルンで酸化焙焼して得られたニッケル複合酸化物と、水和水を含めた水分率が43.2%でトータルカーボンが1.0%以下の水酸化リチウムを、Li/Me比が1.03になるように混合し、リチウム混合物を作製した。作製したリチウム混合物粉末200gを100mm×100mmの匣鉢に入れ(盛り高さは約20mm)、90%酸素雰囲気で常温から760℃に急昇温し、その時の成形体中心の昇温速度を測定したところ、4.62℃/分であった。
(Comparative example 1)
A nickel composite oxide obtained by oxidizing and roasting a nickel composite hydroxide with a composition ratio of Ni:Co:Al=88:9:3 in a rotary kiln and a moisture content including hydration water of 43.2%. Lithium hydroxide having a total carbon content of 1.0% or less was mixed so that the Li/Me ratio was 1.03 to prepare a lithium mixture. 200 g of the prepared lithium mixture powder was placed in a 100 mm x 100 mm sagger (height of approximately 20 mm), and the temperature was rapidly raised from room temperature to 760 ° C. in a 90% oxygen atmosphere, and the temperature increase rate at the center of the compact was measured. As a result, the temperature was 4.62°C/min.

(比較例2)
組成比がNi:Co:Al=88:9:3のニッケル複合水酸化物をロータリーキルンで酸化焙焼して得られたニッケル複合酸化物と、水和水を含めた水分率が43.2%でトータルカーボンが1.0%以下の水酸化リチウムを、Li/Me比が1.03になるように混合し、リチウム混合物を作製した。作製したリチウム混合物粉末9450gを300mm×300mmの匣鉢に入れ(盛り高さは約105mm)、90%酸素雰囲気で常温から760℃に急昇温し、その時のリチウム混合粉末の中心の昇温速度を測定したところ、2.22℃/分であった。
(Comparative example 2)
A nickel composite oxide obtained by oxidizing and roasting a nickel composite hydroxide with a composition ratio of Ni:Co:Al=88:9:3 in a rotary kiln and a moisture content including hydration water of 43.2%. Lithium hydroxide having a total carbon content of 1.0% or less was mixed so that the Li/Me ratio was 1.03 to prepare a lithium mixture. 9450 g of the prepared lithium mixed powder was placed in a 300 mm x 300 mm sagger (height of approximately 105 mm), and the temperature was rapidly raised from room temperature to 760°C in a 90% oxygen atmosphere. When measured, it was 2.22°C/min.

Figure 0007444535000001
Figure 0007444535000001

(評価結果1)
表1は、実施例1~3と比較例1~2の評価結果を示す表である。実施例1~3と比較例1~2の結果から、リチウム混合物の粉体を成形体にすることで、伝熱性が向上するため、同じ厚み(盛り高さ)の場合、リチウム混合物の物量(重量)が多いにも関わらず成形体の方が、昇温速度が速くなることがわかった。
(Evaluation result 1)
Table 1 is a table showing the evaluation results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2. From the results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2, heat conductivity is improved by forming the powder of the lithium mixture into a compact. It was found that the temperature rise rate of the molded body was faster despite its larger weight.

(実施例4)
リチウム混合物粉末の量を8255g、成形面圧を200kg/cmにし、炉の昇温速度を4.50℃/分とした以外は、実施例2と同様にしてリチウム混合物成形体を作製し、焼成を行った。リチウム混合物成形体の厚みは70mmで、密度は1.31g/cmであった。また、成形体の中心の昇温速度は、4.23℃/分であった。ただし、成形後のハンドリングで、作製したうちの20%程度が割れてしまった。
(Example 4)
A lithium mixture molded body was produced in the same manner as in Example 2, except that the amount of lithium mixture powder was 8255 g, the molding surface pressure was 200 kg/cm 2 , and the temperature increase rate of the furnace was 4.50 ° C / min. Firing was performed. The thickness of the lithium mixture molded body was 70 mm, and the density was 1.31 g/cm 3 . Further, the temperature increase rate at the center of the molded body was 4.23°C/min. However, about 20% of the fabricated pieces broke during handling after molding.

(実施例5)
リチウム混合物粉末の量を10140g、成形面圧を500kg/cmにし、炉の昇温速度を4.50℃/分とした以外は、実施例2と同様にしてリチウム混合物成形体を作製し、焼成を行った。リチウム混合物成形体の厚みは70mmで、密度は1.61g/cmであった。また、成形体の中心の昇温速度は、4.23℃/分であった。成形後のハンドリングで、割れは無かった。
(Example 5)
A lithium mixture molded body was produced in the same manner as in Example 2, except that the amount of lithium mixture powder was 10140 g, the molding surface pressure was 500 kg/cm 2 , and the temperature increase rate of the furnace was 4.50° C./min. Firing was performed. The thickness of the lithium mixture molded body was 70 mm, and the density was 1.61 g/cm 3 . Further, the temperature increase rate at the center of the molded body was 4.23°C/min. There were no cracks during handling after molding.

