KR102413743B1 - Manufacturing method of positive electrode active material for lithium secondary battery - Google Patents

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Abstract

이 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법은, 리튬 복합 금속 화합물을 함유하는 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법으로서, 니켈, 코발트, 망간을 함유하는 복합 금속 화합물 분말을 가열하는 것과, 텅스텐 화합물을 용해시킨 알칼리 용액을 상기 복합 금속 화합물 분말에 분무하고, 상기 복합 금속 화합물 분말과 상기 텅스텐 화합물을 혼합하여 혼합 분말을 제조하는 것과, 그 후, 상기 혼합 분말을 냉각시키는 것을 포함하는 분무 혼합 공정과, 리튬염과, 상기 혼합 분말을 혼합하고, 소성하여 리튬 복합 금속 화합물을 제조하는 공정을 갖는다.This method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery is a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery containing a lithium composite metal compound, heating a composite metal compound powder containing nickel, cobalt, and manganese, and dissolving a tungsten compound A spray mixing process comprising spraying an alkali solution on the composite metal compound powder, mixing the composite metal compound powder and the tungsten compound to prepare a mixed powder, and then cooling the mixed powder; and mixing and calcining the mixed powder to prepare a lithium composite metal compound.

Description

리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법Manufacturing method of positive electrode active material for lithium secondary battery

본 발명은 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery.

본원은 2016년 12월 7일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2016-237694호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-237694 for which it applied to Japan on December 7, 2016, and uses the content here.

리튬 복합 산화물은, 리튬 이차 전지용 정극 활물질로서 사용되고 있다. 리튬 이차 전지는, 이미 휴대 전화 용도나 노트북 컴퓨터 용도 등의 소형 전원뿐만 아니라, 자동차 용도나 전력 저장 용도 등의 중형 및 대형 전원에서도 실용화가 진행되고 있다.A lithium composite oxide is used as a positive electrode active material for lithium secondary batteries. Lithium secondary batteries have already been put into practical use not only in small power supplies for mobile phone applications and notebook computers, but also in medium-sized and large-sized power sources such as automobile applications and power storage applications.

전지 용량 등의 리튬 이차 전지의 성능을 향상시키기 위해서, 리튬 이차 전지용 정극 활물질에는, 리튬, 니켈, 코발트 및 망간을 함유하는 리튬 복합 금속 화합물이 사용된다. 또한, 전지의 저저항화 및 장기 수명화를 달성하기 위해서, 리튬 이차 전지용 정극 활물질에 텅스텐을 함유시키는 것이 유용하다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 리튬 복합 금속 화합물의 1 차 소성 후에 텅스텐 화합물을 용해시킨 알칼리 용액을 첨가하는 기술이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 2 에는, 리튬 복합 금속 화합물의 전구체에, 산화텅스텐을 건식 첨가하는 방법이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 3 에는, 리튬 복합 금속 화합물의 전구체와, 산화텅스텐을 함유하는 슬러리 용액을 조제하고, 이 슬러리 용액을 스프레이 드라이하는 방법이 기재되어 있다.In order to improve the performance of lithium secondary batteries, such as battery capacity, the lithium composite metal compound containing lithium, nickel, cobalt, and manganese is used for the positive electrode active material for lithium secondary batteries. In addition, in order to achieve lower resistance and longer life of the battery, it is useful to contain tungsten in the positive electrode active material for a lithium secondary battery. For example, Patent Document 1 describes a technique of adding an alkali solution in which a tungsten compound is dissolved after the primary firing of the lithium composite metal compound. In addition, Patent Document 2 describes a method of dry adding tungsten oxide to a precursor of a lithium composite metal compound. Moreover, in patent document 3, the method of preparing the slurry solution containing the precursor of a lithium composite metal compound, and tungsten oxide, and spray-drying this slurry solution is described.

일본 공개특허공보 2012-79464호Japanese Patent Laid-Open No. 2012-79464 일본 공개특허공보 2014-197556호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2014-197556 일본 공개특허공보 2011-228292호Japanese Patent Laid-Open No. 2011-228292

전지의 저저항화 및 장기 수명화를 달성하기 위해서, 리튬 이차 전지용 정극 활물질에 텅스텐을 함유시키는 것은 유용하다. 그러나, 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재된 방법에서는, 텅스텐을 첨가할 때, 텅스텐이 응집되고 편석되어, 텅스텐 유래의 이물질이 발생되어 버린다는 과제가 있다.In order to achieve low-resistance and long-life of a battery, it is useful to contain tungsten in the positive electrode active material for lithium secondary batteries. However, in the method of patent documents 1-3, when tungsten is added, there exists a subject that tungsten aggregates and segregates, and the foreign material derived from tungsten will generate|occur|produce.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 텅스텐의 편석이 억제된, 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery in which segregation of tungsten is suppressed.

즉, 본 발명은, 하기 [1] ∼ [6] 의 발명을 포함한다.That is, the present invention includes the following inventions [1] to [6].

[1] 리튬 복합 금속 화합물을 함유하는 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법으로서, 니켈, 코발트, 망간을 함유하는 복합 금속 화합물 분말을 가열하는 것과, 텅스텐 화합물을 용해시킨 알칼리 용액을 상기 복합 금속 화합물 분말에 분무하고, 상기 복합 금속 화합물 분말과 상기 텅스텐 화합물을 혼합하여 혼합 분말을 제조하는 것과, 그 후, 상기 혼합 분말을 냉각시키는 것을 포함하는 분무 혼합 공정과, 리튬염과, 상기 혼합 분말을 혼합하고, 소성하여 리튬 복합 금속 화합물을 제조하는 공정을 갖는 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법.[1] A method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery containing a lithium composite metal compound, wherein the composite metal compound powder containing nickel, cobalt, and manganese is heated, and an alkali solution in which a tungsten compound is dissolved is added to the composite metal compound powder and mixing the composite metal compound powder and the tungsten compound to prepare a mixed powder, and then a spray mixing process comprising cooling the mixed powder, lithium salt and the mixed powder, , a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a step of producing a lithium composite metal compound by firing.

[2] 상기 리튬 복합 금속 화합물이, 아래의 조성식 (I) 로 나타내는, [1] 에 기재된 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법.[2] The method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery according to [1], wherein the lithium composite metal compound is represented by the following compositional formula (I).

Li[Lix(Ni(1 - y - z - w)CoyMnzMw)1 - x]O2 ··· (I) Li[Lix(Ni(1 - y - z - w)CoyMnzMw)1 -x]O 2 ... (I)

(조성식 (I) 중, -0.1 ≤ x ≤ 0.2, 0<y ≤ 0.5, 0<z ≤ 0.8, 0 ≤ w ≤ 0.1, y + z + w < 1, M 은 Fe, Cu, Ti, Mg, Al, W, B, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga 및 V 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상의 금속을 나타낸다.) (In formula (I), -0.1 ≤ x ≤ 0.2, 0 < y ≤ 0.5, 0 < z ≤ 0.8, 0 ≤ w ≤ 0.1, y + z + w < 1, M is Fe, Cu, Ti, Mg, At least one metal selected from the group consisting of Al, W, B, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga and V is represented.)

[3] 상기 리튬 이차 전지용 정극 활물질에 함유되는 텅스텐 함유량이 천이 금속의 전몰량에 대해서 1.0 ㏖% 이하인 [1] 또는 [2] 에 기재된 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법.[3] The method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery according to [1] or [2], wherein the content of tungsten contained in the positive electrode active material for a lithium secondary battery is 1.0 mol% or less with respect to the total molar amount of the transition metal.

[4] 상기 분무 혼합 공정에 있어서, 상기 텅스텐 화합물이 산화텅스텐인 [1] ∼ [3] 중 어느 하나에 기재된 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법.[4] The method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of [1] to [3], wherein in the spray mixing step, the tungsten compound is tungsten oxide.

[5] 상기 분무 혼합 공정에 있어서, 상기 알칼리 용액이 수산화리튬을 함유하는 [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법.[5] The method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of [1] to [4], wherein in the spray mixing step, the alkali solution contains lithium hydroxide.

[6] 상기 분무 혼합 공정에 있어서, 상기 알칼리 용액을 분무할 때의 복합 금속 화합물 분말의 온도가 100 ℃ 이상인 [1] ∼ [5] 중 어느 하나에 기재된 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법.[6] The method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of [1] to [5], wherein in the spray mixing step, the temperature of the composite metal compound powder at the time of spraying the alkali solution is 100° C. or higher.

본 발명에 의하면, 텅스텐의 편석이 억제된, 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법을 제공할 수 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries by which segregation of tungsten was suppressed can be provided.

도 1A 는, 리튬 이온 이차 전지의 일례를 나타내는 개략 구성 도면이다.
도 1B 는, 리튬 이온 이차 전지의 일례를 나타내는 개략 구성 도면이다.
도 2 는, 비교예 2 의, 건식 혼합 후의 혼합 분말의 SEM 화상이다.
도 3 은, 실시예 3 의, 분무 혼합 후의 혼합 분말의 SEM 화상이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic structural diagram which shows an example of a lithium ion secondary battery.
It is a schematic structural diagram which shows an example of a lithium ion secondary battery.
Fig. 2 is an SEM image of the mixed powder of Comparative Example 2 after dry mixing.
Fig. 3 is an SEM image of the mixed powder of Example 3 after spray mixing.

<리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법><The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries>

본 실시형태의 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법은, 니켈, 코발트 및 망간을 함유하는 복합 금속 화합물 분말을 가열하는 것과, 텅스텐 화합물을 용해시킨 알칼리 용액을 상기 복합 금속 화합물 분말에 분무하고, 상기 복합 금속 화합물 분말과 상기 텅스텐 화합물을 혼합하여 혼합 분말을 제조하는 것과, 그 후, 상기 혼합 분말을 냉각시키는 것을 포함하는 분무 혼합 공정과, 리튬염과, 상기 혼합물 분말을 혼합하고, 소성하여 리튬 복합 금속 화합물을 제조하는 공정을 갖는다.In the manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries of this embodiment, heating the composite metal compound powder containing nickel, cobalt and manganese, and spraying the alkali solution in which the tungsten compound was dissolved to the composite metal compound powder, the said composite A spray mixing process comprising mixing the metal compound powder and the tungsten compound to prepare a mixed powder, and then cooling the mixed powder, a lithium salt and the mixture powder are mixed and fired to form a lithium composite metal It has a process for preparing the compound.

리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법에 있어서는, 먼저, 리튬 이외의 금속, 즉, Ni, Co 및 Mn 으로 구성되는 필수 금속, 그리고, Fe, Cr, Cu, Ti, B, Mg, Al, W, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga 및 V 중 어느 1 종 이상의 임의 금속을 함유하는 복합 금속 화합물을 조제하고, 당해 복합 금속 화합물을 적당한 리튬염과 소성하는 것이 바람직하다. 복합 금속 화합물로는, 복합 금속 수산화물 또는 복합 금속 산화물이 바람직하다.In the manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries, first, metals other than lithium, ie, essential metals comprised from Ni, Co and Mn, and Fe, Cr, Cu, Ti, B, Mg, Al, W, Mo , Nb, Zn, Sn, Zr, Ga and V, it is preferable to prepare a composite metal compound containing any one or more arbitrary metals, and to calcinate the composite metal compound with an appropriate lithium salt. As the composite metal compound, a composite metal hydroxide or a composite metal oxide is preferable.

보다 상세하게는, 본 실시형태의 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법은, 상기 분무 혼합 공정을 갖는 복합 금속 화합물의 제조 공정과, 리튬 금속 복합 산화물의 제조 공정을 구비한다.In more detail, the manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries of this embodiment is equipped with the manufacturing process of the composite metal compound which has the said spray mixing process, and the manufacturing process of a lithium metal composite oxide.

이하, 본 실시형태의 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법의 각 공정에 대해서 설명한다.Hereinafter, each process of the manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries of this embodiment is demonstrated.

[복합 금속 화합물의 제조 공정] [Manufacturing process of composite metal compound]

복합 금속 화합물의 제조 공정은, 리튬 이외의 금속, 즉, Ni, Co 및 Mn 으로 구성되는 필수 금속, 그리고, Fe, Cr, Cu, Ti, B, Mg, Al, W, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga 및 V 중 어느 1 종 이상의 임의 금속을 함유하는 복합 금속 화합물을 조제하는 공정이다.The manufacturing process of the composite metal compound is a metal other than lithium, that is, an essential metal composed of Ni, Co and Mn, and Fe, Cr, Cu, Ti, B, Mg, Al, W, Mo, Nb, Zn, It is a process of preparing the composite metal compound containing any 1 or more types of arbitrary metals of Sn, Zr, Ga, and V.

복합 금속 화합물은, 통상적으로 공지된 배치 공침전법 또는 연속 공침전법에 의해서 제조하는 것이 가능하다. 이하, 금속으로서 니켈, 코발트 및 망간을 함유하는 복합 금속 수산화물을 예로, 그 제조 방법을 상세히 서술한다.The composite metal compound can be produced by a conventionally known batch co-precipitation method or continuous co-precipitation method. Hereinafter, a composite metal hydroxide containing nickel, cobalt, and manganese as a metal is taken as an example, and a manufacturing method thereof will be described in detail.

먼저 공침전법, 특히 일본 공개특허공보 2002-201028호에 기재된 연속법에 의해서, 니켈염 용액, 코발트염 용액, 망간염 용액, 및 착화제를 반응시켜, NixCoyMnz(OH)2 (식 중, x + y + z = 1) 로 나타내는 복합 금속 수산화물을 제조한다.First, a nickel salt solution, a cobalt salt solution, a manganese salt solution, and a complexing agent are reacted by a co-precipitation method, particularly the continuous method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-201028, to react Ni x Co y Mn z (OH) 2 A composite metal hydroxide represented by (wherein, x + y + z = 1) is prepared.

상기 니켈염 용액의 용질인 니켈염으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 황산니켈, 질산니켈, 염화니켈 및 아세트산니켈 중 어느 것을 사용할 수 있다. 상기 코발트염 용액의 용질인 코발트염으로는, 예를 들어 황산코발트, 질산코발트 및 염화코발트 중 어느 것을 사용할 수 있다. 상기 망간염 용액의 용질인 망간염으로는, 예를 들어 황산망간, 질산망간 및 염화망간 중 어느 것을 사용할 수 있다. 이상의 금속염은, 상기 NixCoyMnz(OH)2 의 조성비에 대응하는 비율로 사용된다. 즉, 상기 금속염을 함유하는 혼합 용액 중에 있어서의 니켈, 코발트, 망간의 몰비가 x : y : z 가 되도록 각 금속염의 양을 규정한다. 또, 용매로서 물이 사용된다.Although it does not specifically limit as a nickel salt which is a solute of the said nickel salt solution, For example, any of nickel sulfate, nickel nitrate, nickel chloride, and nickel acetate can be used. As a cobalt salt which is a solute of the said cobalt salt solution, for example, any one of cobalt sulfate, cobalt nitrate, and cobalt chloride can be used. As the manganese salt that is the solute of the manganese salt solution, for example, any one of manganese sulfate, manganese nitrate, and manganese chloride can be used. The above metal salt is used in a proportion corresponding to the composition ratio of Ni x Co y Mn z (OH) 2 . That is, the quantity of each metal salt is prescribed|regulated so that the molar ratio of nickel, cobalt, and manganese in the mixed solution containing the said metal salt may become x:y:z. Moreover, water is used as a solvent.

착화제로는, 수용액 중에서, 니켈, 코발트 및 망간의 이온과 착물을 형성 가능한 것이고, 예를 들어 암모늄 이온 공급체 (황산암모늄, 염화암모늄, 탄산암모늄, 불화암모늄 등), 하이드라진, 에틸렌디아민사아세트산, 니트릴로삼아세트산, 우라실이아세트산 및 글리신을 들 수 있다.The complexing agent is one capable of forming a complex with ions of nickel, cobalt and manganese in aqueous solution, for example, an ammonium ion supplier (ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium carbonate, ammonium fluoride, etc.), hydrazine, ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, uracildiacetic acid and glycine.

착화제는 함유되지 않아도 되고, 착화제가 함유될 경우, 니켈염 용액, 코발트염 용액, 망간염 용액 및 착화제를 함유하는 혼합액에 함유되는 착화제의 양은, 예를 들어 금속염의 몰수의 합계에 대한 몰비가 0 보다 크고 2.0 이하이다.The complexing agent does not need to be contained, and when the complexing agent is contained, the amount of the complexing agent contained in the nickel salt solution, the cobalt salt solution, the manganese salt solution, and the mixed solution containing the complexing agent is, for example, the amount of the complexing agent relative to the sum of the moles of the metal salts. The molar ratio is greater than 0 and less than or equal to 2.0.

침전시에는, 수용액의 pH 치를 조정하기 위해서, 필요하다면 알칼리 금속 수산화물 (예를 들어, 수산화나트륨, 수산화칼륨) 을 첨가한다.At the time of precipitation, an alkali metal hydroxide (for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide) is added if necessary in order to adjust the pH value of the aqueous solution.

