KR20120098591A - Process for production of positive electrode material for lithium ion secondary battery - Google Patents

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KR20120098591A
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다케시 가와사토
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에이지씨 세이미 케미칼 가부시키가이샤
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Abstract

충방전 사이클 내구성이 우수하고, 유리 알칼리량이 낮고, 높은 방전 용량, 높은 충전성 및 높은 체적 용량 밀도를 갖는 리튬 복합 산화물이 얻어지는 제조 방법을 제공한다.
일반식 LiaNibCocMndMeO2 (M 은 Ni, Co 및 Mn 이외의 천이 금속 원소, 알루미늄, 주석, 아연 그리고 알칼리 토금속으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 나타낸다. 0.95 ≤ a ≤ 1.2, 0 ≤ b ≤ 1, 0 ≤ c ≤ 1, 0 ≤ d ≤ 0.6, 0 ≤ e ≤ 0.2, a+b+c+d+e = 2) 로 나타내는 리튬 복합 산화물을, 지르코늄의 농도가 5 ? 1000 ppm 인 지르코늄 수용액에 접촉시킨 후, 리튬 복합 산화물로부터 지르코늄 수용액을 분리하여 정극 재료를 얻는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지용 정극 재료의 제조 방법.
Provided is a production method in which a lithium composite oxide having excellent charge / discharge cycle durability, low free alkali amount, high discharge capacity, high chargeability, and high volume capacity density is obtained.
General formula Li a Ni b Co c Mn d M e O 2 (M represents at least one element selected from the group consisting of transition metal elements other than Ni, Co and Mn, aluminum, tin, zinc and alkaline earth metals. The lithium composite oxide represented by 0.95 ≦ a ≦ 1.2, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 0 ≦ d ≦ 0.6, 0 ≦ e ≦ 0.2, a + b + c + d + e = 2), and the concentration of zirconium is 5? A method for producing a positive electrode material for a lithium ion secondary battery, comprising contacting an aqueous 1000 ppm zirconium solution and then separating the aqueous zirconium solution from the lithium composite oxide.

Description

리튬 이온 이차 전지용 정극 재료의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCTION OF POSITIVE ELECTRODE MATERIAL FOR LITHIUM ION SECONDARY BATTERY}The manufacturing method of the positive electrode material for lithium ion secondary batteries {PROCESS FOR PRODUCTION OF POSITIVE ELECTRODE MATERIAL FOR LITHIUM ION SECONDARY BATTERY}

본 발명은, 리튬 이온 이차 전지용 정극(正極) 재료의 제조 방법, 그 제조 방법에 의해 얻어진 정극 재료를 사용한 정극, 및 리튬 이온 이차 전지에 관한 것이다.This invention relates to the manufacturing method of the positive electrode material for lithium ion secondary batteries, the positive electrode using the positive electrode material obtained by the manufacturing method, and a lithium ion secondary battery.

최근, 기기의 포터블화, 코드레스화가 진행됨에 따라, 소형, 경량이며 또한 고에너지 밀도를 갖는 리튬 이온 이차 전지 등의 비수 전해액 이차 전지에 대한 요구가 점점 더 높아지고 있다. 비수 전해액 이차 전지용의 일반적인 정극 재료에는, LiCoO2, LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2, LiNiO2, LiNi0.8Co0.2O2, LiMn2O4, LiMnO2 등의 리튬과 천이 금속 원소 등의 복합 산화물 (본 발명에 있어서, 간단히 리튬 복합 산화물이라고 하는 경우가 있다) 이 알려져 있다. In recent years, as portable devices and cordless devices have progressed, demands for nonaqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries having small size, light weight, and high energy density have increased. Typical positive electrode materials for nonaqueous electrolyte secondary batteries include LiCoO 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNiO 2 , LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 , LiMn 2 O 4 and composite oxides (such as lithium composite oxides in the present invention) may be known, such as lithium and transition metal elements such as LiMnO 2 .

그 중에서도, LiCoO2 를 정극 재료로서 사용하고, 리튬 합금 또는 그라파이트 혹은 카본 파이버 등의 카본을 부극(負極)으로서 사용한 리튬 이차 전지는, 4 V 급의 높은 전압이 얻어지기 때문에, 고에너지 밀도를 갖는 전지로서 널리 사용되고 있다.Among these, use of LiCoO 2 as a positive electrode material, since the carbon, such as lithium alloy or graphite or carbon fibers lithium secondary battery using as a negative electrode (負極) is obtained with the high voltage of 4 V class, having a high energy density It is widely used as a battery.

또, LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2, LiNiO2, LiNi0.8Co0.2O2 등의 정극 재료는 고가인 Co 의 함유량이 적기 때문에, 저비용의 재료로서 기대되고 있다. 또한, 이들 정극 재료에서는, Ni 의 함유량이 많을수록 단위 중량당의 충방전 용량이 많아, 에너지 밀도가 높은 전지를 제조할 수 있는 것이 알려져 있다.In addition, since positive electrode materials such as LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNiO 2 , and LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 have a low content of expensive Co, they are low in cost. It is expected as a material. Moreover, in these positive electrode materials, it is known that the charge / discharge capacity per unit weight increases so that content of Ni increases, and the battery with high energy density can be manufactured.

그러나, 어느 정극 재료에 있어서도, 방전 용량, 충전성, 단위 체적당의 방전 용량에 관한 체적 용량 밀도, 충방전을 반복하는 것에 의한 방전 용량의 감소에 관한 충방전 사이클 내구성, 충전한 상태에서 장시간 방치하였을 때의 기체 발생량에 관한 보존 특성, 및 전극 제조시의 집전체에 대한 도공 상태에 관한 도공성에 관계되는 유리 알칼리량 등은 불충분한 것으로, 모두 만족시키는 것은 얻어지지 않았다.However, in any positive electrode material, the discharge capacity, the chargeability, the volume capacity density related to the discharge capacity per unit volume, the charge and discharge cycle durability related to the reduction of the discharge capacity by repeating charging and discharging, and the charging state were left for a long time. The storage characteristics relating to the amount of gas generated at the time and the amount of free alkali related to the coating properties on the coating state of the current collector at the time of electrode production were insufficient, and none of them were satisfied.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 종래 여러 가지 검토가 되어 왔다. 예를 들어, 리튬니켈코발트 복합 산화물을 물에 분산시킨 후, 여과하여 얻어지는 정극 재료나, 리튬니켈코발트 복합 산화물을 물에 분산시키고, 또한 인산을 첨가한 후, 여과하여 얻어지는 정극 재료나, 코발트산리튬을 황산, 질산 또는 염산을 함유하는 산성의 수용액 중에서 교반한 후, 여과하여 얻어지는 정극 재료가 제안되어 있다 (특허문헌 1, 특허문헌 2 참조). In order to solve such a problem, various studies have been made in the past. For example, the positive electrode material obtained by disperse | distributing a lithium nickel cobalt complex oxide in water, the positive electrode material obtained by filtering, after disperse | distributing a lithium nickel cobalt complex oxide to water, and adding phosphoric acid, and cobalt acid The positive electrode material obtained by filtering lithium after stirring in acidic aqueous solution containing sulfuric acid, nitric acid, or hydrochloric acid is proposed (refer patent document 1, patent document 2).

또, 스피넬 구조를 갖는 리튬망간 복합 산화물 등의 리튬 복합 산화물의 입자를 물이나 알코올에 분산시키고, 이어서 알루미늄이나 지르코늄의 알콕시드를 첨가하고, 또한 물을 첨가하여 알콕시드를 가수분해시킨 후, 여과하고, 가열하여 얻어지는 정극 재료가 제안되어 있다 (특허문헌 3, 특허문헌 4 참조).Further, particles of a lithium composite oxide such as a lithium manganese composite oxide having a spinel structure are dispersed in water or alcohol, followed by addition of an alkoxide of aluminum or zirconium, further addition of water to hydrolyze the alkoxide, followed by filtration. And the positive electrode material obtained by heating is proposed (refer patent document 3, patent document 4).

또, Zr(OC3H7)4 를 용해시킨 2-프로판올 용액에, 리튬니켈망간 복합 산화물을 분산시키고, 교반하여, 여과한 후, 이어서 500 ℃ 에서 열처리를 하여 얻어지는 정극 재료가 제안되어 있다 (특허문헌 5 참조). Further, the 2-propanol solution dissolving Zr (OC 3 H 7) 4 , by dispersing a lithium-nickel-manganese composite oxide, stirred, filtered, and then the positive electrode material obtained by the heat treatment at 500 ℃ has been proposed ( See Patent Document 5).

또, Zr 이 용해된 수용액과, 리튬코발트 복합 산화물을 혼합, 소성하여 얻어지는 정극 재료가 제안되어 있다 (특허문헌 6 참조)Moreover, the positive electrode material obtained by mixing and baking the aqueous solution which Zr melt | dissolved, and a lithium cobalt complex oxide is proposed (refer patent document 6).

일본 공개특허공보 2000-090917호Japanese Laid-Open Patent Publication 2000-090917 일본 공개특허공보 2003-123755호Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-123755 일본 공개특허공보 2001-313034호Japanese Laid-Open Patent Publication 2001-313034 일본 공표특허공보 2003-500318호Japanese Patent Publication No. 2003-500318 일본 공개특허공보 2005-310744호Japanese Laid-Open Patent Publication 2005-310744 국제 공개 WO2007/052712호International publication WO2007 / 052712

상기와 같이, 종래 여러 가지의 검토가 이루어져 있지만, 방전 용량, 충전성, 체적 용량 밀도, 충방전 사이클 내구성 및 유리 알칼리량 등의 각 특성을 모두 만족시키는 리튬 복합 산화물은, 여전히 얻어지지 않고 있다.As mentioned above, although various examinations have been made conventionally, the lithium composite oxide which satisfy | fills all the characteristics, such as discharge capacity, chargeability, volume capacity density, charge / discharge cycle durability, and free alkali amount, is still not obtained.

예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 에 기재된 정극 재료에 있어서는, 리튬 복합 산화물의 입자 표면을 세정함으로써, 입자 표면의 알칼리 화합물을 제거할 수 있어, 유리 알칼리량의 감소가 보이지만, 입자 표면이 물이나 산성도가 높은 산과 접촉하기 때문에, 정극 재료의 입자 표면으로부터 리튬, 니켈, 코발트 또는 망간의 이온이 용출되어, 결정 구조가 불안정해지고, 충방전 사이클 내구성의 극단적인 악화가 보여, 실용에 견딜 수 있는 것은 아니었다. For example, in the positive electrode materials described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, the alkali compound on the particle surface can be removed by washing the particle surface of the lithium composite oxide, and the decrease in the amount of free alkali is observed, but the particle surface is Because of contact with water or acid with high acidity, ions of lithium, nickel, cobalt or manganese elute from the particle surface of the positive electrode material, resulting in unstable crystal structure and extreme deterioration of charge / discharge cycle durability. It wasn't there.

또, 특허문헌 3 및 특허문헌 4 에 기재된 정극 재료에서는, 리튬 복합 산화물과 접촉시키는 용매가 알코올 등의 유기 용매이고, 유기 용매는 알칼리 화합물을 비교적 용해시키기 어려워, 리튬 복합 산화물의 입자 표면에 존재하는 알칼리 화합물을 제거할 수 없다. 그 때문에, 유리 알칼리량이 많아, 전지의 정극 재료로서 사용한 경우, 전극으로 가공할 때에, 정극 재료를 분산시킨 슬러리가 겔상이 되거나, 집전체로부터 정극 재료가 벗겨져 떨어지거나, 도공성의 악화가 보인다. 또, 보존 특성도 나빠, 충방전을 반복함에 따라, 전지 내부에 기체가 발생하여 전지가 부풀어 올라, 실용에 견딜 수 있는 것은 아니었다. Moreover, in the positive electrode material of patent document 3 and patent document 4, the solvent made to contact a lithium composite oxide is organic solvents, such as alcohol, and an organic solvent is comparatively difficult to dissolve alkali compound, and exists in the particle surface of a lithium composite oxide. Alkaline compounds cannot be removed. Therefore, when there is much free alkali amount and it uses as a positive electrode material of a battery, when processing with an electrode, the slurry which disperse | distributed the positive electrode material turns into a gel form, the positive electrode material peels off from an electrical power collector, or a coating property deteriorates. In addition, the storage characteristics were also poor, and as charging and discharging were repeated, gas was generated inside the battery, causing the battery to swell, and thus could not withstand practical use.

또한 특허문헌 5 에 기재된, 지르코늄의 알콕시드를 용해시킨 유기 용매에, 리튬 복합 산화물을 분산시키고, 여과, 열처리하여 얻어지는 정극 재료에 대해서는, 분산시킨 용매가 유기 용매로, 리튬 복합 산화물의 입자 표면에 존재하는 알칼리 화합물을 제거할 수 없기 때문에, 유리 알칼리량이 많아, 보존 특성 및 도공성이 나빠, 실용에 견딜 수 있는 것은 아니었다. Moreover, about the positive electrode material obtained by disperse | distributing a lithium composite oxide in the organic solvent which dissolve | dissolved the alkoxide of a zirconium alkoxide of patent document 5, and filtering and heat-processing, the disperse | distributed solvent is an organic solvent to the particle surface of a lithium composite oxide. Since the existing alkali compound could not be removed, the amount of free alkali was large, the storage characteristic and coating property were bad, and it was not able to endure practical use.

특허문헌 6 에 기재된 정극 재료는, 충방전 사이클 내구성의 향상이 보이지만, 유리 알칼리량의 저감은 적어 유리 알칼리량이 많아, 정극 재료로서 사용한 경우, 전극으로 가공할 때에, 정극 재료를 분산시킨 슬러리가 겔상이 되거나, 집전체로부터 정극 재료가 벗겨져 떨어지거나, 도공성의 악화가 보인다. 또, 보존 특성도 나빠, 충방전을 반복함에 따라, 전지 내부에 기체가 발생하여 전지가 부풀어 올라, 실용에 견딜 수 있는 것은 아니었다. In the positive electrode material described in Patent Literature 6, although the improvement of the charge / discharge cycle durability is seen, the decrease in the amount of free alkali is small and the amount of free alkali is large, and when used as the positive electrode material, the slurry in which the positive electrode material is dispersed is processed when used as a positive electrode material. It becomes a phase, the positive electrode material peels off from an electrical power collector, or a deterioration of coatability is seen. In addition, the storage characteristics were also poor, and as charging and discharging were repeated, gas was generated inside the battery, causing the battery to swell, and thus could not withstand practical use.

또한 일반적으로, 유리 알칼리량이 많은 정극 재료는, 이것을 용매에 분산시킨 슬러리로부터 전극으로 가공하고자 할 때에, 겔상이 되기 쉽고, 집전체로부터 정극 재료가 벗겨져 떨어져, 도공성이 나쁘다는 문제가 있었다. 또, 유리 알칼리량이 많은 정극 재료를 전지의 정극으로서 사용하여, 충전 상태에서 장기간 보존하거나, 장기에 걸쳐 충방전을 반복하거나 하면, 전해액의 분해 반응이 진행되어, 발열을 수반하면서, 이산화탄소 등의 기체 및 물이 생성되어, 전지의 팽창, 파열로 이어져, 보존 특성이 나쁘다는 문제가 있었다. In general, when a positive electrode material having a large amount of free alkali is to be processed into an electrode from a slurry obtained by dispersing it in a solvent, the positive electrode material tends to be gelled, and the positive electrode material is peeled off from the current collector, resulting in poor coatability. In addition, when a positive electrode material having a large amount of free alkali is used as a positive electrode of a battery and stored for a long time in a charged state, or if charge and discharge are repeated for a long time, decomposition reaction of the electrolyte proceeds, resulting in gas generation such as carbon dioxide, while generating heat. And water were generated, leading to expansion and rupture of the battery, resulting in poor storage characteristics.