(実施例6)
リチウム混合物粉末の量を10900g、成形面圧を750kg/cmにし、炉の昇温速度を4.50℃/分とした以外は、実施例2と同様にしてリチウム混合物成形体を作製し、焼成を行った。リチウム混合物成形体の厚みは70mmで、密度は1.73g/cmであった。また、成形体の中心の昇温速度は、4.19℃/分であった。成形後のハンドリングで、割れは無かった。
(Example 6)
A lithium mixture molded body was produced in the same manner as in Example 2, except that the amount of lithium mixture powder was 10,900 g, the molding surface pressure was 750 kg/cm 2 , and the temperature increase rate of the furnace was 4.50 ° C./min. Firing was performed. The thickness of the lithium mixture molded body was 70 mm, and the density was 1.73 g/cm 3 . Further, the temperature increase rate at the center of the molded body was 4.19°C/min. There were no cracks during handling after molding.

(実施例7)
リチウム混合物粉末の量を11530g、成形面圧を1000kg/cmにし、炉の昇温速度を4.50℃/分とした以外は、実施例2と同様にしてリチウム混合物成形体を作製し、焼成を行った。リチウム混合物成形体の厚みは70mmで、密度は1.83g/cmであった。また、成形体の中心の昇温速度は、4.22℃/分であった。成形後のハンドリングで、割れは無かった。
(Example 7)
A lithium mixture molded body was produced in the same manner as in Example 2, except that the amount of lithium mixture powder was 11,530 g, the molding surface pressure was 1,000 kg/cm 2 , and the temperature increase rate of the furnace was 4.50 ° C./min. Firing was performed. The thickness of the lithium mixture molded body was 70 mm, and the density was 1.83 g/cm 3 . Further, the temperature increase rate at the center of the molded body was 4.22°C/min. There were no cracks during handling after molding.

(実施例8)
リチウム混合物粉末の量を12050g、成形面圧を1500kg/cmにし、炉の昇温速度を4.50℃/分とした以外は、実施例2と同様にしてリチウム混合物成形体を作製し、焼成を行った。リチウム混合物成形体の厚みは70mmで、密度は1.91g/cmであった。また、成形体の中心の昇温速度は、4.20℃/分であった。成形後のハンドリングで、割れは無かった。
(Example 8)
A lithium mixture molded body was produced in the same manner as in Example 2, except that the amount of lithium mixture powder was 12,050 g, the molding surface pressure was 1,500 kg/cm 2 , and the temperature increase rate of the furnace was 4.50 ° C./min. Firing was performed. The thickness of the lithium mixture molded body was 70 mm, and the density was 1.91 g/cm 3 . Moreover, the temperature increase rate at the center of the molded body was 4.20° C./min. There were no cracks during handling after molding.

(比較例3)
リチウム混合物粉末の量を7980g、成形面圧を100kg/cmにし、炉の昇温速度を4.50℃/分とした以外は、実施例2と同様にしてリチウム混合物成形体を作製したが、ほぼ固まらず、成形することが出来なかった。
(Comparative example 3)
A lithium mixture molded body was produced in the same manner as in Example 2, except that the amount of lithium mixture powder was 7980 g, the molding surface pressure was 100 kg/cm 2 , and the temperature increase rate of the furnace was 4.50°C/min. , it almost did not harden and could not be molded.

(比較例10)
組成比がNi:Co:Al=88:9:3のニッケル複合水酸化物をロータリーキルンで酸化焙焼して得られたニッケル複合酸化物と水分率が1.5%以下でトータルカーボンが1.0%以下の水酸化リチウム(無水水酸化リチウム)を、Li/Me比が1.03になるように混合し、リチウム混合物を作製した。作製したリチウム混合物粉末9450gを300mm×300mmの匣鉢に入れ(盛り高さは約105mm)、90%酸素雰囲気で常温から760℃に急昇温し、その時のリチウム混合粉末の中心の昇温速度を測定したところ、2.60℃/分であった。
(Comparative Example 10)
A nickel composite oxide obtained by oxidizing and roasting a nickel composite hydroxide with a composition ratio of Ni:Co:Al=88:9:3 in a rotary kiln and a nickel composite oxide with a moisture content of 1.5% or less and a total carbon of 1.5% or less. A lithium mixture was prepared by mixing 0% or less lithium hydroxide (anhydrous lithium hydroxide) such that the Li/Me ratio was 1.03. 9450 g of the prepared lithium mixed powder was placed in a 300 mm x 300 mm sagger (height of approximately 105 mm), and the temperature was rapidly raised from room temperature to 760°C in a 90% oxygen atmosphere. When measured, it was 2.60°C/min.