상기 니켈염 용액, 코발트염 용액, 및 망간염 용액 외에, 착화제를 반응조에 연속하여 공급시키면, 니켈, 코발트 및 망간이 반응하여, NixCoyMnz(OH)2 가 제조된다. 반응시에는, 반응조의 온도가 예를 들어 20 ℃ 이상 80 ℃ 이하, 바람직하게는 30 ∼ 70 ℃ 의 범위 내에서 제어된다. 반응조 내의 pH 치 (40 ℃ 측정시) 는, 예를 들어 pH 9 이상 pH 13 이하, 바람직하게는 pH 11 ∼ 13 의 범위 내에서 제어된다. 반응조 내의 물질은 적절히 교반된다.In addition to the nickel salt solution, the cobalt salt solution, and the manganese salt solution, when a complexing agent is continuously supplied to the reaction tank, nickel, cobalt, and manganese react to produce Ni x Co y Mn z (OH) 2 . At the time of reaction, the temperature of a reaction tank is 20 degreeC or more and 80 degrees C or less, for example, Preferably it is controlled within the range of 30-70 degreeC. The pH value (at the time of 40 degreeC measurement) in a reaction tank is controlled within the range of pH 9 or more and pH 13 or less, Preferably it is pH 11-13. The material in the reaction vessel is properly stirred.

반응조 내는 불활성 분위기여도 된다. 불활성 분위기이면, 니켈보다 산화되기 쉬운 원소가 응집되어 버리는 것을 억제하여, 균일한 복합 금속 수산화물을 얻을 수 있다.An inert atmosphere may be sufficient as the inside of a reaction tank. In an inert atmosphere, it is possible to suppress aggregation of elements that are more easily oxidized than nickel, and a uniform composite metal hydroxide can be obtained.

또, 반응조 내는 불활성 분위기를 유지하면서도, 적당한 산소 함유 분위기 또는 산화제 존재하여도 된다. 천이 금속을 적당히 산화시킴으로써, 복합 금속 수산화물의 형태를 제어하고, 그 복합 금속 수산화물을 사용하여 제작한 정극재에 있어서의 2 차 입자 내부의 공극의 크기, 분산도를 제어하는 것이 가능해진다. 이 때, 산소 함유 가스 중의 산소나 산화제는, 천이 금속을 산화시키기 위해서 충분한 산소 원자가 있으면 된다. 반응조 내에 적당한 산소 원자를 도입함으로써, 반응조 내의 불활성 분위기를 유지할 수 있다.Moreover, an appropriate oxygen-containing atmosphere or an oxidizing agent may be present while maintaining an inert atmosphere in the reaction tank. By appropriately oxidizing the transition metal, it becomes possible to control the shape of the composite metal hydroxide, and to control the size and degree of dispersion of the pores inside the secondary particles in the positive electrode material produced using the composite metal hydroxide. At this time, oxygen and the oxidizing agent in the oxygen-containing gas may have sufficient oxygen atoms to oxidize the transition metal. By introducing an appropriate oxygen atom into the reaction tank, an inert atmosphere in the reaction tank can be maintained.

반응조 내를 산소 함유 분위기로 하려면, 반응조 내에 산소 함유 가스를 도입하면 된다. 산소 함유 가스 중의 산소 함유 가스의 체적에 대한 산소 농도 (체적%) 가 1 이상 15 이하인 것이 바람직하다. 반응조 내의 용액의 균일성을 높이기 위해서, 산소 함유 가스를 버블링시켜도 된다. 산소 함유 가스로는, 산소 가스, 공기, 또는 이것들과 질소 가스 등의 산소 비함유 가스의 혼합 가스를 들 수 있다. 산소 함유 가스 중의 산소 농도를 조정하기 쉬운 관점에서, 상기 중에서도 혼합 가스인 것이 바람직하다.In order to make the inside of a reaction tank into an oxygen-containing atmosphere, what is necessary is just to introduce|transduce oxygen-containing gas into a reaction tank. It is preferable that the oxygen concentration (vol%) with respect to the volume of the oxygen-containing gas in the oxygen-containing gas is 1 or more and 15 or less. In order to improve the uniformity of the solution in the reaction tank, the oxygen-containing gas may be bubbled. Examples of the oxygen-containing gas include oxygen gas, air, or a mixed gas of these and non-oxygen gas such as nitrogen gas. From a viewpoint of being easy to adjust the oxygen concentration in oxygen-containing gas, it is preferable that it is a mixed gas among the above.

반응조 내를 산화제 존재하로 하려면, 반응조 내에 산화제를 첨가하면 된다. 산화제로는 과산화수소, 염소산염, 차아염소산염, 과염소산염, 과망간산염 등을 들 수 있다. 반응계 내에 불순물을 반입하기 어려운 관점에서 과산화수소가 바람직하게 사용된다.In order to make the inside of a reaction tank into presence of an oxidizing agent, what is necessary is just to add an oxidizing agent to the inside of a reaction tank. Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide, chlorate, hypochlorite, perchlorate, and permanganate. Hydrogen peroxide is preferably used from a viewpoint that it is difficult to bring in impurities into the reaction system.

이상의 반응 후, 얻어진 반응 침전물을 물로 세정한 후, 건조시키고, 니켈, 코발트 및 망간을 함유하는 복합 금속 화합물로서의 니켈코발트망간 수산화물을 단리한다. 또, 필요에 따라서 약산수나, 수산화나트륨이나 수산화칼륨을 함유하는 알칼리 용액으로 세정해도 된다. 또한, 상기한 예에서는, 니켈코발트망간 복합 수산화물을 제조하고 있지만, 니켈코발트망간 복합 산화물을 조제해도 된다. 니켈코발트망간 복합 산화물을 조제하는 경우에는, 예를 들어, 상기 공침물 슬러리와 산화제를 접촉시키는 공정이나, 니켈코발트망간 복합 수산화물을 열처리하는 공정을 행하면 된다.After the above reaction, the obtained reaction precipitate is washed with water and dried to isolate nickel-cobalt-manganese hydroxide as a composite metal compound containing nickel, cobalt and manganese. Moreover, you may wash|clean with weak acid water or the alkaline solution containing sodium hydroxide or potassium hydroxide as needed. In addition, although the nickel-cobalt-manganese composite hydroxide is manufactured in the above-mentioned example, a nickel-cobalt-manganese composite oxide may be prepared. When preparing the nickel-cobalt-manganese composite oxide, for example, a step of contacting the coprecipitate slurry with an oxidizing agent or a step of heat-treating the nickel-cobalt-manganese composite hydroxide may be performed.

얻어진 니켈, 코발트 및 망간을 함유하는 복합 금속 화합물의 분말의 BET 비표면적은 15 ∼ 90 ㎡/g 인 것이 바람직하고, 평균 입자경은 2.0 ∼ 15 ㎛ 인 것이 바람직하다.The BET specific surface area of the obtained powder of the composite metal compound containing nickel, cobalt and manganese is preferably 15 to 90 m 2 /g, and the average particle diameter is preferably 2.0 to 15 µm.

여기서, BET 비표면적은, 니켈, 코발트 및 망간을 함유하는 복합 금속 화합물 분말 1 g 을 질소 분위기 중, 105 ℃ 에서 30 분간 건조시킨 후, BET 비표면적계 (마운테크사 제조 Macsorb (등록상표)) 를 사용하여 측정한 값이다.Here, as for the BET specific surface area, after drying 1 g of a powder of a complex metal compound containing nickel, cobalt and manganese at 105° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere, a BET specific surface area meter (Macsorb (registered trademark) manufactured by Mountec Co., Ltd.) was measured. It is a value measured using

또, 평균 입자경은, 아래의 방법에 의해서 측정되는 값이다. 레이저 회절 입도 분포계 (주식회사 호리바 제작소 제조, LA-950) 를 사용하여 니켈, 코발트 및 망간을 함유하는 복합 금속 화합물 분말 0.1 g 을, 0.2 질량% 헥사메타인산나트륨 수용액 50 ㎖ 에 투입하고, 그 분말을 분산시킨 분산액을 얻는다. 얻어진 분산액에 대해서 입도 분포를 측정하여, 체적 기준의 누적 입도 분포 곡선을 얻는다. 얻어진 누적 입도 분포 곡선에 있어서, 50 % 누적시의 미소 입자측에서 본 입자경 (D50) 의 값을, 니켈, 코발트 및 망간을 함유하는 복합 금속 화합물의 평균 입자경으로 한다.In addition, an average particle diameter is a value measured by the following method. Using a laser diffraction particle size distribution analyzer (manufactured by Horiba Corporation, LA-950), 0.1 g of a composite metal compound powder containing nickel, cobalt, and manganese was put into 50 ml of a 0.2 mass% sodium hexametaphosphate aqueous solution, and the powder to obtain a dispersion in which The particle size distribution of the obtained dispersion is measured to obtain a volume-based cumulative particle size distribution curve. In the obtained cumulative particle size distribution curve, the particle diameter (D 50 ) seen from the microparticle side at the time of 50% accumulation Let the value of is the average particle diameter of the composite metal compound containing nickel, cobalt, and manganese.

· 분무 혼합 공정· Spray mixing process

분무 혼합 공정에서는, 상기 공정에서 얻은 니켈, 코발트 및 망간을 함유하는 복합 금속 화합물 분말을 가열하고, 텅스텐 화합물을 용해시킨 알칼리 용액을 상기 복합 금속 화합물 분말에 분무하여, 복합 금속 화합물 분말과 텅스텐 화합물을 혼합하여 혼합 분말을 제조한다. 그 후, 상기 혼합 분말을 냉각시킨다.In the spray mixing step, the composite metal compound powder containing nickel, cobalt and manganese obtained in the above step is heated, and an alkali solution in which the tungsten compound is dissolved is sprayed onto the composite metal compound powder to form the composite metal compound powder and the tungsten compound. Mix to prepare a mixed powder. After that, the mixed powder is cooled.

분무 혼합 공정에서는, 텅스텐 화합물을 알칼리 용액에 용해시킨다. 용해 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 교반 장치가 부착된 반응조를 사용하여, 용액을 교반하면서 텅스텐 화합물을 첨가하여 용해시키면 된다. 텅스텐 유래의 이물질 발생을 억제하는 관점에서, 텅스텐 화합물은, 알칼리 용액에 완전히 용해시키고, 균일하게 분산시키는 것이 바람직하다.In the spray mixing process, a tungsten compound is dissolved in an alkali solution. The dissolution method is not specifically limited, For example, what is necessary is just to add and dissolve a tungsten compound while stirring a solution using the reaction tank with a stirring device. From a viewpoint of suppressing generation|occurrence|production of the foreign material derived from tungsten, it is preferable to melt|dissolve a tungsten compound completely in an alkali solution, and to disperse|distribute it uniformly.

본 명세서에 있어서의 텅스텐 유래의 이물질이란, 복합 금속 화합물에 텅스텐 화합물을 첨가했을 때, 텅스텐 화합물이 편석되어 발생되는 텅스텐의 응집물이다.When a tungsten-derived foreign material in this specification is added to a composite metal compound, a tungsten compound is segregated and it is a tungsten aggregate which generate|occur|produces.

알칼리 용액에 있어서의 텅스텐 화합물의 농도는, 알칼리 용액 전체 질량에 대해서, 0.5 ∼ 15 질량% 인 것이 바람직하고, 2.0 ∼ 6.0 질량% 인 것이 더욱 바람직하다. 텅스텐 화합물의 농도가 15 질량% 이상이면, 텅스텐 화합물의 용해 잔사가 발생될 가능성이 있다. 텅스텐 화합물의 농도가 15 질량% 이하이면, 텅스텐 화합물은, 알칼리 용액에 완전히 용해시켜, 균일하게 분산시킬 수 있다.It is preferable that it is 0.5-15 mass % with respect to the alkali solution whole mass, and, as for the density|concentration of the tungsten compound in an alkali solution, it is more preferable that it is 2.0-6.0 mass %. When the concentration of the tungsten compound is 15% by mass or more, there is a possibility that a dissolved residue of the tungsten compound is generated. When the concentration of the tungsten compound is 15% by mass or less, the tungsten compound can be completely dissolved in an alkali solution and uniformly dispersed.

다음으로, 상기 공정에서 얻은 니켈, 코발트 및 망간을 함유하는 복합 금속 화합물 분말을 가열하고, 텅스텐 화합물을 용해시킨 알칼리 용액을 상기 복합 금속 화합물 분말에 분무하고, 상기 니켈, 코발트 및 망간을 함유하는 복합 금속 화합물 분말과 텅스텐 화합물을 혼합하여 혼합 분말을 제조한다. 즉, 상기 공정에서 얻은 니켈, 코발트 및 망간을 함유하는 복합 금속 화합물 분말을 가열 그리고 교반하면서, 텅스텐 화합물을 용해시킨 알칼리 용액을 상기 복합 금속 화합물 분말에 분무하고, 상기 니켈, 코발트 및 망간을 함유하는 복합 금속 화합물 분말과 텅스텐 화합물을 혼합하여 혼합 분말을 제조한다.Next, the composite metal compound powder containing nickel, cobalt and manganese obtained in the above process is heated, and an alkali solution in which a tungsten compound is dissolved is sprayed onto the composite metal compound powder, and the composite containing nickel, cobalt and manganese A mixed powder is prepared by mixing the metal compound powder and the tungsten compound. That is, while heating and stirring the composite metal compound powder containing nickel, cobalt and manganese obtained in the above process, an alkali solution in which a tungsten compound is dissolved is sprayed onto the composite metal compound powder, and the nickel, cobalt and manganese containing A mixed powder is prepared by mixing the composite metal compound powder and the tungsten compound.

복합 금속 화합물 분말은, 알칼리 용액의 용매가 증발하는 온도 이상으로 가열하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 복합 금속 화합물 분말을 가열하는 온도는, 알칼리 용액에 함유되는 알칼리 용액의 용매의 비점 및 알칼리 용액의 분무 조건에 맞추어 적절히 설정된다.It is preferable to heat the composite metal compound powder to a temperature higher than the temperature at which the solvent of the alkali solution evaporates. Specifically, the temperature at which the composite metal compound powder is heated is appropriately set according to the boiling point of the solvent of the alkali solution contained in the alkali solution and the spraying conditions of the alkali solution.

보다 구체적으로는, 복합 금속 화합물 분말의 온도의 하한치는 100 ℃ 이상이 바람직하고, 105 ℃ 이상이 보다 바람직하다. 복합 금속 화합물 분말의 온도의 상한치는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 150 ℃ 이하, 130 ℃ 이하, 120 ℃ 이하를 들 수 있다.More specifically, the lower limit of the temperature of the composite metal compound powder is preferably 100°C or higher, and more preferably 105°C or higher. The upper limit of the temperature of the composite metal compound powder is not particularly limited, and examples thereof include 150°C or less, 130°C or less, and 120°C or less.

상기 상한치와 하한치는 임의로 조합할 수 있다. 예를 들어, 복합 금속 화합물 분말의 온도는, 100 ℃ 이상 150 ℃ 이하가 바람직하고, 105 ℃ 이상 150 ℃ 이하가 보다 바람직하다.The above upper limit and lower limit may be arbitrarily combined. For example, 100 degreeC or more and 150 degrees C or less are preferable, and, as for the temperature of composite metal compound powder, 105 degreeC or more and 150 degrees C or less are more preferable.

분무 혼합 공정에서는, 가열된 복합 금속 화합물 분말에, 텅스텐 화합물을 용해시킨 알칼리 용액을 분무하여, 복합 금속 화합물과 텅스텐 화합물을 혼합한다. 알칼리 용액의 분무시의 공급량 (ℓ/min), 토출압 (㎫), 및 알칼리 용액을 토출하는 노즐의 노즐 직경 등은, 사용하는 가열 분무 장치의 사양 등에 따라서 적절히 설정된다.In a spray mixing process, the alkali solution which melt|dissolved the tungsten compound is sprayed to the heated composite metal compound powder, and a composite metal compound and a tungsten compound are mixed. The supply amount (L/min), the discharge pressure (MPa), the nozzle diameter of the nozzle which discharges the alkali solution at the time of spraying of an alkali solution, etc. are suitably set according to the specification of the heating spraying apparatus to be used, etc.

일례를 들면, 알칼리 용액의 분무시의 공급량은 1.0 ∼ 3.0 ℓ/h, 토출 압력은 0.05 ㎫ ∼ 1.0 ㎫ 이고, 노즐 직경은 30 ∼ 200 ㎛, 및 10 분간 ∼ 600 분간 정도 분무 혼합하는 것이 바람직하다.For example, the supply amount at the time of spraying of the alkali solution is 1.0 to 3.0 L/h, the discharge pressure is 0.05 MPa to 1.0 MPa, the nozzle diameter is 30 to 200 μm, and it is preferable to spray and mix for about 10 minutes to 600 minutes. .

또, 분무 공정에 있어서의 알칼리 용액의 온도는, 20 ∼ 90 ℃ 인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the temperature of the alkali solution in a spraying process is 20-90 degreeC.

분무 혼합 공정에서 사용하는 텅스텐 화합물은, 알칼리 용액에 대해서 가용이면 특별히 한정되지 않고, 산화텅스텐, 텅스텐산암모늄, 텅스텐산나트륨, 텅스텐산리튬을 사용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 그 중에서도 산화텅스텐을 사용하는 것이 바람직하다.The tungsten compound used in the spray mixing process will not be specifically limited if it is soluble with respect to an alkali solution, Tungsten oxide, ammonium tungstate, sodium tungstate, and lithium tungstate can be used. In this embodiment, it is especially preferable to use tungsten oxide.

