KR20190000457A - Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질과 그의 제조 방법, 및 비수계 전해질 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a method for producing the same, and a nonaqueous electrolyte secondary battery.
근년, 휴대 전화나 노트북 컴퓨터 등의 휴대 전자 기기의 보급에 수반하여, 높은 에너지 밀도를 갖는 소형이고 경량인 이차 전지의 개발이 강하게 요망되고 있다. 또한, 하이브리드 자동차를 비롯한 전기 자동차용의 전지로서 고출력의 이차 전지의 개발이 강하게 요망되고 있다.BACKGROUND ART In recent years, with the spread of portable electronic devices such as cellular phones and notebook computers, development of a small and lightweight secondary battery having a high energy density has been strongly desired. In addition, development of a high-output secondary battery as a battery for an electric vehicle including a hybrid vehicle is strongly desired.
이와 같은 요구를 만족시키는 이차 전지로서, 리튬 이온 이차 전지로 대표되는 비수계 전해질 이차 전지가 있다. 이 리튬 이온 이차 전지는 부극 및 정극과 전해액 등으로 구성되고, 부극 및 정극의 활물질은 리튬을 탈리 및 삽입하는 것이 가능한 재료가 사용되고 있다.As a secondary battery satisfying such a demand, there is a non-aqueous electrolyte secondary battery represented by a lithium ion secondary battery. This lithium ion secondary battery is composed of a negative electrode, a positive electrode and an electrolyte, and a material capable of separating and inserting lithium into the active material of the negative electrode and the positive electrode is used.
이와 같은 비수계 전해질 이차 전지는, 현재 연구, 개발이 활발히 행해지고 있는 중이지만, 그 중에서도, 층상 또는 스피넬형의 리튬니켈 복합 산화물을 정극 재료에 사용한 리튬 이온 이차 전지는 4V급의 높은 전압이 얻어지기 때문에, 높은 에너지 밀도를 갖는 전지로서 실용화가 진행되고 있다.Such a non-aqueous electrolyte secondary battery is being actively studied and developed at present. Among them, a lithium ion secondary battery using a layered or spinel type lithium-nickel composite oxide as a positive electrode material has a high voltage of 4V , A battery having a high energy density has been put to practical use.
지금까지 주로 제안되어 있는 재료로서는, 합성이 비교적 용이한 리튬코발트 복합 산화물(LiCoO2)이나, 코발트보다도 저렴한 니켈을 사용한 리튬니켈 복합 산화물(LiNiO2), 리튬니켈코발트망간 복합 산화물(LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2), 망간을 사용한 리튬망간 복합 산화물(LiMn2O4) 등을 들 수 있다. 이 중 리튬니켈 복합 산화물은 사이클 특성이 양호하고, 저저항이며 고출력이 얻어지는 재료로서 주목받고 있고, 근년에는 고출력화에 필요한 저저항화가 중요시되고 있다.As materials that are mainly proposed so far, the synthesis is relatively easy to lithium cobalt oxide (LiCoO 2) or lithium nickel composite oxide with low nickel than cobalt (LiNiO 2), lithium nickel cobalt manganese composite oxide (LiNi 1/3 and the like Co 1/3 Mn 1/3 O 2), lithium-manganese composite oxide with a manganese (LiMn 2 O 4). Among them, the lithium-nickel composite oxide is attracting attention as a material having good cycle characteristics, low resistance and high output, and in recent years, low resistance required for high output has been emphasized.
상기 저저항화를 실현하는 방법으로서 이(異)원소의 첨가가 사용되고 있고, 특히 W, Mo, Nb, Ta, Re 등의 높은 가수를 취할 수 있는 전이 금속이 유용하다고 되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 Mo, W, Nb, Ta 및 Re에서 선택되는 1종 이상의 원소가, Mn, Ni 및 Co의 합계 몰양에 대하여 0.1 내지 5몰% 함유되어 있는 리튬 이차 전지 정극 재료용 리튬 전이 금속계 화합물 분체가 제안되어 있다. 또한, 일차 입자의 표면 부분의 Li, 그리고 Mo, W, Nb, Ta 및 Re 이외의 금속 원소의 합계에 대한 Mo, W, Nb, Ta 및 Re의 합계의 원자비가, 일차 입자 전체의 해당 원자비의 5배 이상인 것이 바람직한 것으로 되어 있다. 이 제안에 의하면, 리튬 이차 전지 정극 재료용 리튬 전이 금속계 화합물 분체의 저비용화 및 고안전성화와 고부하 특성, 분체 취급성 향상의 양립을 도모할 수 있는 것으로 되어 있다.As a method for achieving the above resistance reduction, the addition of the different element is used, and it is said that a transition metal capable of taking a high valence such as W, Mo, Nb, Ta, Re and the like is particularly useful. For example,
그러나, 상기 리튬 전이 금속계 화합물 분체는 원료를 액체 매체 중에서 분쇄하고, 이들을 균일하게 분산시킨 슬러리를 분무 건조하고, 얻어진 분무 건조체를 소성함으로써 얻고 있다. 그로 인해, Mo, W, Nb, Ta 및 Re 등의 이원소의 일부가 층상으로 배치되어 있는 Ni과 치환되어 버려, 전지의 용량이나 사이클 특성 등의 전지 특성이 저하되어 버리는 문제가 있다.However, the lithium transition metal-based compound powder is obtained by pulverizing a raw material in a liquid medium, spray-drying the slurry in which the raw material is uniformly dispersed, and firing the obtained dried powder. As a result, some of these elements such as Mo, W, Nb, Ta, and Re are substituted with Ni arranged in a layered manner, and battery characteristics such as capacity and cycle characteristics of the battery are deteriorated.
