JPH1081522A - 粒子状組成物及びその製造方法 - Google Patents
粒子状組成物及びその製造方法Info
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- JPH1081522A JPH1081522A JP8255518A JP25551896A JPH1081522A JP H1081522 A JPH1081522 A JP H1081522A JP 8255518 A JP8255518 A JP 8255518A JP 25551896 A JP25551896 A JP 25551896A JP H1081522 A JPH1081522 A JP H1081522A
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Abstract
化ニッケル含有粒子状組成物及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】オキシ水酸化ニッケルからなる粒子であ
り、微細一次粒子が集合してなる二次粒子であって実質
的に球状を有する粒子からなる粒子状組成物、並びに、
水酸化ニッケルからなる粒子であり、微細一次粒子が集
合してなる二次粒子であって実質的に球状を有する粒子
を、酸化する粒子状組成物の製造方法。
Description
極活物質、コバルト(II)イオンの酸化剤等の用途に
好適であり、特に、リチウム二次電池の正極用材料であ
るリチウムニッケル複合酸化物の原料としての利用に好
適である粒子状組成物及びその製造方法に関する。
チウムニッケル複合酸化物の原料としては、これまで、
水酸化ニッケル、炭酸ニッケル、オキシ水酸化ニッケル
等が用いられている。これらのうち、オキシ水酸化ニッ
ケルの製造法としては、(1)乾式法、(2)湿式法、
(3)溶融法等がある。このうち、乾式法としては、例
えば、特公昭61−12345号公報には、水酸化ニッ
ケルに銀及び銀化合物のうち少なくとも一種と苛性アル
カリとを添加しオゾンで乾式酸化を行い、オキシ水酸化
ニッケルを製造する方法が開示されている。しかしなが
ら、この方法では、銀及びアルカリ成分が残留すること
となり、純粋なオキシ水酸化ニッケルが得られない欠点
があった。
8195号公報には、2価のニッケル塩の溶液をペルオ
キシ二硫酸塩等の酸化剤で処理した後、該溶液のpHを
苛性アルカリ等によって調整し、オキシ水酸化ニッケル
を沈殿させる方法が開示されている。しかしながら、こ
の方法により得られるオキシ水酸化ニッケルは、無定形
又は低結晶性の微粒子であり、かつ、酸化度が低いもの
であるので、実用上の欠点が多かった。
のような湿式法の欠点を改善する方法として、溶融法で
つくった結晶性のよいオキシ水酸化ニッケルを反応開始
前に入れて温度を一定に保ちつつ反応を行うことによ
り、粗大な結晶が製造され良好な濾過性が得られる技術
が開示されている。しかしながら、この方法によって
も、得られるオキシ水酸化ニッケルの酸化度は90%を
上回らない等の問題があった。
ニッケル粉を入れ、これに水酸化ナトリウムと過酸化ナ
トリウムとを添加して、600〜700℃に加熱溶融
し、長時間加熱して結晶性のよいオキシ水酸化ニッケル
を得る方法等があるが、この結晶は鱗片状であり、ま
た、製造コストも高くつく等の欠点があった。
れも種々の欠点を有しており、例えば、リチウムイオン
二次電池の正極材の一つであるニッケル酸リチウム製造
用原料とした場合、粒子の形状、サイズ、反応率及び製
造コストにおいて不満足なニッケル酸リチウムしか得ら
れない等の欠点を有していた。
利用上の欠点を補う目的のため、オキシ水酸化ニッケル
をリチウム二次電池の正極用材料であるリチウムニッケ
ル複合酸化物の原料として利用しようとする試みにおい
て、リチウムイオン二次電池の正極材であるニッケル酸
リチウムの電池特性を改善するために、例えば、特開平
5−198301号公報、特開平6−215800号公
報、特開平6−283174号公報には、リチウムニッ
ケル酸複合酸化物にCu、Zn、Nb、Mo、W、C
o、Fe、Mn、Cr、V、Ti等の金属イオンをドー
プさせたものが開示されている。しかしながら、これら
の技術においては、金属イオンがドープされるリチウム
ニッケル酸複合酸化物そのものの本質的な欠点を解決す
ることができず、これらの利用上の欠点を充分に改善す
るには至っていなかった。
み、ニッケル酸リチウムの原料に好適なオキシ水酸化ニ