분무 혼합 공정에 있어서는, 상기한 텅스텐 화합물을 알칼리 용액에 용해시켜 사용한다. 알칼리 용액에 사용하는 알칼리성의 용질로는, 암모니아, 수산화리튬을 사용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 수산화리튬을 사용하는 것이 바람직하다. 알칼리 용액에 사용하는 용매로는, 상기 용질이 용해되는 액체이면 되고, 물을 들 수 있다.In a spray mixing process, an above-described tungsten compound is melt|dissolved in an alkali solution, and it is used. As an alkaline solute used for an alkaline solution, ammonia and lithium hydroxide can be used. In this embodiment, it is preferable to use lithium hydroxide. As a solvent used for an alkali solution, what is necessary is just a liquid in which the said solute melt|dissolves, and water is mentioned.

상기한 각 조건에서 분무 혼합한 후, 실온 (예를 들어, 25 ℃) 정도까지 혼합 분말을 냉각시킨다.After spray-mixing under each of the above conditions, the mixed powder is cooled to about room temperature (eg, 25° C.).

본 실시형태의 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법은, 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 전구체인 복합 금속 화합물을 가열하고, 텅스텐 화합물을 용해시킨 알칼리 용액을 분무 혼합한다. 이 공정에 의해서, 알칼리 용액이 복합 금속 화합물의 표면에 부착됨과 동시에 알칼리 용액의 용매가 순시에 증발하여, 텅스텐 입자가 응집되지 않고, 복합 금속 화합물과 혼합할 수 있다. 이 때문에, 텅스텐 유래의 이물질 발생이 억제된, 리튬 이차 전지용 정극 활물질을 제조할 수 있다.The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries of this embodiment heats the composite metal compound which is a precursor of the positive electrode active material for lithium secondary batteries, and spray-mixes the alkali solution in which the tungsten compound was dissolved. According to this process, the alkali solution adheres to the surface of the composite metal compound, and the solvent of the alkali solution evaporates instantaneously, so that the tungsten particles do not agglomerate and can be mixed with the composite metal compound. For this reason, the positive electrode active material for lithium secondary batteries by which generation|occurrence|production of the foreign material derived from tungsten was suppressed can be manufactured.

[리튬 복합 금속 산화물을 제조하는 공정] [Process for producing lithium composite metal oxide]

상기 복합 금속 화합물과 텅스텐 화합물의 혼합 분말 (이하,「혼합 분말」이라고 기재한다) 을, 리튬염과 혼합한다. 리튬염으로는, 탄산리튬, 질산리튬, 아세트산리튬, 수산화리튬, 수산화리튬 수화물, 산화리튬 중 어느 하나, 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The mixed powder of the composite metal compound and the tungsten compound (hereinafter, referred to as “mixed powder”) is mixed with a lithium salt. As the lithium salt, any one of lithium carbonate, lithium nitrate, lithium acetate, lithium hydroxide, lithium hydroxide hydrate, lithium oxide, or a mixture of two or more may be used.

이상의 리튬염과 혼합 분말은, 최종 목적물의 조성비를 감안하여 사용된다. 상기 분무 혼합 공정에 있어서, 알칼리 용액으로서 수산화리튬 수용액을 사용할 경우, 리튬 주입량 (첨가량) 은, 상기 분무 혼합 공정에서 사용된 수산화리튬 중의 리튬량과 리튬염의 합계량으로 한다. 예를 들어, 니켈코발트망간 복합 수산화물을 사용할 경우, 리튬염과 당해 혼합 분말은, LiNixCoyMnzO2 (식 중, x + y + z = 1) 의 조성비에 대응하는 비율로 사용된다.The above lithium salt and mixed powder are used in consideration of the composition ratio of the final target product. In the spray mixing step, when an aqueous lithium hydroxide solution is used as the alkali solution, the lithium injection amount (addition amount) is the total amount of lithium and lithium salt in the lithium hydroxide used in the spray mixing step. For example, when nickel-cobalt-manganese composite hydroxide is used, the lithium salt and the mixed powder are used in a ratio corresponding to the composition ratio of LiNi x Co y Mn z O 2 (wherein, x + y + z = 1). .

또, 리튬염과 당해 혼합 분말은, 리튬 화합물 중의 리튬과, 니켈을 함유하는 혼합 분말 중의 모든 천이 금속 원소 (Me) 의 몰비 (Li/Me) 가 1 을 초과하는 비율이 되도록 혼합해도 된다.Moreover, you may mix a lithium salt and the said mixed powder so that the molar ratio (Li/Me) of lithium in a lithium compound, and all the transition metal elements (Me) in the mixed powder containing nickel may become a ratio exceeding 1.

리튬염과 상기 혼합 분말의 혼합물을 소성함으로써, 리튬-텅스텐-니켈코발트망간 복합 산화물이 얻어진다. 또한, 소성에는, 원하는 조성에 따라서 건조 공기, 산소 분위기, 불활성 분위기 등이 사용되고, 필요한 복수의 가열 공정이 실시된다.By calcining the mixture of the lithium salt and the mixed powder, a lithium-tungsten-nickel cobalt-manganese composite oxide is obtained. In addition, dry air, oxygen atmosphere, an inert atmosphere, etc. are used for baking according to a desired composition, and a several heating process required is implemented.

상기 혼합 분말과, 수산화리튬, 탄산리튬 등의 리튬 화합물의 소성 온도로는 특별히 제한은 없지만, 600 ℃ 이상 1100 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 750 ℃ 이상 1050 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하며, 800 ℃ 이상 1025 ℃ 이하가 더욱 바람직하다. 소성 온도를 600 ℃ 이상으로 함으로써, 충전 용량을 높일 수 있다. 소성 온도를 1100 ℃ 이하로 함으로써, Li 의 휘발을 방지할 수 있어, 목표로 하는 조성의 리튬-텅스텐-니켈코발트망간 복합 산화물을 얻을 수 있다.The calcination temperature of the mixed powder and lithium compounds such as lithium hydroxide and lithium carbonate is not particularly limited, but is preferably 600°C or more and 1100°C or less, more preferably 750°C or more and 1050°C or less, 800°C or more and 1025°C The following are more preferable. By setting the calcination temperature to 600°C or higher, the charging capacity can be increased. By setting the calcination temperature to 1100°C or lower, the volatilization of Li can be prevented, and a lithium-tungsten-nickel cobalt-manganese composite oxide having a target composition can be obtained.

소성 시간은 3 시간 ∼ 50 시간이 바람직하다. 소성 시간이 50 시간을 초과하면, 리튬의 휘발에 의해서 실질적으로 전지 성능이 열등한 경향이 된다. 요컨대, 소성 시간이 50 시간 이하이면, 리튬이 휘발되는 것을 방지할 수 있다. 소성 시간이 3 시간보다 적으면 결정의 발달이 나빠, 전지 성능이 나빠지는 경향이 된다. 요컨대, 소성 시간이 3 시간 이상이면, 결정의 발달이 좋아, 전지 성능이 양호해진다. 또한, 상기한 소성 전에, 예비 소성을 행하는 것도 유효하다. 이 같은 예비 소성의 온도는, 300 ∼ 850 ℃ 의 범위이고, 1 ∼ 10 시간 행하는 것이 바람직하다.The firing time is preferably from 3 hours to 50 hours. When the firing time exceeds 50 hours, the battery performance tends to be substantially inferior due to the volatilization of lithium. In other words, when the firing time is 50 hours or less, it is possible to prevent lithium from volatilizing. When the calcination time is less than 3 hours, the crystal development tends to be poor and the battery performance tends to deteriorate. In other words, when the firing time is 3 hours or more, the crystal development is good and the battery performance is good. It is also effective to perform preliminary firing before the above firing. The temperature of such preliminary baking is in the range of 300-850 degreeC, and it is preferable to perform for 1 to 10 hours.

승온 개시부터 소성 온도에 이를 때까지의 시간은, 0.5 시간 이상 20 시간 이하인 것이 바람직하다. 승온 개시부터 소성 온도에 이를 때까지의 시간이 이 범위이면, 보다 균일한 리튬-텅스텐-니켈코발트망간 복합 산화물을 얻을 수 있다. 또, 소성 온도에 이르고 나서 온도 유지가 종료될 때까지의 시간은, 0.5 시간 이상 20 시간 이하인 것이 바람직하다. 소성 온도에 이르고 나서 온도 유지가 종료될 때까지의 시간이 이 범위이면, 결정의 발달이 보다 양호하게 진행되어, 전지 성능을 보다 향상시킬 수 있다.It is preferable that the time from the start of temperature increase to reaching the calcination temperature is 0.5 hours or more and 20 hours or less. A more uniform lithium-tungsten-nickel-cobalt-manganese composite oxide can be obtained if the time from the start of temperature increase to reaching the firing temperature is within this range. Moreover, it is preferable that time from reaching a calcination temperature until temperature maintenance is complete|finished is 0.5 hour or more and 20 hours or less. When the time from reaching the calcination temperature until the temperature maintenance is completed is within this range, crystal development proceeds more favorably, and the battery performance can be further improved.

소성에 의해서 얻은 리튬 금속 복합 산화물은, 분쇄 후에 적절히 분급되어, 리튬 이차 전지에 적용 가능한 정극 활물질로 된다.The lithium metal composite oxide obtained by calcination is appropriately classified after pulverization, and becomes a positive electrode active material applicable to a lithium secondary battery.

<리튬 이차 전지용 정극 활물질><Positive electrode active material for lithium secondary battery>

본 실시형태에 있어서, 제조되는 리튬 이차 전지용 정극 활물질은, 아래의 조성식 (I) 로 나타내는 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.In this embodiment, it is preferable that the positive electrode active material for lithium secondary batteries manufactured contains the compound represented by the following compositional formula (I).

Li[Lix(Ni(1 - y - z - w)CoyMnzMw)1 - x]O2 ··· (I) Li[Lix(Ni(1 - y - z - w)CoyMnzMw)1 -x]O 2 ... (I)

(조성식 (I) 중, -0.1 ≤ x ≤ 0.2, 0<y ≤ 0.5, 0<z ≤ 0.8, 0 ≤ w ≤ 0.1, y + z + w < 1, M 은 Fe, Cu, Ti, Mg, Al, W, B, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga 및 V 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상의 금속을 나타낸다.) (In formula (I), -0.1 ≤ x ≤ 0.2, 0 < y ≤ 0.5, 0 < z ≤ 0.8, 0 ≤ w ≤ 0.1, y + z + w < 1, M is Fe, Cu, Ti, Mg, At least one metal selected from the group consisting of Al, W, B, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga and V is represented.)

본 실시형태에 있어서, 제조되는 리튬 이차 전지용 정극 활물질이, 상기 조성식 (I) 로 나타내는 리튬 복합 금속 화합물만으로 이루어지는 경우에는, 조성식 (I) 중, M 으로 나타내는 금속 중, W (텅스텐) 를 반드시 함유하는 것으로 한다.In the present embodiment, when the produced positive electrode active material for a lithium secondary battery consists only of the lithium composite metal compound represented by the composition formula (I), W (tungsten) is necessarily contained in the metal represented by M in the composition formula (I). do it by doing

본 실시형태에 있어서, 제조되는 리튬 이차 전지용 정극 활물질이, 상기 조성식 (I) 로 나타내는 리튬 복합 금속 화합물로서, 조성식 (I) 중, M 으로 나타내는 금속 중, W (텅스텐) 를 함유하지 않는 리튬 복합 금속 화합물을 함유할 경우에는, 상기 조성식 (I) 로 나타내는 리튬 복합 금속 화합물과 텅스텐 화합물을 함유하는 것으로 한다.In the present embodiment, the produced positive electrode active material for a lithium secondary battery is a lithium composite metal compound represented by the composition formula (I), and a lithium composite containing no W (tungsten) among the metals represented by M in the composition formula (I). When a metal compound is contained, it shall contain the lithium composite metal compound and tungsten compound represented by the said compositional formula (I).

본 실시형태에 있어서, 리튬 이차 전지용 정극 활물질에 함유되는 텅스텐 함유량은, 천이 금속의 전몰량에 대해서 0.01 ㏖% 이상 1.0 ㏖% 이하인 것이 바람직하고, 0.1 ㏖% 이상 0.9 ㏖% 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.2 ㏖% 이상 0.8 ㏖% 이하인 것이 특히 바람직하다. 리튬 이차 전지용 정극 활물질에 함유되는 텅스텐 함유량이 0.01 ㏖% 이상 1.0 ㏖% 이하이면, 전지의 저항 저감이 기대된다.In the present embodiment, the tungsten content contained in the positive electrode active material for a lithium secondary battery is preferably 0.01 mol% or more and 1.0 mol% or less, more preferably 0.1 mol% or more and 0.9 mol% or less, with respect to the total molar amount of the transition metal, It is especially preferable that they are 0.2 mol% or more and 0.8 mol% or less. If the tungsten content contained in the positive electrode active material for a lithium secondary battery is 0.01 mol% or more and 1.0 mol% or less, the resistance reduction of the battery is expected.

사이클 특성이 높은 리튬 이차 전지용 정극 활물질을 얻는 관점에서, 상기 조성식 (I) 에 있어서의 x 는 0 을 초과하는 것이 바람직하고, 0.01 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.02 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 첫 회 쿨롬 효율이 보다 높은 리튬 이차 전지용 정극 활물질을 얻는 관점에서, 상기 조성식 (I) 에 있어서의 x 는 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.08 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.06 이하인 것이 더욱 바람직하다.From a viewpoint of obtaining the positive electrode active material for lithium secondary batteries with high cycling characteristics, it is preferable that x in the said composition formula (I) exceeds 0, It is more preferable that it is 0.01 or more, It is still more preferable that it is 0.02 or more. Further, from the viewpoint of obtaining a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a higher initial coulombic efficiency, x in the composition formula (I) is preferably 0.1 or less, more preferably 0.08 or less, and still more preferably 0.06 or less.

x 의 상한치와 하한치는 임의로 조합할 수 있다. 예를 들어, x 는 0 을 초과하며 또한 0.1 이하인 것이 바람직하고, 0.01 이상 0.08 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.02 이상 0.06 이하인 것이 더욱 바람직하다.The upper and lower limits of x can be arbitrarily combined. For example, x exceeds 0 and is preferably 0.1 or less, more preferably 0.01 or more and 0.08 or less, and still more preferably 0.02 or more and 0.06 or less.

본 명세서에 있어서,「사이클 특성이 높은」이란, 방전 용량 유지율이 높은 것을 의미한다.In this specification, "high cycle characteristics" means that the discharge capacity retention rate is high.

또, 방전 용량이 높은 리튬 이차 전지용 정극 활물질을 얻는 관점에서, 상기 조성식 (I) 에 있어서의 y 는 0.10 이상인 것이 바람직하고, 0.20 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.30 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 열적 안정성이 높은 리튬 이차 전지용 정극 활물질을 얻는 관점에서, 상기 조성식 (I) 에 있어서의 y 는 0.49 이하인 것이 바람직하고, 0.48 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.47 이하인 것이 더욱 바람직하다.Moreover, from a viewpoint of obtaining the positive electrode active material for lithium secondary batteries with high discharge capacity, it is preferable that y in the said composition formula (I) is 0.10 or more, It is more preferable that it is 0.20 or more, It is still more preferable that it is 0.30 or more. Moreover, from a viewpoint of obtaining a positive electrode active material for lithium secondary batteries with high thermal stability, it is preferable that y in the said composition formula (I) is 0.49 or less, It is more preferable that it is 0.48 or less, It is still more preferable that it is 0.47 or less.

y 의 상한치와 하한치는 임의로 조합할 수 있다. 예를 들어, y 는 0.10 이상 0.49 이하인 것이 바람직하고, 0.20 이상 0.48 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.30 이상 0.47 이하인 것이 더욱 바람직하다.The upper and lower limits of y may be arbitrarily combined. For example, y is preferably 0.10 or more and 0.49 or less, more preferably 0.20 or more and 0.48 or less, and still more preferably 0.30 or more and 0.47 or less.

또, 높은 전류 레이트에 있어서의 방전 용량이 높은 리튬 이차 전지용 정극 활물질을 얻는 관점에서, 상기 조성식 (I) 에 있어서의 z 는 0.05 이상인 것이 바람직하고, 0.10 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.20 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 방전 용량이 높은 리튬 이차 전지용 정극 활물질을 얻는 관점에서, 상기 조성식 (I) 에 있어서의 z 는 0.35 이하인 것이 바람직하고, 0.30 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.25 이하인 것이 더욱 바람직하다.Further, from the viewpoint of obtaining a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a high discharge capacity at a high current rate, z in the composition formula (I) is preferably 0.05 or more, more preferably 0.10 or more, still more preferably 0.20 or more. do. Moreover, from a viewpoint of obtaining the positive electrode active material for lithium secondary batteries with high discharge capacity, it is preferable that z in the said composition formula (I) is 0.35 or less, It is more preferable that it is 0.30 or less, It is still more preferable that it is 0.25 or less.

z 의 상한치와 하한치는 임의로 조합할 수 있다. 예를 들어, z 는 0.05 이상 0.35 이하인 것이 바람직하고, 0.10 이상 0.30 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.20 이상 0.25 이하인 것이 더욱 바람직하다.The upper and lower limits of z may be arbitrarily combined. For example, it is preferable that z is 0.05 or more and 0.35 or less, It is more preferable that it is 0.10 or more and 0.30 or less, It is more preferable that it is 0.20 or more and 0.25 or less.