그래서, 본 발명은, 충방전 사이클 내구성이 우수하고, 유리 알칼리량이 낮고, 높은 방전 용량, 높은 충전성 및 높은 체적 용량 밀도를 갖는 정극 재료의 제조 방법, 그 제조 방법에 의해 얻어지는 정극 재료를 함유하는 정극, 그리고 그 정극 재료를 함유하는 리튬 이온 이차 전지의 제공을 목적으로 한다.Therefore, this invention is excellent in charge / discharge cycle durability, is low in free alkali amount, contains the positive electrode material obtained by the manufacturing method of the positive electrode material which has high discharge capacity, high filling property, and high volume capacity density, and the manufacturing method. It is an object to provide a lithium ion secondary battery containing a positive electrode and the positive electrode material.

본 발명자들은, 예의 연구를 계속한 결과, 리튬 복합 산화물을, 소정의 농도 범위에 있는 지르코늄 수용액에 접촉시킨 후, 지르코늄 수용액으로부터 리튬 복합 산화물을 분리함으로써 얻어지는 정극 재료를 사용하는 것에 의해, 상기 과제를 달성할 수 있는 것을 알아냈다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of continuing earnest research, the present inventors contacted a lithium composite oxide with the zirconium aqueous solution in a predetermined density | concentration range, and then uses the positive electrode material obtained by isolate | separating a lithium composite oxide from a zirconium aqueous solution, and solves the said subject. I found out what could be achieved.

본 발명은, 상기 신규 지견에 기초한 것으로, 하기를 요지로 한다.This invention is based on the said novel knowledge, and makes the following a summary.

(1) 일반식 LiaNibCocMndMeO2 (단, M 은 Ni, Co 및 Mn 이외의 천이 금속 원소, 알루미늄, 주석, 아연 그리고 알칼리 토금속으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 나타낸다. 0.95 ≤ a ≤ 1.2, 0 ≤ b ≤ 1, 0 ≤ c ≤ 1, 0 ≤ d ≤ 0.6, 0 ≤ e ≤ 0.2, a+b+c+d+e = 2) 로 나타내는 리튬 복합 산화물을, 지르코늄의 농도가 5 ? 1000 ppm 인 지르코늄 수용액에 접촉시킨 후, 리튬 복합 산화물로부터 지르코늄 수용액을 분리하여 정극 재료를 얻는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지용 정극 재료의 제조 방법.(1) General formula Li a Ni b Co c Mn d M e O 2 (wherein M is at least one member selected from the group consisting of transition metal elements other than Ni, Co and Mn, aluminum, tin, zinc and alkaline earth metals) The concentration of zirconium in the lithium composite oxide represented by 0.95 ≦ a ≦ 1.2, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 0 ≦ d ≦ 0.6, 0 ≦ e ≦ 0.2, a + b + c + d + e = 2) 5? A method for producing a positive electrode material for a lithium ion secondary battery, comprising contacting an aqueous 1000 ppm zirconium solution and then separating the aqueous zirconium solution from the lithium composite oxide.

(2) 상기 정극 재료를, 추가로 50 ? 1000 ℃ 의 온도에서 가열하는, 상기 (1) 에 기재된 제조 방법.(2) The positive electrode material is further 50? The manufacturing method as described in said (1) heated at the temperature of 1000 degreeC.

(3) 상기 지르코늄 수용액이, 탄산지르코늄암모늄, 불화지르코늄암모늄, 염화지르코닐, 질산지르코닐, 탄산지르코닐, 염기성 탄산지르코늄, 탄산지르코늄칼륨, 및 유기산으로 킬레이트 형성한 수용성 지르코늄염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물을 용해시키는 수용액인, 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 제조 방법.(3) The aqueous zirconium solution is selected from the group consisting of ammonium zirconium carbonate, ammonium zirconium fluoride, zirconyl chloride, zirconyl nitrate, zirconyl carbonate, basic zirconium carbonate, potassium zirconium carbonate, and a water-soluble zirconium salt cheated with an organic acid. The manufacturing method as described in said (1) or (2) which is an aqueous solution which melt | dissolves at least 1 sort (s) of compound.

(4) 상기 지르코늄 수용액의 pH 가 3 ? 12 인, 상기 (1) ? (3) 중 어느 하나에 기재된 제조 방법. (4) pH of the said zirconium aqueous solution is 3? 12 (1) above? The manufacturing method in any one of (3).

(5) 상기 지르코늄 수용액을, 리튬 복합 산화물에 대하여, 질량비로 1 ? 20 배 접촉시키는, 상기 (1) ? (4) 중 어느 하나에 기재된 제조 방법.(5) The said zirconium aqueous solution is 1-1 by mass ratio with respect to lithium composite oxide. (1) above, 20 times contacted The manufacturing method in any one of (4).

(6) 상기 정극 재료에 함유되는 지르코늄의 양이 10 ? 800 ppm 인, 상기 (1) ? (5) 중 어느 하나에 기재된 제조 방법.(6) The amount of zirconium contained in the positive electrode material is 10? 800 ppm, (1) above? The manufacturing method in any one of (5).

(7) 상기 정극 재료에 함유되는 유리 알칼리량이 0.8 ㏖% 이하인, 상기 (1) ? (6) 중 어느 하나에 기재된 제조 방법.(7) Said (1) which is the amount of free alkali contained in the said positive electrode material 0.8 mol% or less? The manufacturing method in any one of (6).

(8) 상기 리튬 복합 산화물이, 상기 일반식에 있어서, 0.97 ≤ a ≤ 1.1, 0.2 ≤ b ≤ 0.8, 0.1 ≤ c ≤ 0.4, 0.1 ≤ d ≤ 0.4, 0 ≤ e ≤ 0.1 로 나타내어지는, 상기 (1) ? (7) 중 어느 하나에 기재된 제조 방법. (8) In the general formula, the lithium composite oxide is represented by 0.97 ≦ a ≦ 1.1, 0.2 ≦ b ≦ 0.8, 0.1 ≦ c ≦ 0.4, 0.1 ≦ d ≦ 0.4, and 0 ≦ e ≦ 0.1. One) ? The manufacturing method in any one of (7).

(9) 상기 (1) ? (8) 중 어느 하나에 기재된 제조 방법에 의해 얻어지는 정극 재료, 도전제, 바인더 및 용매를 혼합하여, 얻어지는 슬러리를 금속박에 도포한 후, 가열에 의해 용매를 제거하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지용 정극의 제조 방법. (9) above (1)? After mixing the positive electrode material obtained by the manufacturing method in any one of (8), the electrically conductive agent, a binder, and a solvent, and apply | coating the slurry obtained to a metal foil, it removes a solvent by heating and is obtained, It is a lithium ion secondary characterized by the above-mentioned. The manufacturing method of the battery positive electrode.

(10) 상기 (9) 의 제조 방법에 의해 얻어지는 정극에, 세퍼레이터 및 부극을 적층하고, 전지 케이스에 수납한 후, 전해액을 주입하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법. The manufacturing method of the lithium ion secondary battery characterized by inject | pouring electrolyte solution, after laminating | stacking a separator and a negative electrode in the positive electrode obtained by the manufacturing method of said (9), and storing in a battery case.

(11) 정극 재료, 도전제 및 바인더를 함유하는 정극으로서, 그 정극 재료가 상기 (1) ? (8) 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 얻어지는 정극 재료인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지용 정극. (11) A positive electrode containing a positive electrode material, a conductive agent and a binder, wherein the positive electrode material is the above (1)? It is a positive electrode material obtained by the method in any one of (8), The positive electrode for lithium ion secondary batteries characterized by the above-mentioned.

(12) 정극, 부극, 및 전해액을 포함하며, 또한 그 정극이 상기 (11) 에 기재된 정극인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지. (12) A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution, wherein the positive electrode is a positive electrode according to the above (11).

본 발명에 의하면, 리튬 이온 이차 전지의 정극으로서 유용한, 충방전 사이클 내구성이 우수하고, 유리 알칼리량이 낮고, 높은 방전 용량, 높은 충전성 및 높은 체적 용량 밀도를 갖는 정극 재료가 얻어지는 제조 방법이 제공된다. 또, 상기 제조 방법에 의해 얻어지는 정극 재료를 사용하여, 우수한 전지 성능을 갖는, 리튬 이온 이차 전지용 정극 및 리튬 이온 이차 전지가 제공된다.According to the present invention, there is provided a production method in which a positive electrode material having a good charge / discharge cycle durability useful as a positive electrode of a lithium ion secondary battery, low free alkali amount, high discharge capacity, high chargeability, and high volume capacity density is obtained. . Moreover, the positive electrode for lithium ion secondary batteries and lithium ion secondary battery which have the outstanding battery performance using the positive electrode material obtained by the said manufacturing method are provided.

또한, 본 발명에서는, 정극 재료의 입자 표면이나 입자의 입계에 존재하는 알칼리 화합물의 존재량을, 유리 알칼리량을 측정함으로써 평가하고 있다. 본 발명에 의해 얻어지는 정극 재료는, 이 유리 알칼리량이 낮아, 정극 재료의 슬러리의 겔화를 막고, 도공성을 향상시키며, 또한 전해액의 분해 반응에 수반되는 기체 및 물의 발생을 억제하여, 전지의 팽창 등을 막아, 보존 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, in this invention, the amount of alkali compound which exists in the particle surface of a positive electrode material or the grain boundary of particle | grains is evaluated by measuring the amount of free alkali. The positive electrode material obtained by the present invention has a low amount of this free alkali, prevents gelation of the slurry of the positive electrode material, improves coatability, and also suppresses generation of gas and water accompanying the decomposition reaction of the electrolyte solution, thereby expanding the battery, and the like. Can be prevented and the storage characteristic can be improved.

본 발명에서 얻어지는 정극 재료가 어떻게 상기의 우수한 특성을 갖는지에 대하여, 그 메커니즘은 반드시 분명하지는 않지만, 다음과 같이 추정된다.About how the positive electrode material obtained by this invention has the said outstanding characteristic, although the mechanism is not necessarily clear, it is estimated as follows.

일반적으로, 리튬 복합 산화물은, 리튬원과, 니켈, 코발트 및 망간 등을 함유하는 천이 금속원을 혼합하고, 얻어지는 원료 혼합물을 소성하여 얻어진다. 그 리튬 복합 산화물 중에는, 결정 격자의 격자점으로부터 벗어나 존재하는 리튬 원자나, 반응이 불충분하여 잔존한 리튬 화합물과 같은 알칼리 화합물이 존재한다. 이러한 리튬 복합 산화물로 이루어지는 정극 재료를 사용한 전지에 있어서 충방전을 반복하면, 상기 알칼리 화합물이 입자 표면이나 입자의 입계로부터 전해액 중에 용출되어, 정극 재료의 조성이 변화되거나, 전해액의 분해를 촉진하거나 하기 때문에, 도공성이나 보존 특성과 같은 전지 성능의 열화의 원인이 된다.In general, a lithium composite oxide is obtained by mixing a lithium source with a transition metal source containing nickel, cobalt, manganese, or the like, and baking the resulting raw material mixture. In this lithium composite oxide, there exist a lithium atom which exists away from the lattice point of a crystal lattice, and alkali compounds, such as a lithium compound in which reaction was insufficient and remained. When charging and discharging are repeated in a battery using a positive electrode material made of such a lithium composite oxide, the alkali compound is eluted from the surface of particles or grain boundaries of the particles in the electrolyte solution, and the composition of the positive electrode material is changed or the decomposition of the electrolyte solution is promoted. This causes deterioration of battery performance such as coatability and storage characteristics.

그러나, 상기 알칼리 화합물을 제거하기 위해서, 리튬 복합 산화물의 입자 표면이나 입자의 입계를 단순히 물이나 산성 수용액으로 세정한 경우에는, 리튬 복합 산화물의 입자 표면으로부터 리튬, 니켈, 코발트, 망간 등의 성분이 이온이 되어 용출되어, 결정 구조가 불안정해져, 충방전 사이클 내구성이 악화된다.However, in order to remove the alkali compound, when the particle surface of the lithium composite oxide or the grain boundary of the particles is simply washed with water or an acidic aqueous solution, components such as lithium, nickel, cobalt, and manganese are removed from the particle surface of the lithium composite oxide. It becomes an ion and elutes, the crystal structure becomes unstable, and the charge / discharge cycle durability deteriorates.

한편, 본 발명에 의해, 리튬 복합 산화물의 입자를 소정의 농도 범위에 있는 지르코늄 수용액에 접촉시킴으로써 알칼리 화합물을 효율적으로 제거할 수 있다. 또, 리튬, 니켈, 코발트, 망간 등의 용출을 억제하고, 설령 용출된 경우에도 용출된 원자의 사이트에 지르코늄이 치환되기 때문에, 충방전 사이클 내구성이 악화되지 않는 것으로 생각된다. 또한, 리튬 복합 산화물에 있어서의 알칼리 화합물의 존재량이 감소하면, 이것을 사용하는 슬러리의 겔화가 억제되기 때문에 도공성이 향상되며, 또한 전지 내에서 발생하는 기체가 감소하기 때문에 보존 특성이 향상되는 것으로 생각된다.On the other hand, according to the present invention, the alkali compound can be efficiently removed by bringing the particles of the lithium composite oxide into contact with an aqueous zirconium solution in a predetermined concentration range. Further, elution of lithium, nickel, cobalt, manganese and the like is suppressed, and even when eluted, zirconium is substituted at the site of the eluted atom, so that the charge and discharge cycle durability is not deteriorated. In addition, when the amount of alkali compounds present in the lithium composite oxide is reduced, coating property is improved because gelation of the slurry using the same is suppressed, and storage characteristics are considered to be improved since gas generated in the battery is reduced. do.

이렇게 하여, 본 발명에서는, 리튬 복합 산화물에 대하여 소정의 농도 범위의 지르코늄 수용액을 접촉시킴으로써, 리튬 복합 산화물 중의 알칼리 화합물의 양호한 제거 효과와, 리튬 복합 산화물 중의 성분의 용출 억제 효과가 함께 작용하여, 충방전 사이클 내구성을 크게 향상시키며, 또한 유리 알칼리량을 현저하게 감소시키는 것으로 생각된다.In this way, in the present invention, by contacting the lithium composite oxide with a zirconium aqueous solution having a predetermined concentration range, the favorable removal effect of the alkali compound in the lithium composite oxide and the effect of inhibiting the dissolution of the component in the lithium composite oxide work together to form a charge. It is thought to greatly improve the discharge cycle durability and to significantly reduce the amount of free alkali.

또, 지르코늄의 화합물을 수용액 상태에서 리튬 복합 산화물과 접촉시킴으로써, 리튬 복합 산화물의 입자 표면에 과잉인 지르코늄 화합물이 부착되는 것을 막아, 정극 재료의 입자 표면에 함유되는 지르코늄 수용액 유래의 지르코늄량을 적절한 범위로 제어할 수 있어, 방전 용량을 감소시키지 않고 충방전 사이클 내구성을 향상시킬 수 있는 것으로 생각된다. In addition, by contacting the compound of zirconium with the lithium composite oxide in an aqueous solution state, the excess zirconium compound is prevented from adhering to the particle surface of the lithium composite oxide, and the amount of zirconium derived from the zirconium aqueous solution contained on the particle surface of the positive electrode material is in an appropriate range. It is thought that the control can be controlled to improve the charge and discharge cycle durability without reducing the discharge capacity.

본 발명은, 상기와 같이, 소정의 조성을 갖는 리튬 복합 산화물의 입자를, 소정의 농도의 지르코늄 수용액에 접촉시켜, 입자 표면에 존재하는 알칼리 화합물을 제거한 후, 리튬 복합 산화물로부터 지르코늄 수용액을 분리하여, 리튬 이온 이차 전지용의 정극 재료를 얻는 공정으로 이루어진다.In the present invention, after the particles of the lithium composite oxide having a predetermined composition are contacted with an aqueous solution of zirconium at a predetermined concentration to remove the alkali compound present on the particle surface, the zirconium aqueous solution is separated from the lithium composite oxide, It consists of the process of obtaining the positive electrode material for lithium ion secondary batteries.