Figure 0007444535000002
Figure 0007444535000002

表2は、実施例2、4~8、比較例2、3、10の評価結果を示す表である。また、図7は、これらの実施例と比較例2、比較例10の密度と昇温速度との関係を示すグラフである。比較例3の結果から、上記の組成比を有するニッケル複合酸化物と水酸化リチウム一水和物とを含み、バインダーを含まない成形体の場合、密度は1.3g/cm以上でなければ成形体とならないことが示された。 Table 2 is a table showing the evaluation results of Examples 2, 4 to 8, and Comparative Examples 2, 3, and 10. Further, FIG. 7 is a graph showing the relationship between density and temperature increase rate for these Examples, Comparative Example 2, and Comparative Example 10. From the results of Comparative Example 3, in the case of a molded article containing nickel composite oxide and lithium hydroxide monohydrate having the above composition ratio and no binder, the density must be 1.3 g/cm 3 or more. It was shown that the molded product did not form.

また、比較例2、比較例10の結果から、リチウム混合物粉末を焼成する場合、無水水酸化リチウム(水分率1%以下)を用いた比較例10のリチウム混合物の方が、水酸化リチウム一水和物を用いた比較例2のリチウム混合物よりも昇温速度が高くなることが示された。さらに、実施例のように、リチウム混合物の粉末を成形体とした方が、比較例2、10で得られるリチウム混合物の粉末よりも、さらに高い昇温速度を示すことが示された。また、実施例4~8の結果から熱の伝達性は成形体の密度によりほぼ変わらないことがわかる(図7参照)。 Furthermore, from the results of Comparative Examples 2 and 10, when firing a lithium mixture powder, the lithium mixture of Comparative Example 10 using anhydrous lithium hydroxide (moisture content of 1% or less) is better than lithium hydroxide monohydrate. It was shown that the temperature increase rate was higher than that of the lithium mixture of Comparative Example 2 using lithium oxide. Furthermore, it was shown that when the powder of the lithium mixture was made into a molded body as in the example, the temperature increase rate was higher than that of the powder of the lithium mixture obtained in Comparative Examples 2 and 10. Further, the results of Examples 4 to 8 show that the heat transferability does not substantially change depending on the density of the molded body (see FIG. 7).

(実施例9)
炉の昇温速度を4.50℃/分として、室温(25℃)から760℃まで昇温し、成形体の中心の温度が760℃を3時間保持するようにした後、降温した以外は、実施例2と同様にして焼成した。成形体の中心の昇温速度は4.22℃/分であった(昇温時間は約2.9時間)。焼成の延べ時間は5.9時間となった。焼成後、成形体を粉砕し、水洗、ろ過、乾燥を実施し、乾燥した粉をX線回折を用いて結晶子径とLi席占有率を測定した。その結果を表1に示す。また、コイン型電池での電池特性評価の結果も表1に示す。
(Example 9)
The heating rate of the furnace was 4.50°C/min, the temperature was raised from room temperature (25°C) to 760°C, and the temperature at the center of the molded body was maintained at 760°C for 3 hours, and then the temperature was lowered. , and fired in the same manner as in Example 2. The temperature increase rate at the center of the molded body was 4.22°C/min (temperature increase time was approximately 2.9 hours). The total firing time was 5.9 hours. After firing, the compact was pulverized, washed with water, filtered, and dried, and the crystallite diameter and Li site occupancy of the dried powder were measured using X-ray diffraction. The results are shown in Table 1. Table 1 also shows the results of battery characteristic evaluation for coin-type batteries.