또, 사이클 특성이 높은 리튬 이차 전지용 정극 활물질을 얻는 관점에서, 상기 조성식 (I) 에 있어서의 w 는 0.01 이상인 것이 바람직하고, 0.03 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.05 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 고온 (예를 들어, 60 ℃ 환경하) 에서의 보존 특성이 높은 리튬 이차 전지용 정극 활물질을 얻는 관점에서, 상기 조성식 (I) 에 있어서의 w 는 0.09 이하인 것이 바람직하고, 0.08 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.07 이하인 것이 더욱 바람직하다.Moreover, from a viewpoint of obtaining the positive electrode active material for lithium secondary batteries with high cycling characteristics, it is preferable that w in the said composition formula (I) is 0.01 or more, It is more preferable that it is 0.03 or more, It is still more preferable that it is 0.05 or more. Further, from the viewpoint of obtaining a positive electrode active material for a lithium secondary battery having high storage characteristics at a high temperature (for example, under a 60°C environment), w in the composition formula (I) is preferably 0.09 or less, more preferably 0.08 or less and 0.07 or less is more preferable.

w 의 상한치와 하한치는 임의로 조합할 수 있다. 예를 들어, w 는 0.01 이상 0.09 이하인 것이 바람직하고, 0.03 이상 0.08 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.05 이상 0.07 이하인 것이 더욱 바람직하다.The upper and lower limits of w can be arbitrarily combined. For example, w is preferably 0.01 or more and 0.09 or less, more preferably 0.03 or more and 0.08 or less, and still more preferably 0.05 or more and 0.07 or less.

상기 조성식 (I) 에 있어서의 M 은 Fe, Cu, Ti, Mg, Al, W, B, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga 및 V 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상의 금속을 나타낸다.M in the composition formula (I) represents at least one metal selected from the group consisting of Fe, Cu, Ti, Mg, Al, W, B, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga and V.

또, 사이클 특성이 높은 리튬 이차 전지용 정극 활물질을 얻는 관점에서, 조성식 (I) 에 있어서의 M 은, Ti, B, Mg, Al, W 및 Zr 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상의 금속인 것이 바람직하고, 열적 안정성이 높은 리튬 이차 전지용 정극 활물질을 얻는 관점에서는, B, Al, W 및 Zr 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상의 금속인 것이 바람직하다.In addition, from the viewpoint of obtaining a positive electrode active material for a lithium secondary battery having high cycle characteristics, M in the composition formula (I) is preferably at least one metal selected from the group consisting of Ti, B, Mg, Al, W and Zr. And from the viewpoint of obtaining a positive electrode active material for a lithium secondary battery with high thermal stability, it is preferably at least one metal selected from the group consisting of B, Al, W and Zr.

(BET 비표면적) (BET specific surface area)

본 실시형태에 있어서, 높은 전류 레이트에서의 방전 용량이 높은 리튬 이차 전지용 정극 활물질을 얻는 관점에서 정극 활물질의 BET 비표면적 (㎡/g) 은, 0.1 ㎡/g 이상인 것이 바람직하고, 0.5 ㎡/g 이상인 것이 보다 바람직하며, 1.0 ㎡/g 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 정극 활물질의 흡습성을 낮추는 관점에서, 정극 활물질의 BET 비표면적 (㎡/g) 은, 4.0 ㎡/g 이하인 것이 바람직하고, 3.8 ㎡/g 이하인 것이 보다 바람직하며, 2.6 ㎡/g 이하인 것이 더욱 바람직하다.In the present embodiment, from the viewpoint of obtaining a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a high discharge capacity at a high current rate, the BET specific surface area (m2/g) of the positive electrode active material is preferably 0.1 m2/g or more, and 0.5 m2/g It is more preferable that it is more than it, and it is still more preferable that it is 1.0 m<2>/g or more. In addition, from the viewpoint of lowering the hygroscopicity of the positive electrode active material, the BET specific surface area (m2/g) of the positive electrode active material is preferably 4.0 m2/g or less, more preferably 3.8 m2/g or less, more preferably 2.6 m2/g or less. desirable.

정극 활물질의 BET 비표면적 (㎡/g) 의 상한치와 하한치는 임의로 조합할 수 있다. 예를 들어, BET 비표면적 (㎡/g) 은, 0.1 ㎡/g 이상 4.0 ㎡/g 이하인 것이 바람직하고, 0.5 ㎡/g 이상 3.8 ㎡/g 이하인 것이 보다 바람직하며, 1.05 ㎡/g 이상 2.6 ㎡/g 이하인 것이 더욱 바람직하다.The upper limit and the lower limit of the BET specific surface area (m 2 /g) of the positive electrode active material can be arbitrarily combined. For example, the BET specific surface area (m2/g) is preferably 0.1 m2/g or more and 4.0 m2/g or less, more preferably 0.5 m2/g or more and 3.8 m2/g or less, 1.05 m2/g or more and 2.6 m2 /g or less is more preferable.

본 실시형태에 있어서의 BET 비표면적은 정극 활물질의 분말 1 g 을 질소 분위기 중, 105 ℃ 에서 30 분간 건조시킨 후, 마운테크사 제조 Macsorb (등록상표) 를 사용하여 측정된다.The BET specific surface area in this embodiment is measured using Macsorb (trademark) by Muntech, after drying 1 g of powder of a positive electrode active material at 105 degreeC in nitrogen atmosphere for 30 minutes.

(층상 구조) (Layered structure)

정극 활물질의 결정 구조는 층상 구조이고, 육방정형의 결정 구조 또는 단사정형의 결정 구조인 것이 보다 바람직하다.The crystal structure of the positive electrode active material is a layered structure, more preferably a hexagonal crystal structure or a monoclinic crystal structure.

육방정형의 결정 구조는, P3, P31, P32, R3, P-3, R-3, P312, P321, P3112, P3121, P3212, P3221, R32, P3m1, P31m, P3c1, P31c, R3m, R3c, P-31m, P-31c, P-3m1, P-3c1, R-3m, R-3c, P6, P61, P65, P62, P64, P63, P-6, P6/m, P63/m, P622, P6122, P6522, P6222, P6422, P6322, P6mm, P6cc, P63cm, P63mc, P-6m2, P-6c2, P-62m, P-62c, P6/mmm, P6/mcc, P63/mcm 및 P63/mmc 로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 공간군에 귀속된다.The hexagonal crystal structure is P3, P3 1 , P3 2 , R3, P-3, R-3, P312, P321, P3 1 12, P3 1 21, P3 2 12, P3 2 21, R32, P3m1, P31m , P3c1, P31c, R3m, R3c, P-31m, P-31c, P-3m1, P-3c1, R-3m, R-3c, P6, P6 1 , P6 5 , P6 2 , P6 4 , P6 3 , P-6, P6/m, P6 3 /m, P622, P6 1 22, P6 5 22, P6 2 22, P6 4 22, P6 3 22, P6mm, P6cc, P6 3 cm, P6 3 mc, P-6m2 , P-6c2, P-62m, P-62c, P6/mmm, P6/mcc, P6 3 /mcm, and P6 3 /mmc belong to any one space group selected from the group consisting of.

또, 단사정형의 결정 구조는, P2, P21, C2, Pm, Pc, Cm, Cc, P2/m, P21/m, C2/m, P2/c, P21/c 및 C2/c 로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 공간군에 귀속된다.In addition, the monoclinic crystal structure is P2, P2 1 , C2, Pm, Pc, Cm, Cc, P2/m, P2 1 /m, C2/m, P2/c, P2 1 /c and C2/c. It belongs to any one space group selected from the group consisting of.

이 중, 방전 용량이 높은 리튬 이차 전지용 정극 활물질을 얻는 관점에서, 결정 구조는, 공간군 R-3m 에 귀속되는 육방정형의 결정 구조, 또는 C2/m 에 귀속되는 단사정형의 결정 구조인 것이 특히 바람직하다.Among these, from the viewpoint of obtaining a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a high discharge capacity, the crystal structure is a hexagonal crystal structure belonging to the space group R-3m, or a monoclinic crystal structure belonging to C2/m, particularly desirable.

<리튬 이차 전지><Lithium secondary battery>

이어서, 리튬 이차 전지의 구성을 설명하면서, 본 실시형태의 리튬 이차 전지용 정극 활물질을, 리튬 이차 전지의 정극 활물질로서 사용한 정극, 및 이 정극을 갖는 리튬 이차 전지에 대해서 설명한다.Next, the positive electrode which used the positive electrode active material for lithium secondary batteries of this embodiment as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, and the lithium secondary battery which has this positive electrode are demonstrated, demonstrating the structure of a lithium secondary battery.

본 실시형태의 리튬 이차 전지의 일례는, 정극 및 부극, 정극과 부극 사이에 협지되는 세퍼레이터, 정극과 부극 사이에 배치되는 전해액을 갖는다.An example of the lithium secondary battery of this embodiment has a positive electrode and a negative electrode, the separator clamped between a positive electrode and a negative electrode, and the electrolyte solution arrange|positioned between a positive electrode and a negative electrode.

도 1A 및 1B 는, 본 실시형태의 리튬 이차 전지의 일례를 나타내는 모식도이다. 본 실시형태의 원통형의 리튬 이차 전지 (10) 는, 다음과 같이 하여 제조한다.1A and 1B are schematic diagrams showing an example of a lithium secondary battery of the present embodiment. The cylindrical lithium secondary battery 10 of this embodiment is manufactured as follows.

먼저, 도 1A 에 나타내는 바와 같이, 띠상을 나타내는 1 쌍의 세퍼레이터 (1), 일단에 정극 리드 (21) 를 갖는 띠상의 정극 (2), 및 일단에 부극 리드 (31) 를 갖는 띠상의 부극 (3) 을, 세퍼레이터 (1), 정극 (2), 세퍼레이터 (1), 부극 (3) 의 순으로 적층하고, 권회함으로써 전극군 (4) 으로 한다.First, as shown in Fig. 1A, a pair of separators 1 having a band shape, a band-shaped positive electrode 2 having a positive electrode lead 21 at one end, and a band-shaped negative electrode having a negative electrode lead 31 at one end ( 3) is laminated in order of the separator 1, the positive electrode 2, the separator 1, and the negative electrode 3, and it is set as the electrode group 4 by winding.

이어서, 도 1B 에 나타내는 바와 같이, 전지 캔 (5) 에 전극군 (4) 및 도시 생략된 절연체를 수용한 후, 캔 바닥을 봉지하고, 전극군 (4) 에 전해액 (6) 을 함침시켜, 정극 (2) 과 부극 (3) 사이에 전해질을 배치한다. 또한, 전지 캔 (5) 의 상부를 탑 인슐레이터 (7) 및 봉구체 (8) 로 봉지함으로써, 리튬 이차 전지 (10) 를 제조할 수 있다.Then, as shown in Fig. 1B, after accommodating the electrode group 4 and an insulator not shown in the battery can 5, the can bottom is sealed, and the electrode group 4 is impregnated with the electrolyte solution 6, An electrolyte is disposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 3 . Further, the lithium secondary battery 10 can be manufactured by sealing the upper part of the battery can 5 with the top insulator 7 and the sealing body 8 .

전극군 (4) 의 형상으로는, 예를 들어, 전극군 (4) 을 권회의 축에 대해서 수직 방향으로 절단했을 때의 단면 형상이 원, 타원, 장방형, 각을 둥글게 한 장방형이 되는 주상 (柱狀) 의 형상을 들 수 있다.As the shape of the electrode group 4, for example, the cross-sectional shape when the electrode group 4 is cut in a direction perpendicular to the winding axis is a circle, an ellipse, a rectangle,柱狀) can be mentioned.

또, 이와 같은 전극군 (4) 을 갖는 리튬 이차 전지의 형상으로는, 국제전기표준회의 (IEC) 가 정한 전지에 대한 규격인 IEC60086, 또는 JIS C 8500 에서 정해지는 형상을 채용할 수 있다. 예를 들어, 원통형, 각형 등의 형상을 들 수 있다.In addition, as the shape of the lithium secondary battery having such an electrode group 4, a shape determined by IEC60086 or JIS C8500, which is a standard for batteries set by the International Electrotechnical Commission (IEC), can be adopted. For example, shapes, such as a cylindrical shape and a square, are mentioned.

또한, 리튬 이차 전지는, 상기 권회형의 구성에 한정하지 않고, 정극, 세퍼레이터, 부극, 세퍼레이터의 적층 구조를 반복하여 중첩한 적층형의 구성이어도 된다. 적층형의 리튬 이차 전지로는, 이른바 코인형 전지, 버튼형 전지, 페이퍼형 (또는 시트형) 전지를 예시할 수 있다.In addition, the lithium secondary battery is not limited to the above-described wound-type configuration, and may have a stacked-type configuration in which a stacked structure of a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a separator is repeatedly stacked. As a stacked lithium secondary battery, a so-called coin-type battery, a button-type battery, and a paper-type (or sheet-type) battery can be illustrated.

이하, 각 구성에 대해서 순서대로 설명한다.Hereinafter, each structure is demonstrated in order.

(정극) (positive pole)

본 실시형태의 정극은, 먼저 정극 활물질, 도전재 및 바인더를 함유하는 정극 합제를 조정하고, 정극 합제를 정극 집전체에 담지시킴으로써 제조할 수 있다.The positive electrode of this embodiment can be manufactured by first adjusting the positive mix containing a positive electrode active material, a electrically conductive material, and a binder, and carrying out the positive mix on a positive electrode collector.

(도전재) (conductive material)

본 실시형태의 정극이 갖는 도전재로는, 탄소 재료를 사용할 수 있다. 탄소 재료로서, 흑연 분말, 카본 블랙 (예를 들어, 아세틸렌 블랙), 섬유상 탄소 재료 등을 들 수 있다. 카본 블랙은, 미립이고 표면적이 크기 때문에, 소량을 정극 합제 중에 첨가함으로써 정극 내부의 도전성을 높여 충방전 효율 및 출력 특성을 향상시킬 수 있지만, 지나치게 많이 넣으면 바인더에 의한 정극 합제와 정극 집전체의 결착력, 및 정극 합제 내부의 결착력이 모두 저하되어, 오히려 내부 저항을 증가시키는 원인이 된다.A carbon material can be used as an electrically conductive material which the positive electrode of this embodiment has. As a carbon material, graphite powder, carbon black (for example, acetylene black), a fibrous carbon material, etc. are mentioned. Since carbon black is fine and has a large surface area, by adding a small amount to the positive electrode mixture, the internal conductivity of the positive electrode can be increased to improve charge/discharge efficiency and output characteristics. , and all of the binding force inside the positive mix is lowered, rather causing an increase in internal resistance.

정극 합제중의 도전재의 비율은, 정극 활물질 100 질량부에 대해서 5 질량부 이상 20 질량부 이하이면 바람직하다. 도전재로서, 흑연화 탄소 섬유, 카본 나노 튜브 등의 섬유상 탄소 재료를 사용할 경우에는, 이 비율을 낮추는 것도 가능하다.It is preferable that the ratio of the electrically conductive material in positive mix is 5 mass parts or more and 20 mass parts or less with respect to 100 mass parts of positive electrode active materials. When a fibrous carbon material such as graphitized carbon fiber or carbon nanotube is used as the conductive material, it is also possible to lower this ratio.

(바인더) (bookbinder)

본 실시형태의 정극이 갖는 바인더로는, 열가소성 수지를 사용할 수 있다.A thermoplastic resin can be used as a binder which the positive electrode of this embodiment has.

이 열가소성 수지로는, 폴리불화비닐리덴 (이하, PVdF 라고 하는 경우가 있다.), 폴리테트라플루오로에틸렌 (이하, PTFE 라고 하는 경우가 있다.), 사불화에틸렌·육불화프로필렌·불화비닐리덴계 공중합체, 육불화프로필렌·불화비닐리덴계 공중합체, 사불화에틸렌·퍼플루오로비닐에테르계 공중합체 등의 불소 수지 ; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지 ; 를 들 수 있다.Examples of the thermoplastic resin include polyvinylidene fluoride (hereinafter, may be referred to as PVdF), polytetrafluoroethylene (hereinafter may be referred to as PTFE), ethylene tetrafluoride/propylene hexafluoride/vinylidene fluoride. Fluorine resins, such as a denene type copolymer, a propylene hexafluoride/vinylidene fluoride type copolymer, and an ethylene tetrafluoride/perfluorovinyl ether type copolymer; polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene; can be heard

이들 열가소성 수지는, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 바인더로서, 불소 수지 및 폴리올레핀 수지를 사용하고, 정극 합제 전체의 질량에 대한 불소 수지의 비율을 1 질량% 이상 10 질량% 이하, 폴리올레핀 수지의 비율을 0.1 질량% 이상 2 질량% 이하로 함으로써, 정극 집전체와의 밀착력 및 정극 합제 내부의 결합력이 모두 높은 정극 합제를 얻을 수 있다.You may use these thermoplastic resins in mixture of 2 or more types. By using a fluororesin and polyolefin resin as a binder, the ratio of the fluororesin with respect to the mass of the whole positive mix into 1 mass % or more and 10 mass % or less, and the ratio of the polyolefin resin being 0.1 mass % or more and 2 mass % or less, a positive electrode It is possible to obtain a positive mix having both high adhesion to the current collector and a high bonding force inside the positive mix.