본 발명에서 사용하는 리튬 복합 산화물은, 일반식 LiaNibCocMndMeO2 로 나타낸다. 일반식에 있어서의 a, b, c, d 및 e 의 정의는, 각각 상기한 바와 같지만, 그 중에서도, 0.97 ≤ a ≤ 1.1, 0.2 ≤ b ≤ 0.8, 0.1 ≤ c ≤ 0.4, 0.1 ≤ d ≤ 0.4, 0 ≤ e ≤ 0.1 이 바람직하고, 0.99 ≤ a ≤ 1.05, 0.4 ≤ b ≤ 0.7, 0.15 ≤ c ≤ 0.3, 0.15 ≤ d ≤ 0.3, 0 ≤ e ≤ 0.05 가 보다 바람직하다. 또, 레이트 특성을 중시하는 경우에는, 0.97 ≤ a ≤ 1.03, b = 0, 0.97 ≤ c ≤ 1, d = 0, 0 ≤ e ≤ 0.03 이 바람직하다. The lithium composite oxide used in the present invention is represented by the general formula Li a Ni b Co c Mn d M e O 2 . The definitions of a, b, c, d and e in the general formula are as described above, but among them, 0.97 ≦ a ≦ 1.1, 0.2 ≦ b ≦ 0.8, 0.1 ≦ c ≦ 0.4, and 0.1 ≦ d ≦ 0.4 , 0 ≦ e ≦ 0.1 is preferred, and 0.99 ≦ a ≦ 1.05, 0.4 ≦ b ≦ 0.7, 0.15 ≦ c ≦ 0.3, 0.15 ≦ d ≦ 0.3, and 0 ≦ e ≦ 0.05. In the case where importance is placed on the rate characteristic, 0.97 ≦ a ≦ 1.03, b = 0, 0.97 ≦ c ≦ 1, d = 0, 0 ≦ e ≦ 0.03 are preferred.

또, 대용량의 리튬 이온 이차 전지가 저렴하게 얻어진다는 점에서, 1.05 ≤ a ≤ 1.2, 0.1 ≤ b ≤ 0.3, 0.05 ≤ c ≤ 0.20, 0.45 ≤ d ≤ 0.60, 0 ≤ e ≤ 0.03 이 바람직하다. 또, 본 발명에서 사용하는 리튬 복합 산화물은, 그 산소 원자의 일부를 불소 원자로 치환함으로써 전지의 레이트 특성이나 안전성을 향상시켜도 된다. 이러한 경우, 산소 원자의 0.001 ? 5 몰% 를 불소 원자로 치환하는 것이 바람직하고, 0.5 ? 3 몰% 를 불소 원자로 치환하는 것이 보다 바람직하다.Further, from the viewpoint that a large capacity lithium ion secondary battery can be obtained at low cost, 1.05 ≦ a ≦ 1.2, 0.1 ≦ b ≦ 0.3, 0.05 ≦ c ≦ 0.20, 0.45 ≦ d ≦ 0.60, and 0 ≦ e ≦ 0.03 are preferable. Moreover, the lithium composite oxide used by this invention may improve the rate characteristic and safety of a battery by replacing a part of the oxygen atom with a fluorine atom. In this case, 0.001? It is preferable to replace 5 mol% with a fluorine atom, and it is 0.5? It is more preferable to substitute 3 mol% with a fluorine atom.

본 발명에서 사용하는 리튬 복합 산화물의 제조 방법은, 고상법, 공침법 등을 적절히 사용할 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 니켈원, 코발트원, 망간원, M 원소원으로서, 구체적으로는, 각각의 원소의 수산화물, 산화물, 옥시수산화물 등을 사용할 수 있다. 또, 니켈, 코발트, 망간, M 원소의 각 원소를 임의의 조합으로 공침시킨, 공침 수산화물, 공침 산화물, 공침 옥시수산화물 등을 사용할 수 있다. 또, 리튬원으로는 특별히 한정되지 않지만, 탄산리튬 및 수산화리튬으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하고, 그 중에서도 탄산리튬이 보다 바람직하다. 리튬원의 평균 입경은 2 ? 25 ㎛ 가 바람직하다. 또, 리튬원 등을 함유하는 원료의 혼합물에 대하여, 필요에 따라 물을 혼합하는 경우가 있다.The solid phase method, the coprecipitation method, etc. can be used suitably for the manufacturing method of the lithium composite oxide used by this invention, It does not specifically limit. Specific examples of the nickel source, cobalt source, manganese source, and M element source include hydroxides, oxides, and oxyhydroxides of the respective elements. In addition, co-precipitation hydroxides, co-precipitation oxides, co-precipitation oxyhydroxides, etc., in which the elements of nickel, cobalt, manganese, and M elements are co-precipitated in any combination can be used. Moreover, although it does not specifically limit as a lithium source, At least 1 sort (s) chosen from the group which consists of lithium carbonate and lithium hydroxide is preferable, and lithium carbonate is especially preferable. The average particle diameter of the lithium source is 2? 25 μm is preferred. Moreover, water may be mixed as needed with respect to the mixture of the raw material containing a lithium source etc.

본 발명에서는, 리튬 복합 산화물 중의 리튬의 몰량을, Ni 와 Co 와 Mn 과 M 원소의 몰량의 합계로 나눈 값인 몰비 a/(b+c+d+e) 는, 0.95 ? 1.20 인 것이 바람직하고, 0.97 ? 1.10 이 더욱 바람직하며, 0.99 ? 1.05 인 것이 특히 바람직하다. 이 경우, 리튬 복합 산화물의 입자의 성장이 촉진되고, 보다 고밀도인 입자를 얻을 수 있다. In the present invention, the molar ratio a / (b + c + d + e), which is a value obtained by dividing the molar amount of lithium in the lithium composite oxide by the sum of the molar amounts of Ni, Co, Mn, and M elements, is 0.95? It is preferably 1.20, and 0.97? 1.10 is more preferable, and 0.99? Particularly preferred is 1.05. In this case, growth of the particles of the lithium composite oxide is promoted, and more dense particles can be obtained.

또, 대용량의 리튬 이온 이차 전지가 저렴하게 얻어진다는 점에서, 0.45 ≤ d ≤ 0.60 이고, 몰비 a/(b+c+d+e) 는, 1.05 ? 1.20 인 것이 바람직하고, 1.10 ? 1.20 이 더욱 바람직하다. 이러한 리튬 복합 산화물의 바람직한 구체예로는, Li1.2Ni0.175Co0.10Mn0.525O2, Li1.2Ni0.175Co0.05Mn0.575O2, Li1.2Ni0.175Co0.10Mn0.525O1.98F0.02, Li1.17(Ni1/6Co1/6Mn4/6)0.83O2 등을 들 수 있다. Moreover, since a large capacity lithium ion secondary battery is obtained inexpensively, it is 0.45 <= d <0.60, and molar ratio a / (b + c + d + e) is 1.05? It is preferable that it is 1.20, and 1.10? 1.20 is more preferred. Specific examples of such a lithium composite oxide include Li 1.2 Ni 0.175 Co 0.10 Mn 0.525 O 2 , Li 1.2 Ni 0.175 Co 0.05 Mn 0.575 O 2 , Li 1.2 Ni 0.175 Co 0.10 Mn 0.525 O 1.98 F 0.02 , Li 1.17 (Ni 1/6 Co 1/6 Mn 4/6 ) 0.83 O 2 , and the like.

본 발명에 있어서, M 원소는, Ni, Co 및 Mn 이외의 천이 금속 원소, Al, Sn, Zn 그리고 알칼리 토금속으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소이다. 상기 천이 금속 원소란, 주기표의 4 족, 5 족, 6 족, 7 족, 8 족, 9 족, 10 족, 또는 11 족의 천이 금속을 나타낸다. 그 중에서도, M 원소는, Al, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mg, Sn 및 Zn 으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하다. 특히, 방전 용량, 안전성, 충방전 사이클 내구성 등의 견지에서, M 원소는, Al, Ti, Zr, Hf 및 Mg 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이 보다 바람직하고, Al, Zr 및 Mg 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이 특히 바람직하다.In the present invention, the M element is at least one element selected from the group consisting of transition metal elements other than Ni, Co, and Mn, Al, Sn, Zn, and alkaline earth metals. The transition metal element means a transition metal of Group 4, Group 5, Group 6, Group 7, Group 9, Group 10, or Group 11 of the periodic table. Among them, at least one member selected from the group consisting of Al, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mg, Sn, and Zn is preferable. Particularly, in view of discharge capacity, safety, and charge / discharge cycle durability, the M element is more preferably at least one member selected from the group consisting of Al, Ti, Zr, Hf and Mg, and more preferably Al, Zr and Mg. Particular preference is given to at least one species selected from.

본 발명에 있어서, 리튬 복합 산화물의 입자의 평균 입자경은, 8 ? 25 ㎛ 가 바람직하고, 10 ? 20 ㎛ 가 보다 바람직하다. 또, 리튬 복합 산화물의 비표면적은, BET 법에 의해 측정되며, 0.1 ? 1.5 ㎡/g 이 바람직하고, 0.15 ? 1.2 ㎡/g 이 보다 바람직하며, 0.20 ? 1.0 ㎡/g 이 특히 바람직하다.In the present invention, the average particle diameter of the particles of the lithium composite oxide is 8? 25 micrometers is preferable, and 10? 20 micrometers is more preferable. In addition, the specific surface area of a lithium composite oxide is measured by the BET method, and is 0.1? 1.5 m <2> / g is preferable and 0.15? 1.2 m <2> / g is more preferable, and 0.20? 1.0 m 2 / g is particularly preferred.

본 발명에 있어서 지르코늄 수용액이란, 지르코늄의 화합물이 용해되어 있는 수용액을 의미한다. 본 발명에 사용하는 지르코늄 수용액은, 현탁액 및 콜로이드 형태를 포함하지 않고, 적어도 지르코늄원이 고체 성분으로서 육안으로 인식할 수 없을 정도로 용해되어 있다. 수용액의 지르코늄 농도는 다음의 범위가 바람직하다. 지르코늄 농도의 상한은 1000 ppm 이고, 500 ppm 이 바람직하며, 200 ppm 이 보다 바람직하다. 또, 지르코늄 농도의 하한은 5 ppm 이고, 20 ppm 이 바람직하며, 50 ppm 이 보다 바람직하다. 지르코늄 농도가 이 범위에 있을 때, 얻어지는 정극 재료에 함유되는 유리 알칼리량이 낮으며, 또한 충방전 사이클 내구성이 향상되는 경향이 보여 바람직하다. 한편, 지르코늄 수용액의 농도가 1000 ppm 보다 높은 경우, 리튬 복합 산화물에 과잉인 지르코늄이 부착되어, 방전 용량이 감소하기 때문에 바람직하지 않다. 또, 지르코늄 농도가 5 ppm 보다 낮은 경우, 리튬 복합 산화물의 입자를 형성하는 원소가 용출되어, 충방전 사이클 내구성이 악화되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 본 발명에 있어서, 지르코늄의 농도 ppm 은, 질량 기준이다. In the present invention, the zirconium aqueous solution means an aqueous solution in which a compound of zirconium is dissolved. The aqueous zirconium solution used in the present invention does not contain a suspension and a colloidal form, and at least the zirconium source is dissolved to the extent that the human eye cannot recognize it as a solid component. The zirconium concentration of the aqueous solution is preferably in the following range. The upper limit of zirconium concentration is 1000 ppm, 500 ppm is preferable, and 200 ppm is more preferable. Moreover, the minimum of zirconium concentration is 5 ppm, 20 ppm is preferable and 50 ppm is more preferable. When the zirconium concentration is in this range, the amount of free alkali contained in the obtained positive electrode material is low, and the charge and discharge cycle durability tends to be improved, which is preferable. On the other hand, when the concentration of the zirconium aqueous solution is higher than 1000 ppm, excess zirconium adheres to the lithium composite oxide, which is not preferable because the discharge capacity is reduced. Moreover, when the zirconium concentration is lower than 5 ppm, the element which forms the particle | grains of a lithium composite oxide elutes, and since charge / discharge cycle durability deteriorates, it is unpreferable. In addition, in this invention, the concentration ppm of zirconium is a mass reference | standard.

지르코늄 수용액의 pH 는 3 ? 12 가 바람직하고, 5 ? 11 이 특히 바람직하다. 또, 리튬 복합 산화물로부터 분리한 후의 지르코늄 수용액의 pH 는 7 ? 13 이 바람직하고, 9 ? 12 가 특히 바람직하다. 지르코늄 수용액의 pH 에 대하여, 상기한 범위보다 낮은 경우, 리튬 복합 산화물이 산성의 환경에 노출되어, 입자로부터 Li, Ni, Co 및 Mn 등이 용출되어, 충방전 사이클 내구성이 악화되는 경향이 있다. 또, pH 가 상기한 범위보다 높은 경우, 리튬 복합 산화물의 입자 표면이나 입계에 존재하는 알칼리 화합물을 충분히 제거하지 못하여, 유리 알칼리량이 많은 경향이 있다. PH of aqueous zirconium solution is 3? 12 is preferable and 5? 11 is particularly preferred. Moreover, pH of the zirconium aqueous solution after isolate | separating from lithium complex oxide is 7? 13 is preferable, and 9? 12 is particularly preferred. When the pH of the zirconium aqueous solution is lower than the above range, the lithium composite oxide is exposed to an acidic environment, and Li, Ni, Co, Mn, and the like are eluted from the particles, and the charge / discharge cycle durability tends to be deteriorated. Moreover, when pH is higher than the said range, there exists a tendency for the alkali compound which exists in the particle | grain surface and grain boundary of a lithium composite oxide not fully removed, and a large amount of free alkali exists.

지르코늄 수용액을 형성하는 지르코늄원에는 수용성의 지르코늄 화합물을 사용하는데, 그 중에서도, 무기산 및/또는 유기산과, 지르코늄 또는 지르코늄 함유 화합물을 반응시켜 얻어지는 지르코늄염이 바람직하다. 그 지르코늄염으로는, 탄산지르코늄암모늄, 불화지르코늄암모늄, 염화지르코닐, 질산지르코닐, 탄산지르코닐, 염기성 탄산지르코늄, 탄산지르코늄칼륨, 및 유기산으로 킬레이트 형성한 수용성 지르코늄염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이 보다 바람직하다. 유기산으로 킬레이트 형성한 수용성 지르코늄염은, 포화 지방산, 하이드록시산 또는 불포화 디카르복실산 등의 유기산을 지르코늄과 반응시켜 지르코늄 원자와 유기산으로부터 킬레이트 형성한 것이다. 또, 이 유기산으로는, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 시트르산, 글리콜산, 하이드록시부티르산, 말산, 타르타르산, 말레산, 옥살산, 말론산, 숙신산 및 글리옥실산으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종의 유기산이 바람직하고, 그 중에서도 시트르산, 말산, 타르타르산, 말레산, 옥살산, 말론산, 숙신산 및 글리옥실산으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종의 유기산이 보다 바람직하며, 시트르산, 타르타르산 또는 글리옥실산이 특히 바람직하다.Water-soluble zirconium compounds are used for the zirconium source forming the zirconium aqueous solution, and among these, zirconium salts obtained by reacting an inorganic acid and / or an organic acid with a zirconium or zirconium-containing compound are preferable. The zirconium salt is at least selected from the group consisting of ammonium zirconium carbonate, ammonium zirconium fluoride, zirconyl chloride, zirconyl nitrate, zirconyl carbonate, basic zirconium carbonate, potassium zirconium carbonate, and a water-soluble zirconium salt chelated with an organic acid. 1 species is more preferable. The water-soluble zirconium salt chelate-formed with the organic acid chelates from an zirconium atom and an organic acid by reacting organic acids, such as saturated fatty acid, hydroxy acid, or unsaturated dicarboxylic acid, with zirconium. Moreover, as this organic acid, 1 type of organic acids selected from the group which consists of formic acid, acetic acid, propionic acid, citric acid, glycolic acid, hydroxybutyric acid, malic acid, tartaric acid, maleic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, and glyoxylic acid are mentioned. Among them, one type of organic acid selected from the group consisting of citric acid, malic acid, tartaric acid, maleic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid and glyoxylic acid is more preferable, and citric acid, tartaric acid or glyoxylic acid are particularly preferable.