또한, 특허문헌 2에는 적어도 층상 구조의 리튬 전이 금속 복합 산화물을 갖는 비수전해질 이차 전지용 정극 활물질이며, 그 리튬 전이 금속 복합 산화물은 일차 입자 및 그의 응집체인 이차 입자의 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 입자의 형태로 존재하고, 그 입자의 적어도 표면에, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 붕소 및 불소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 구비하는 화합물을 갖는 비수전해질 이차 전지용 정극 활물질이 제안되어 있다. 이 제안에 의해, 보다 한층 엄격한 사용 환경 하에 있어서도 우수한 전지 특성을 갖는 비수전해질 이차 전지용 정극 활물질이 얻어지게 되고, 특히 입자의 표면에 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 붕소 및 불소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 갖는 화합물을 가짐으로써, 열 안정성, 부하 특성 및 출력 특성의 향상을 손상시키는 일 없이, 초기 특성이 향상되는 것으로 되어 있다.
그러나, 이 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 붕소 및 불소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 첨가 원소에 의한 효과는, 초기 특성, 즉 초기 방전 용량 및 초기 효율의 향상에 있는 것으로 되어 있고, 출력 특성을 언급한 것은 아니다. 또한, 특허문헌 2에 개시되어 있는 제조 방법에 의하면, 첨가 원소를 리튬 화합물과 동시에 열처리한 수산화물과 혼합하여 소성하기 때문에, 첨가 원소의 일부가 층상으로 배치되어 있는 니켈과 치환되어 버려 전지 특성의 저하를 초래하는 문제가 있다.However, the effect of at least one kind of additive element selected from the group consisting of molybdenum, vanadium, tungsten, boron and fluorine lies in the improvement of the initial characteristics, that is, the initial discharge capacity and the initial efficiency, Not to mention. In addition, according to the production method disclosed in
또한, 특허문헌 3에는 정극 활물질의 주위에 Ti, Al, Sn, Bi, Cu, Si, Ga, W, Zr, B, Mo에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 금속 및/또는 이들의 복수개의 조합에 의해 얻어지는 금속간 화합물, 및/또는 산화물을 피복한 정극 활물질이 제안되어 있다. 이와 같은 피복에 의해, 산소 가스를 흡수시켜 안전성을 확보할 수 있는 것으로 되어 있지만, 출력 특성에 관해서는 전혀 개시되어 있지 않다. 또한, 개시되어 있는 제조 방법은 유성 볼 밀을 사용하여 피복하는 것이고, 이와 같은 피복 방법에서는, 정극 활물질에 물리적인 손상을 주어 버려, 전지 특성이 저하되어 버린다.
또한, 특허문헌 4에는, 니켈산리튬을 주체로 하는 복합 산화물 입자에 텅스텐산 화합물을 피착시켜 가열 처리를 행한 것이며, 탄산 이온의 함유량이 0.15중량% 이하인 정극 활물질이 제안되어 있다. 이 제안에 의하면, 정극 활물질의 표면에 텅스텐산 화합물 또는 텅스텐산 화합물의 분해물이 존재하고, 충전 상태에 있어서의 복합 산화물 입자 표면의 산화 활성을 억제하기 때문에, 비수 전해액 등의 분해에 의한 가스 발생을 억제할 수 있는 것으로 되어 있지만, 출력 특성에 관해서는 전혀 개시되어 있지 않다.
