JPH10279316A - リチウムイオン二次電池用正極活物質コバルト酸リチウムの粒径制御方法 - Google Patents

リチウムイオン二次電池用正極活物質コバルト酸リチウムの粒径制御方法

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JPH10279316A
JPH10279316A JP9099679A JP9967997A JPH10279316A JP H10279316 A JPH10279316 A JP H10279316A JP 9099679 A JP9099679 A JP 9099679A JP 9967997 A JP9967997 A JP 9967997A JP H10279316 A JPH10279316 A JP H10279316A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸化コバルトと炭酸リチウムの混合物を焼
成、粉砕してコバルト酸リチウムを製造する方法におい
て、粉砕後、別途の篩工程等を必要とすることなく簡易
な方法で所望の粒径のコバルト酸リチウムを得ることの
できる方法を提供すること。 【解決手段】 酸化コバルトと炭酸リチウムの混合物
を、(A)酸化コバルトと炭酸リチウムの混合モル比
(Li/Co)が0.95〜1.2、(B)焼成温度
(T)が900〜1100℃、(C)焼成反応生成物の
平均粒子径が(0.0275T−23.0)μm〜
(0.225T−191.33)μm、の条件下で焼成
し、次いで粉砕するコバルト酸リチウムの粒径制御方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術用分野】本発明は、リチウムイオン
二次電池用正極活物質コバルト酸リチウムの粒径制御方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、家庭電器においてポータブル化、
コードレス化が急速に進むに従い、ラップトップ型パソ
コン、携帯電話、ビデオカメラ等の小型電子機器の電源
としてリチウムイオン二次電池が実用化されている。こ
のリチウムイオン二次電池については、1980年に水
島等によりコバルト酸リチウムがリチウムイオン二次電
池の正極活物質として有用であるとの報告(「マテリア
ル リサーチブレティン」vol15,P783-789(1980)〕がな
されて以来、リチウム系複合酸化物に関する研究開発が
活発に進められており、これまで多くの提案がなされて
いる。
【0003】従来、正極活物質の高エネルギー密度化を
図る技術としては、例えばコバルト酸リチウムの組成を
Lix CoO2 (但し、1.05≦x≦1.3 )とすることに
よりリチウムリッチにしたもの(特開平3−127454号公
報)、逆にLix CoO2 (但し0<x≦1)とするこ
とによってコバルトリッチにしたもの(特開平3−1349
69号公報)、Mn、W、Ni、La、Zrなどの金属イ
オンをドープさせたもの(特開平3−201368号公報、特
開平4−328277号公報、特開平4−319259号公報、特開
平4−319260号公報等) 、コバルト酸リチウム中の残留
Li2 CO3 を10重量%以下とするもの(特開平4−
56064 号公報) などが提案されている。
【0004】また、コバルト酸リチウム系正極活物質の
物理的特徴として粒子径を要件とするものとしては、例
えばLiCoO2 の平均粒子径10〜150μm (特開
平1−304664号公報)、一次粒子の平均粒径0.5μm
以下(特開平4−33260 号公報)、平均粒子径が2〜1
0μm 、粒度分布D(25%)0.5〜10μm 、D
(50%)2〜10μm 、D(75%)3.5〜30μ
m (特開平5−94822 号公報)、10%累積粒子径3〜
15μm 、50%累積粒子径8〜35μm 、90%累積
粒子径30〜80μm の粒度分布(特開平5−151998号
公報) 、平均粒子径2〜9μm 、そのうち1〜9μm が
全体積の60%以上(特開平6−243897号公報) 等のも
のが提案されている。これらは、例えば、融点500℃
以下のリチウム塩と酸化コバルトとを500℃以下の低
温で焼成して微細な粒子を生成させる方法、また使用す
る原料の粒径をD(50%)=0.5〜1.5μm の微
細な酸化コバルト(CoO2 )を使用して粒子径を調整
する方法、微細粒子と大粒子径を特定範囲となるように
混ぜ合わせて粒径範囲を調整する方法、得られたLiC
oO2 を高速気流衝撃法等により粉砕する方法等により