상기한 지르코늄원 중에서도, 탄산지르코늄암모늄, 불화지르코늄암모늄, 및 시트르산, 글리옥실산 또는 타르타르산으로 킬레이트 형성한 수용성 지르코늄염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물이 바람직하다. 나아가서는, 탄산지르코늄암모늄, 불화지르코늄암모늄, 및 시트르산 또는 글리옥실산으로 킬레이트 형성한 수용성 지르코늄염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물이 보다 바람직하고, 탄산지르코늄암모늄 및 불화지르코늄암모늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물이 더욱 바람직하다. 상기 지르코늄원으로는, 취급이 용이하며 또한 저렴하고, 게다가 얻어지는 정극 재료의 성능이 우수하기 때문에, 탄산지르코늄암모늄이 특히 바람직하다. 이들 지르코늄원을 용해시킨 지르코늄 수용액을 사용함으로써, 리튬 복합 산화물의 입자 표면으로부터 알칼리 화합물을 제거함과 함께, 입자 표면으로부터 리튬 복합 산화물을 형성하는 리튬, 니켈, 코발트, 망간 등의 원소의 용출을 억제할 수 있어, 유리 알칼리량의 저감을 실현할 수 있다.Among the above zirconium sources, at least one compound selected from the group consisting of zirconium ammonium carbonate, zirconium ammonium fluoride, and water-soluble zirconium salts chelated with citric acid, glyoxylic acid or tartaric acid is preferable. Further, at least one compound selected from the group consisting of zirconium carbonate ammonium, zirconium ammonium fluoride, and water-soluble zirconium salts chelated with citric acid or glyoxylic acid is more preferable, and group consisting of zirconium ammonium carbonate and ammonium zirconium fluoride At least one compound selected from more preferred. As the zirconium source, zirconium ammonium carbonate is particularly preferred because it is easy to handle and inexpensive, and furthermore, excellent in performance of the obtained positive electrode material. By using an aqueous zirconium solution in which these zirconium sources are dissolved, the alkali compound is removed from the surface of the lithium composite oxide, and the elution of elements such as lithium, nickel, cobalt, and manganese forming the lithium composite oxide from the particle surface can be suppressed. This can reduce the amount of free alkali.

또한, 지르코늄 수용액 대신에, 지르코늄원을 용해시킨 유기 용매를 사용한 경우, 리튬 복합 산화물의 입자 표면에 존재하는 알칼리 화합물을 제거할 수 없어, 전해액을 분해시켜 전지가 부풀어 올라, 보존 특성이 악화된다. 또, 지르코늄원으로서 Zr(OC3H7)4 를 사용하며, 또한 용매에 물을 사용한 경우, 지르코늄알콕시드가 가수분해되어, 현탁액 또는 슬러리상이 되기 때문에, 리튬 복합 산화물의 입자 표면에 다량의 지르코늄 화합물의 미립자가 부착되어, 유리 알칼리량을 저감시킬 수 없고, 또한 방전 용량이 저하된다.In addition, when an organic solvent in which a zirconium source is dissolved in place of the zirconium aqueous solution is used, alkali compounds present on the particle surface of the lithium composite oxide cannot be removed, and the electrolyte is decomposed to swell the battery, resulting in deterioration of storage characteristics. In addition, when zr (OC 3 H 7 ) 4 is used as the zirconium source and water is used as the solvent, the zirconium alkoxide is hydrolyzed to form a suspension or slurry, so that a large amount of zirconium compound is present on the particle surface of the lithium composite oxide. Microparticles | fine-particles will adhere, and a free alkali amount cannot be reduced and a discharge capacity will fall.

리튬 복합 산화물의 입자를 지르코늄 수용액에 접촉시키는 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 비커나 스테인리스조 등에 넣은 지르코늄 수용액에, 리튬 복합 산화물을 첨가하고, 교반 날개 등의 교반 수단을 사용하여 혼합하거나, 펌프로 수용액을 순환시켜 지르코늄 수용액과 리튬 복합 산화물의 분체를 혼합하거나 하는 방법이 예시된다. 또, 여과 천 상에 둔 리튬 복합 산화물에, 지르코늄 수용액을 분무하고, 또한 여과 천의 아래로부터 흡인한다는 방법이나 필터 프레스에 의한 여과를 사용해도 된다. 상기 방법에 의해 접촉시킴으로써, 리튬 복합 산화물의 입자 표면에 존재하는 알칼리 화합물을 효율적으로 제거할 수 있다. 또, 리튬 복합 산화물에 지르코늄 수용액을 접촉시키는 조건은, 특별히 한정되지 않지만, 접촉시키는 시간은, 10 초 ? 8 시간이 바람직하고, 1 분 ? 5 시간이 보다 바람직하며, 5 분 ? 3 시간이 특히 바람직하다. 또, 접촉시의 온도는, 5 ? 80 ℃ 가 바람직하고, 10 ? 60 ℃ 가 보다 바람직하며, 20 ? 40 ℃ 가 특히 바람직하다. 또, 접촉시의 압력은, 0.5 ? 3 기압이 바람직하고, 특히 바람직하게는 대기압이다. The method of bringing the particles of the lithium composite oxide into contact with the zirconium aqueous solution is not particularly limited. For example, the lithium composite oxide is added to the zirconium aqueous solution placed in a beaker or stainless steel bath and mixed using a stirring means such as a stirring blade. Or a method of circulating an aqueous solution with a pump to mix the powder of the zirconium aqueous solution and the lithium composite oxide. Moreover, you may use the method of spraying a zirconium aqueous solution to the lithium composite oxide put on the filter cloth, and sucking from under the filter cloth, and the filtration by a filter press. By making it contact by the said method, the alkali compound which exists in the particle surface of a lithium composite oxide can be removed efficiently. Moreover, although the conditions which make a lithium zirconium aqueous solution contact a lithium composite oxide are not specifically limited, The contact time is 10 second? 8 hours is preferred, 1 minute? 5 hours is more preferable, 5 minutes? 3 hours is particularly preferred. Moreover, the temperature at the time of contact is 5? 80 degreeC is preferable and 10? 60 degreeC is more preferable, and it is 20? 40 ° C. is particularly preferred. Moreover, the pressure at the time of contact is 0.5? 3 atmospheres are preferred, and most preferably atmospheric pressure.

또, 리튬 복합 산화물에 접촉시키는 지르코늄 수용액의 비율은, 리튬 복합 산화물에 대하여, 질량비로 1 ? 20 배가 되는 범위가 바람직하다. 리튬 복합 산화물에 접촉시키는 지르코늄 수용액의 비율은, 그 중에서도 질량비로, 3 ? 10 배가 보다 바람직하고, 4 ? 6 배가 특히 바람직하다. 이 지르코늄 수용액의 비율이 상기 범위에 있는 경우, 리튬 복합 산화물을 지르코늄 수용액에 충분히 접촉시킬 수 있어, 알칼리 화합물을 충분히 제거할 수 있다. 혼합비가 상기보다 많은 경우, 사용하는 지르코늄 수용액의 양이 많아져, 폐수량이 증가하는 경향이 있다.Moreover, the ratio of the zirconium aqueous solution made to contact a lithium composite oxide is 1 to a mass ratio with respect to a lithium composite oxide. The range which becomes 20 times is preferable. The ratio of the zirconium aqueous solution brought into contact with a lithium composite oxide is 3 to 3 mass ratio especially. 10 times more preferable, and 4? 6 times is particularly preferred. When the ratio of this zirconium aqueous solution exists in the said range, a lithium composite oxide can be made to fully contact a zirconium aqueous solution, and an alkali compound can fully be removed. When the mixing ratio is larger than the above, the amount of the zirconium aqueous solution to be used increases, and the amount of waste water tends to increase.

본 발명에서는, 리튬 복합 산화물과 지르코늄 수용액의 접촉 후에, 리튬 복합 산화물로부터의 지르코늄 수용액의 분리가 실시된다. 이러한 지르코늄 수용액의 분리는, 리튬 복합 산화물로부터 지르코늄 수용액에 용출된, 유리 알칼리 성분을 리튬 복합 산화물로부터 분리시키기 위해서 실시된다. 리튬 복합 산화물로부터 지르코늄 수용액을 분리하는 방법으로는, 여러 가지 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어 필터 프레스하는 방법, 원심 분리하는 방법, 흡인 여과하는 방법 등을 들 수 있다. In the present invention, after the contact between the lithium composite oxide and the zirconium aqueous solution, separation of the zirconium aqueous solution from the lithium composite oxide is performed. Separation of such a zirconium aqueous solution is performed in order to isolate | separate the free alkali component eluted from the lithium composite oxide to the zirconium aqueous solution from a lithium composite oxide. As a method of separating the zirconium aqueous solution from the lithium composite oxide, various methods can be adopted. For example, the method of a filter press, the method of centrifugation, the method of suction filtration, etc. are mentioned.

본 발명에 있어서, 리튬 복합 산화물로부터 지르코늄 수용액을 분리함으로써 정극 재료가 얻어지는데, 정극 재료는, 이어서, 가열 처리하는 것이 바람직하다. 가열 온도는, 50 ℃ 이상이 바람직하고, 60 ℃ 이상이 보다 바람직하며, 400 ℃ 이상이 더욱 바람직하고, 600 ℃ 이상이 특히 바람직하다. 또, 가열 온도는 1000 ℃ 이하가 바람직하고, 900 ℃ 이하가 보다 바람직하며, 830 ℃ 이하가 특히 바람직하다. 가열 온도의 하한이 상기보다 낮은 경우, 지르코늄 수용액을 분리한 후의 정극 재료에 잔존하는 물을 완전하게 제거할 수 없어, 전지 성능이 저하될 우려가 있다. 한편, 가열 온도의 상한이 상기보다 높은 경우, 정극 재료의 입자가 소결되어 조대한 입자를 형성하여, 방전 용량의 감소나, 레이트 특성이 저하되는 경우가 있다. 가열의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 롤러 하스 킬른 또는 로터리 킬른을 사용하여, 산소 함유 분위기에서 실시하는 것이 바람직하다. 가열 시간은 특별히 한정되지 않지만, 1 ? 24 시간이 바람직하고, 2 ? 18 시간이 보다 바람직하며, 3 ? 12 시간이 특히 바람직하다. In this invention, although a positive electrode material is obtained by isolate | separating a zirconium aqueous solution from a lithium composite oxide, it is preferable to heat-process a positive electrode material next. 50 degreeC or more is preferable, as for heating temperature, 60 degreeC or more is more preferable, 400 degreeC or more is more preferable, 600 degreeC or more is especially preferable. Moreover, 1000 degrees C or less is preferable, 900 degrees C or less is more preferable, and 830 degrees C or less of heating temperature is especially preferable. If the lower limit of the heating temperature is lower than the above, water remaining in the positive electrode material after separating the zirconium aqueous solution cannot be completely removed, and there is a fear that the battery performance is lowered. On the other hand, when the upper limit of heating temperature is higher than the above, the particle | grains of a positive electrode material may sinter, and form coarse particle, and the fall of discharge capacity and a rate characteristic may fall. Although the method of heating is not specifically limited, It is preferable to implement in an oxygen containing atmosphere using a roller hearth kiln or a rotary kiln. Although heating time is not specifically limited, 1? 24 hours is preferred, and 2? 18 hours is more preferable, 3? 12 hours is particularly preferred.

본 발명에 의해 얻어지는 정극 재료는, 낮은 유리 알칼리량을 갖는데, 그 유리 알칼리량은, 정극 재료에 함유되는 리튬 복합 산화물에 대하여 0.8 ㏖% 이하가 바람직하고, 0.7 ㏖% 이하가 보다 바람직하다. 또, 리튬 복합 산화물과 지르코늄 수용액의 접촉 시간을 짧게 하고, 본 발명의 정극 재료를 효율적으로 합성할 수 있다는 점에서, 유리 알칼리량의 하한은 0.01 ㏖% 가 바람직하고, 이 정도이면 전지 성능에 거의 영향을 미치지 않는다. 유리 알칼리량이 상기 범위에 있으면, 전극 제조시에, 정극 재료의 슬러리를 집전체 등에 도공할 때에, 슬러리가 겔화되지 않는 경향이 있어, 용이하게 또한 균일하게 도공할 수 있어, 도공성이 향상된다. 또, 전지를 충전하여 장기간 유지하였을 때, 또는 충방전 사이클을 반복하였을 때의 기체 발생을 억제하여, 전지의 부풀어 오름을 방지할 수 있어, 보존 특성이 향상된다.Although the positive electrode material obtained by this invention has a low free alkali amount, 0.8 mol% or less is preferable with respect to the lithium complex oxide contained in a positive electrode material, and 0.7 mol% or less is more preferable. Moreover, since the contact time of a lithium composite oxide and a zirconium aqueous solution can be shortened, and the positive electrode material of this invention can be synthesize | combined efficiently, the minimum of free alkali amount is preferably 0.01 mol%, and if it is about this, it will be close to battery performance. Does not affect When the amount of free alkali is in the above range, when the slurry of the positive electrode material is coated on the current collector or the like during electrode production, the slurry does not tend to gel, so that the slurry can be easily and uniformly coated, and the coatability is improved. In addition, when the battery is charged and maintained for a long time or when the charge / discharge cycle is repeated, gas generation can be suppressed to prevent swelling of the battery, thereby improving storage characteristics.

본 발명에 있어서의 유리 알칼리량은, 정극 재료의 입자 표면 및 입자의 입계에 존재하는 알칼리 화합물의 양에 관계되는 값이다. 그 유리 알칼리량은, 정극 재료의 분말 1 g 에 물 50 g 을 혼합하여 30 분 교반하고, 여과하여 얻어진 여과액과, 여과물에 물 10 g 을 3 회에 걸쳐 씻은 세액을 합한 액 중에 있어서의 알칼리를 희염산으로 pH 가 4.0 에 이를 때까지 적정하고, 적정에 사용한 염산량으로부터 정극 재료의 유리 알칼리량을 구함으로써 측정된다. The free alkali amount in this invention is a value which concerns on the quantity of the alkali compound which exists in the particle surface of a positive electrode material, and the grain boundary of a particle | grain. The amount of the free alkali was mixed in 1 g of the powder of the positive electrode material, and 50 g of water was stirred for 30 minutes, and the filtrate obtained by filtration and the filtrate obtained by adding 10 g of water to the filtrate three times. The alkali is diluted with dilute hydrochloric acid until the pH reaches 4.0, and the free alkali amount of the positive electrode material is determined from the amount of hydrochloric acid used for the titration.