(정극 집전체) (Positive electrode current collector)

본 실시형태의 정극이 갖는 정극 집전체로는, Al, Ni, 스테인리스 등의 금속 재료를 형성 재료로 하는 띠상의 부재를 사용할 수 있다. 그 중에서도, 가공하기 쉽고, 저렴하다는 점에서 Al 을 형성 재료로 하고, 박막상으로 가공한 것이 바람직하다.As a positive electrode collector which the positive electrode of this embodiment has, the band-shaped member which makes metal materials, such as Al, Ni, and stainless steel, a forming material can be used. Among them, it is preferable to use Al as a forming material and process it into a thin film from the viewpoint of being easy to process and inexpensive.

정극 집전체에 정극 합제를 담지시키는 방법으로는, 정극 합제를 정극 집전체 상에서 가압 성형하는 방법을 들 수 있다. 또, 유기 용매를 사용하여 정극 합제를 페이스트화하고, 얻어지는 정극 합제의 페이스트를 정극 집전체의 적어도 일면측에 도포하여 건조시키고, 프레스하여 고착시킴으로써, 정극 집전체에 정극 합제를 담지시켜도 된다.As a method of supporting the positive electrode mixture on the positive electrode current collector, a method of press-molding the positive electrode mixture on the positive electrode current collector is exemplified. In addition, the positive electrode mixture may be supported on the positive electrode current collector by using an organic solvent to paste the positive mixture, and applying the resulting positive electrode mixture paste to at least one side of the positive electrode current collector, drying, and pressing and fixing.

정극 합제를 페이스트화할 경우, 사용할 수 있는 유기 용매로는, N,N-디메틸아미노프로필아민, 디에틸렌트리아민 등의 아민계 용매 ; 테트라하이드로푸란 등의 에테르계 용매 ; 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용매 ; 아세트산메틸 등의 에스테르계 용매 ; 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 (이하, NMP 라고 하는 경우가 있다.) 등의 아미드계 용매 ; 를 들 수 있다.As an organic solvent which can be used when making a positive mix into paste, amine solvents, such as N,N- dimethylamino propylamine and diethylenetriamine; ether solvents such as tetrahydrofuran; Ketone solvents, such as methyl ethyl ketone; ester solvents such as methyl acetate; amide solvents such as dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter, may be referred to as NMP); can be heard

정극 합제의 페이스트를 정극 집전체에 도포하는 방법으로는, 예를 들어, 슬릿 다이 도공법, 스크린 도공법, 커튼 도공법, 나이프 도공법, 그라비아 도공법 및 정전 스프레이법을 들 수 있다.As a method of apply|coating the paste of positive mix to a positive electrode collector, the slit-die coating method, the screen coating method, the curtain coating method, the knife coating method, the gravure coating method, and the electrostatic spraying method are mentioned, for example.

이상에서 거론된 방법에 의해서, 정극을 제조할 수 있다.A positive electrode can be manufactured by the method mentioned above.

(부극) (negative electrode)

본 실시형태의 리튬 이차 전지가 갖는 부극은, 정극보다 낮은 전위에서 리튬 이온의 도프 그리고 탈도프가 가능하면 되고, 부극 활물질을 함유하는 부극 합제가 부극 집전체에 담지되어 이루어지는 전극, 및 부극 활물질 단독으로 이루어지는 전극을 들 수 있다.The negative electrode of the lithium secondary battery of the present embodiment can be doped and dedoped with lithium ions at a potential lower than that of the positive electrode, and the negative electrode mixture containing the negative electrode active material is supported on the negative electrode current collector, and the negative electrode active material alone and an electrode made of

(부극 활물질) (Negative electrode active material)

부극이 갖는 부극 활물질로는, 탄소 재료, 칼코겐 화합물 (산화물, 황화물 등), 질화물, 금속 또는 합금이고, 정극보다 낮은 전위에서 리튬 이온의 도프 그리고 탈도프가 가능한 재료를 들 수 있다.Examples of the negative electrode active material of the negative electrode include carbon materials, chalcogen compounds (oxides, sulfides, etc.), nitrides, metals, or alloys, and materials capable of doping and dedoping with lithium ions at a potential lower than that of the positive electrode.

부극 활물질로서 사용 가능한 탄소 재료로는, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연, 코크스류, 카본 블랙, 열분해 탄소류, 탄소 섬유 및 유기 고분자 화합물 소성체를 들 수 있다.Examples of the carbon material that can be used as the negative electrode active material include graphite such as natural graphite and artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbons, carbon fibers, and fired organic polymer compounds.

부극 활물질로서 사용 가능한 산화물로는, SiO2, SiO 등 식 SiOx (여기서, x 는 정 (正) 의 실수) 로 나타내는 규소의 산화물 ; TiO2, TiO 등 식 TiOx (여기서, x 는 정의 실수) 로 나타내는 티탄의 산화물 ; V2O5, VO2 등 식 VOx (여기서, x 는 정의 실수) 로 나타내는 바나듐의 산화물 ; Fe3O4, Fe2O3, FeO 등 식 FeOx (여기서, x 는 정의 실수) 로 나타내는 철의 산화물 ; SnO2, SnO 등 식 SnOx (여기서, x 는 정의 실수) 로 나타내는 주석의 산화물 ; WO3, WO2 등 일반식 WOx (여기서, x 는 정의 실수) 로 나타내는 텅스텐의 산화물 ; Li4Ti5O12, LiVO2 등의 리튬과 티탄 또는 바나듐을 함유하는 복합 금속 산화물 ; 을 들 수 있다.Examples of the oxide usable as the negative electrode active material include oxides of silicon represented by the formula SiO x (here, x is a positive real number) such as SiO 2 and SiO; Oxide of titanium represented by formula TiOx (here, x is a positive real number), such as TiO2 and TiO; Oxide of vanadium represented by formula VOx (here, x is a positive real number), such as V2O5 and VO2; oxides of iron represented by the formula FeO x (here, x is a positive real number) such as Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , and FeO; Oxide of tin represented by formula SnOx (here, x is a positive real number), such as SnO2 and SnO ; Oxides of tungsten represented by general formula WOx (here, x is a positive real number), such as WO3 and WO2; Composite metal oxides containing lithium, titanium, or vanadium , such as Li4Ti5O12 and LiVO2 ; can be heard

부극 활물질로서 사용 가능한 황화물로는, Ti2S3, TiS2, TiS 등 식 TiSx (여기서, x 는 정의 실수) 로 나타내는 티탄의 황화물 ; V3S4, VS2, VS 등 식 VSx (여기서, x 는 정의 실수) 로 나타내는 바나듐의 황화물 ; Fe3S4, FeS2, FeS 등 식 FeSx (여기서, x 는 정의 실수) 로 나타내는 철의 황화물 ; Mo2S3, MoS2 등 식 MoSx (여기서, x 는 정의 실수) 로 나타내는 몰리브덴의 황화물 ; SnS2, SnS 등 식 SnSx (여기서, x 는 정의 실수) 로 나타내는 주석의 황화물 ; WS2 등 식 WSx (여기서, x 는 정의 실수) 로 나타내는 텅스텐의 황화물 ; Sb2S3 등 식 SbSx (여기서, x 는 정의 실수) 로 나타내는 안티몬의 황화물 ; Se5S3, SeS2, SeS 등 식 SeSx (여기서, x 는 정의 실수) 로 나타내는 셀렌의 황화물 ; 을 들 수 있다.Examples of the sulfide usable as the negative electrode active material include sulfide of titanium represented by the formula TiS x (here, x is a positive real number) such as Ti 2 S 3 , TiS 2 , and TiS; Sulfide of vanadium represented by formula VSx (here, x is a positive real number), such as V3S4 , VS2 , VS; Sulfide of iron represented by formula FeSx (here, x is a positive real number), such as Fe3S4, FeS2 , FeS; Molybdenum sulfide represented by formula MoSx (here, x is a positive real number), such as Mo2S3 and MoS2; Sulfide of tin represented by formula SnSx (here, x is a positive real number), such as SnS2 and SnS; Sulfide of tungsten represented by formula WSx (here, x is a positive real number), such as WS2; sulfide of antimony represented by the formula SbS x (here, x is a positive real number) such as Sb 2 S 3 ; sulfide of selenium represented by the formula SeS x (here, x is a positive real number) such as Se 5 S 3 , SeS 2 , and SeS; can be heard

부극 활물질로서 사용 가능한 질화물로는, Li3N, Li3-xAxN (여기서, A 는 Ni 및 Co 의 어느 일방 또는 양방이고, 0 < x < 3 이다.) 등의 리튬 함유 질화물을 들 수 있다.Examples of the nitride usable as the negative electrode active material include lithium-containing nitrides such as Li 3 N and Li 3-x A x N (where A is either or both of Ni and Co, and 0 < x < 3). can

이들 탄소 재료, 산화물, 황화물, 질화물은, 1 종만 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용하여 사용해도 된다. 또, 이들 탄소 재료, 산화물, 황화물, 질화물은, 결정질 또는 비정질의 어느 것이어도 되다.These carbon materials, oxides, sulfides, and nitrides may be used alone or in combination of two or more thereof. Moreover, crystalline or amorphous any may be sufficient as these carbon materials, an oxide, a sulfide, and a nitride.

또, 부극 활물질로서 사용 가능한 금속으로는, 리튬 금속, 실리콘 금속 및 주석 금속 등을 들 수 있다.Moreover, lithium metal, a silicon metal, a tin metal, etc. are mentioned as a metal usable as a negative electrode active material.

부극 활물질로서 사용 가능한 합금으로는, Li-Al, Li-Ni, Li-Si, Li-Sn, Li-Sn-Ni 등의 리튬 합금 ; Si-Zn 등의 실리콘 합금 ; Sn-Mn, Sn-Co, Sn-Ni, Sn-Cu, Sn-La 등의 주석 합금 ; Cu2Sb, La3Ni2Sn7 등의 합금 ; 을 들 수도 있다.As an alloy usable as a negative electrode active material, Lithium alloys, such as Li-Al, Li-Ni, Li-Si, Li-Sn, and Li-Sn-Ni; Silicon alloys, such as Si-Zn; Tin alloys, such as Sn-Mn, Sn-Co, Sn-Ni, Sn-Cu, and Sn-La; alloys such as Cu 2 Sb and La 3 Ni 2 Sn 7 ; can also be heard

이들 금속이나 합금은, 예를 들어 박상으로 가공된 후, 주로 단독으로 전극으로서 사용된다.These metals and alloys are mainly used alone as electrodes after being processed into thin films, for example.

상기 부극 활물질 중에서는, 충전시에 미충전 상태에서 만충전 상태에 걸쳐서 부극의 전위가 거의 변화하지 않고 (전위 평탄성이 좋고), 평균 방전 전위가 낮으며, 반복 충방전시켰을 때의 용량 유지율이 높은 (사이클 특성이 좋은) 등의 이유에서, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연을 주성분으로 하는 탄소 재료가 바람직하게 사용된다. 탄소 재료의 형상으로는, 예를 들어 천연 흑연과 같은 박편상, 메소카본 마이크로 비드와 같은 구상, 흑연화 탄소 섬유와 같은 섬유상, 또는 미분말의 응집체 등의 어느 것이어도 된다.Among the negative electrode active materials, the potential of the negative electrode hardly changes from an uncharged state to a fully charged state during charging (potential flatness is good), the average discharge potential is low, and the capacity retention rate when repeatedly charged and discharged is high For reasons such as (good cycle characteristics), a carbon material containing graphite as a main component, such as natural graphite or artificial graphite, is preferably used. The shape of the carbon material may be, for example, flaky like natural graphite, spherical like mesocarbon microbeads, fibrous like graphitized carbon fiber, or fine powder aggregate.

상기한 부극 합제는, 필요에 따라서 바인더를 함유해도 된다. 바인더로는, 열가소성 수지를 들 수 있고, 구체적으로는, PVdF, 열가소성 폴리이미드, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을 들 수 있다.Said negative mix may contain a binder as needed. As a binder, a thermoplastic resin is mentioned, PVdF, a thermoplastic polyimide, carboxymethylcellulose, polyethylene, and polypropylene are mentioned specifically,.

(부극 집전체) (Negative electrode current collector)

부극이 갖는 부극 집전체로는, Cu, Ni, 스테인리스 등의 금속 재료를 형성 재료로 하는 띠상의 부재를 들 수 있다. 그 중에서도, 리튬과 합금을 만들기 어렵고, 가공하기 쉽다는 점에서, Cu 를 형성 재료로 하고, 박막상으로 가공한 것이 바람직하다.As a negative electrode collector which a negative electrode has, the band-shaped member which uses metal materials, such as Cu, Ni, and stainless steel, as a forming material is mentioned. Among them, it is preferable to use Cu as a forming material and process it into a thin film from the viewpoint of being difficult to form an alloy with lithium and easy to process.

이와 같은 부극 집전체에 부극 합제를 담지시키는 방법으로는, 정극의 경우와 마찬가지로, 가압 성형에 의한 방법, 용매 등을 사용하여 페이스트화하여 부극 집전체 상에 도포, 건조 후 프레스하여 압착하는 방법을 들 수 있다.As a method of supporting the negative electrode mixture on such a negative electrode current collector, as in the case of a positive electrode, a method by pressure molding, a method by using a solvent, etc. to make a paste, apply on the negative electrode current collector, dry, and press to compress. can be heard

(세퍼레이터) (separator)

본 실시형태의 리튬 이차 전지가 갖는 세퍼레이터로는, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 불소 수지, 함질소 방향족 중합체 등의 재질로 이루어지는, 다공질막, 부직포, 직포 등의 형태를 갖는 재료를 사용할 수 있다. 또, 이들 재질을 2 종 이상 사용하여 세퍼레이터를 형성해도 되고, 이들 재료를 적층하여 세퍼레이터를 형성해도 된다.The separator of the lithium secondary battery of the present embodiment includes, for example, a porous membrane, a nonwoven fabric, a woven fabric, etc. made of a material such as a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, a fluororesin, or a nitrogen-containing aromatic polymer. material can be used. Moreover, a separator may be formed using 2 or more types of these materials, and these materials may be laminated|stacked and a separator may be formed.

본 실시형태에 있어서, 세퍼레이터는, 전지 사용시 (충방전시) 에 전해질을 양호하게 투과시키기 위해서, JIS P 8117 에서 정해지는 걸리법에 의한 투기 저항도가, 50 초/100 ㏄ 이상, 300 초/100 ㏄ 이하인 것이 바람직하고, 50 초/100 ㏄ 이상, 200 초/100 ㏄ 이하인 것이 보다 바람직하다.In the present embodiment, the separator has an air permeation resistance according to the Gurley method determined by JIS P 8117, 50 sec/100 cc or more, 300 sec/ It is preferable that it is 100 cc or less, and it is more preferable that it is 50 sec/100 cc or more and 200 sec/100 cc or less.

또, 세퍼레이터의 공공률은, 세퍼레이터의 체적에 대해서 바람직하게는 30 체적% 이상 80 체적% 이하, 보다 바람직하게는 40 체적% 이상 70 체적% 이하이다. 세퍼레이터는 공공률이 상이한 세퍼레이터를 적층한 것이어도 된다.Moreover, preferably the porosity of a separator is 30 volume% or more and 80 volume% or less with respect to the volume of a separator, More preferably, they are 40 volume% or more and 70 volume% or less. The separator may be one in which separators having different porosity are laminated.

(전해액) (electrolyte)

본 실시형태의 리튬 이차 전지가 갖는 전해액은, 전해질 및 유기 용매를 함유한다.The electrolyte solution which the lithium secondary battery of this embodiment has contains an electrolyte and an organic solvent.

전해액에 함유되는 전해질로는, LiClO4, LiPF6, LiAsF6, LiSbF6, LiBF4, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, LiN(SO2CF3)(COCF3), Li(C4F9SO3), LiC(SO2CF3)3, Li2B10Cl10, LiBOB (여기서, BOB 는, bis(oxalato)borate 이다.), LiFSI (여기서, FSI 는 bis (fluorosulfonyl)imide 이다), 저급 지방족 카르복실산리튬염, LiAlCl4 등의 리튬염을 들 수 있고, 이들 2 종 이상의 혼합물을 사용해도 된다. 그 중에서도 전해질로는, 불소를 함유하는 LiPF6, LiAsF6, LiSbF6, LiBF4, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2 및 LiC(SO2CF3)3 으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.Examples of the electrolyte contained in the electrolyte include LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , LiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN( SO 2 CF 3 )(COCF 3 ), Li(C 4 F 9 SO 3 ), LiC(SO 2 CF 3 ) 3 , Li 2 B 10 Cl 10 , LiBOB (where BOB is bis(oxalato)borate. ), LiFSI (herein, FSI is bis (fluorosulfonyl)imide), lower aliphatic carboxylic acid lithium salt, LiAlCl 4 and the like, and a mixture of two or more thereof may be used. Among them, the electrolyte is selected from the group consisting of fluorine-containing LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN(SO 2 CF 3 ) 2 and LiC(SO 2 CF 3 ) 3 . It is preferable to use the thing containing at least 1 type.