(実施例10)
炉の昇温速度を4.50℃/分として、室温(25℃)から760℃まで昇温し、成形体の中心の温度が760℃を2.5時間保持するようにした後、降温した以外は、実施例2と同様にして焼成した。成形体の中心の昇温速度は4.20℃/分であった昇温時間は約2.9時間)。焼成の延べ時間は5.4時間となった。焼成後、成形体を粉砕し、水洗、ろ過、乾燥を実施し、乾燥した粉をX線回折を用いて結晶子径とLi席占有率を測定した。その結果を表1に示す。また、コイン型電池での電池特性評価の結果も表1に示す。
(Example 10)
The temperature was raised from room temperature (25°C) to 760°C using a furnace heating rate of 4.50°C/min, and the temperature at the center of the molded body was maintained at 760°C for 2.5 hours, and then the temperature was lowered. Other than that, firing was carried out in the same manner as in Example 2. The heating rate at the center of the molded body was 4.20°C/min (the heating time was approximately 2.9 hours). The total firing time was 5.4 hours. After firing, the compact was pulverized, washed with water, filtered, and dried, and the crystallite diameter and Li site occupancy of the dried powder were measured using X-ray diffraction. The results are shown in Table 1. Table 1 also shows the results of battery characteristic evaluation for coin-type batteries.

(実施例11)
炉の昇温速度を4.50℃/分として、室温(25℃)から760℃まで昇温し、成形体の中心の温度が760℃を2.0時間保持するようにした後、降温した以外は、実施例2と同様にして焼成した。成形体の中心の昇温速度は4.23℃/分であった(昇温時間は約2.9時間)。焼成の延べ時間は4.9時間となった。焼成後、成形体を粉砕し、水洗、ろ過、乾燥を実施し、乾燥した粉をX線回折を用いて結晶子径とLi席占有率を測定した。その結果を表1に示す。また、コイン型電池での電池特性評価の結果も表1に示す。
(Example 11)
The temperature was raised from room temperature (25°C) to 760°C using a furnace heating rate of 4.50°C/min, and the temperature at the center of the molded body was maintained at 760°C for 2.0 hours, and then the temperature was lowered. Other than that, firing was carried out in the same manner as in Example 2. The temperature increase rate at the center of the molded body was 4.23°C/min (temperature increase time was approximately 2.9 hours). The total firing time was 4.9 hours. After firing, the compact was pulverized, washed with water, filtered, and dried, and the crystallite diameter and Li site occupancy of the dried powder were measured using X-ray diffraction. The results are shown in Table 1. Table 1 also shows the results of battery characteristic evaluation for coin-type batteries.

(実施例12)
組成比がNi:Co:Al=91:4.5:4.5のニッケル複合水酸化物をロータリーキルンで酸化焙焼して得られたニッケル複合酸化物と、水和水を含む水分率が43.2%でトータルカーボンが1.0%以下の水酸化リチウムを、Li/Me比が1.02になるように混合し、焼成の保持温度を745℃とした以外は、実施例9と同様にして焼成した。成形体の中心の昇温速度は4.22℃/分であった(昇温時間は約2.8時間)。焼成の延べ時間は5.8時間となった。焼成後、成形体を粉砕し、水洗、ろ過、乾燥を実施し、乾燥した粉をX線回折を用いて結晶子径とLi席占有率を測定した。その結果を表1に示す。また、コイン型電池での電池特性評価の結果も表1に示す。
(Example 12)
A nickel composite oxide obtained by oxidizing and roasting a nickel composite hydroxide with a composition ratio of Ni:Co:Al=91:4.5:4.5 in a rotary kiln and a moisture content including hydration water of 43 Same as Example 9, except that lithium hydroxide with a total carbon content of .2% and 1.0% or less was mixed so that the Li/Me ratio was 1.02, and the firing temperature was set at 745°C. It was then baked. The temperature increase rate at the center of the molded body was 4.22°C/min (temperature increase time was approximately 2.8 hours). The total firing time was 5.8 hours. After firing, the compact was pulverized, washed with water, filtered, and dried, and the crystallite diameter and Li site occupancy of the dried powder were measured using X-ray diffraction. The results are shown in Table 1. Table 1 also shows the results of battery characteristic evaluation for coin-type batteries.