본 발명에 의해 얻어지는 정극 재료에는 소량의 지르코늄이 잔존하는데, 정극 재료에 잔존하는, 지르코늄 수용액 유래의 지르코늄의 양은, 10 ? 800 ppm 이 바람직하고, 20 ? 600 ppm 이 보다 바람직하며, 50 ? 300 ppm 이 특히 바람직하다. 정극 재료에 함유되는 지르코늄의 양을 상기 범위로 하면, 충방전 사이클 내구성이 우수하며, 또한 유리 알칼리량이 적은 정극 재료가, 양호한 재현성으로 얻어지기 때문에 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 이 정극 재료에 함유되는 지르코늄 수용액 유래의 지르코늄의 양을 지르코늄 잔량 (Zr 잔량) 이라고 하는 경우가 있다. 이 지르코늄 잔량은, ICP (유도 결합 플라즈마) 발광 분석법에 의해 측정할 수 있다. 또한, 지르코늄 수용액과 접촉시키기 전의 리튬 복합 산화물에 미리 지르코늄이 함유되는 경우, 지르코늄 잔량 (Zr 잔량) 은, ICP 분석에 의해 측정한 정극 재료에 함유되는 지르코늄량으로부터, 지르코늄 수용액과의 접촉 전에 미리 함유되어 있던 지르코늄량을 뺀 값이 된다. Although a small amount of zirconium remains in the positive electrode material obtained by the present invention, the amount of zirconium derived from the zirconium aqueous solution remaining in the positive electrode material is 10? 800 ppm is preferable and 20? 600 ppm is more preferable and 50? 300 ppm is particularly preferred. When the amount of zirconium contained in the positive electrode material is in the above range, it is preferable because the positive electrode material excellent in charge / discharge cycle durability and a small amount of free alkali is obtained with good reproducibility. In addition, in this invention, the quantity of zirconium derived from the zirconium aqueous solution contained in this positive electrode material may be called zirconium residual amount (Zr residual amount). This zirconium residual amount can be measured by ICP (inductively coupled plasma) emission spectrometry. In addition, when zirconium is previously contained in the lithium composite oxide before contacting with a zirconium aqueous solution, the zirconium residual amount (Zr residual amount) is contained before contact with a zirconium aqueous solution from the amount of zirconium contained in the positive electrode material measured by ICP analysis. The value is obtained by subtracting the amount of zirconium.

본 발명에 의해 얻어지는 정극 재료의 프레스 밀도는 2.7 ? 3.6 g/㎤ 가 바람직하고, 2.8 ? 3.4 g/㎤ 가 보다 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서 프레스 밀도란, 정극 재료의 분말 5 g 을 0.32 t/㎠ 의 압력으로 프레스하였을 때의 겉보기의 프레스 밀도를 말한다. 또, 정극 재료의 입자의 평균 입자경은, 8 ? 25 ㎛ 가 바람직하고, 10 ? 20 ㎛ 가 보다 바람직하다. 또, 정극 재료의 비표면적은, BET 법에 의해 측정되며, 0.1 ? 1.5 ㎡/g 이 바람직하고, 0.15 ? 1.2 ㎡/g 이 보다 바람직하며, 0.20 ? 1.0 ㎡/g 이 특히 바람직하다. 본 발명에 있어서 평균 입자경이란, 레이저 산란 입도 분포 측정 장치 (예를 들어, 닛키소사 제조 마이크로토라크 HRAX-100 등을 사용한다) 에 의해 얻어진 체적 입도 분포의 누적 50 % 의 값을 의미한다. 본 발명에서는, 이 평균 입자경을 평균 입자경 D50 또는 간단히 D50 이라고 하는 경우가 있다. 또, 후술하는 D10 은 누적 10 % 의 값, D90 은 누적 90 % 의 값을 의미한다. 또, 정극 재료의 입자가 이차 입자로 이루어지는 경우에는, 이차 입자의 평균 입자경을 나타내고, 정극 재료의 입자가 일차 입자인 경우에는, 일차 입자의 평균 입자경을 나타낸다. 또한, 정극 재료의 입자 형상은, 원료에 사용하는 리튬 복합 산화물의 형상에 영향을 받는다.The press density of the positive electrode material obtained by the present invention is 2.7? 3.6 g / cm <3> is preferable and 2.8? 3.4 g / cm 3 is more preferred. In addition, in this invention, a press density means the apparent press density when 5 g of powder of a positive electrode material is pressed at the pressure of 0.32 t / cm <2>. Moreover, the average particle diameter of the particle | grains of a positive electrode material is 8? 25 micrometers is preferable, and 10? 20 micrometers is more preferable. In addition, the specific surface area of a positive electrode material is measured by the BET method, and is 0.1? 1.5 m <2> / g is preferable and 0.15? 1.2 m <2> / g is more preferable, and 0.20? 1.0 m 2 / g is particularly preferred. In this invention, an average particle diameter means the cumulative 50% value of the volume particle size distribution obtained by the laser-scattering particle size distribution measuring apparatus (For example, Nikkiso company make Microtorak HRAX-100 etc.). In this invention, this average particle diameter may be called average particle diameter D50 or simply D50. In addition, D10 mentioned later means the cumulative 10% value, and D90 means the cumulative 90% value. Moreover, when the particle | grains of a positive electrode material consist of secondary particle, the average particle diameter of a secondary particle is shown, and when the particle | grains of a positive electrode material are primary particle, the average particle diameter of a primary particle is shown. In addition, the particle shape of a positive electrode material is influenced by the shape of the lithium composite oxide used for a raw material.

본 발명에서 얻어지는 정극 재료로부터 리튬 이온 이차 전지용의 정극을 제조하는 경우에는, 정극 재료의 분말에, 아세틸렌 블랙, 흑연, 케첸 블랙 등의 카본계 도전재와 결합재를 혼합함으로써 형성된다. 상기 결합재에는, 바람직하게는, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아미드, 카르복시메틸셀룰로오스, 아크릴 수지 등이 사용된다. 본 발명에 의해 얻어지는 정극 재료의 분말, 도전재 및 결합재를 용매 또는 분산매를 사용하여 슬러리 또는 혼련물로 하게 한다. 이것을 알루미늄박, 스테인리스박 등의 정극 집전체에 도포 등에 의해 담지시켜 리튬 이온 이차 전지용의 정극이 제조된다. When manufacturing the positive electrode for lithium ion secondary batteries from the positive electrode material obtained by this invention, it forms by mixing carbonaceous materials, such as acetylene black, graphite, Ketjen black, and a binder with the powder of positive electrode material. As the binder, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyamide, carboxymethyl cellulose, acrylic resin and the like are preferably used. The powder, the conductive material and the binder of the positive electrode material obtained by the present invention are made into a slurry or a kneaded product using a solvent or a dispersion medium. This is supported on a positive electrode current collector such as aluminum foil or stainless steel foil by coating or the like to produce a positive electrode for a lithium ion secondary battery.

본 발명에서 얻어지는 정극 재료를 사용한 리튬 이온 이차 전지에 있어서, 세퍼레이터로는, 다공질 폴리에틸렌, 다공질 폴리프로필렌의 필름 등이 사용된다. 또, 전지의 전해질 용액의 용매로는, 여러 가지 용매를 사용할 수 있지만, 그 중에서도 탄산에스테르가 바람직하다. 탄산에스테르는 고리형, 사슬형 모두 사용할 수 있다. 고리형 탄산에스테르로는, 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트 (EC) 등이 예시된다. 사슬형 탄산에스테르로는, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트 (DEC), 에틸메틸카보네이트 (EMC), 메틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트 등이 예시된다. In the lithium ion secondary battery using the positive electrode material obtained by this invention, a porous polyethylene, the film of porous polypropylene, etc. are used as a separator. Moreover, although various solvent can be used as a solvent of the electrolyte solution of a battery, carbonate ester is especially preferable. Carbonic acid ester can use both a cyclic and a chain form. As cyclic carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate (EC), etc. are illustrated. Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate and methyl isopropyl carbonate.

본 발명에서는, 상기 탄산에스테르를 단독으로 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또, 다른 용매와 혼합하여 사용해도 된다. 또, 부극 활물질의 재료에 따라서는, 사슬형 탄산에스테르와 고리형 탄산에스테르를 병용하면, 방전 특성, 사이클 내구성, 충방전 효율을 개량할 수 있는 경우가 있다.In this invention, the said carbonate ester can be used individually or in mixture of 2 or more types. Moreover, you may mix and use with another solvent. Moreover, depending on the material of a negative electrode active material, when a chain carbonate ester and a cyclic carbonate are used together, discharge characteristic, cycling durability, and charging / discharging efficiency may be improved.

또, 본 발명에서 얻어지는 정극 재료를 사용한 리튬 이온 이차 전지에 있어서는, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합체 (예를 들어, 아토켐사 제조:상품명 카이나) 또는 불화비닐리덴-퍼플루오로프로필비닐에테르 공중합체를 함유하는 겔 폴리머 전해질을 전해질에 사용해도 된다. 상기 전해질 용매 또는 폴리머 전해질에 첨가되는 용질로는, ClO4 -, CF3SO3 -, BF4 -, PF6 -, AsF6 -, SbF6 -, CF3CO2 -, (CF3SO2)2N- 등을 아니온으로 하는 리튬염 중 어느 1 종 이상이 바람직하게 사용된다. 전해질 용매 또는 폴리머 전해질에 함유되는 리튬염의 농도는, 0.2 ? 2.0 ㏖/ℓ(리터) 가 바람직하고, 0.5 ? 1.5 ㏖/ℓ 가 특히 바람직하다. 이 농도 범위인 경우, 이온 전도도가 크고, 전해질의 전기 전도도가 증대된다.Moreover, in the lithium ion secondary battery using the positive electrode material obtained by this invention, a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (for example, Atochem Co., Ltd. make: brand name Kynar) or vinylidene fluoride perfluoropropyl vinyl A gel polymer electrolyte containing an ether copolymer may be used for the electrolyte. A solute which is added to the electrolyte solvent, or the polymer electrolyte, ClO 4 -, CF 3 SO 3 -, BF 4 -, PF 6 -, AsF 6 -, SbF 6 -, CF 3 CO 2 -, (CF 3 SO 2 Any one or more types of lithium salts having anion) 2 N - and the like are preferably used. The concentration of the lithium salt contained in the electrolyte solvent or the polymer electrolyte is 0.2? 2.0 mol / l (liter) is preferable and 0.5? 1.5 mol / l is especially preferable. In this concentration range, the ionic conductivity is large, and the electrical conductivity of the electrolyte is increased.

본 발명에서 얻어지는 정극 재료를 사용한 리튬 이온 이차 전지에 있어서, 부극 활물질에는, 리튬 이온을 흡장, 방출 가능한 재료가 사용된다. 이 부극 활물질을 형성하는 재료는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 리튬 금속, 리튬 합금, 탄소 재료, 주기표 14 또는 15 족의 금속을 주체로 한 산화물, 탄소 화합물, 탄화규소 화합물, 산화규소 화합물, 황화티탄, 탄화붕소 화합물 등을 들 수 있다. 탄소 재료로는, 여러 가지 열분해 조건에서 유기물을 열분해한 것이나 인조 흑연, 천연 흑연, 토양 흑연, 팽창 흑연, 인편상(鱗片狀) 흑연 등을 사용할 수 있다. 또, 산화물로는, 산화주석을 주체로 하는 화합물을 사용할 수 있다. 부극 집전체로는, 동박, 니켈박 등이 사용된다. 이러한 부극은, 상기 활물질을 유기 용매와 혼련하여 슬러리로 하고, 그 슬러리를 금속박 집전체에 도포, 건조, 프레스하여 얻음으로써 바람직하게는 제조된다. In the lithium ion secondary battery using the positive electrode material obtained by this invention, the material which can occlude and release lithium ion is used for a negative electrode active material. Although the material which forms this negative electrode active material is not specifically limited, For example, a lithium metal, a lithium alloy, a carbon material, oxide, a carbon compound, a silicon carbide compound, a silicon oxide compound mainly consisting of metals of group 14 or 15 of a periodic table, Titanium sulfide, a boron carbide compound, etc. are mentioned. As a carbon material, what thermally decomposed organic substance in various pyrolysis conditions, artificial graphite, natural graphite, soil graphite, expanded graphite, flaky graphite, etc. can be used. As the oxide, a compound mainly composed of tin oxide can be used. Copper foil, nickel foil, etc. are used as a negative electrode electrical power collector. Such a negative electrode is preferably manufactured by kneading the active material with an organic solvent to form a slurry and applying the slurry to a metal foil current collector to obtain a slurry.

본 발명에서 얻어지는 정극 재료를 사용한 리튬 전지의 형상에는 특별히 제약은 없다. 시트상, 필름상, 접는 형상, 권회형의 바닥이 있는 원통형, 버튼형 등이 용도에 따라 선택된다. There is no restriction | limiting in particular in the shape of the lithium battery using the positive electrode material obtained by this invention. Sheet shape, film shape, folding shape, wound bottomed cylindrical shape, button shape and the like are selected according to the use.

실시예Example

이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다. 이하의 예 1 ? 예 5, 예 11 ? 예 13 및 예 15 ? 예 21 이 실시예이고, 예 6 ? 예 10 및 예 14 가 비교예이다.Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited to these Examples. Example 1 below? Example 5, Example 11? Example 13 and Example 15? Example 21 is an example, and Example 6? Examples 10 and 14 are comparative examples.

[예 1][Example 1]

니켈, 코발트, 망간의 원자비가 Ni:Co:Mn = 6:2:2 가 되도록 황산니켈과 황산코발트와 황산망간을 용해시킨 수용액에, 수용액의 pH 가 11.0, 온도가 50 ℃ 가 되도록, 황산암모늄 수용액과 수산화나트륨 수용액을 교반하면서 연속적으로 공급하여, 공침물을 석출시켰다. 오버플로우 방식으로 반응계 내의 액량을 조절하고, 오버플로우한 공침 슬러리를 여과, 수세하고, 이어서 80 ℃ 에서 건조시킴으로써, 니켈코발트망간 복합 수산화물의 분말을 얻었다. 그 복합 수산화물의 분말의 비표면적은 5.6 ㎡/g, 평균 입자경 D50 은 11.8 ㎛ 였다.In an aqueous solution in which nickel sulfate, cobalt sulfate, and manganese sulfate were dissolved such that the atomic ratio of nickel, cobalt, and manganese was Ni: Co: Mn = 6: 2: 2, so that the pH of the aqueous solution was 11.0 and the temperature was 50 ° C. The aqueous solution and the aqueous sodium hydroxide solution were continuously fed while stirring to precipitate a coprecipitate. The powder of the nickel cobalt manganese composite hydroxide was obtained by adjusting the liquid amount in a reaction system by the overflow system, filtering the copulation slurry which overflowed, washing with water, and then drying at 80 degreeC. The specific surface area of the powder of the composite hydroxide was 5.6 m 2 / g, and the average particle diameter D50 was 11.8 µm.

얻어진 복합 수산화물의 분말에 수산화리튬의 분말을 혼합하고, 대기 분위기 중에서, 500 ℃ 에서 10 시간 소성하였다. 얻어진 소성물을 다시 혼합하여, 900 ℃ 에서 24 시간 소성하고, 분쇄함으로써, Li1.02(Ni0.6Co0.2Mn0.2)0.98O2 의 조성을 갖는 리튬 복합 산화물의 분말을 얻었다. 그 리튬 복합 산화물의 분말의 비표면적은 0.29 ㎡/g, 평균 입자경 D50 은 14.0 ㎛ 였다. 그 분말에 대하여, CuKα 선을 사용한 분말 X 선 회절 스펙트럼을 측정한 결과, 능면정계 (R-3m) 의 유사 구조인 것을 알 수 있었다. 측정에는, 리가쿠사 제조 RINT 2100 형을 사용하였다. 또, 상기 분말에 대하여, 주사형 전자 현미경 (이하, SEM 이라고 한다) 을 사용하여 입자를 관찰한 결과, 다수의 일차 입자가 응집된 이차 입자였다. 또, ICP 를 사용하여 상기 분말에 함유되는 지르코늄량을 측정한 결과, 검출되지 않았다.The lithium hydroxide powder was mixed with the obtained composite hydroxide powder, and calcined at 500 ° C. for 10 hours in an air atmosphere. The obtained fired product was mixed again, fired at 900 ° C for 24 hours, and pulverized to obtain a powder of a lithium composite oxide having a composition of Li 1.02 (Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 ) 0.98 O 2 . The specific surface area of the powder of this lithium composite oxide was 0.29 m 2 / g, and the average particle diameter D50 was 14.0 µm. As a result of measuring the powder X-ray diffraction spectrum using the CuKα ray with respect to the powder, it was found that the powder had a similar structure to the rhombohedral system (R-3m). The Rigaku Corporation RINT 2100 type was used for the measurement. Moreover, about the said powder, when particle | grains were observed using the scanning electron microscope (henceforth SEM), it was the secondary particle which the many primary particle aggregated. Moreover, when the amount of zirconium contained in the said powder was measured using ICP, it was not detected.