또 상기 전해액에 함유되는 유기 용매로는, 예를 들어 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 4-트리플루오로메틸-1,3-디옥소란-2-온, 1,2-디(메톡시카르보닐옥시)에탄 등의 카보네이트류 ; 1,2-디메톡시에탄, 1,3-디메톡시프로판, 펜타플루오로프로필메틸에테르, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필디플루오로메틸에테르, 테트라하이드로푸란, 2-메틸테트라하이드로푸란 등의 에테르류 ; 포름산메틸, 아세트산메틸, γ-부티로락톤 등의 에스테르류 ; 아세토니트릴, 부티로니트릴 등의 니트릴류 ; N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 등의 아미드류 ; 3-메틸-2-옥사졸리돈 등의 카르바메이트류 ; 술포란, 디메틸술폭시드, 1,3-프로판술톤 등의 함황 화합물, 또는 이들 유기 용매에 추가로 플루오로기를 도입한 것 (유기 용매가 갖는 수소 원자 중 1 이상을 불소 원자로 치환한 것) 을 사용할 수 있다.Examples of the organic solvent contained in the electrolytic solution include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one, carbonates such as 1,2-di(methoxycarbonyloxy)ethane; 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropylmethyl ether, 2,2,3,3-tetrafluoropropyldifluoromethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydro ethers such as furan; esters such as methyl formate, methyl acetate, and γ-butyrolactone; nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; amides such as N,N-dimethylformamide and N,N-dimethylacetamide; carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidone; A sulfur-containing compound such as sulfolane, dimethyl sulfoxide, or 1,3-propane sultone, or one in which a fluoro group is introduced into these organic solvents (one in which at least one hydrogen atom in the organic solvent is replaced with a fluorine atom) may be used can

유기 용매로는, 이 중의 2 종 이상을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 카보네이트류를 함유하는 혼합 용매가 바람직하고, 고리형 카보네이트와 비고리형 카보네이트의 혼합 용매 및 고리형 카보네이트와 에테르류의 혼합 용매가 더욱 바람직하다. 고리형 카보네이트와 비고리형 카보네이트의 혼합 용매로는, 에틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트 및 에틸메틸카보네이트를 함유하는 혼합 용매가 바람직하다. 이와 같은 혼합 용매를 사용한 전해액은, 동작 온도 범위가 넓고, 높은 전류 레이트에 있어서의 충방전을 행해도 잘 열화되지 않고, 장시간 사용해도 잘 열화되지 않으며, 또한 부극의 활물질로서, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연 재료를 사용한 경우여도 난분해성이라는 많은 특장을 갖는다.As an organic solvent, it is preferable to mix and use 2 or more types of these. Among them, a mixed solvent containing carbonates is preferable, and a mixed solvent of a cyclic carbonate and an acyclic carbonate and a mixed solvent of a cyclic carbonate and an ether are more preferable. As a mixed solvent of cyclic carbonate and acyclic carbonate, the mixed solvent containing ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethylmethyl carbonate is preferable. The electrolyte solution using such a mixed solvent has a wide operating temperature range, is not easily degraded even when charging and discharging at a high current rate, is not easily degraded even when used for a long time, and natural graphite or artificial graphite as an active material for a negative electrode Even when graphite materials such as these are used, they have many features such as resistance to decomposition.

또, 전해액으로는, 얻어지는 리튬 이차 전지의 안전성이 높아지기 때문에, LiPF6 등의 불소를 함유하는 리튬염 및 불소 치환기를 갖는 유기 용매를 함유하는 전해액을 사용하는 것이 바람직하다. 펜타플루오로프로필메틸에테르, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필디플루오로메틸에테르 등의 불소 치환기를 갖는 에테르류와 디메틸카보네이트를 함유하는 혼합 용매는, 높은 전류 레이트에 있어서의 충방전을 행해도 용량 유지율이 높기 때문에 더욱 바람직하다.Moreover, as electrolyte solution, since the safety|security of the lithium secondary battery obtained becomes high, it is preferable to use the electrolyte solution containing lithium salt containing fluorine, such as LiPF6 , and the organic solvent which has a fluorine substituent. A mixed solvent containing ethers having a fluorine substituent such as pentafluoropropylmethyl ether and 2,2,3,3-tetrafluoropropyldifluoromethyl ether and dimethyl carbonate is charged and discharged at a high current rate. It is more preferable because the capacity retention rate is high even if it is performed.

상기한 전해액 대신에 고체 전해질을 사용해도 된다. 고체 전해질로는, 예를 들어 폴리에틸렌옥사이드계의 고분자 화합물, 폴리오르가노실록산 사슬 또는 폴리옥시알킬렌 사슬 중 적어도 1 종 이상을 함유하는 고분자 화합물 등의 유기계 고분자 전해질을 사용할 수 있다. 또, 고분자 화합물에 비수 전해액을 유지시킨, 이른바 겔 타입의 것을 사용할 수도 있다. 또 Li2S-SiS2, Li2S-GeS2, Li2S-P2S5, Li2S-B2S3, Li2S-SiS2-Li3PO4, Li2S-SiS2-Li2SO4, Li2S-GeS2-P2S5 등의 황화물을 함유하는 무기계 고체 전해질을 들 수 있고, 이들 2 종 이상의 혼합물을 사용해도 된다. 이들 고체 전해질을 사용함으로써, 리튬 이차 전지의 안전성을 보다 높일 수 있는 경우가 있다.A solid electrolyte may be used instead of the above-described electrolyte solution. As the solid electrolyte, for example, an organic polymer electrolyte such as a polyethylene oxide-based polymer compound or a polymer compound containing at least one of polyorganosiloxane chains or polyoxyalkylene chains can be used. Moreover, what is called a gel type in which the nonaqueous electrolyte solution was hold|maintained in the high molecular compound can also be used. Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-GeS 2 , Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 SB 2 S 3 , Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 , Li 2 S-SiS 2 -Li 2 Inorganic solid electrolytes containing sulfides, such as SO4 and Li2S - GeS2 - P2S5 , are mentioned, You may use these 2 or more types of mixture. By using these solid electrolytes, the safety|security of a lithium secondary battery may be improved more.

또, 본 실시형태의 리튬 이차 전지에 있어서, 고체 전해질을 사용할 경우에는, 고체 전해질이 세퍼레이터의 역할을 해내는 경우도 있고, 그 경우에는 세퍼레이터를 필요로 하지 않는 경우도 있다.Moreover, in the lithium secondary battery of this embodiment, when using a solid electrolyte, a solid electrolyte may play the role of a separator, and a separator may not be required in that case.

이상과 같은 구성의 정극 활물질은, 상기 서술한 본 실시형태의 리튬 함유 복합 금속 산화물을 사용하기 때문에, 정극 활물질을 사용한 리튬 이차 전지의 수명을 늘릴 수 있다.Since the positive electrode active material of the above structure uses the lithium containing composite metal oxide of this embodiment mentioned above, the lifetime of the lithium secondary battery using the positive electrode active material can be extended.

또, 이상과 같은 구성의 정극은, 상기 서술한 본 실시형태의 리튬 이차 전지용 정극 활물질을 갖기 때문에, 리튬 이차 전지의 수명을 늘릴 수 있다.Moreover, since the positive electrode of the above structure has the positive electrode active material for lithium secondary batteries of this embodiment mentioned above, the lifetime of a lithium secondary battery can be extended.

또한, 이상과 같은 구성의 리튬 이차 전지는, 상기 서술한 정극을 갖기 때문에 종래보다 수명이 긴 리튬 이차 전지가 된다.Moreover, since the lithium secondary battery of the above structure has the above-mentioned positive electrode, it becomes a lithium secondary battery with a longer life than before.

[실시예] [Example]

다음으로, 본 발명의 양태를 실시예에 의해서 더욱 상세하게 설명한다.Next, embodiments of the present invention will be described in more detail by way of examples.

본 실시예에 있어서는, 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 평가를, 다음과 같이 하여 행하였다.In this Example, evaluation of the positive electrode active material for lithium secondary batteries was performed as follows.

[텅스텐의 편석의 평가] [Evaluation of segregation of tungsten]

리튬 이차 전지용 정극 활물질 분말을 3 g 채취하고, 전계 방출형 주사 전자 현미경 (ZEISS 사 제조 ULTRA PLUS) 을 사용하여 리튬 이온 이차 전지용 정극 활물질의 반사 전 이미지의 측정을 행하였다. 가속 전압 15 ㎸, 배율 500 에서 상이한 10 개 시야의 화상을 취득하고, 얻어진 화상에서 활물질과는 콘트라스트가 상이한 입자를 텅스텐의 편석으로 간주하고, 텅스텐의 편석 유무를 평가하였다.3 g of the positive electrode active material powder for lithium secondary batteries was extract|collected, and the image before reflection of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries was measured using a field emission scanning electron microscope (ULTRA PLUS by ZEISS). Images of 10 different fields of view were acquired at an acceleration voltage of 15 kV and a magnification of 500, and particles having different contrasts from the active material in the obtained image were regarded as segregation of tungsten, and the presence or absence of segregation of tungsten was evaluated.

[BET 비표면적 측정] [BET specific surface area measurement]

리튬 이차 전지용 정극 활물질 분말 또는 니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말 1 g 을 질소 분위기 중, 105 ℃ 에서 30 분간 건조시킨 후, BET 비표면적계 (마운테크사 제조 Macsorb (등록상표)) 를 사용하여 측정하였다.1 g of positive electrode active material powder for lithium secondary batteries or nickel cobalt-manganese composite metal hydroxide powder was dried in a nitrogen atmosphere at 105° C. for 30 minutes, and then measured using a BET specific surface area meter (Macsorb (registered trademark) manufactured by Mountec).

[평균 입자경의 측정] [Measurement of average particle diameter]

평균 입자경의 측정은, 레이저 회절 입도 분포계 (주식회사 호리바 제작소 제조, LA-950) 를 사용하여, 리튬 이차 전지용 정극 활물질 분말 또는 복합 금속 화합물 분말 0.1 g 을, 0.2 질량% 헥사메타인산나트륨 수용액 50 ㎖ 에 투입하고, 그 분말을 분산시킨 분산액을 얻었다. 얻어진 분산액에 대해서 입도 분포를 측정하여, 체적 기준의 누적 입도 분포 곡선을 얻었다. 얻어진 누적 입도 분포 곡선에 있어서, 50 % 누적시의 미소 입자측에서 본 입자경 (D50) 의 값을, 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 평균 입자경으로 하였다.The average particle diameter is measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (manufactured by Horiba Corporation, LA-950), and 0.1 g of positive electrode active material powder for lithium secondary batteries or composite metal compound powder, 0.2 mass % sodium hexametaphosphate aqueous solution 50 ml to obtain a dispersion in which the powder was dispersed. The particle size distribution of the obtained dispersion was measured to obtain a volume-based cumulative particle size distribution curve. The obtained cumulative particle size distribution curve WHEREIN: The value of the particle diameter (D50) seen from the microparticle side at the time of 50 % accumulation was made into the average particle diameter of the positive electrode active material for lithium secondary batteries.

[조성 분석] [Composition analysis]

후술하는 방법으로 제조되는 리튬 금속 복합 산화물 분말의 조성 분석은, 얻어진 리튬 금속 복합 산화물의 분말을 염산에 용해시킨 후, 유도 결합 플라즈마 발광 분석 장치 (에스아이아이·나노테크놀로지 주식회사 제조, SPS3000) 를 사용하여 행하였다.In the composition analysis of the lithium metal composite oxide powder produced by the method described below, the obtained lithium metal composite oxide powder is dissolved in hydrochloric acid, and then an inductively coupled plasma emission analyzer (manufactured by SI Nanotechnology Co., Ltd., SPS3000) is used. was done.

<실시예 1><Example 1>

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 1 의 제조≫«Production of positive electrode active material 1 for lithium secondary batteries»

[분무액의 제조 방법] [Method for preparing spray solution]

교반기를 구비한 조 내에 물을 넣은 후, 수산화리튬 수용액과, 산화텅스텐을 첨가하여, 산화텅스텐을 용해시킨 알칼리 수용액을 얻었다. 이 때의 알칼리 수용액 중의 산화텅스텐 농도는, 알칼리 수용액 전체의 질량에 대해서 2.8 질량% 였다.After putting water in the tank provided with a stirrer, lithium hydroxide aqueous solution and tungsten oxide were added, and the aqueous alkali solution in which tungsten oxide was dissolved was obtained. The tungsten oxide concentration in the aqueous alkali solution at this time was 2.8 mass % with respect to the mass of the whole aqueous alkali solution.

· 분무 혼합 공정· Spray mixing process

니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말 (Ni0.55Co0.21Mn0.24(OH)2) (BET 비표면적 : 86.3 ㎡/g, D50 : 3.4 ㎛) 을 105 ℃ 로 가열 그리고 혼합하면서, 상기에서 얻은 텅스텐 화합물을 용해시킨 알칼리 수용액을 1 시간 분무하였다. 그 후 냉각시켜, 혼합 분말 1 을 얻었다. 이 때의 분무 조건은 아래와 같다.Nickel cobalt manganese composite metal hydroxide powder (Ni 0.55 Co 0.21 Mn 0.24 (OH) 2 ) (BET specific surface area: 86.3 m / g, D 50 : 3.4 μm) was heated to 105 ° C. The dissolved aqueous alkali solution was sprayed for 1 hour. Then, it cooled and obtained the mixed powder 1. The spray conditions at this time are as follows.

{분무 조건}{spray conditions}

노즐 직경 : 45 ㎛ Nozzle diameter: 45 μm

토출압 : 0.6 ㎫GDischarge pressure: 0.6 MPaG

유량 : 1.9 ℓ/hFlow rate: 1.9 ℓ/h

니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말량 : 4100 gNickel cobalt manganese composite metal hydroxide powder amount: 4100 g

알칼리 수용액량 : 1850 gAqueous alkali solution: 1850 g

[리튬 복합 금속 산화물의 제조 공정] [Production Process of Lithium Composite Metal Oxide]

혼합 분말 (1) 과, 탄산리튬 분말을, Li/(Ni + Co + Mn) = 1.07 이 되도록 칭량하여 혼합한 후, 대기 분위기하 760 ℃ 에서 5 시간의 1 차 소성을 행하고, 추가로, 대기 분위기하 850 ℃ 에서 10 시간의 2 차 소성을 하여, 목적으로 하는 리튬 이차 전지용 정극 활물질 1 을 얻었다. 이 리튬 이차 전지용 정극 활물질 1 의 BET 비표면적은 3.8 ㎡/g 이고, D50 은 2.7 ㎛ 였다.The mixed powder (1) and the lithium carbonate powder are weighed and mixed so that Li/(Ni+Co+Mn)=1.07, and then primary firing is performed at 760° C. for 5 hours under an atmospheric atmosphere, and further, the air Secondary baking for 10 hours was performed at 850 degreeC in atmosphere, and the target positive electrode active material 1 for lithium secondary batteries was obtained. The BET specific surface area of this positive electrode active material 1 for lithium secondary batteries was 3.8 m 2 /g, and D 50 was 2.7 µm.

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 1 의 평가≫«Evaluation of the positive electrode active material 1 for lithium secondary batteries»

얻어진 리튬 이차 전지용 정극 활물질 1 의 조성 분석을 행한 결과, 몰비로 Li : Ni : Co : Mn : W = 1.07 : 0.55 : 0.21 : 0.24 : 0.005 였다.As a result of analyzing the composition of the obtained positive electrode active material 1 for lithium secondary batteries, it was Li:Ni:Co:Mn:W=1.07:0.55:0.21:0.24:0.005 in molar ratio.

또한, 리튬 이차 전지용 정극 활물질 1 에는 편석물이 보이지 않아, 텅스텐 유래의 이물질은 확인되지 않았다.Moreover, segregation was not seen in the positive electrode active material 1 for lithium secondary batteries, and the foreign material derived from tungsten was not recognized.

<실시예 2><Example 2>

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 2 의 제조≫«Production of positive electrode active material 2 for lithium secondary batteries»

[분무액의 제조 방법] [Method for preparing spray solution]

교반기를 구비한 조 내에 물을 넣은 후, 수산화리튬 수용액과, 산화텅스텐을 첨가하여, 산화텅스텐을 용해시킨 알칼리 수용액을 얻었다. 이 때의 알칼리 수용액 중의 산화텅스텐 농도는, 알칼리 수용액 전체의 질량에 대해서 5.6 질량% 였다.After putting water in the tank provided with a stirrer, lithium hydroxide aqueous solution and tungsten oxide were added, and the aqueous alkali solution in which tungsten oxide was dissolved was obtained. The tungsten oxide concentration in the aqueous alkali solution at this time was 5.6 mass % with respect to the mass of the whole aqueous alkali solution.