(実施例13)
組成比がNi:Co:Al=91:4.5:4.5のニッケル複合水酸化物をロータリーキルンで酸化焙焼して得られたニッケル複合酸化物と、水和水を含む水分率が43.2%でトータルカーボンが1.0%以下の水酸化リチウムを、Li/Me比が1.02になるように混合し、焼成の保持温度を745℃とした以外は、実施例10と同様にして焼成した。成形体の中心の昇温速度は4.23℃/分であった(昇温時間は約2.8時間)。焼成の延べ時間は5.3時間となった。焼成後、成形体を粉砕し、水洗、ろ過、乾燥を実施し、乾燥した粉をX線回折を用いて結晶子径とLi席占有率を測定した。その結果を表3に示す。また、コイン型電池での電池特性評価の結果も表3に示す。
(Example 13)
A nickel composite oxide obtained by oxidizing and roasting a nickel composite hydroxide with a composition ratio of Ni:Co:Al=91:4.5:4.5 in a rotary kiln and a moisture content including hydration water of 43 Same as Example 10, except that lithium hydroxide with a total carbon content of .2% and 1.0% or less was mixed so that the Li/Me ratio was 1.02, and the firing temperature was set at 745°C. It was then baked. The temperature increase rate at the center of the molded body was 4.23°C/min (temperature increase time was approximately 2.8 hours). The total firing time was 5.3 hours. After firing, the compact was pulverized, washed with water, filtered, and dried, and the crystallite diameter and Li site occupancy of the dried powder were measured using X-ray diffraction. The results are shown in Table 3. Table 3 also shows the results of battery characteristic evaluation for coin-type batteries.

(実施例14)
組成比がNi:Co:Al=91:4.5:4.5のニッケル複合水酸化物をロータリーキルンで酸化焙焼して得られたニッケル複合酸化物と、水和水を含む水分率が43.2%でトータルカーボンが1.0%以下の水酸化リチウムを、Li/Me比が1.02になるように混合し、焼成の保持温度を745℃とした以外は、実施例11と同様にして焼成した。成形体の中心の昇温速度は4.23℃/分であった(昇温時間は約2.8時間)。焼成の延べ時間は4.8時間となった。焼成後、成形体を粉砕し、水洗、ろ過、乾燥を実施し、乾燥した粉をX線回折を用いて結晶子径とLi席占有率を測定した。その結果を表3に示す。また、コイン型電池での電池特性評価の結果も表3に示す。
(Example 14)
A nickel composite oxide obtained by oxidizing and roasting a nickel composite hydroxide with a composition ratio of Ni:Co:Al=91:4.5:4.5 in a rotary kiln and a moisture content including hydration water of 43 Same as Example 11, except that lithium hydroxide with a total carbon content of .2% and 1.0% or less was mixed so that the Li/Me ratio was 1.02, and the firing temperature was set at 745°C. It was then baked. The temperature increase rate at the center of the molded body was 4.23°C/min (temperature increase time was about 2.8 hours). The total firing time was 4.8 hours. After firing, the compact was pulverized, washed with water, filtered, and dried, and the crystallite diameter and Li site occupancy of the dried powder were measured using X-ray diffraction. The results are shown in Table 3. Table 3 also shows the results of battery characteristic evaluation for coin-type batteries.

(比較例4)
炉の昇温速度を4.50℃/分として、室温(25℃)から760℃まで昇温し、成形体の中心の温度が760℃を1.5時間保持するようにした後、降温した以外は、実施例9と同様にして焼成した。成形体の中心の昇温速度は4.22℃/分であった(昇温時間は約2.9時間)。焼成の延べ時間は4.4時間となった。焼成後、成形体を粉砕し、水洗、ろ過、乾燥を実施し、乾燥した粉をX線回折を用いて結晶子径とLi席占有率を測定した。その結果を表3に示す。また、コイン型電池での電池特性評価の結果も表3に示す。
(Comparative example 4)
The temperature was raised from room temperature (25°C) to 760°C using a furnace heating rate of 4.50°C/min, and the temperature at the center of the molded body was maintained at 760°C for 1.5 hours, then the temperature was lowered. Other than that, firing was carried out in the same manner as in Example 9. The temperature increase rate at the center of the molded body was 4.22°C/min (temperature increase time was about 2.9 hours). The total firing time was 4.4 hours. After firing, the compact was pulverized, washed with water, filtered, and dried, and the crystallite diameter and Li site occupancy of the dried powder were measured using X-ray diffraction. The results are shown in Table 3. Table 3 also shows the results of battery characteristic evaluation for coin-type batteries.

(比較例5)
炉の昇温速度を4.50℃/分として、室温(25℃)から745℃まで昇温し、成形体の中心の温度が745℃を1.5時間保持するようにした後、降温した以外は、実施例12と同様にして焼成した。成形体の中心の昇温速度は4.23℃/分であった(昇温時間は約2.8時間)。焼成の延べ時間は4.3時間となった。焼成後、成形体を粉砕し、水洗、ろ過、乾燥を実施し、乾燥した粉をX線回折を用いて結晶子径とLi席占有率を測定した。その結果を表3に示す。また、コイン型電池での電池特性評価の結果も表3に示す。
(Comparative example 5)
The temperature was raised from room temperature (25°C) to 745°C using a furnace heating rate of 4.50°C/min, and the temperature at the center of the molded body was maintained at 745°C for 1.5 hours, and then the temperature was lowered. Other than that, firing was carried out in the same manner as in Example 12. The temperature increase rate at the center of the molded body was 4.23°C/min (temperature increase time was about 2.8 hours). The total firing time was 4.3 hours. After firing, the compact was pulverized, washed with water, filtered, and dried, and the crystallite diameter and Li site occupancy of the dried powder were measured using X-ray diffraction. The results are shown in Table 3. Table 3 also shows the results of battery characteristic evaluation for coin-type batteries.