이어서, 지르코늄 함량이 14.1 질량% 인 탄산지르코늄암모늄 수용액 (닛폰 경금속사 제조 베이코트 20) 0.71 g 에 물을 첨가하여 1000 g 으로 하고, 지르코늄 농도가 100 ppm 인 지르코늄 수용액을 조제하였다. 또한, 사용한 탄산지르코늄암모늄의 화학식은 (NH4)2[Zr(CO3)2(OH)2] 이다. 그 지르코늄 수용액 1000 g 에 상기 리튬 복합 산화물의 분말 200 g 을 첨가하여 얻어지는 슬러리상의 액을 10 분간 교반하였다. 이어서, 얻어진 액을 5C 번의 여과지를 사용하여 흡인 여과하여 액을 분리하여 입상물을 얻었다. 또한, 교반과 분리의 조작은 실온에서 실시하였다. 지르코늄 수용액의 pH 는 9.0 이고, 분리 후의 지르코늄 수용액의 pH 는 11.8 이었다. 이 입상물을 120 ℃ 에서 5 시간 가열하고, 이어서, 800 ℃ 에서 5 시간 가열하였다. 얻어진 입상물을 체에 통과시켜, 정극 재료의 분말을 얻었다. 교반, 분리, 가열의 조작은 모두 대기 분위기하에서 실시하였다. 정극 재료의 평균 입자경 D50 은 15.3 ㎛, D10 은 8.1 ㎛, D90 은 33.6 ㎛ 이고, 비표면적은 0.25 ㎡/g 이었다.Subsequently, water was added to 0.71 g of aqueous zirconium ammonium carbonate (Baycoat 20 manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd.) having a zirconium content of 14.1% by mass to prepare 1000 g, and an aqueous zirconium solution having a concentration of 100 ppm of zirconium was prepared. Further, the general formula of ammonium zirconium carbonate used is (NH 4) 2 [Zr ( CO 3) 2 (OH) 2]. The slurry liquid obtained by adding 200 g of the powders of the lithium composite oxide to 1000 g of the zirconium aqueous solution was stirred for 10 minutes. Subsequently, the obtained liquid was suction filtered using 5C filter paper, the liquid was isolate | separated, and the granular material was obtained. In addition, the operation of stirring and separation was performed at room temperature. PH of the zirconium aqueous solution was 9.0, and pH of the zirconium aqueous solution after separation was 11.8. This granular material was heated at 120 degreeC for 5 hours, and then it heated at 800 degreeC for 5 hours. The obtained granular material was passed through a sieve to obtain a powder of a positive electrode material. Stirring, separation, and heating were all performed in an atmospheric atmosphere. The average particle diameter of the positive electrode material was 15.3 μm, D10 was 8.1 μm, D90 was 33.6 μm, and the specific surface area was 0.25 m 2 / g.

상기 정극 재료의 분말 1 g 과 물 50 g 을 혼합하고 30 분 교반하여 얻어진 슬러리를 여과한 여과액과, 여과물에 물 10 g 을 3 회에 걸쳐 씻은 세액을 합한 액을 0.02 ㏖/ℓ 의 염산 수용액으로 pH 가 4.0 에 이를 때까지 적정하였다. 적정에 사용한 염산량으로부터 정극 재료의 유리 알칼리량을 구한 결과, 유리 알칼리량은 0.56 ㏖% 였다. 0.02 mol / L hydrochloric acid was added to the filtrate obtained by mixing the powder obtained by mixing 1 g of the positive electrode material and 50 g of water, followed by stirring for 30 minutes. The aqueous solution was titrated until pH reached 4.0. The free alkali amount was 0.56 mol% when the free alkali amount of the positive electrode material was calculated | required from the amount of hydrochloric acid used for titration.

얻어진 정극 재료의 입자는, 프레스 밀도가 2.73 g/㎤ 이고, 입자에 함유되는 지르코늄량은 120 ppm 이었다. 지르코늄 수용액 유래의 지르코늄의 양, 즉 지르코늄 잔량 (Zr 잔량) 은 120 ppm 이었다. The particle | grains of the obtained positive electrode material were 2.73 g / cm <3> in press density, and the amount of zirconium contained in a particle | grain was 120 ppm. The amount of zirconium derived from the zirconium aqueous solution, ie, the zirconium residual amount (Zr residual amount), was 120 ppm.

상기 정극 재료의 분말과 아세틸렌 블랙과 폴리불화비닐리덴 분말을 90/5/5 의 질량비로 혼합하고, N-메틸피롤리돈을 첨가하여 슬러리를 제작하고, 이것을 두께 20 ㎛ 의 알루미늄박에 독터 블레이드를 사용하여 편면 도공하였다. 얻어진 알루미늄 시트를 건조시키고, 롤 프레스 압연을 3 회 실시함으로써 리튬 전지용의 정극체 시트를 제작하였다. The powder of the positive electrode material, acetylene black and polyvinylidene fluoride powder were mixed at a mass ratio of 90/5/5, N-methylpyrrolidone was added to prepare a slurry, and the doctor blade was added to an aluminum foil having a thickness of 20 µm. Single sided coating using The obtained aluminum sheet was dried, and roll press rolling was performed 3 times to produce a positive electrode sheet for a lithium battery.

다음으로, 상기 정극체 시트를 정극에 사용하고, 두께 500 ㎛ 의 금속 리튬박을 부극에 사용하고, 부극 집전체에 니켈박 20 ㎛ 를 사용하고, 세퍼레이터에는 두께 25 ㎛ 의 다공질 폴리프로필렌을 사용하고, 또한 전해액에는, 농도 1 M 의 LiPF6/EC+DEC (1:1) 용액 (LiPF6 을 용질로 하는 EC 와 DEC 의 체적비 (1:1) 의 혼합 용액을 의미한다) 을 사용하여 스테인리스제 간이 밀폐 셀형 리튬 전지를 아르곤 글로브 박스 내에서 조립하였다. Next, the positive electrode sheet is used for the positive electrode, a metal lithium foil having a thickness of 500 μm is used for the negative electrode, 20 μm of nickel foil is used for the negative electrode current collector, and porous polypropylene having a thickness of 25 μm is used for the separator. In addition, a simple stainless steel sealant was used for the electrolytic solution by using a LiPF 6 / EC + DEC (1: 1) solution (meaning a mixed solution of volume ratio (1: 1) of EC and DEC having solute LiPF 6 ) in an electrolyte solution. Cellular lithium batteries were assembled in an argon glove box.

그 간이 밀폐 셀형 리튬 전지를, 25 ℃ 에서 정극 활물질 1 g 에 대하여 170 ㎃ 의 전류로 상한 전압 4.3 V 로 하고, CCCV 모드 3 시간 (170 ㎃ 의 일정 전류로 충전을 실시하고, 전지 전압이 상한 전압에 이른 후에는 상한 전압의 일정 전압으로 충전을 실시하였다. 합계 충전 시간을 3 시간으로 한다) 으로 충전한 후, 정극 활물질 1 g 에 대하여 85 ㎃ 의 전류치로 2.75 V 까지 방전하여, 초기 방전 용량을 구하였다. 또, 이 전지에 대하여, 동일한 조건에서 충전과 방전을 반복하여, 충방전 사이클 시험을 30 회 실시하였다. 그 결과, 25 ℃, 2.75 ? 4.3 V 에 있어서의 정극 활물질의 초기 방전 용량은 167.4 ㎃h/g 이고, 30 회 충방전 사이클 후의 용량 유지율은 94.5 % 였다.The simple sealed cell lithium battery was charged with a maximum voltage of 4.3 V at a current of 170 kV with respect to 1 g of the positive electrode active material at 25 ° C, charged with a constant current of 170 kV for 3 hours (CCCV mode), and the battery voltage was at an upper limit voltage. After the charging was completed, the battery was charged at a constant voltage having an upper limit voltage (total charge time was 3 hours), and then discharged to 2.75 V at a current value of 85 mA to 1 g of the positive electrode active material, thereby increasing the initial discharge capacity. Obtained. In addition, the battery was repeatedly charged and discharged under the same conditions, and the charge and discharge cycle test was conducted 30 times. As a result, 25 ° C., 2.75? The initial discharge capacity of the positive electrode active material at 4.3 V was 167.4 mAh / g, and the capacity retention rate after 30 charge / discharge cycles was 94.5%.

[예 2][Example 2]

지르코늄 수용액으로서, 지르코늄 농도가 500 ppm 인 지르코늄 수용액을 사용한 것 외에는 예 1 과 동일하게 하여 정극 재료를 합성하고, 각 특성을 측정하였다. 지르코늄 수용액의 pH 는 9.1 이고, 분리 후의 지르코늄 수용액의 pH 는 10.8 이었다. 그 결과, 얻어진 정극 재료의 평균 입자경 D50 은 14.6 ㎛, D10 은 7.8 ㎛, D90 은 26.1 ㎛ 이고, 비표면적은 0.28 ㎡/g 이고, 프레스 밀도는 2.83 g/㎤ 였다. 또, 얻어진 정극 재료의 유리 알칼리량은 0.39 ㏖% 이고, 지르코늄 잔량은 320 ppm 이었다. 초기 방전 용량은 166.8 ㎃h/g 이고, 30 회 충방전 사이클 후의 용량 유지율은 94.2 % 였다.As the zirconium aqueous solution, a positive electrode material was synthesized in the same manner as in Example 1 except that a zirconium aqueous solution having a zirconium concentration of 500 ppm was used, and each characteristic was measured. The pH of the zirconium aqueous solution was 9.1, and the pH of the zirconium aqueous solution after separation was 10.8. As a result, the average particle diameter D50 of the obtained positive electrode material was 14.6 µm, D10 was 7.8 µm, D90 was 26.1 µm, the specific surface area was 0.28 m 2 / g, and the press density was 2.83 g / cm 3. In addition, the amount of free alkali of the obtained positive electrode material was 0.39 mol%, and the residual amount of zirconium was 320 ppm. The initial discharge capacity was 166.8 mAh / g, and the capacity retention rate after 30 charge / discharge cycles was 94.2%.

[예 3]Example 3

지르코늄 수용액으로서, 지르코늄 농도가 1000 ppm 인 지르코늄 수용액을 사용한 것 외에는 예 1 과 동일하게 하여 정극 재료를 합성하고, 각 특성을 측정하였다. 지르코늄 수용액의 pH 는 9.1 이고, 분리 후의 지르코늄 수용액의 pH 는 10.1 이었다. 그 결과, 얻어진 정극 재료의 평균 입자경 D50 은 14.5 ㎛, D10 은 7.8 ㎛, D90 은 26.3 ㎛ 이고, 비표면적은 0.28 ㎡/g 이고, 프레스 밀도는 2.81 g/㎤ 였다. 이 정극 재료의 유리 알칼리량은 0.47 ㏖% 이고, 지르코늄 잔량은 670 ppm 이었다. 초기 방전 용량은 164.2 ㎃h/g 이고, 용량 유지율은 95.4 % 였다.As the zirconium aqueous solution, a positive electrode material was synthesized in the same manner as in Example 1 except that a zirconium aqueous solution having a zirconium concentration of 1000 ppm was used, and each characteristic was measured. The pH of the zirconium aqueous solution was 9.1, and the pH of the zirconium aqueous solution after separation was 10.1. As a result, the average particle diameter D50 of the obtained positive electrode material was 14.5 µm, D10 was 7.8 µm, D90 was 26.3 µm, the specific surface area was 0.28 m 2 / g, and the press density was 2.81 g / cm 3. The free alkali amount of this positive electrode material was 0.47 mol%, and the residual amount of zirconium was 670 ppm. The initial discharge capacity was 164.2 mAh / g, and the capacity retention rate was 95.4%.

[예 4]Example 4

지르코늄 수용액으로서, 지르코늄 농도가 20 ppm 인 지르코늄 수용액을 사용한 것 외에는 예 1 과 동일하게 하여 정극 재료를 합성하고, 각 특성을 측정하였다. 지르코늄 수용액의 pH 는 8.9 이고, 분리 후의 지르코늄 수용액의 pH 는 11.9 였다. 그 결과, 얻어진 정극 재료의 평균 입자경 D50 은 15.4 ㎛, D10 은 8.0 ㎛, D90 은 31.3 ㎛ 이고, 비표면적은 0.29 ㎡/g 이고, 프레스 밀도는 2.75 g/㎤ 였다. 이 정극 재료의 유리 알칼리량은 0.58 ㏖% 이고, 지르코늄 잔량은 22 ppm 이었다. 초기 방전 용량은 169.6 ㎃h/g 이고, 용량 유지율은 94.2 % 였다.As the zirconium aqueous solution, a positive electrode material was synthesized in the same manner as in Example 1 except that a zirconium aqueous solution having a zirconium concentration of 20 ppm was used, and each characteristic was measured. PH of the zirconium aqueous solution was 8.9, and pH of the zirconium aqueous solution after separation was 11.9. As a result, the average particle diameter D50 of the obtained positive electrode material was 15.4 µm, D10 was 8.0 µm, D90 was 31.3 µm, the specific surface area was 0.29 m 2 / g, and the press density was 2.75 g / cm 3. The free alkali amount of this positive electrode material was 0.58 mol%, and the residual amount of zirconium was 22 ppm. The initial discharge capacity was 169.6 mAh / g, and the capacity retention rate was 94.2%.

[예 5]Example 5

지르코늄 수용액으로서, 지르코늄 농도가 5 ppm 인 지르코늄 수용액을 사용한 것 외에는 예 1 과 동일하게 하여 정극 재료를 합성하고, 각 특성을 측정하였다. 지르코늄 수용액의 pH 는 8.9 이고, 분리 후의 지르코늄 수용액의 pH 는 11.9 였다. 그 결과, 얻어진 정극 재료의 평균 입자경 D50 은 15.2 ㎛, D10 은 7.9 ㎛, D90 은 27.3 ㎛ 이고, 비표면적은 0.29 ㎡/g 이고, 프레스 밀도는 2.75 g/㎤ 였다. 이 정극 재료의 유리 알칼리량은 0.54 ㏖% 이고, 지르코늄 잔량은 10 ppm 이었다. 초기 방전 용량은 168.3 ㎃h/g 이고, 용량 유지율은 89.1 % 였다.As the zirconium aqueous solution, a positive electrode material was synthesized in the same manner as in Example 1 except that a zirconium aqueous solution having a zirconium concentration of 5 ppm was used, and each characteristic was measured. PH of the zirconium aqueous solution was 8.9, and pH of the zirconium aqueous solution after separation was 11.9. As a result, the average particle diameter D50 of the obtained positive electrode material was 15.2 µm, D10 was 7.9 µm, D90 was 27.3 µm, the specific surface area was 0.29 m 2 / g, and the press density was 2.75 g / cm 3. The free alkali amount of this positive electrode material was 0.54 mol%, and the residual amount of zirconium was 10 ppm. The initial discharge capacity was 168.3 mAh / g, and the capacity retention rate was 89.1%.