ッケル含有粒子状組成物及びその製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
ニッケルからなる粒子であり、微細一次粒子が集合して
なる二次粒子であって実質的に球状を有する粒子からな
ることを特徴とする粒子状組成物である。以下に本発明
を詳述する。
オキシ水酸化ニッケルからなる。上記オキシ水酸化ニッ
ケルは、種々の方法により得ることができるが、例え
ば、以下に詳述する本発明の製造方法により、水酸化ニ
ッケルを酸化することにより得ることができる。
微細一次粒子が集合してなる二次粒子である。上記微細
一次粒子の形状は特に限定されず、例えば、鱗片状、板
状、ラグビーボール状、球状等を挙げることができる。
1〜5μmであることが好ましい。上記微細一次粒子の
平均粒子径が0.01μm未満であると、リチウムイオ
ン二次電池の正極用材料の原料として用いた場合に充填
密度が低く、電池の単位容積当たりの電気容量が低くな
り、5μmを超えると、これを原料にリチウムニッケ複
合酸化物にする場合に、反応が不充分となる。より好ま
しくは、0.1〜3μmである。上記微細一次粒子の平
均粒子径は、例えば、電子顕微鏡写真等により測定する
ことができる。
は、実質的に球状を有する粒子である。本明細書におい
て、上記「実質的に球状を有する」とは、本発明の粒子
状組成物を構成する粒子が、本発明の目的の一つである
リチウム二次電池の正極用材料であるリチウムニッケル
複合酸化物の原料として利用しようとする場合におい
て、球状を呈していることを意味する。上記粒子状組成
物を構成する粒子が球状を有することは、電子顕微鏡写
真等により確認することができる。
μmであることが好ましい。1μm未満であると、これ
を用いて得られるリチウムニッケル複合酸化物粒子が小
さく、これをリチウムイオン二次電池の正極材活物質と
して用いた場合、充填密度が低く、従って、電池の単位
容積当たりの電気容量が低くなり、100μmを超える
と、同様にリチウムイオン二次電池を作成した場合、そ
の粒子がポリプロピレン等の高分子フィルムからなる負
極と正極とのセパレータを貫通し、短絡を生じるおそれ
がある。より好ましくは、3〜50μmであり、更に好
ましくは、5〜30μmである。
0〜10000Åであることが好ましい。上記結晶子径
は、X線回折法に基づいて下記シェラー(Scherr
er)の式より算出することができる。
は、測定X線波長(Å)を表す。β1/2 は、半価幅(ラ
ジアン)を表す。θは、回折線のブラック角(ラジア
ン)を表す。
ク密度(JIS K 5101〈18〉嵩密度測定法)
で1.3〜1.7g/ml、タッピング密度で1.8〜
2.1g/mlであることが好ましい。このように密度
を調整することにより、上記した本発明の目的を的確に
達成することができる。
200m2 /gであることが好ましい。1m2 /g未満
であると、リチウム2次電池の正極用材料の原料として
用いた場合に信頼性と再現性とに劣ることになり、20
0m2 /gを超えると、充填密度が低下して良好な電池
特性を得ることができない。より好ましくは、3〜15
0m2 /gであり、更に好ましくは、5〜100m2 /
gである。
原子価の3価への酸化率が、実質的に100%であるも
のが好ましい。このことにより、上記した本発明の目的
を的確に達成することができる。しかしながら、本発明
の粒子状組成物は、ニッケル元素の原子価の3価への酸
化率が、用途によっては、100%以下のものであって
もよい。
l、Si、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、
Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、S
n、Sb、La、Ce、Pr、Nd、Hf、Ta、W及
びPbからなる群から選択される少なくとも1種の元素
を含有することができる。上記元素のうち、一つを含有
してもよいし、二以上を含有していてもよい。本発明の
粒子状組成物は、これらの元素を含有することにより、
上記した本発明の目的を良好に達成することができる。
からなる粒子であり、微細一次粒子が集合してなる二次
粒子であって実質的に球状を有する粒子を、酸化するこ
とにより製造することができる。上記水酸化ニッケルか
らなる粒子は、微細一次粒子が集合してなる二次粒子で
あって実質的に球状を有する粒子である。上記微細一次
粒子が集合してなる二次粒子であって実質的に球状を有
する粒子については、上記に詳述した本発明の粒子状組