(比較例6)
リチウム混合物粉末9450gを300mm×300mmの匣鉢に入れ(盛り高さは約105mm)、昇温速度を4.50℃/分として、室温(25℃)から760℃まで昇温し、リチウム混合物粉末の中心の温度が760℃を3時間保持するようにした後、降温した以外は、実施例9と同様にして焼成した。リチウム混合物粉末の中心の昇温速度は2.23℃/分であった(昇温時間は約5.5時間)。焼成の延べ時間は8.5時間となった。焼成後、得られたリチウムニッケル複合酸化物粉末を粉砕し、水洗、ろ過、乾燥を実施し、乾燥した粉をX線回折を用いて結晶子径とLi席占有率を測定した。その結果を表3に示す。また、コイン型電池での電池特性評価の結果も表3に示す。
(Comparative example 6)
9450 g of lithium mixture powder was placed in a 300 mm x 300 mm sagger (height of approximately 105 mm), and the temperature was raised from room temperature (25 °C) to 760 °C at a heating rate of 4.50 °C/min. After maintaining the temperature at the center of 760° C. for 3 hours, baking was performed in the same manner as in Example 9, except that the temperature was lowered. The heating rate at the center of the lithium mixture powder was 2.23°C/min (heating time was approximately 5.5 hours). The total firing time was 8.5 hours. After firing, the obtained lithium-nickel composite oxide powder was pulverized, washed with water, filtered, and dried, and the crystallite diameter and Li site occupancy of the dried powder were measured using X-ray diffraction. The results are shown in Table 3. Table 3 also shows the results of battery characteristic evaluation for coin-type batteries.

(比較例7)
760℃の保持時間を2.5時間にした以外は、比較例6と同様にして焼成した。リチウム混合物粉末の中心の昇温速度は2.20℃/分であった。焼成の延べ時間は8.1時間となった。焼成後、得られたリチウムニッケル複合酸化物粉末を粉砕し、水洗、ろ過、乾燥を実施し、乾燥した粉をX線回折を用いて結晶子径とLi席占有率を測定した。その結果を表1に示す。また、コイン型電池での電池特性評価の結果も表1に示す。
(Comparative Example 7)
Firing was performed in the same manner as in Comparative Example 6, except that the holding time at 760°C was 2.5 hours. The heating rate at the center of the lithium mixture powder was 2.20°C/min. The total firing time was 8.1 hours. After firing, the obtained lithium-nickel composite oxide powder was pulverized, washed with water, filtered, and dried, and the crystallite diameter and Li site occupancy of the dried powder were measured using X-ray diffraction. The results are shown in Table 1. Table 1 also shows the results of battery characteristic evaluation for coin-type batteries.

(比較例8)
リチウム混合物粉末9450gを300mm×300mmの匣鉢に入れ(盛り高さは約105mm)、炉の昇温速度を4.50℃/分として、室温(25℃)から745℃まで昇温し、リチウム混合物粉末の中心の温度が745℃を3時間保持するようにした後、降温した以外は、実施例12と同様にして焼成した。リチウム混合物粉末の中心の昇温速度は2.22℃/分であった(昇温時間は約5.4時間)。焼成の延べ時間は8.4時間となった。焼成後、得られたリチウムニッケル複合酸化物粉末を粉砕し、水洗、ろ過、乾燥を実施し、乾燥した粉をX線回折を用いて結晶子径とLi席占有率を測定した。その結果を表1に示す。また、コイン型電池での電池特性評価の結果も表1に示す。
(Comparative example 8)
9450 g of lithium mixture powder was placed in a 300 mm x 300 mm sagger (height of the mound was approximately 105 mm), and the temperature was raised from room temperature (25 °C) to 745 °C at a heating rate of 4.50 °C/min. After maintaining the temperature at the center of the powder mixture at 745° C. for 3 hours, it was fired in the same manner as in Example 12, except that the temperature was lowered. The heating rate at the center of the lithium mixture powder was 2.22°C/min (heating time was about 5.4 hours). The total firing time was 8.4 hours. After firing, the obtained lithium-nickel composite oxide powder was pulverized, washed with water, filtered, and dried, and the crystallite diameter and Li site occupancy of the dried powder were measured using X-ray diffraction. The results are shown in Table 1. Table 1 also shows the results of battery characteristic evaluation for coin-type batteries.