[예 6]Example 6

예 1 에 있어서, 지르코늄 수용액과 접촉시키지 않은 것 외에는 예 1 과 동일하게 하여 정극 재료를 합성하였다. 즉, 예 1 에서 얻어진 Li1.02(Ni0.6Co0.2Mn0.2)0.98O2 의 조성을 갖는 리튬 복합 산화물을 그대로 정극 재료로서 사용하고, 각 특성을 측정하였다. 이 정극 재료의 평균 입자경 D50 은 14.0 ㎛, D10 은 7.6 ㎛, D90 은 28.5 ㎛ 이고, 비표면적은 0.29 ㎡/g 이고, 프레스 밀도는 2.79 g/㎤ 였다. 이 정극 재료의 유리 알칼리량은 1.27 ㏖% 였다. 예 1 과 동일한 조작으로 전극의 도공을 실시한 결과, 도공성이 나쁘고, 도공, 건조, 롤러 프레스한 후의 전극의 일부에서 알루미늄박으로부터 정극 재료의 벗겨져 떨어짐이 확인되었다. 벗겨져 떨어짐이 없었던 전극 부위를 사용하여 전지를 제작한 결과, 초기 방전 용량은 167.7 ㎃h/g 이고, 용량 유지율은 94.7 % 였다.In Example 1, the positive electrode material was synthesize | combined similarly to Example 1 except not having contacted with the zirconium aqueous solution. That is, the lithium composite oxide which has the composition of Li 1.02 (Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 ) 0.98 O 2 obtained in Example 1 was used as a positive electrode material as it was, and each characteristic was measured. The average particle diameter D50 of this positive electrode material was 14.0 µm, D10 was 7.6 µm, D90 was 28.5 µm, the specific surface area was 0.29 m 2 / g, and the press density was 2.79 g / cm 3. The free alkali amount of this positive electrode material was 1.27 mol%. As a result of coating the electrode by the same operation as in Example 1, it was confirmed that the coating property was poor, and that the positive electrode material was peeled off from the aluminum foil in a part of the electrode after coating, drying, and roller pressing. As a result of producing a battery using the electrode portion which did not come off, the initial discharge capacity was 167.7 mAh / g, and the capacity retention rate was 94.7%.

[예 7][Example 7]

지르코늄 수용액 대신에 순수를 사용한 것 외에는 예 1 과 동일하게 하여 정극 재료를 합성하고, 각 특성을 측정하였다. 물의 pH 는 6.7 이고, 분리 후의 물의 pH 는 12.1 이었다. 그 결과, 얻어진 정극 재료의 평균 입자경 D50 은 16.1 ㎛, D10 은 8.4 ㎛, D90 은 29.9 ㎛ 이고, 비표면적은 0.22 ㎡/g 이고, 프레스 밀도는 2.72 g/㎤ 였다. 이 정극 재료의 유리 알칼리량은 0.54 ㏖% 였다. 초기 방전 용량은 167.3 ㎃h/g 이고, 용량 유지율은 79.3 % 였다.A positive electrode material was synthesized in the same manner as in Example 1 except that pure water was used instead of the zirconium aqueous solution, and each characteristic was measured. The pH of water was 6.7 and the pH of water after separation was 12.1. As a result, the average particle diameter D50 of the obtained positive electrode material was 16.1 µm, D10 was 8.4 µm, D90 was 29.9 µm, the specific surface area was 0.22 m 2 / g, and the press density was 2.72 g / cm 3. The free alkali amount of this positive electrode material was 0.54 mol%. The initial discharge capacity was 167.3 mAh / g, and the capacity retention rate was 79.3%.

[예 8]Example 8

지르코늄 수용액으로서, 지르코늄 농도가 1 ppm 인 지르코늄 수용액을 사용한 것 외에는 예 1 과 동일하게 하여 정극 재료를 합성하고, 각 특성을 측정하였다. 지르코늄 수용액의 pH 는 8.8 이고, 분리 후의 지르코늄 수용액의 pH 는 11.9 였다. 그 결과, 얻어진 정극 재료의 평균 입자경 D50 은 14.6 ㎛, D10 은 8.0 ㎛, D90 은 26.0 ㎛ 이고, 비표면적은 0.26 ㎡/g 이고, 프레스 밀도는 2.86 g/㎤ 였다. 이 정극 재료의 유리 알칼리량은 0.53 ㏖% 이고, 입자에 함유되는 지르코늄량은 확인할 수 없고, 지르코늄 잔량은 10 ppm 미만이었다. 초기 방전 용량은 166.5 ㎃h/g 이고, 용량 유지율은 80.1 % 였다.As the zirconium aqueous solution, a positive electrode material was synthesized in the same manner as in Example 1 except that a zirconium aqueous solution having a zirconium concentration of 1 ppm was used to measure each characteristic. PH of the zirconium aqueous solution was 8.8, and pH of the zirconium aqueous solution after separation was 11.9. As a result, the average particle diameter D50 of the obtained positive electrode material was 14.6 µm, D10 was 8.0 µm, D90 was 26.0 µm, the specific surface area was 0.26 m 2 / g, and the press density was 2.86 g / cm 3. The free alkali amount of this positive electrode material was 0.53 mol%, the amount of zirconium contained in particle | grains could not be confirmed, and the residual amount of zirconium was less than 10 ppm. The initial discharge capacity was 166.5 mAh / g, and the capacity retention rate was 80.1%.

[예 9]Example 9

지르코늄 수용액으로서, 지르코늄 농도가 3000 ppm 인 지르코늄 수용액을 사용한 것 외에는 예 1 과 동일하게 하여 정극 재료를 합성하고, 각 특성을 측정하였다. 지르코늄 수용액의 pH 는 9.3 이고, 분리 후의 지르코늄 수용액의 pH 는 9.8 이었다. 그 결과, 얻어진 정극 재료의 평균 입자경 D50 은 14.7 ㎛, D10 은 8.1 ㎛, D90 은 26.7 ㎛ 이고, 비표면적은 0.25 ㎡/g 이고, 프레스 밀도는 2.82 g/㎤ 였다. 이 정극 재료의 유리 알칼리량은 0.46 ㏖% 이고, 지르코늄 잔량은 1600 ppm 이었다. 초기 방전 용량은 162.4 ㎃h/g 이고, 용량 유지율은 93.4 % 였다.As the zirconium aqueous solution, a positive electrode material was synthesized in the same manner as in Example 1 except that a zirconium aqueous solution having a zirconium concentration of 3000 ppm was used, and each characteristic was measured. PH of the zirconium aqueous solution was 9.3, and pH of the zirconium aqueous solution after separation was 9.8. As a result, the average particle diameter D50 of the obtained positive electrode material was 14.7 µm, D10 was 8.1 µm, D90 was 26.7 µm, the specific surface area was 0.25 m 2 / g, and the press density was 2.82 g / cm 3. The free alkali amount of this positive electrode material was 0.46 mol%, and the residual amount of zirconium was 1600 ppm. The initial discharge capacity was 162.4 mAh / g, and the capacity retention rate was 93.4%.

[예 10][Example 10]

지르코늄 함량이 14.1 질량% 인 탄산지르코늄암모늄 수용액 (닛폰 경금속사 제조) 1.33 g 에 물을 첨가하여 30 g 으로 하여, 지르코늄 수용액을 얻었다. 또한, 사용한 탄산지르코늄암모늄의 화학식은 (NH4)2[Zr(CO3)2(OH)2] 이다. 이어서, 예 1 과 동일하게 하여 합성한 Li1.02(Ni0.6Co0.2Mn0.2)0.98O2 의 조성을 갖는 리튬 복합 산화물의 분말 (200 g) 에, 이 지르코늄 수용액을 첨가하고, 혼합하여, 여과하지 않고, 휘저으면서 80 ℃ 에서 가열하고, 건조시켜 혼합물을 얻었다. 또한 이 혼합물을 400 ℃ 에서 5 시간 가열하여, 정극 재료의 분말을 얻었다. 이 정극 재료의 평균 입자경 D50 은 13.6 ㎛, D10 은 6.9 ㎛, D90 은 25.3 ㎛ 이고, 비표면적은 0.54 ㎡/g 이고, 프레스 밀도는 2.73 g/㎤ 였다. 이 정극 재료의 유리 알칼리량은 1.01 ㏖% 이고, 지르코늄 잔량은 940 ppm 이었다. 예 1 과 동일한 조작으로 전극의 도공을 실시한 결과, 도공성이 나쁘고, 도공, 건조, 롤러 프레스한 후의 전극의 일부에서 알루미늄박으로부터 정극 재료의 벗겨져 떨어짐이 확인되었다. 벗겨져 떨어짐이 없었던 전극 부위를 사용하여 전지를 제작한 결과, 초기 방전 용량은 168.0 ㎃h/g 이고, 용량 유지율은 94.0 % 였다.Water was added to 1.33 g of aqueous zirconium ammonium carbonate solution (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd.) having a zirconium content of 14.1% by mass to obtain 30 g, thereby obtaining an aqueous zirconium solution. Further, the general formula of ammonium zirconium carbonate used is (NH 4) 2 [Zr ( CO 3) 2 (OH) 2]. Subsequently, this zirconium aqueous solution was added to the powder (200 g) of the lithium composite oxide having a composition of Li 1.02 (Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 ) 0.98 O 2 , which was synthesized in the same manner as in Example 1, without mixing and filtration. The mixture was heated at 80 ° C while stirring and dried to obtain a mixture. Furthermore, this mixture was heated at 400 degreeC for 5 hours, and the powder of positive electrode material was obtained. The average particle diameter of this positive electrode material was 13.6 µm, D10 was 6.9 µm, D90 was 25.3 µm, the specific surface area was 0.54 m 2 / g, and the press density was 2.73 g / cm 3. The free alkali amount of this positive electrode material was 1.01 mol%, and the residual amount of zirconium was 940 ppm. As a result of coating the electrode by the same operation as in Example 1, it was confirmed that the coating property was poor, and that the positive electrode material was peeled off from the aluminum foil in a part of the electrode after coating, drying, and roller pressing. As a result of producing a battery using the electrode portion which did not come off, the initial discharge capacity was 168.0 mAh / g, and the capacity retention rate was 94.0%.

[예 11]Example 11

코발트, 알루미늄, 마그네슘, 지르코늄의 원자비가 Co:Al:Mg:Zr = 0.969:0.015:0.015:0.001 이 되도록 황산코발트와 황산알루미늄과 황산마그네슘과 황산지르코늄을 용해시킨 수용액에, pH 가 11.0, 온도가 50 ℃ 가 되도록, 황산암모늄 수용액과 수산화나트륨 수용액을 교반하면서 연속적으로 공급하여, 공침물을 석출시켰다. 오버플로우 방식으로 반응계 내의 액량을 조절하고, 오버플로우한 공침 슬러리를 여과, 수세하고, 이어서 80 ℃ 에서 건조시킴으로써, 코발트알루미늄마그네슘지르코늄 복합 수산화물의 분말을 얻었다. 그 복합 수산화물의 분말의 비표면적은 5.0 ㎡/g, 평균 입자경 D50 은 12.7 ㎛ 이고, 분말에 함유되는 지르코늄량은 930 ppm 이었다. In an aqueous solution in which cobalt sulfate, aluminum sulfate, magnesium sulfate, and zirconium sulfate were dissolved such that the atomic ratio of cobalt, aluminum, magnesium, and zirconium was Co: Al: Mg: Zr = 0.969: 0.015: 0.015: 0.001, the pH was 11.0 and the temperature was The aqueous solution of ammonium sulfate and aqueous sodium hydroxide solution were continuously supplied to 50 ° C while stirring to precipitate the coprecipitate. The powder of the cobalt aluminum magnesium zirconium compound hydroxide was obtained by adjusting the amount of liquid in a reaction system by the overflow system, filtering the copulation slurry which overflowed, washing with water, and then drying at 80 degreeC. The specific surface area of the powder of the composite hydroxide was 5.0 m 2 / g, the average particle diameter D50 was 12.7 µm, and the amount of zirconium contained in the powder was 930 ppm.

이렇게 하여 얻어진 복합 수산화물에 탄산리튬을 소정량 혼합하고, 대기 분위기중에서, 1000 ℃ 15 시간 소성한 후, 분쇄함으로써, Li1.02(Co0.969Al0.015Mg0.015Zr0.001)0.98O2 의 조성을 갖는 리튬 복합 산화물의 분말을 얻었다. 이 리튬 복합 산화물의 입자에 관하여, SEM 으로 관찰하면, 일차 입자로 이루어지는, 거의 구상 또는 타원상의 입자였다. 리튬 복합 산화물의 분말의 비표면적은 0.22 ㎡/g, 평균 입자경 D50 은 12.2 ㎛ 였다. 이 리튬 복합 산화물을 사용한 것 외에는 예 1 과 동일하게 하여 지르코늄 수용액과 접촉시킨 후, 여과하여, 리튬 복합 산화물로부터 지르코늄 수용액을 분리하여 정극 재료의 분말을 얻었다. 지르코늄 수용액의 pH 는 9.0 이고, 분리 후의 지르코늄 수용액의 pH 는 10.8 이었다.Lithium carbonate having a composition of Li 1.02 (Co 0.969 Al 0.015 Mg 0.015 Zr 0.001 ) 0.98 O 2 by mixing a predetermined amount of lithium carbonate with a predetermined amount of the composite hydroxide thus obtained, calcining at 1000 ° C. for 15 hours in an air atmosphere. Powder was obtained. Regarding the particles of this lithium composite oxide, when observed by SEM, the particles were almost spherical or elliptic particles composed of primary particles. The specific surface area of the powder of the lithium composite oxide was 0.22 m 2 / g, and the average particle diameter D50 was 12.2 µm. Except having used this lithium composite oxide, it contacted with the zirconium aqueous solution similarly to Example 1, and filtered, the zirconium aqueous solution was isolate | separated from the lithium composite oxide, and the powder of positive electrode material was obtained. PH of the zirconium aqueous solution was 9.0, and pH of the zirconium aqueous solution after separation was 10.8.

얻어진 정극 재료의 평균 입자경 D50 은 12.5 ㎛, D10 은 7.1 ㎛, D90 은 22.3 ㎛ 이고, 비표면적은 0.17 ㎡/g 이고, 프레스 밀도는 3.06 g/㎤ 였다. 이 정극 재료의 유리 알칼리량은 0.04 ㏖% 이고, 입자에 함유되는 지르코늄량은 1070 ppm 이고, 요컨대, 지르코늄 수용액 유래의 지르코늄의 양, 즉 지르코늄 잔량 (Zr 잔량) 은 140 ppm 이었다. 초기 방전 용량은 146.0 ㎃h/g 이고, 용량 유지율은 86.0 % 였다.The average particle diameter D50 of the obtained positive electrode material was 12.5 μm, D10 was 7.1 μm, D90 was 22.3 μm, the specific surface area was 0.17 m 2 / g, and the press density was 3.06 g / cm 3. The free alkali amount of this positive electrode material was 0.04 mol%, the amount of zirconium contained in particle | grains was 1070 ppm, In other words, the amount of zirconium derived from the zirconium aqueous solution, ie, the amount of zirconium remainders (Zr residual amount), was 140 ppm. The initial discharge capacity was 146.0 mAh / g, and the capacity retention rate was 86.0%.