成物の構成を、そのまま当てはめることができる。本発
明の製造方法によれば、上記の微細一次粒子が集合して
なる二次粒子であって実質的に球状を有する粒子であっ
て、本発明のオキシ水酸化ニッケルの原料となる水酸化
ニッケル粒子を、酸化することにより、本発明の粒子状
組成物を製造することができる。
面積は、10〜200m2 /gであることが好ましい。
10m2 /g未満であると、ニッケル元素の3価への酸
化率が低下し、200m2 /gを超えると、無定形又は
低結晶性の微粒子となるため、本発明の目的を達成でき
ない。より好ましくは、10〜100m2 /gである。
ル粒子を、水系分散媒に分散し、これに酸化剤を添加す
ることにより行うことが好ましい。上記水酸化ニッケル
としては特に限定されず、例えば、硝酸ニッケル、塩化
ニッケル、硫酸ニッケル等の2価のニッケルを有する化
合物をアンモニア存在下でアルカリ中和したもの等を挙
げることができる。上記水系分散媒としては特に限定さ
れず、例えば、水にpH調整剤等の添加剤を適宜加えた
もの等を挙げることができる。
ば、オゾン;過マンガン酸(HMnO4 )、MMnO4
(Mは、アルカリ金属を表す。)等で表される過マンガ
ン酸塩;クロム酸(CrO3 )、M2 Cr2 O7 、MC
rO3 Cl(Mは、アルカリ金属を表す。)、CrO2
Cl2 等で表されるクロム酸関連化合物;F2 Cl2、
Br2 、I2 等のハロゲン;ペルオクソ酸、M2 S2 O
8 、M2 S2 O5 (Mは、アルカリ金属を表す。)、C
H3 CO3 H等で表されるその塩;酸素酸、MClO、
MBrO、MIO、MClO3 、MBrO3 、MI
O3 、MClO4 、MIO4 (Mは、アルカリ金属を表
す。)、Na3 H2 IO6 、KIO4 等で表されるその
塩等を挙げることができる。これらは、1種のみを用い
てもよいし、2種以上を併用してもよい。
ル又は水酸化ニッケルを含む水系分散媒に上記酸化剤を
含む水溶液又は酸化剤を加えることにより酸化を行うこ
とができる。また、上記酸化剤を含む水溶液に水酸化ニ
ッケル又は水酸化ニッケルを含む水系分散媒を加えるこ
とより酸化を行うこともできる。
に限定されないが、通常、水酸化ニッケルの濃度に換算
して、0.05〜10モル/Lが好ましい。製造工程に
おける操作性や経済性の点から、より好ましくは、0.
1〜5モル/Lである。
ないが、通常、酸化剤の濃度に換算して、0.05〜4
モル/Lが好ましい。製造工程における操作性や経済性
の点から、より好ましくは、0.1〜4モル/Lであ
る。
み比は、酸化当量比で(酸化剤)/(ニッケル)≧1で
あればよい。製造工程における操作性や経済性の点か
ら、酸化当量比は、好ましくは(酸化剤)/(ニッケ
ル)=1/1〜4/1である。1/1未満であると、得
られるオキシ水酸化ニッケルの酸化率が低くなり、4/
1を超えると、経済性の点で不利である。より好ましく
は、(酸化剤)/(ニッケル)=1/1〜2/1であ
る。
常5〜12が好ましい。5未満であると、ニッケルその
他の陽イオンが溶出し、収率が悪くなり、12を超える
と、アルカリ性物質の使用量が多くなり、経済性が悪く
なる。より好ましくは、7〜9である。
常0〜80℃が好ましい。例えば、酸化剤として、過硫
酸塩等のペルオクソ酸を用いる場合には、50〜80℃
がより好ましく、一方、過塩素酸塩等の酸素酸を用いる
場合には0〜20℃がより好ましい。上記酸化反応にお
ける酸化時間は、酸化剤の種類及び反応温度により異な
るが、数分〜数日が好ましい。上記酸化反応により取得
されたオキシ水酸化ニッケルは、形状が球状であるの
で、濾過速度が大きく、水洗工程での不純物除去効率が
高く、しかも、乾燥後の粉砕を必要としない等の多くの
利点を有する。
l、Si、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、
Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、S
n、Sb、La、Ce、Pr、Nd、Hf、Ta、W及
びPbからなる群から選択される少なくとも1種の元素
を含有する場合には、このような粒子状組成物を製造す
るにあたっては、上記製造方法において、原料である水
酸化ニッケルのNiが当該元素に置換されたものを原料
として使用することにより、同様に製造することができ
る。
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。
Lの水酸化ニッケルスラリー1Lとし、これに酸化当量