(比較例9)
745℃の保持時間を2.5時間にした以外は、比較例8と同様にして焼成した。リチウム混合物粉末の中心の昇温速度は2.23℃/分であった(昇温時間は約5.4時間)。焼成の延べ時間は7.9時間となった。焼成後、得られたリチウムニッケル複合酸化物粉末を粉砕し、水洗、ろ過、乾燥を実施し、乾燥した粉をX線回折を用いて結晶子径とLi席占有率を測定した。その結果を表1に示す。また、コイン型電池での電池特性評価の結果も表1に示す。
(Comparative example 9)
Firing was performed in the same manner as Comparative Example 8 except that the holding time at 745°C was 2.5 hours. The heating rate at the center of the lithium mixture powder was 2.23°C/min (heating time was approximately 5.4 hours). The total firing time was 7.9 hours. After firing, the obtained lithium-nickel composite oxide powder was pulverized, washed with water, filtered, and dried, and the crystallite diameter and Li site occupancy of the dried powder were measured using X-ray diffraction. The results are shown in Table 1. Table 1 also shows the results of battery characteristic evaluation for coin-type batteries.

Figure 0007444535000003
Figure 0007444535000003

(評価結果3)
実施例で得られたリチウムニッケル複合酸化物は、十分に大きな結晶子径を有し、リチウム席占有率が高く、かつ、溶出リチウム量も低減されており、焼結反応が十分に進行し、高い結晶性を有することが示された。また、実施例で得られたリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質として用いた二次電池は、非常に高い初期充放電容量、及び、初期放電効率を有することが示された。以上から、本実施形態の製造方法によれば、リチウム混合物を高密度の成形体にすることにより、単位体積当たりの原料投入量が増えるとともに、短時間の焼成時間により、高い結晶性を有するリチウムニッケル複合酸化物(正極活物質)を得ることができ、生産性が大きく向上することが明らかである。
(Evaluation result 3)
The lithium-nickel composite oxide obtained in the example has a sufficiently large crystallite diameter, a high lithium seat occupancy rate, and a reduced amount of eluted lithium, and the sintering reaction progresses satisfactorily. It was shown to have high crystallinity. Further, it was shown that the secondary battery using the lithium nickel composite oxide obtained in the example as the positive electrode active material had very high initial charge/discharge capacity and initial discharge efficiency. From the above, according to the manufacturing method of the present embodiment, by forming a lithium mixture into a high-density compact, the amount of raw materials input per unit volume increases, and the short firing time allows lithium with high crystallinity to be produced. It is clear that a nickel composite oxide (positive electrode active material) can be obtained and productivity is greatly improved.

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の1つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。 Note that the technical scope of the present invention is not limited to the aspects described in the above-mentioned embodiments. One or more of the requirements described in the above embodiments and the like may be omitted. Furthermore, the requirements described in the above embodiments and the like can be combined as appropriate. In addition, to the extent permitted by law, the disclosures of all documents cited in the above-mentioned embodiments are incorporated into the description of the main text.

1…板状部材
2…容器
10…成形体
20…リチウム混合物の粉末
t…成形体の厚さ
CBA…コイン型電池
NC…負極缶
NE…負極
PC…正極缶
PE…正極
SE…セパレータ
GA…ガスケット
WW…ウェーブワッシャー
1... Plate member 2... Container 10... Molded body 20... Lithium mixture powder t... Thickness of molded body CBA... Coin type battery NC... Negative electrode can NE... Negative electrode PC... Positive electrode can PE... Positive electrode SE... Separator GA... Gasket WW…Wave washer

Claims (12)