[예 12][Example 12]

니켈, 코발트, 망간의 원자비가 Ni:Co:Mn = 3:3:3 이 되도록 황산니켈과 황산코발트와 황산망간을 용해시킨 수용액에, 수용액의 pH 가 11.0, 온도가 50 ℃ 가 되도록, 황산암모늄 수용액과 수산화나트륨 수용액을 교반하면서 연속적으로 공급하여, 공침물을 석출시켰다. 오버플로우 방식으로 반응계 내의 액량을 조절하고, 오버플로우한 공침 슬러리를 여과, 수세하고, 이어서 80 ℃ 에서 건조시킴으로써, 니켈코발트망간 복합 수산화물의 분말을 얻었다. 그 복합 수산화물의 분말의 비표면적은 11.0 ㎡/g, 평균 입자경 D50 은 10.8 ㎛ 이고, 분말에 함유되는 지르코늄은 검출되지 않았다. In an aqueous solution in which nickel sulfate, cobalt sulfate, and manganese sulfate were dissolved such that the atomic ratio of nickel, cobalt, and manganese was Ni: Co: Mn = 3: 3: 3, the ammonium sulfate solution had a pH of 11.0 and a temperature of 50 ° C. The aqueous solution and the aqueous sodium hydroxide solution were continuously fed while stirring to precipitate a coprecipitate. The powder of the nickel cobalt manganese composite hydroxide was obtained by adjusting the liquid amount in a reaction system by the overflow system, filtering the copulation slurry which overflowed, washing with water, and then drying at 80 degreeC. The specific surface area of the powder of the composite hydroxide was 11.0 m 2 / g, the average particle diameter D50 was 10.8 µm, and zirconium contained in the powder was not detected.

이렇게 하여 얻어진 복합 수산화물의 분말에 탄산리튬 분말을 소정량 혼합하고, 대기 분위기중에서, 1000 ℃ 에서 15 시간 소성한 후, 분쇄함으로써, Li1.02(Ni0.333Co0.333Mn0.333)0.98O2 의 조성을 갖는 리튬 복합 산화물의 분말을 얻었다. 이 리튬 복합 산화물의 입자에 관하여, SEM 으로 관찰하면, 다수의 일차 입자가 응집된 이차 입자이고, 이차 입자의 형상은, 거의 구상 또는 타원상이었다. 리튬 복합 산화물의 분말의 비표면적은 0.35 ㎡/g, 평균 입자경 D50 은 11.0 ㎛ 였다. 이 리튬 복합 산화물을 사용한 것 외에는 예 1 과 동일하게 하여 지르코늄 수용액과 접촉시킨 후, 여과하여, 리튬 복합 산화물로부터 지르코늄 수용액을 분리하여, 정극 재료의 분말을 얻었다. 지르코늄 수용액의 pH 는 9.0 이고, 분리 후의 지르코늄 수용액의 pH 는 11.2 였다.Lithium carbonate having a composition of Li 1.02 (Ni 0.333 Co 0.333 Mn 0.333 ) 0.98 O 2 by mixing a predetermined amount of lithium carbonate powder with the powder of the composite hydroxide thus obtained, calcining at 1000 ° C. for 15 hours in an air atmosphere. A powder of the composite oxide was obtained. Regarding the particles of this lithium composite oxide, when observed by SEM, many primary particles were agglomerated secondary particles, and the shape of the secondary particles was almost spherical or elliptic. The specific surface area of the powder of the lithium composite oxide was 0.35 m 2 / g and the average particle diameter D50 was 11.0 μm. Except having used this lithium composite oxide, it contacted with the zirconium aqueous solution similarly to Example 1, and filtered, the zirconium aqueous solution was isolate | separated from the lithium composite oxide, and the powder of positive electrode material was obtained. PH of the zirconium aqueous solution was 9.0, and pH of the zirconium aqueous solution after separation was 11.2.

얻어진 정극 재료의 평균 입자경 D50 은 11.5 ㎛, D10 은 5.6 ㎛, D90 은 23.3 ㎛ 이고, 비표면적은 0.39 ㎡/g 이고, 프레스 밀도는 2.58 g/㎤ 였다. 이 정극 재료의 유리 알칼리량은 0.14 ㏖% 이고, 지르코늄 잔량은 130 ppm 이었다. 초기 방전 용량은 147.2 ㎃h/g 이고, 용량 유지율은 96.9 % 였다.The average particle diameter D50 of the obtained positive electrode material was 11.5 µm, D10 was 5.6 µm, D90 was 23.3 µm, the specific surface area was 0.39 m 2 / g, and the press density was 2.58 g / cm 3. The free alkali amount of this positive electrode material was 0.14 mol%, and the zirconium residual amount was 130 ppm. The initial discharge capacity was 147.2 mAh / g, and the capacity retention rate was 96.9%.

[예 13]Example 13

지르코늄 수용액으로서, 지르코늄원에 불화지르코늄암모늄을 사용하고, 지르코늄 농도가 100 ppm 인 지르코늄 수용액을 사용한 것 외에는 예 1 과 동일하게 하여 정극 재료의 분말을 합성하였다. 또한, 사용한 불화지르코늄암모늄의 화학식은 (NH4)2[ZrF6] 이다. 또, 지르코늄 수용액의 pH 는 3.3 이고, 분리 후의 지르코늄 수용액의 pH 는 11.5 였다. 정극 재료의 평균 입자경 D50 은 14.4 ㎛, D10 은 7.7 ㎛, D90 은 26.5 ㎛ 이고, 비표면적은 0.31 ㎡/g 이고, 프레스 밀도는 2.78 g/㎤ 였다. 이 정극 재료의 유리 알칼리량은 0.53 ㏖% 이고, 지르코늄 잔량은 150 ppm 이었다. 초기 방전 용량은 167.0 ㎃h/g 이고, 용량 유지율은 93.0 % 였다. As the zirconium aqueous solution, a powder of the positive electrode material was synthesized in the same manner as in Example 1 except that zirconium ammonium fluoride was used as the zirconium source and an aqueous zirconium solution having a zirconium concentration of 100 ppm was used. In addition, the formula of the zirconium ammonium fluoride used is (NH 4) 2 [ZrF 6 ]. Moreover, pH of the zirconium aqueous solution was 3.3, and pH of the zirconium aqueous solution after separation was 11.5. The average particle diameter of the positive electrode material was 14.4 µm, D10 was 7.7 µm, D90 was 26.5 µm, the specific surface area was 0.31 m 2 / g, and the press density was 2.78 g / cm 3. The free alkali amount of this positive electrode material was 0.53 mol%, and the residual amount of zirconium was 150 ppm. The initial discharge capacity was 167.0 mAh / g, and the capacity retention rate was 93.0%.

[예 14]Example 14

지르코늄 수용액 대신에, 농도가 0.01 질량% 가 되도록 Zr(OC3H7)4 를 용해시킨 이소프로판올 용액, 즉 지르코늄 농도 8 ppm 의 이소프로판올 용액을 사용하고, 또한 가열 온도를 500 ℃ 로 하여 1 시간 가열한 것 외에는 예 1 과 동일하게 하여, 정극 재료의 분말을 합성하였다. 정극 재료의 평균 입자경 D50 은 13.6 ㎛, D10 은 7.0 ㎛, D90 은 26.0 ㎛ 이고, 비표면적은 0.29 ㎡/g 이고, 프레스 밀도는 2.85 g/㎤ 였다. 이 정극 재료의 유리 알칼리량은 1.31 ㏖% 였다. 예 1 과 동일한 조작으로 전극의 도공을 실시한 결과, 도공성이 나쁘고, 도공, 건조, 롤러 프레스한 후의 전극의 일부에서 알루미늄박으로부터 정극 재료의 벗겨져 떨어짐이 확인되었다. 벗겨져 떨어짐이 없었던 전극 부위를 사용하여 전지를 제작한 결과, 초기 방전 용량은 167.3 ㎃h/g 이고, 용량 유지율은 87.8 % 였다.Instead of an aqueous zirconium solution, an isopropanol solution in which Zr (OC 3 H 7 ) 4 was dissolved so as to have a concentration of 0.01% by mass, that is, an isopropanol solution having a zirconium concentration of 8 ppm, was heated at 500 ° C. for 1 hour. A powder of the positive electrode material was synthesized in the same manner as in Example 1 except for the above. The average particle diameter of the positive electrode material was 13.6 µm, D10 was 7.0 µm, D90 was 26.0 µm, the specific surface area was 0.29 m 2 / g, and the press density was 2.85 g / cm 3. The free alkali amount of this positive electrode material was 1.31 mol%. As a result of coating the electrode by the same operation as in Example 1, it was confirmed that the coating property was poor, and that the positive electrode material was peeled off from the aluminum foil in a part of the electrode after coating, drying, and roller pressing. As a result of producing a battery using the electrode portion which did not come off, the initial discharge capacity was 167.3 mAh / g, and the capacity retention rate was 87.8%.

[예 15] ? [예 21]Example 15 [Example 21]

이들 실시예에 있어서는, 리튬 복합 산화물을 지르코늄 수용액으로부터 분리한 후의 가열 공정에 있어서의 가열 온도를 표 1 에 기재된 온도로 한 것 이외에는 예 1 과 동일하게 하여, 정극 재료를 합성하였다. 또, 예 1 과 동일하게 각 특성을 측정한 결과를 표 1 에 함께 나타낸다.In these Examples, the positive electrode material was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature in the heating step after the lithium composite oxide was separated from the zirconium aqueous solution was set to the temperature shown in Table 1. Moreover, the result of having measured each characteristic similarly to Example 1 is shown in Table 1 together.

Figure pct00001
Figure pct00001

산업상 이용가능성Industrial availability

본 발명에 의하면, 리튬 이온 이차 전지의 정극으로서 유용한, 충방전 사이클 내구성이 우수하고, 유리 알칼리량이 낮고, 높은 방전 용량, 높은 충전성 및 높은 체적 용량 밀도를 갖는 리튬 복합 산화물이 얻어지는 제조 방법이 제공된다. 또, 상기 제조 방법에 의해 얻어지는 리튬 복합 산화물을 사용하여, 우수한 전지 성능을 갖는, 리튬 이온 이차 전지용 정극 및 리튬 이온 이차 전지가 제공된다.According to the present invention, there is provided a production method in which a lithium composite oxide having excellent charge and discharge cycle durability, low free alkali amount, high discharge capacity, high chargeability, and high volume capacity density, which is useful as a positive electrode of a lithium ion secondary battery, is obtained. do. Moreover, the positive electrode for lithium ion secondary batteries and lithium ion secondary battery which have the outstanding battery performance using the lithium composite oxide obtained by the said manufacturing method are provided.

한편, 2009년 10월 29일에 출원된 일본 특허 출원 2009-249372호의 명세서, 특허 청구의 범위, 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하여, 본 발명 명세서의 개시로서 도입한다. In addition, the content of the JP Patent application 2009-249372, the claim, and the abstract for which it applied on October 29, 2009 are referred here, and it introduces as an indication of the specification of this invention.

Claims (12)

일반식 LiaNibCocMndMeO2 (단, M 은 Ni, Co 및 Mn 이외의 천이 금속 원소, 알루미늄, 주석, 아연 그리고 알칼리 토금속으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 나타낸다. 0.95 ≤ a ≤ 1.2, 0 ≤ b ≤ 1, 0 ≤ c ≤ 1, 0 ≤ d ≤ 0.6, 0 ≤ e ≤ 0.2, a+b+c+d+e = 2) 로 나타내는 리튬 복합 산화물을, 지르코늄의 농도가 5 ? 1000 ppm 인 지르코늄 수용액에 접촉시킨 후, 리튬 복합 산화물로부터 지르코늄 수용액을 분리하여 정극 재료를 얻는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지용 정극 재료의 제조 방법. General formula Li a Ni b Co c M n d M e O 2 (wherein M is at least one element selected from the group consisting of transition metal elements other than Ni, Co and Mn, aluminum, tin, zinc and alkaline earth metals). The concentration of zirconium in a lithium composite oxide represented by 0.95 ≦ a ≦ 1.2, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 0 ≦ d ≦ 0.6, 0 ≦ e ≦ 0.2, a + b + c + d + e = 2). A method for producing a positive electrode material for a lithium ion secondary battery, comprising contacting an aqueous 1000 ppm zirconium solution and then separating the aqueous zirconium solution from the lithium composite oxide. 제 1 항에 있어서,
상기 정극 재료를, 추가로 50 ? 1000 ℃ 의 온도에서 가열하는, 제조 방법.
The method of claim 1,
50% of the positive electrode material; The manufacturing method which heats at the temperature of 1000 degreeC.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 지르코늄 수용액이, 탄산지르코늄암모늄, 불화지르코늄암모늄, 염화지르코닐, 질산지르코닐, 탄산지르코닐, 염기성 탄산지르코늄, 탄산지르코늄칼륨, 및 유기산으로 킬레이트 형성한 수용성 지르코늄염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물을 용해시키는 수용액인, 제조 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The zirconium aqueous solution is at least one selected from the group consisting of ammonium zirconium carbonate, ammonium zirconium fluoride, zirconyl chloride, zirconyl nitrate, zirconyl carbonate, basic zirconium carbonate, potassium zirconium carbonate, and a water-soluble zirconium salt cheated with an organic acid. The manufacturing method which is an aqueous solution which melt | dissolves a compound of a species.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지르코늄 수용액의 pH 가 3 ? 12 인, 제조 방법.
The method according to any one of claims 1 to 3,
PH of the said zirconium aqueous solution is 3? 12 phosphorus, manufacturing method.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지르코늄 수용액을, 리튬 복합 산화물에 대하여, 질량비로 1 ? 20 배 접촉시키는, 제조 방법.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The zirconium aqueous solution is contained at a mass ratio of 1? Contacted 20 times, manufacturing method.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정극 재료에 함유되는 지르코늄의 양이 10 ? 800 ppm 인, 제조 방법.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The amount of zirconium contained in the positive electrode material is 10? 800 ppm, manufacturing method.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정극 재료에 함유되는 유리 알칼리량이 0.8 ㏖% 이하인, 제조 방법.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The manufacturing method of the amount of free alkali contained in the said positive electrode material is 0.8 mol% or less.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리튬 복합 산화물이, 상기 일반식에 있어서, 0.97 ≤ a ≤ 1.1, 0.2 ≤ b ≤ 0.8, 0.1 ≤ c ≤ 0.4, 0.1 ≤ d ≤ 0.4, 0 ≤ e ≤ 0.1 로 나타내어지는, 제조 방법.
The method according to any one of claims 1 to 7,
The lithium composite oxide is represented by 0.97 ≦ a ≦ 1.1, 0.2 ≦ b ≦ 0.8, 0.1 ≦ c ≦ 0.4, 0.1 ≦ d ≦ 0.4, and 0 ≦ e ≦ 0.1 in the above general formula.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어지는 정극 재료, 도전제, 바인더 및 용매를 혼합하여, 얻어지는 슬러리를 금속박에 도포한 후, 가열에 의해 용매를 제거하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지용 정극의 제조 방법. The solvent is removed by heating after apply | coating the slurry obtained by mixing the positive electrode material, electrically conductive agent, binder, and solvent which are obtained by the manufacturing method in any one of Claims 1-8 to metal foil, It is characterized by the above-mentioned. The manufacturing method of the positive electrode for lithium ion secondary batteries. 제 9 항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어지는 정극에, 세퍼레이터 및 부극을 적층하고, 이것을 전지 케이스에 수납한 후, 전해액을 주입하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법. A separator and a negative electrode are laminated | stacked on the positive electrode obtained by the manufacturing method of Claim 9, and after storing this in a battery case, electrolyte solution is inject | poured, The manufacturing method of the lithium ion secondary battery characterized by the above-mentioned. 정극 재료, 도전제 및 바인더를 함유하는 정극으로서, 상기 정극 재료가 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 얻어지는 정극 재료인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지용 정극. The positive electrode containing a positive electrode material, a electrically conductive agent, and a binder, The said positive electrode material is a positive electrode material obtained by the method in any one of Claims 1-10, The positive electrode for lithium ion secondary batteries characterized by the above-mentioned. 정극, 부극, 및 전해액을 포함하며, 또한 상기 정극이 제 11 항에 기재된 정극인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지. A positive electrode, a negative electrode, and electrolyte solution, The said positive electrode is a positive electrode of Claim 11, The lithium ion secondary battery characterized by the above-mentioned.
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