が2となるように、1モル/Lの次亜塩素酸ナトリウム
水溶液1Lを攪拌しつつ滴下し、pHを7〜9、温度を
10℃に保ったまま5時間攪拌しながら酸化を行った
後、スラリーを濾過水洗し、オキシ水酸化ニッケル(I
II)の沈殿のケーキを得た。このケーキを80℃で乾
燥させて、粉末を得た。得られた粉末のX線回折パター
ンを測定したところ、オキシ水酸化ニッケルであること
が確認された。得られたオキシ水酸化ニッケル粒子の平
均一次粒子径、平均二次粒子径及び酸化率を表2に示し
た。
粒子の電子顕微鏡写真を図1に示した。また、実施例1
で得られたオキシ水酸化ニッケルのX線回折チャートを
図2に示した。
Lの水酸化ニッケルスラリー1Lとし、これに酸化当量
が2となるように、1モル/Lの次亜塩素酸ナトリウム
水溶液1Lを攪拌しつつ滴下し、pHを7〜9、温度を
5℃に保ったまま24時間攪拌しながら酸化を行った
後、スラリーを濾過水洗し、オキシ水酸化ニッケル(I
II)の沈殿のケーキを得た。このケーキを80℃で乾
燥させて、粉末を得た。得られた粉末のX線回折パター
ンを測定したところ、オキシ水酸化ニッケルであること
が確認された。得られたオキシ水酸化ニッケル粒子の平
均一次粒子径、平均二次粒子径及び酸化率を表2に示し
た。
Lの水酸化ニッケルスラリー1Lとし、これに酸化当量
が4となるように、1モル/Lの次亜塩素酸ナトリウム
水溶液2Lを攪拌しつつ滴下し、pHを7〜9、温度を
20℃に保ったまま2時間攪拌しながら酸化を行った
後、スラリーを濾過水洗し、オキシ水酸化ニッケル(I
II)の沈殿のケーキを得た。このケーキを80℃で乾
燥させて粉末を得た。得られた粉末のX線回折パターン
を測定したところ、オキシ水酸化ニッケルであることが
確認された。得られたオキシ水酸化ニッケル粒子の平均
一次粒子径、平均二次粒子径及び酸化率を表2に示し
た。
Lの水酸化ニッケルスラリー1Lとし、これに酸化当量
が2となるように、1モル/Lの過硫酸ナトリウム水溶
液1Lを攪拌しつつ滴下し、pHを7〜9、温度を50
℃に保ったまま8時間攪拌しながら酸化を行った後、ス
ラリーを濾過水洗し、オキシ水酸化ニッケル(III)
の沈殿のケーキを得た。このケーキを80℃で乾燥させ
て粉末を得た。得られた粉末のX線回折パターンを測定
したところ、オキシ水酸化ニッケルであることが確認さ
れた。得られたオキシ水酸化ニッケル粒子の平均一次粒
子径、平均二次粒子径及び酸化率を表2に示した。
Lの水酸化ニッケルスラリー1Lとし、これに酸化当量
が4となるように、1モル/Lの過硫酸ナトリウム水溶
液1Lを攪拌しつつ滴下し、pHを7〜9、温度を80
℃に保ったまま0.5時間攪拌しながら酸化を行った
後、スラリーを濾過水洗し、オキシ水酸化ニッケル(I
II)の沈殿のケーキを得た。このケーキを80℃で乾
燥させて粉末を得た。得られた粉末のX線回折パターン
を測定したところ、オキシ水酸化ニッケルであることが
確認された。得られたオキシ水酸化ニッケル粒子の平均
一次粒子径、平均二次粒子径及び酸化率を表2に示し
た。
化ニッケル粒子1モルを1Lの水に分散したスラリーを
作成し、これに酸化当量が2となるように、1モル/L
の次亜塩素酸ナトリウム水溶液1Lを攪拌しつつ滴下
し、pHを7〜9、温度を10℃に保ったまま5時間攪
拌しながら酸化を行った後、スラリーを濾過水洗し、オ
キシ水酸化ニッケル(III)の沈殿のケーキを得た。
このケーキを80℃で乾燥させて粉末を得た。得られた
粉末のX線回折パターンを測定したところ、オキシ水酸
化ニッケルと同様であることが確認された。得られたオ
キシ水酸化ニッケルコバルト粒子の平均一次粒子径、平
均二次粒子径及び酸化率を表2に示した。
化ニッケル粒子1モルを1Lの水に分散したスラリーを
作成し、これに酸化当量が2となるように、1モル/L
の臭素水溶液1Lを攪拌しつつ滴下し、pHを7〜9、
温度を10℃に保ったまま2時間攪拌しながら酸化を行
った後、スラリーを濾過水洗し、オキシ水酸化ニッケル
(III)の沈殿のケーキを得た。このケーキを80℃
で乾燥させて粉末を得た。得られた粉末のX線回折パタ
ーンを測定したところ、オキシ水酸化ニッケルと同様で
あることが確認された。得られたオキシ水酸化ニッケル
アルミニウム粒子の平均一次粒子径、平均二次粒子径及
び酸化率を表2に示した。
ニッケル粒子1モルを1Lの水に分散したスラリーを作
成し、これにオゾンガスを吹き込みなから、pHを7〜
9、温度を20℃に保ったまま1時間攪拌オゾン酸化を
行った後、スラリーを濾過水洗し、オキシ水酸化ニッケ