リチウムニッケル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、
ニッケル複合酸化物と、水酸化リチウム一水和物とを混合してリチウム混合物を得ることと、
前記リチウム混合物を成形して、密度1.3g/cm以上2.0g/cm以下の成形体を得ることと、
前記成形体を、酸化性雰囲気下、650℃以上850℃以下で焼成することと、を備え、
前記成形体は、バインダーを含まず、
前記リチウムニッケル複合酸化物は、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、及び、アルミニウム(Al)を含み、かつ、各元素の原子数比がLi:Ni:Co:Al=s:(1-x-y):x:y(ただし、0.93<s<1.03、0.03≦x≦0.10、0.03≦y≦0.10)で表される、
非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a lithium-nickel composite oxide, the method comprising:
Mixing a nickel composite oxide and lithium hydroxide monohydrate to obtain a lithium mixture;
Molding the lithium mixture to obtain a molded body having a density of 1.3 g/cm 3 or more and 2.0 g/cm 3 or less;
firing the molded body at 650°C or more and 850°C or less in an oxidizing atmosphere,
The molded body does not contain a binder,
The lithium-nickel composite oxide contains lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), and aluminum (Al), and the atomic ratio of each element is Li:Ni:Co:Al=s :(1-x-y):x:y (however, 0.93<s<1.03, 0.03≦x≦0.10, 0.03≦y≦0.10),
A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
前記水酸化リチウム一水和物の水分率が、42質量%以上48質量%以下である、請求項1に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the lithium hydroxide monohydrate has a moisture content of 42% by mass or more and 48% by mass or less. 前記成形体の密度が1.4g/cm以上である、請求項1または請求項2に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the molded body has a density of 1.4 g/cm 3 or more. 前記成形体において外形上の2点間の距離の最大値が1mm以上である、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the maximum distance between two points on the outer shape of the molded body is 1 mm or more. 前記焼成は、焼成炉内に配置した板状部材の上に前記成形体を載置して行う、請求項1~4のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The calcination is performed by placing the molded body on a plate-like member placed in a calcination furnace. Production method. 前記焼成後の焼成物を解砕すること、を備える、請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5, comprising crushing the fired product after the firing. 前記焼成後の焼成物を、水洗し、乾燥することを備える、請求項1~請求項6のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 6, comprising washing the fired product after the firing with water and drying it. 前記焼成において、焼成温度の保持時間が3時間以下である、請求項1~請求項7のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein in the firing, the firing temperature is maintained for 3 hours or less. 前記リチウムニッケル複合酸化物は、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、アルミニウム(Al)、及び、それ以外の元素Mを含み、かつ、各元素の原子数比がLi:Ni:Co:Al:M=s:(1-x-y):x:y:z(ただし、0.93<s<1.03、0.03≦x≦0.10、0.03≦y≦0.10、0<z≦0.1、Mは、Li、Ni、Co、Al及びO以外の元素)で表される、請求項1~請求項8のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The lithium-nickel composite oxide contains lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (Al), and other elements M, and the atomic ratio of each element is Li:Ni. :Co:Al:M=s:(1-x-y):x:y:z (however, 0.93<s<1.03, 0.03≦x≦0.10, 0.03≦y ≦0.10, 0<z≦0.1, M is an element other than Li, Ni, Co, Al and O), A method for producing a positive electrode active material for an aqueous electrolyte secondary battery. 前記リチウムニッケル複合酸化物5gを100mlの純水に分散させ、10分間静置後の上澄み液に溶出したリチウム量が、リチウムニッケル複合酸化物全量に対して0.11質量%以下である、請求項1~請求項9のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 A claim in which 5 g of the lithium-nickel composite oxide is dispersed in 100 ml of pure water, and the amount of lithium eluted into the supernatant liquid after standing for 10 minutes is 0.11% by mass or less based on the total amount of the lithium-nickel composite oxide. A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 9. 前記リチウムニッケル複合酸化物は、X線回折パターンのリートベルト解析から得られる3aサイトのリチウム席占有率が97.0%以上である、請求項1~請求項10のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The lithium-nickel composite oxide according to any one of claims 1 to 10, wherein the lithium site occupancy rate of the 3a site obtained from Rietveld analysis of the X-ray diffraction pattern is 97.0% or more. A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. ニッケル(Ni)と、コバルト(Co)と、アルミニウム(Al)とを含み、各元素のモル比が、Ni:Co:Al=(1-x-y):x:y(0.03≦x≦0.10、0.03≦y≦0.10である。)で表されるニッケル複合酸化物と、
水酸化リチウム一水和物と、を含み、
バインダーを含まず、外形上の2点間の距離の最大値が1mm以上、密度が1.3g/cm以上2.0g/cm以下である、成形体。
Contains nickel (Ni), cobalt (Co), and aluminum (Al), and the molar ratio of each element is Ni:Co:Al=(1-xy):x:y (0.03≦x ≦0.10, 0.03≦y≦0.10);
Lithium hydroxide monohydrate;
A molded article that does not contain a binder, has a maximum distance between two points on the outer shape of 1 mm or more, and a density of 1.3 g/cm 3 or more and 2.0 g/cm 3 or less.
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