粒径制御を行っているものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、出発原
料として使用される酸化コバルトは、いつも一定の粒度
を有するものが入手できるものではなく、粒径範囲をそ
ろえるのは、通常必要に応じて粉砕や篩によって粒度を
調整するが、粉砕後の篩工程は工程上煩雑なものとな
り、工業的には好ましいとはいえない。そこで、粉砕後
の篩工程等、別途の粒径制御を行うことなく所望の粒径
及び粒度分布を有するコバルト酸リチウムが得られれば
工業上、極めて有利である。
【0006】従って、本発明の目的は、酸化コバルトと
炭酸リチウムの混合物を焼成、粉砕してコバルト酸リチ
ウムを製造する方法において、粉砕後、別途の篩工程等
を必要とすることなく簡易な方法で所望の粒径のコバル
ト酸リチウムを得ることのできる方法を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは鋭意検討を行った結果、酸化コバルトと炭酸
リチウムの混合モル比が特定範囲のもので、特定焼成温
度範囲においては、焼成温度と生成するコバルト酸リチ
ウムの粒子径の間に一定の相関関係があることを見い出
し、これを使用することにより極めて容易に所望の粒子
径を有するコバルト酸リチウムが得られることを見い出
し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、
酸化コバルトと炭酸リチウムの混合物を、(A)酸化コ
バルトと炭酸リチウムの混合モル比(Li/Co)が、
0.95〜1.2、(B)焼成温度(T)が900〜1
100℃、及び(C)焼成反応生成物の平均粒子径が、
(0.0275T−23.0)μm 〜(0.225T−
191.33)μm 、の条件下で焼成することを特徴と
するコバルト酸リチウムの粒径制御方法を提供するもの
である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明のコバルト酸リチウムの粒
径制御方法は、酸化コバルトと炭酸リチウムの混合物を
前記(A)、(B)及び(C)の条件下で焼成し、次い
で粉砕して行うものである。前記(A)の酸化コバルト
と炭酸リチウムの混合モル比(Li/Co)は0.95
〜1.2であり、好ましくは1.0〜1.10である。
【0009】また、前記(B)の焼成温度(T)は90
0〜1100℃であり、この温度範囲で焼成処理するの
であれば、昇温速度及び焼成(保持)時間等は特に制限
されないが、焼成時間としては、上記温度域に少なくと
も2時間、好ましくは5〜15時間の範囲に設定するこ
とが好ましい。900℃未満、例えば800℃程度では
粒子成長に時間がかかり、工業的には特に好ましいもの
とは言えない。また1100℃を超えるものは、急激に
粒子が成長してしまい、粒子制御が困難になるため好ま
しくない。
【0010】また、前記(C)の焼成反応生成物の平均
粒子径は、焼成後、解す程度の粉砕後のコバルト酸リチ
ウム粉末として(0.0275T−23.0)μm 〜
(0.225T−191.33)μm (Tは前記焼成温
度℃を示す。)の範囲であるが、好ましくは、(0.0
32T−25.47)μm 〜(0.2225T−19
3.8)μm の範囲である。また、該(C)の焼成反応
生成物の平均粒子径範囲は、使用する焼成炉について、
前記混合モル比、焼成温度を、パラメーターとして、予
めその関係を求めておくことがより高い精度での粒径制
御ができることから好ましい。
【0011】図1は、焼成温度(℃)と焼成反応生成物
の平均粒子径(μm)(以下、「y」ということがあ
る)の関係を例示したものである。下方の直線は前記混
合モル比(Li/Co)が0.95の場合を示し、これ
がy=0.0275T−23.0で表され、上方の直線
は該モル比1.20の場合を示し、これがy=0.22
5T−191.33で表される。したがって、焼成温度
900〜1100°Cの範囲及び該上方の直線と下方の
直線によって囲まれる範囲において、所望の粒子径を得
ることができる。焼成反応生成物の平均粒子径は、レー
ザー法で測定された平均粒子径(重量基準)で表わした
ものである。
【0012】本発明のコバルト酸リチウムの所望の平均
粒子径のものを得るには、図1を利用することにより行
なわれる。例えば、平均粒子径10μmのものを得るに
は、混合モル比(Li/Co)を1.1〜1.2とし、
焼成温度約940℃とするか又は、混合モル比(Li/
Co)を0.95〜1.0とし、焼成温度約1100℃
とすればよいことが判る。また、平均粒子径20μmの
ものを得るには、混合モル比(Li/Co)を1.1〜