ル(III)の沈殿のケーキを得た。このケーキを80
℃で乾燥させて粉末を得た。得られた粉末のX線回折パ
ターンを測定したところ、オキシ水酸化ニッケルと同様
であることが確認された。得られたオキシ水酸化ニッケ
ル鉄粒子の平均一次粒子径、平均二次粒子径及び酸化率
を表2に示した。
Lの水酸化ニッケルスラリー1Lとし、これに1モル/
Lの次亜塩素酸ナトリウム水溶液1Lを攪拌しつつ滴下
し、pHを7〜9、温度を10℃に保ったまま5時間攪
拌しながら酸化を行った後、スラリーを濾過水洗し、オ
キシ水酸化ニッケル(III)の沈殿のケーキを得た。
このケーキを80℃で乾燥させて粉末を得た。得られた
粉末のX線回折パターンを測定したところ、水酸化ニッ
ケルとオキシ水酸化ニッケルの混合物であることが確認
された。得られたオキシ水酸化ニッケル粒子の平均一次
粒子径及び酸化率を表2に示した。
−ヨウ化カリウム溶液中で完全に溶解させ、ニッケル元
素の3価から2価への還元を行った後、遊離したヨウ素
をチオ硫酸ナトリウム溶液で逆滴定し、得られた滴定量
より酸化率を算出した。
が集合した実質的に球状を有する粒子なので、リチウム
二次電池の正極用材料の原料として用いると、高い充填
密度及び電池の諸特性に対し高い信頼性と再現性を有す
ることができるが、これに限定されることなく、他のい
かなる用途にも用いることができる。
微鏡写真である。
折チャートである。縦軸は、X線強度(cps)を表
し、横軸は、回折角(2θ)を表す。
Claims (6)
- 【請求項1】 オキシ水酸化ニッケルからなる粒子であ
り、微細一次粒子が集合してなる二次粒子であって実質
的に球状を有する粒子からなることを特徴とする粒子状
組成物。 - 【請求項2】 微細一次粒子の平均粒子径が、0.01
〜5μmである請求項1記載の粒子状組成物。 - 【請求項3】 二次粒子の平均粒子径が、1〜100μ
mである請求項1又は2記載の粒子状組成物。 - 【請求項4】 B、Mg、Al、Si、Sc、Ti、
V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Ga、Y、
Zr、Nb、Mo、Ru、Sn、Sb、La、Ce、P
r、Nd、Hf、Ta、W及びPbからなる群から選択
される少なくとも1種の元素を含有する請求項1、2又
は3記載の粒子状組成物。 - 【請求項5】 水酸化ニッケルからなる粒子であり、微
細一次粒子が集合してなる二次粒子であって実質的に球
状を有する粒子を、酸化することを特徴とする請求項
1、2、3又は4記載の粒子状組成物の製造方法。 - 【請求項6】 酸化は、水酸化ニッケルからなる粒子で
あり、微細一次粒子が集合してなる二次粒子であって実
質的に球状を有する粒子を、水系分散媒に分散し、これ
に酸化剤を添加することにより行われるものである請求
項5記載の粒子状組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP25551896A JP4096367B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 粒子状組成物の製造方法 |
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JP25551896A JP4096367B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 粒子状組成物の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1081522A true JPH1081522A (ja) | 1998-03-31 |
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ID=17279872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25551896A Expired - Lifetime JP4096367B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 粒子状組成物の製造方法 |
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JP (1) | JP4096367B2 (ja) |
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