JPWO2012133113A1 - 正極活物質粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、空間群R−3mは正式には、R3mの3の上にバーのついた表記が正しいが、ここでは便宜上、R−3mと記す。
本発明において、ホウ素、フッ素、元素A成分は、正極活物質粒子粉末にはほとんど固溶せず、二次粒子表面の一次粒子表面に存在し、粒子表面に存在するLi−Mn化合物との相互作用が電解液と正極材との過剰な接触を抑制することによって、サイクル特性及び熱安定性が向上するものと本発明者らは考えている。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら50℃に保持した。さらにpH=8.2(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、105℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら40℃に保持した。さらにpH=11.4(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、105℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら60℃に保持した。さらにpH=8.1(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、110℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら45℃に保持した。さらにpH=11.1(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら55℃に保持した。さらにpH=8.4(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、得られた共沈前駆体を含むケーキにホウ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液と硝酸アルミニウム溶液を加えてよく混練し、105℃で一晩乾燥させ、乾燥粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら60℃に保持した。さらにpH=8.1(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は反応スラリーをオーバーフローさせ、順次スラリーを系外に排出して共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら50℃に保持した。さらにpH=8.1(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は反応スラリーをオーバーフローさせ、順次スラリーを系外に排出して共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら40℃に保持した。さらにpH=8.0(±0.1)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は反応スラリーをオーバーフローさせ、順次スラリーを系外に排出して共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら70℃に保持した。さらにpH=8.2(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硝酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は反応スラリーをオーバーフローさせ、順次スラリーを系外に排出して共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら40℃に保持した。さらにpH=9.3(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら50℃に保持した。さらにpH=9.0(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら40℃に保持した。さらにpH=10.2(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら50℃に保持した。さらにpH=8.5(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら40℃に保持した。さらにpH=11.2(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら55℃に保持した。さらにpH=8.1(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硝酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら50℃に保持した。さらにpH=11.5(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合塩化物水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、120℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら50℃に保持した。さらにpH=8.2(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸リチウムスラリーを加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら35℃に保持した。さらにpH=11.3(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合塩化物水溶液と水酸化リチウム水溶液とヒドラジン水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら55℃に保持した。さらにpH=8.3(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら30℃に保持した。さらにpH=11.1(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら60℃に保持した。さらにpH=8.5(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、105℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら40℃に保持した。さらにpH=11.5(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、105℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら40℃に保持した。さらにpH=8.5(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら40℃に保持した。さらにpH=11.4(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら60℃に保持した。さらにpH=8.2(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硝酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら60℃に保持した。さらにpH=8.4(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にCo、Mnの混合硝酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら70℃に保持した。さらにpH=8.1(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら45℃に保持した。さらにpH=8.4(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、105℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら40℃に保持した。さらにpH=11.4(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、105℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら40℃に保持した。さらにpH=8.1(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら60℃に保持した。さらにpH=8.0(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら50℃に保持した。さらにpH=8.2(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら40℃に保持した。さらにpH=11.2(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら50℃に保持した。さらにpH=8.5(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら40℃に保持した。さらにpH=11.4(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、105℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
密閉型反応槽に水を14L入れ、窒素ガスを流通させながら60℃に保持した。さらにpH=8.3(±0.2)となるよう、攪拌しながら連続的にNi、Co、Mnの混合硫酸塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液を加えた。反応中は濃縮装置により濾液のみを系外に排出して固形分は反応槽に滞留させながら反応後、共沈生成物のスラリーを採取した。採取したスラリーを濾過、水洗し、100℃で一晩乾燥させ、共沈前駆体の粉末を得た。
Claims (7)
- 少なくとも空間群R−3mに属する結晶系と空間群C2/mに属する結晶系とを有する化合物からなる正極活物質粒子粉末であって、当該化合物は少なくともLiとMnとCo及び/又はNiとを含有する複合酸化物及び元素A(元素AはAl、Mg、Ti、Zr、Ca、Fe、Zn、Mo、Biから選ばれる一種以上の元素)、ホウ素、フッ素から成り、当該化合物のMn含有量はモル比でMn/(Ni+Co+Mn)が0.55以上であり、ホウ素を0.01〜1wt%含み、フッ素を0.01〜5wt%含み、且つ前記元素Aを0.004〜9wt%含み、当該正極活物質粒子粉末のCu−Kα線を使用した粉末X線回折図の2θ=20.8±1°における最大回折ピークの強度(a)と2θ=18.6±1°における最大回折ピークの強度(b)との相対強度比(a)/(b)が0.02〜0.2であることを特徴とする正極活物質粒子粉末。
- 空間群R−3mに属する結晶系を有する化合物としてLiMxMn1−xO2(MはNi及び/またはCo、0<x≦1)を、空間群C2/mに属する結晶系を有する化合物としてLi2M’(1−y)MnyO3(M’はNi及び/またはCo、0<y≦1)を含む請求項1に記載の正極活物質粒子粉末。
- Li/(Ni+Co+Mn)がモル比で1.2〜1.7である請求項1又は2に記載の複合化された正極活物質粒子粉末。
- BET法による比表面積が0.05〜20m2/gである請求項1〜3のいずれかに記載の正極活物質粒子粉末。
- 一次粒子が凝集した二次粒子からなる正極活物質粒子粉末であって、平均一次粒子径が5μm以下であり、平均二次粒子径が1〜50μmである請求項1〜4のいずれかに記載の正極活物質粒子粉末。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の正極活物質粒子粉末の製造方法であって、(1)遷移金属を含む前駆体粒子粉末とホウ素化合物とリチウム化合物とフッ素化合物と元素Aの化合物を乾式混合した混合物を焼成する工程、(2)遷移金属を含む前駆体粒子を含むスラリー等にホウ素化合物とフッ素化合物と元素Aの化合物を湿式混合した混合物の乾燥粉末にリチウム化合物を混合して焼成する工程、又は(3)遷移金属を含む前駆体粒子粉末とホウ素化合物とリチウム化合物とを乾式又は湿式混合した混合物粉末を焼成し、この焼成物をフッ素化合物及び元素Aの化合物と乾式又は湿式混合した混合物粉末を熱処理する工程の何れかから成る請求項1〜5のいずれかに記載の正極活物質粒子粉末の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の正極活物質粒子粉末を含有する正極を用いたことを特徴とする非水電解質二次電池。
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