1.2とし、焼成温度約1000℃として焼成すればよ
い。かかる関係を利用して得られるコバルト酸リチウム
の粒度分布は極めてシャープなものであり、また、粒子
径も微細なもので3μmから大きなもので50μmのも
のを得ることができる。
【0013】焼成処理後は、焼成物を冷却し、かるく解
す程度に粉砕するだけで本発明のコバルト酸リチウム粉
末を得ることができる。
【0014】また、本発明に係るリチウムイオン二次電
池用正極活物質としてのコバルト酸リチウムは、その優
れた電子特性のゆえに、それを主成分として含有する正
極板を製作した場合、優れた特性を有するリチウムイオ
ン二次電池を提供することができる。すなわち、かかる
二次電池は、例えばコバルト酸リチウムを主成分とし
て、黒鉛粉末、ポリフッ化ビニリデンなどを混合加工し
て正極材とし、これを有機溶媒に分散させて混練ペース
トを調製する。該混練ペーストをアルミ箔などの導伝性
基板に塗布した後、乾燥し、加圧して適宜の形状に切断
して正極板を得る。この正極板を用いて、リチウムイオ
ン二次電池を構成する各部材を積層してリチウム二次電
池を作製する。
【0015】
【実施例】次に、実施例を挙げてさらに具体的に説明す
るが、これは単に例示であって、本発明を制限するもの
ではない。
【0016】実施例 炭酸リチウムと酸化コバルトをLi/Co原子比が0.
95、1.00、1.05、1.10、1.15、1.
20となるようにそれぞれ秤量し、乳鉢で十分混合し均
一な混合物を調製した。次いで、各混合物をアルミナ坩
堝に充填し電気加熱炉に入れ焼成処理を行った。焼成処
理は、各混合物につき、900℃、1000℃、110
0℃で実施し、10時間保持して焼成処理を行った。次
いで、得られた焼成物を軽く解す程度に粉砕してコバル
ト酸リチウム粉末を得た。コバルト酸リチウム粉末の平
均粒子径は水を分散媒としてレーザー法粒度分布測定機
により測定した。なお、900℃、1000℃について
は再度の繰り返し実験も行い再現性を確認した。その結
果を表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】次に、横軸を焼成温度(T℃)、縦軸(対
数軸)を平均粒子径(μm )とした片対数座標に、表1
に示された結果を混合モル比をパラメーターとしてプロ
ットすると、前記図1の上方の直線と下方の直線で囲ま
れる斜線部内に全データーがプロットされた。ここで、
上方の直線はy=0.032T−25.4で表され、下
方の直線はy=0.2225T−193.8で表される
ことが確認できた。
【0019】(コバルト酸リチウム粉末の所望の粒子径
が5μmの場合)表1より、焼成温度1000℃及び混
合モル比(Li/Co)0.95又は焼成温度900℃
及び混合モル比(Li/Co)1.00のいずかの条件
を選択すれば所望の粒子径5μmを得ることができる。
【0020】(コバルト酸リチウム粉末の所望の粒子径
が20μmの場合)表1より、焼成温度1020℃及び
混合モル比(Li/Co)1.10又は焼成温度100
0℃及び混合モル比(Li/Co)1.15のいずれか
の条件を選択すれば所望の粒子径20μmを得ることが
できる。
【0021】
【発明の効果】本発明の方法によれば、焼成後、解す程
度の粉砕で所望の粒径のコバルト酸リチウム粉末を得る
ことができる。このため、従来行っていたような粉砕後
の篩工程等の別途の工程が不要となり工業上極めて有利
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における焼成温度(℃)と焼成反応生成
物の平均粒子径の関係を例示した図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化コバルトと炭酸リチウムの混合物を、
    (A)酸化コバルトと炭酸リチウムの混合モル比(Li
    /Co)が、0.95〜1.2、(B)焼成温度(T)
    が、900〜1100℃、及び(C)焼成反応生成物の
    平均粒子径が、(0.0275T−23.0)μm 〜
    (0.225T−191.33)μm 、の条件下で焼成
    することを特徴とするコバルト酸リチウムの粒径制御方
    法。
JP09967997A 1997-04-02 1997-04-02 コバルト酸リチウムの製造方法における炭酸リチウムと酸化コバルトのLi/Co原子比及び焼成処理温度の算出方法 Expired - Fee Related JP3934733B2 (ja)

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