· 분무 혼합 공정· Spray mixing process

니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말 (Ni0.31Co0.33Mn0.36(OH)2) (BET 비표면적 : 37.2 ㎡/g, D50 : 4.0 ㎛) 을 105 ℃ 로 가열하고, 혼합하면서, 상기에서 얻은 텅스텐 화합물을 용해시킨 알칼리 수용액을 0.5 시간 분무하였다. 그 후 냉각시켜, 혼합 분말 2 를 얻었다. 이 때의 분무 조건은 아래와 같다.Nickel-cobalt-manganese composite metal hydroxide powder (Ni 0.31 Co 0.33 Mn 0.36 (OH) 2 ) (BET specific surface area: 37.2 m/g, D 50 : 4.0 µm) was heated to 105° C. and mixed while mixing, the tungsten compound obtained above The aqueous alkali solution in which the was dissolved was sprayed for 0.5 hours. It cooled after that, and the mixed powder 2 was obtained. The spray conditions at this time are as follows.

{분무 조건}{spray conditions}

노즐 직경 : 45 ㎛ Nozzle diameter: 45 μm

토출압 : 0.6 ㎫GDischarge pressure: 0.6 MPaG

유량 : 1.9 ℓ/hFlow rate: 1.9 ℓ/h

니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말량 : 4100 gNickel cobalt manganese composite metal hydroxide powder amount: 4100 g

알칼리 용액량 : 950 gAlkali solution amount: 950 g

[리튬 복합 금속 산화물의 제조 공정] [Production Process of Lithium Composite Metal Oxide]

혼합 분말 2 와, 탄산리튬 분말을, Li/(Ni + Co + Mn) = 1.10 이 되도록 칭량하여 혼합한 후, 대기 분위기하 690 ℃ 에서 5 시간의 1 차 소성을 하고, 추가로, 대기 분위기하 950 ℃ 에서 6 시간의 2 차 소성을 하여, 목적으로 하는 리튬 이차 전지용 정극 활물질 2 를 얻었다. 이 리튬 이차 전지용 정극 활물질 2 의 BET 비표면적은 2.4 ㎡/g 이고, D50 은 3.6 ㎛ 였다.Mixed powder 2 and lithium carbonate powder are weighed and mixed so that Li/(Ni+Co+Mn)=1.10, and then primary calcination is performed at 690°C in an air atmosphere for 5 hours, and further, in an air atmosphere Secondary baking for 6 hours was performed at 950 degreeC, and the target positive electrode active material 2 for lithium secondary batteries was obtained. The BET specific surface area of this positive electrode active material 2 for lithium secondary batteries was 2.4 m<2>/g, and D50 was 3.6 micrometers.

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 2 의 평가≫«Evaluation of the positive electrode active material 2 for lithium secondary batteries»

얻어진 리튬 이차 전지용 정극 활물질 2 의 조성 분석을 행한 결과, 몰비로 Li : Ni : Co : Mn : W = 1.10 : 0.32 : 0.33 : 0.35 : 0.005 였다.As a result of analyzing the composition of the obtained positive electrode active material 2 for lithium secondary batteries, it was Li:Ni:Co:Mn:W=1.10:0.32:0.33:0.35:0.005 in molar ratio.

또한, 리튬 이차 전지용 정극 활물질 2 에는 편석물이 보이지 않아, 텅스텐 유래의 이물질은 확인되지 않았다.Moreover, segregation was not seen in the positive electrode active material 2 for lithium secondary batteries, and the foreign material derived from tungsten was not recognized.

<실시예 3><Example 3>

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 3 의 제조≫«Production of positive electrode active material 3 for lithium secondary batteries»

[분무액의 제조 방법] [Method for preparing spray solution]

교반기를 구비한 조 내에 물을 넣은 후, 수산화리튬 수용액과 산화텅스텐을 첨가하여, 산화텅스텐을 용해시킨 알칼리 수용액을 얻었다. 이 때의 알칼리 수용액 중의 산화텅스텐 농도는, 알칼리 수용액 전체의 질량에 대해서 2.8 질량% 였다.After putting water in the tank provided with a stirrer, lithium hydroxide aqueous solution and tungsten oxide were added, and the aqueous alkali solution in which the tungsten oxide was dissolved was obtained. The tungsten oxide concentration in the aqueous alkali solution at this time was 2.8 mass % with respect to the mass of the whole aqueous alkali solution.

· 분무 혼합 공정· Spray mixing process

니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말 (Ni0.31Co0.33Mn0.36(OH)2) (BET 비표면적 : 37.9 ㎡/g, D50 : 3.3 ㎛) 을 105 ℃ 로 가열하고, 혼합하면서, 상기에서 얻은 텅스텐 화합물을 용해시킨 알칼리 수용액을 1 시간 분무하였다. 그 후 냉각시켜, 혼합 분말 3 을 얻었다. 이 때의 분무 조건은 아래와 같다.Nickel cobalt-manganese composite metal hydroxide powder (Ni 0.31 Co 0.33 Mn 0.36 (OH) 2 ) (BET specific surface area: 37.9 m 2 /g, D 50 : 3.3 μm) was heated to 105 ° C. and mixed while mixing, the tungsten compound obtained above The aqueous alkali solution in which the was dissolved was sprayed for 1 hour. It cooled after that, and the mixed powder 3 was obtained. The spray conditions at this time are as follows.

{분무 조건}{spray conditions}

노즐 직경 : 45 ㎛ Nozzle diameter: 45 μm

토출압 : 0.6 ㎫GDischarge pressure: 0.6 MPaG

유량 : 1.9 ℓ/hFlow rate: 1.9 ℓ/h

니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말량 : 4100 gNickel cobalt manganese composite metal hydroxide powder amount: 4100 g

알칼리 수용액량 : 1900 gAlkali aqueous solution: 1900 g

[리튬 복합 금속 산화물의 제조 공정] [Production Process of Lithium Composite Metal Oxide]

혼합 분말 3 과, 탄산리튬 분말을, Li/(Ni + Co + Mn) = 1.10 이 되도록 칭량하여 혼합한 후, 대기 분위기하 690 ℃ 에서 5 시간의 1 차 소성을 행하고, 추가로, 대기 분위기하 950 ℃ 에서 6 시간의 2 차 소성을 하여, 목적으로 하는 리튬 이차 전지용 정극 활물질 3 을 얻었다. 이 리튬 이차 전지용 정극 활물질 3 의 BET 비표면적은 2.4 ㎡/g 이고, D50 은 3.4 ㎛ 였다.Mixed powder 3 and lithium carbonate powder are weighed and mixed so that Li/(Ni+Co+Mn)=1.10, then primary calcination is performed at 690°C in an atmospheric atmosphere for 5 hours, and further, in an atmospheric atmosphere Secondary baking for 6 hours was performed at 950 degreeC, and the target positive electrode active material 3 for lithium secondary batteries was obtained. The BET specific surface area of this positive electrode active material 3 for lithium secondary batteries was 2.4 m<2>/g, and D50 was 3.4 micrometers.

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 3 의 평가≫«Evaluation of the positive electrode active material 3 for lithium secondary batteries»

얻어진 리튬 이차 전지용 정극 활물질 3 의 조성 분석을 행한 결과, 몰비로 Li : Ni : Co : Mn : W = 1.10 : 0.32 : 0.33 : 0.36 : 0.005 였다.As a result of performing compositional analysis of the obtained positive electrode active material 3 for lithium secondary batteries, it was Li:Ni:Co:Mn:W=1.10:0.32:0.33:0.36:0.005 by molar ratio.

또한, 리튬 이차 전지용 정극 활물질 3 에는 편석물이 보이지 않아, 텅스텐 유래의 이물질은 확인되지 않았다.Moreover, segregation was not seen in the positive electrode active material 3 for lithium secondary batteries, and the foreign material derived from tungsten was not recognized.

<실시예 4><Example 4>

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 4 의 제조≫«Production of positive electrode active material 4 for lithium secondary batteries»

[분무액의 제조 방법] [Method for preparing spray solution]

교반기를 구비한 조 내에 물을 넣은 후, 수산화리튬 수용액과, 산화텅스텐을 첨가하여, 산화텅스텐을 용해시킨 알칼리 수용액을 얻었다. 이 때의 알칼리 수용액 중의 산화텅스텐 농도는, 알칼리 수용액 전체의 질량에 대해서 2.8 질량% 였다.After putting water in the tank provided with a stirrer, lithium hydroxide aqueous solution and tungsten oxide were added, and the aqueous alkali solution in which tungsten oxide was dissolved was obtained. The tungsten oxide concentration in the aqueous alkali solution at this time was 2.8 mass % with respect to the mass of the whole aqueous alkali solution.

· 분무 혼합 공정· Spray mixing process

니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말 (Ni0.31Co0.33Mn0.36(OH)2) (BET 비표면적 : 29.8 ㎡/g, D50 : 4.0 ㎛) 을 105 ℃ 로 가열하고, 혼합하면서, 상기에서 얻은 텅스텐 화합물을 용해시킨 알칼리 수용액을 1 시간 분무하였다. 그 후 냉각시켜, 혼합 분말 4 를 얻었다. 이 때의 분무 조건은 아래와 같다.Nickel-cobalt-manganese composite metal hydroxide powder (Ni 0.31 Co 0.33 Mn 0.36 (OH) 2 ) (BET specific surface area: 29.8 m 2 /g, D 50 : 4.0 µm) was heated to 105 ° C. and mixed, while mixing, the tungsten compound obtained above The aqueous alkali solution in which the was dissolved was sprayed for 1 hour. Then, it cooled and obtained the mixed powder 4. The spray conditions at this time are as follows.

{분무 조건}{spray conditions}

노즐 직경 : 45 ㎛ Nozzle diameter: 45 μm

토출압 : 0.6 ㎫GDischarge pressure: 0.6 MPaG

유량 : 1.9 ℓ/hFlow rate: 1.9 ℓ/h

니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말량 : 4100 gNickel cobalt manganese composite metal hydroxide powder amount: 4100 g

알칼리 수용액량 : 1900 gAlkali aqueous solution: 1900 g

[리튬 복합 금속 산화물의 제조 공정] [Production Process of Lithium Composite Metal Oxide]

혼합 분말 4 와, 탄산리튬 분말을, Li/(Ni + Co + Mn) = 1.10 이 되도록 칭량하여 혼합한 후, 대기 분위기하 690 ℃ 에서 4 시간을 행하고, 연속하여, 955 ℃ 에서 6 시간 소성을 하여, 목적으로 하는 리튬 이차 전지용 정극 활물질 4 를 얻었다. 이 리튬 이차 전지용 정극 활물질 4 의 BET 비표면적은 1.8 ㎡/g 이고, D50 은 3.7 ㎛ 였다.Mixed powder 4 and lithium carbonate powder were weighed and mixed so that Li/(Ni+Co+Mn)=1.10, followed by performing 4 hours at 690°C in an atmospheric atmosphere, and successively baking at 955°C for 6 hours. Thus, the target positive electrode active material 4 for lithium secondary batteries was obtained. The BET specific surface area of this positive electrode active material 4 for lithium secondary batteries was 1.8 m 2 /g, and D 50 was 3.7 µm.

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 4 의 평가≫«Evaluation of the positive electrode active material 4 for lithium secondary batteries»

얻어진 리튬 이차 전지용 정극 활물질 4 의 조성 분석을 행한 결과, 몰비로 Li : Ni : Co : Mn : W = 1.11 : 0.32 : 0.33 : 0.35 : 0.005 였다.As a result of analyzing the composition of the obtained positive electrode active material 4 for lithium secondary batteries, it was Li:Ni:Co:Mn:W=1.11:0.32:0.33:0.35:0.005 by molar ratio.

또한, 리튬 이차 전지용 정극 활물질 4 에는 편석물이 보이지 않아, 텅스텐 유래의 이물질은 확인되지 않았다.Moreover, segregation was not seen in the positive electrode active material 4 for lithium secondary batteries, and the foreign material derived from tungsten was not recognized.

<실시예 5><Example 5>

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 5 의 제조≫«Production of positive electrode active material 5 for lithium secondary batteries»

[분무액의 제조 방법] [Method for preparing spray solution]

교반기를 구비한 조 내에 물을 넣은 후, 수산화리튬 수용액과, 산화텅스텐을 첨가하여, 산화텅스텐을 용해시킨 알칼리 수용액을 얻었다. 이 때의 알칼리 수용액 중의 산화텅스텐 농도는, 알칼리 수용액 전체의 질량에 대해서 2.3 질량% 였다.After putting water in the tank provided with a stirrer, lithium hydroxide aqueous solution and tungsten oxide were added, and the aqueous alkali solution in which tungsten oxide was dissolved was obtained. The tungsten oxide concentration in the aqueous alkali solution at this time was 2.3 mass % with respect to the mass of the whole aqueous alkali solution.

· 분무 혼합 공정· Spray mixing process

니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말 (Ni0.87Co0.10Mn0.02Al0.01(OH)2) (BET 비표면적 : 20.6 ㎡/g, D50 : 10.4 ㎛) 을 105 ℃ 로 가열하고, 혼합하면서, 상기에서 얻은 텅스텐 화합물을 용해시킨 알칼리 수용액을 2.5 시간 분무하였다. 그 후 냉각시켜, 혼합 분말 5 를 얻었다. 이 때의 분무 조건은 아래와 같다.Nickel cobalt manganese composite metal hydroxide powder (Ni 0.87 Co 0.10 Mn 0.02 Al 0.01 (OH) 2 ) (BET specific surface area: 20.6 m 2 /g, D 50 : 10.4 μm) was heated to 105° C. and mixed while being obtained above An aqueous alkali solution in which a tungsten compound was dissolved was sprayed for 2.5 hours. Then, it cooled and obtained the mixed powder 5. The spray conditions at this time are as follows.

{분무 조건}{spray conditions}

노즐 직경 : 45 ㎛ Nozzle diameter: 45 μm

토출압 : 0.6 ㎫GDischarge pressure: 0.6 MPaG

유량 : 1.9 ℓ/hFlow rate: 1.9 ℓ/h

니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말량 : 9000 gNickel cobalt manganese composite metal hydroxide powder amount: 9000 g

알칼리 수용액량 : 4700 gAqueous alkali solution: 4700 g

[리튬 복합 금속 산화물의 제조 공정] [Production Process of Lithium Composite Metal Oxide]

혼합 분말 5 와, 탄산리튬 분말을, Li/(Ni + Co + Mn) = 1.02 가 되도록 칭량하여 혼합한 후, 산소 분위기하, 760 ℃ 에서 5 시간의 1 차 소성을 행하고, 그 후, 산소 분위기하, 760 ℃ 에서 10 시간의 2 차 소성하여, 목적으로 하는 리튬 이차 전지용 정극 활물질 5 를 얻었다. 이 리튬 이차 전지용 정극 활물질 5 의 BET 비표면적은 0.26 ㎡/g 이고, D50 은 10.9 ㎛ 였다.Mixed powder 5 and lithium carbonate powder are weighed and mixed so that Li/(Ni+Co+Mn)=1.02, and then primary firing is performed at 760°C in oxygen atmosphere for 5 hours, and then, oxygen atmosphere Then, secondary baking was carried out at 760 degreeC for 10 hours, and the target positive electrode active material 5 for lithium secondary batteries was obtained. The BET specific surface area of this positive electrode active material 5 for lithium secondary batteries was 0.26 m 2 /g, and D 50 was 10.9 µm.

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 5 의 평가≫«Evaluation of positive electrode active material 5 for lithium secondary batteries»

얻어진 리튬 이차 전지용 정극 활물질 5 의 조성 분석을 행한 결과, 몰비로 Li : Ni : Co : Mn : Al : W = 0.99 : 0.89 : 0.09 : 0.02 : 0.02 : 0.004 였다.As a result of analyzing the composition of the obtained positive electrode active material 5 for lithium secondary batteries, it was Li:Ni:Co:Mn:Al:W=0.99:0.89:0.09:0.02:0.02:0.004 in molar ratio.

또한, 리튬 이차 전지용 정극 활물질 5 에는 편석물이 보이지 않아, 텅스텐 유래의 이물질은 확인되지 않았다.Moreover, segregation was not seen in the positive electrode active material 5 for lithium secondary batteries, and the foreign material derived from tungsten was not recognized.

<비교예 1><Comparative Example 1>

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 6 의 제조≫«Production of positive electrode active material 6 for lithium secondary batteries»

니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말 (Ni0.55Co0.21Mn0.24(OH)2) (BET 비표면적 : 82.6 ㎡/g, D50 : 3.6 ㎛) 과, 산화텅스텐 분말을, 천이 금속 1 ㏖ 당 W 가 0.005 ㏖ 이 되도록 칭량하고, 1 시간 건식 혼합하여, 혼합 분말 6 을 얻었다.Nickel-cobalt-manganese composite metal hydroxide powder (Ni 0.55 Co 0.21 Mn 0.24 (OH) 2 ) (BET specific surface area: 82.6 m/g, D 50 : 3.6 µm) and tungsten oxide powder were mixed with a W of 0.005 per 1 mol of the transition metal. It measured so that it might become mol, and it dry-mixed for 1 hour, and the mixed powder 6 was obtained.

혼합 분말 6 과, 탄산리튬 분말을, Li/(Ni + Co + Mn) = 1.07 이 되도록 칭량하여 혼합한 후, 대기 분위기하, 760 ℃ 에서 5 시간의 1 차 소성을 행하고, 그 후, 대기 분위기하, 850 ℃ 에서 10 시간의 2 차 소성하여, 목적으로 하는 리튬 이차 전지용 정극 활물질 6 을 얻었다. 이 리튬 이차 전지용 정극 활물질 6 의 BET 비표면적은 3.2 ㎡/g 이고, D50 은 3.2 ㎛ 였다.Mixed powder 6 and lithium carbonate powder are weighed and mixed so that Li/(Ni+Co+Mn)=1.07, and then primary calcination is performed at 760°C for 5 hours under atmospheric atmosphere, and then, atmospheric atmosphere Then, secondary baking was carried out at 850 degreeC for 10 hours, and the target positive electrode active material 6 for lithium secondary batteries was obtained. The BET specific surface area of this positive electrode active material 6 for lithium secondary batteries was 3.2 m 2 /g, and D 50 was 3.2 µm.

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 6 의 평가≫«Evaluation of positive electrode active material 6 for lithium secondary batteries»

얻어진 리튬 이차 전지용 정극 활물질 6 의 조성 분석을 행한 결과, 몰비로 Li : Ni : Co : Mn : W = 1.07 : 0.55 : 0.21 : 0.24 : 0.005 였다.As a result of performing compositional analysis of the obtained positive electrode active material 6 for lithium secondary batteries, it was Li:Ni:Co:Mn:W=1.07:0.55:0.21:0.24:0.005 by molar ratio.

또한, 리튬 이차 전지용 정극 활물질 6 에는, 편석물이 보여, 텅스텐 유래의 이물질이 확인되었다.Moreover, segregation was seen in the positive electrode active material 6 for lithium secondary batteries, and the foreign material derived from tungsten was confirmed.

<비교예 2><Comparative Example 2>

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 7 의 제조≫«Production of positive electrode active material 7 for lithium secondary batteries»

[복합 금속 화합물의 제조 공정] [Manufacturing process of composite metal compound]

니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말 (Ni0.31Co0.33Mn0.36(OH)2) (BET 비표면적 : 37.2 ㎡/g, D50 : 4.0 ㎛) 과, 산화텅스텐 분말을, 천이 금속 1 ㏖ 당 W 가 0.005 ㏖ 이 되도록 칭량하고, 1 시간 건식 혼합하여, 혼합 분말 7 을 얻었다.Nickel-cobalt-manganese composite metal hydroxide powder (Ni 0.31 Co 0.33 Mn 0.36 (OH) 2 ) (BET specific surface area: 37.2 m/g, D 50 : 4.0 µm) and tungsten oxide powder, W per 1 mol of the transition metal was 0.005 It weighed so that it might become mol, and it dry-mixed for 1 hour, and the mixed powder 7 was obtained.

[리튬 복합 금속 산화물의 제조 공정] [Production Process of Lithium Composite Metal Oxide]

상기 공정에서 얻은 혼합 분말 7 을 열처리하였다. 구체적으로는, 대기 분위기하, 690 ℃ 에서 5 시간의 1 차 소성을 행하고, 그 후, 대기 분위기하, 950 ℃ 에서 6 시간의 2 차 소성을 행하였다.The mixed powder 7 obtained in the above process was heat-treated. Specifically, primary baking for 5 hours was performed at 690 degreeC in atmospheric atmosphere, and secondary baking for 6 hours was performed at 950 degreeC in atmospheric atmosphere after that.

혼합 분말 7 과, 탄산리튬 분말을, Li/(Ni + Co + Mn) = 1.10 이 되도록 칭량하여 혼합한 후, 대기 분위기하 690 ℃ 에서 5 시간의 1 차 소성을 행하고, 추가로, 대기 분위기하 925 ℃ 에서 6 시간의 2 차 소성을 행함으로써, 목적으로 하는 리튬 이차 전지용 정극 활물질 7 을 얻었다. 이 리튬 이차 전지용 정극 활물질 7 의 BET 비표면적은 2.2 ㎡/g 이고, D50 은 3.8 ㎛ 였다.Mixed powder 7 and lithium carbonate powder were weighed and mixed so that Li/(Ni+Co+Mn)=1.10, and then primary calcination was performed at 690°C for 5 hours under an atmospheric atmosphere, and further, under an atmospheric atmosphere The target positive electrode active material 7 for lithium secondary batteries was obtained by performing secondary baking for 6 hours at 925 degreeC. The BET specific surface area of this positive electrode active material 7 for lithium secondary batteries was 2.2 m 2 /g, and D 50 was 3.8 µm.

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 7 의 평가≫«Evaluation of the positive electrode active material 7 for lithium secondary batteries»

얻어진 리튬 이차 전지용 정극 활물질 7 의 조성 분석을 행한 결과, 몰비로 Li : Ni : Co : Mn : W = 1.10 : 0.32 : 0.33 : 0.35 : 0.005 였다.As a result of analyzing the composition of the obtained positive electrode active material 7 for lithium secondary batteries, it was Li:Ni:Co:Mn:W=1.10:0.32:0.33:0.35:0.005 in molar ratio.

또한, 리튬 이차 전지용 정극 활물질 7 에는, 편석물이 보여, 텅스텐 유래의 이물질이 확인되었다.Moreover, segregation was seen in the positive electrode active material 7 for lithium secondary batteries, and the foreign material derived from tungsten was confirmed.

<비교예 3><Comparative example 3>

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 8 의 제조≫«Production of positive electrode active material 8 for lithium secondary batteries»

니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말 (Ni0.87Co0.10Mn0.02Al0.01(OH)2) (BET 비표면적 : 20.6 ㎡/g, D50 : 10.4 ㎛) 과, 산화텅스텐 분말을, 천이 금속 1 ㏖ 당 W 가 0.004 ㏖ 이 되도록 칭량하고, 1 시간 건식 혼합하여, 혼합 분말 8 을 얻었다.Nickel-cobalt-manganese composite metal hydroxide powder (Ni 0.87 Co 0.10 Mn 0.02 Al 0.01 (OH) 2 ) (BET specific surface area: 20.6 m 2 /g, D 50 : 10.4 µm) and tungsten oxide powder, W per 1 mol of transition metal It weighed so that it might be set to 0.004 mol, and it dry-mixed for 1 hour, and the mixed powder 8 was obtained.

[리튬 복합 금속 산화물의 제조 공정] [Production Process of Lithium Composite Metal Oxide]

혼합 분말 8 과, 탄산리튬 분말을, Li/(Ni + Co + Mn) = 1.02 가 되도록 칭량하여 혼합한 후, 산소 분위기하, 760 ℃ 에서 5 시간의 1 차 소성을 행하고, 그 후, 산소 분위기하, 760 ℃ 에서 10 시간의 2 차 소성하여, 목적으로 하는 리튬 이차 전지용 정극 활물질 8 을 얻었다. 이 리튬 이차 전지용 정극 활물질 8 의 BET 비표면적은 0.28 ㎡/g 이고, D50 은 10.6 ㎛ 였다.Mixed powder 8 and lithium carbonate powder are weighed and mixed so that Li/(Ni+Co+Mn)=1.02, and then primary firing is performed at 760°C in an oxygen atmosphere for 5 hours, and then in an oxygen atmosphere Then, secondary baking was carried out at 760 degreeC for 10 hours, and the target positive electrode active material 8 for lithium secondary batteries was obtained. The BET specific surface area of this positive electrode active material 8 for lithium secondary batteries was 0.28 m 2 /g, and D 50 was 10.6 µm.

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 8 의 평가≫«Evaluation of the positive electrode active material 8 for lithium secondary batteries»

얻어진 리튬 이차 전지용 정극 활물질 8 의 조성 분석을 행한 결과, 몰비로 Li : Ni : Co : Mn : Al : W = 0.99 : 0.89 : 0.09 : 0.02 : 0.02 : 0.004 였다.As a result of analyzing the composition of the obtained positive electrode active material 8 for lithium secondary batteries, it was Li:Ni:Co:Mn:Al:W=0.99:0.89:0.09:0.02:0.02:0.004 in molar ratio.

또한, 리튬 이차 전지용 정극 활물질 8 에는, 편석물이 보여, 텅스텐 유래의 이물질이 확인되었다.Moreover, segregation was seen in the positive electrode active material 8 for lithium secondary batteries, and the foreign material derived from tungsten was confirmed.

<비교예 4><Comparative Example 4>

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 9 의 제조≫«Production of positive electrode active material 9 for lithium secondary batteries»

니켈코발트망간 복합 금속 수산화물 분말 (Ni0.55Co0.21Mn0.24(OH)2) (BET 비표면적 : 84.0 ㎡/g, D50 : 3.5 ㎛) 과, 탄산리튬 분말을, Li/(Ni + Co + Mn) = 1.07 이 되도록 칭량하여 혼합한 후, 공기 분위기하, 760 ℃ 에서 10 시간의 1 차 소성을 행하고, 얻은 복합 금속 화합물 분말 9 와 산화텅스텐 분말을 1 시간 건식 혼합하였다. 그 후, 산소 분위기하, 850 ℃ 에서 10 시간의 2 차 소성을 행하여, 목적으로 하는 리튬 이차 전지용 정극 활물질 9 를 얻었다. 이 리튬 이차 전지용 정극 활물질 9 의 BET 비표면적은 3.5 ㎡/g 이고, D50 은 3.0 ㎛ 였다.Nickel-cobalt-manganese composite metal hydroxide powder (Ni 0.55 Co 0.21 Mn 0.24 (OH) 2 ) (BET specific surface area: 84.0 m 2 /g, D 50 : 3.5 µm) and lithium carbonate powder were mixed with Li/(Ni + Co + Mn). ) = 1.07, after weighing and mixing, primary firing was performed at 760°C in an air atmosphere for 10 hours, and the obtained composite metal compound powder 9 and tungsten oxide powder were dry-mixed for 1 hour. Then, secondary baking for 10 hours was performed at 850 degreeC in oxygen atmosphere, and the target positive electrode active material 9 for lithium secondary batteries was obtained. The BET specific surface area of this positive electrode active material 9 for lithium secondary batteries was 3.5 m 2 /g, and D 50 was 3.0 µm.

≪리튬 이차 전지용 정극 활물질 9 의 평가≫«Evaluation of positive electrode active material 9 for lithium secondary batteries»

얻어진 리튬 이차 전지용 정극 활물질 9 의 조성 분석을 행한 결과, 몰비로 Li : Ni : Co : Mn : W = 1.07 : 0.56 : 0.21 : 0.24 : 0.005 였다.As a result of analyzing the composition of the obtained positive electrode active material 9 for lithium secondary batteries, it was Li:Ni:Co:Mn:W=1.07:0.56:0.21:0.24:0.005 in molar ratio.

또한, 리튬 이차 전지용 정극 활물질 9 에는, 편석물이 보여, 텅스텐 유래의 이물질이 확인되었다.Moreover, segregation was seen in the positive electrode active material 9 for lithium secondary batteries, and the foreign material derived from tungsten was confirmed.

실시예 1 ∼ 5, 비교예 1 ∼ 4 에 대해서, 제조 조건 등을 표 1 에 정리하여 기재한다. 하기 표 1 중,「W」는 텅스텐을 의미한다.About Examples 1-5 and Comparative Examples 1-4, manufacturing conditions etc. are put together in Table 1, and are described. In Table 1 below, "W" means tungsten.

Figure 112019056720318-pct00001
Figure 112019056720318-pct00001

상기 결과에 기재한 바와 같이, 본 발명을 적용한 실시예 1 ∼ 5 는, 텅스텐 유래의 편석물이 보이지 않아, 이물질의 발생을 억제할 수 있었다. 이에 비해서, 본 발명을 적용하지 않은 비교예 1 ∼ 4 는, 텅스텐 유래의 편석물이 보여, 이물질이 발생되어 버렸다.As described in the above results, in Examples 1 to 5 to which the present invention is applied, segregation products derived from tungsten were not seen, and the generation of foreign substances could be suppressed. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4 to which the present invention was not applied, segregation products derived from tungsten were seen and foreign substances were generated.

도 2 에, 비교예 2 의 건식 혼합 후의 혼합 분말의 SEM 사진을, 도 3 에, 실시예 3 의 분무 혼합 후의 혼합 분말의 SEM 사진을 기재한다. 본 발명을 적용하지 않은 비교예 2 에서는, 도 2 의 부호 20 에 나타내는 곳에, 텅스텐 유래의 편석물이 확인되었다. 이에 비해서, 본 발명을 적용한 실시예 3 은, 텅스텐의 혼합 후에 텅스텐 유래의 편석물이 확인되지 않았다.The SEM photograph of the mixed powder after dry mixing of Comparative Example 2 is shown in FIG. 2, and the SEM photograph of the mixed powder after spray mixing of Example 3 is described in FIG. In Comparative Example 2 to which the present invention is not applied, segregation products derived from tungsten were confirmed at the location indicated by reference numeral 20 in FIG. 2 . On the other hand, in Example 3 to which this invention is applied, the segregation material derived from tungsten was not confirmed after mixing of tungsten.

본 발명에 의하면, 텅스텐의 편석이 억제된, 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법을 제공할 수 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries by which segregation of tungsten was suppressed can be provided.

1 : 세퍼레이터,
2 : 정극,
3 : 부극,
4 : 전극군,
5 : 전지 캔,
6 : 전해액,
7 : 탑 인슐레이터,
8 : 봉구체,
10 : 리튬 이차 전지,
21 : 정극 리드,
31 : 부극 리드
1: separator;
2: positive electrode,
3: negative electrode;
4: electrode group;
5: battery can,
6: electrolyte,
7: top insulator,
8: spheroid,
10: lithium secondary battery;
21: positive lead,
31: negative electrode lead

Claims (6)

리튬 복합 금속 화합물을 함유하는 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법으로서,
니켈, 코발트 및 망간을 함유하는 복합 금속 화합물 분말을 가열하는 것과, 산화텅스텐의 알칼리 용액을 상기 복합 금속 화합물 분말에 분무하고, 상기 복합 금속 화합물 분말과 상기 산화텅스텐을 혼합하여 혼합 분말을 제조하는 것과, 그 후, 상기 혼합 분말을 냉각시키는 것을 포함하는 분무 혼합 공정과,
리튬염과, 상기 혼합 분말을 혼합하고, 소성하여 리튬 복합 금속 화합물을 제조하는 공정을 갖는 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법.
A method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery containing a lithium composite metal compound, the method comprising:
heating the composite metal compound powder containing nickel, cobalt and manganese, spraying an alkali solution of tungsten oxide onto the composite metal compound powder, and mixing the composite metal compound powder and the tungsten oxide to prepare a mixed powder; , thereafter, a spray mixing process comprising cooling the mixed powder;
A method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery, comprising a step of mixing a lithium salt and the mixed powder and calcining to prepare a lithium composite metal compound.
제 1 항에 있어서,
상기 리튬 복합 금속 화합물이, 아래의 조성식 (I) 로 나타내는, 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법.
Li[Lix(Ni(1 - y - z - w)CoyMnzMw)1 - x]O2 ··· (I)
(조성식 (I) 중, -0.1 ≤ x ≤ 0.2, 0<y ≤ 0.5, 0<z ≤ 0.8, 0 ≤ w ≤ 0.1, y + z + w < 1, M 은 Fe, Cu, Ti, Mg, Al, W, B, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga 및 V 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상의 금속을 나타낸다.)
The method of claim 1,
The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries in which the said lithium composite metal compound is represented by the following compositional formula (I).
Li[Lix(Ni(1 - y - z - w)CoyMnzMw)1 -x]O 2 ... (I)
(In formula (I), -0.1 ≤ x ≤ 0.2, 0 < y ≤ 0.5, 0 < z ≤ 0.8, 0 ≤ w ≤ 0.1, y + z + w < 1, M is Fe, Cu, Ti, Mg, At least one metal selected from the group consisting of Al, W, B, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga and V is represented.)
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 리튬 이차 전지용 정극 활물질에 함유되는 텅스텐 함유량이 천이 금속의 전몰량에 대해서 1.0 ㏖% 이하인 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법.
3. The method of claim 1 or 2,
The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries whose tungsten content contained in the said positive electrode active material for lithium secondary batteries is 1.0 mol% or less with respect to the total molar amount of a transition metal.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 분무 혼합 공정에 있어서, 상기 알칼리 용액이 수산화리튬을 함유하는 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법.
3. The method of claim 1 or 2,
The said spray mixing process WHEREIN: The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries in which the said alkali solution contains lithium hydroxide.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 분무 혼합 공정에 있어서, 상기 알칼리 용액을 분무할 때의 복합 금속 화합물 분말의 온도가 100 ℃ 이상인 리튬 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법.
3. The method of claim 1 or 2,
In the said spray mixing process, the temperature of the composite metal compound powder at the time of spraying the said alkali solution is 100 degreeC or more, The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries.
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