또한, 특허문헌 4에 개시되어 있는 제조 방법은, 바람직하게는 피착 성분을 용해한 용액의 비점 이상으로 가열한 복합 산화물 입자에, 텅스텐산 화합물과 함께 황산 화합물, 질산 화합물, 붕산 화합물 또는 인산 화합물을 피착 성분으로서 용매에 용해한 용액을 피착시키는 것이고, 용매를 단시간에 제거하기 때문에, 복합 산화물 입자 표면에 텅스텐 화합물이 충분히 분산되지 않아, 균일하게 피착되지 않는다는 문제점이 있다.In addition, the production method disclosed in
또한, 리튬니켈 복합 산화물의 고출력화에 관한 개선도 행해지고 있다. 예를 들어, 특허문헌 5에는 일차 입자 및 그 일차 입자가 응집하여 구성된 이차 입자를 포함하는 리튬니켈 복합 산화물이며, 그 리튬니켈 복합 산화물의 표면에, Li2WO4, Li4WO5, Li6W2O9 중 어느 것으로 표현되는 텅스텐산리튬을 포함하는 미립자를 갖는 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질이 제안되고, 고용량과 함께 고출력이 얻어지는 것으로 되어 있다.In addition, improvement in high output of the lithium-nickel composite oxide is also being carried out. For example,
특허문헌 5에서는 고용량이 유지되면서 고출력화되어 있지만, 가일층의 고용량화가 요구되고 있다. 또한, 텅스텐은 희소 원소이고 고가이므로, 그의 사용량을 저감할 필요가 있다. 또한, 제조 공정의 중간에서 텅스텐을 첨가하기 때문에, 텅스텐 화합물의 첨가 이후에는, 제조 라인이 텅스텐에 의해 오염되어 버리므로, 다품종을 제조하는 경우 라인 세정을 행할 필요가 있어, 공수 증가, 가동 저하를 과제로서 들 수 있다.In
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여, 정극 활물질로서 비수계 전해질 이차 전지에 사용된 경우에 고용량과 함께 고출력이 얻어지고, 또한 텅스텐 사용량이 억제된 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 제조가 용이하고, 생산성이 높고, 다품종의 생산에도 적합한 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a high output is obtained in combination with a high capacity when the negative electrode active material is used in a non-aqueous electrolyte secondary battery, and the use amount of tungsten is suppressed . It is another object of the present invention to provide a method for producing a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery that is easy to manufacture, has high productivity, and is suitable for production of various types of products.
본 발명의 제1 형태에서는, 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법은, 텅스텐산리튬을 포함하는 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자와, 텅스텐산리튬을 포함하지 않는 제2 리튬니켈 복합 산화물 입자를 혼합하는 것을 구비하고, 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자는, 조성이 Liz1Ni1 -x1- y1Cox1M1 y1O2(단, 0≤x1≤0.35, 0≤y1≤0.35, 0.95≤z1≤1.15, M1은 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현되고, 복수의 일차 입자가 서로 응집한 이차 입자를 포함하는 코어재와, 제2 복합 산화물 입자의 표면 및 내부에 위치하는 일차 입자의 표면의 적어도 일부에 존재하는 텅스텐산리튬으로 구성되고, 제2 리튬니켈 복합 산화물 입자는, 조성이 Liz2Ni1 -x2- y2Cox2M2 y2O2(단, 0≤x2≤0.35, 0≤y2≤0.35, 0.95≤z2≤1.15, M2는 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현되고, 복수의 일차 입자가 서로 응집한 이차 입자로 구성된다.In the first aspect of the present invention, a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous liquid electrolyte secondary battery includes the steps of mixing a first lithium-nickel composite oxide particle containing lithium tungstate and a second lithium-nickel composite oxide particle not containing lithium tungstate provided that the mixture, and the first lithium nickel complex oxide particles, a composition of Li z1 Ni 1 -x1- y1 Co x1
또한, 제2 리튬니켈 복합 산화물 입자는, 혼합 전에 수세되어도 된다. 또한, 수세 시의 슬러리 농도가 500g/L 이상 2500g/L 이하여도 된다. 또한, 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자 및 제2 리튬니켈 복합 산화물 입자는 그 양쪽의 표면 및 내부에 위치하는 일차 입자의 표면에 존재하는 텅스텐산리튬 이외의 리튬 화합물에 함유되는 리튬양이, 정극 활물질 전량에 대하여 0.05질량% 이하여도 된다. 또한, 정극 활물질에 포함되는 제1 리튬니켈 복합 산화물의 함유량이, 정극 활물질 전량에 대하여 10질량% 이상이 되도록, 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자와 제2 리튬니켈 복합 산화물 입자를 혼합해도 된다. 또한, 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자에 포함되는 텅스텐양이, 정극 활물질에 포함되는 Ni, Co 및 M의 원자수의 합계에 대하여, 0.03원자% 이상 2.5원자% 이하가 되도록, 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자와 제2 리튬니켈 복합 산화물 입자를 혼합하는 것을 구비해도 된다.Further, the second lithium-nickel composite oxide particles may be washed with water before mixing. The slurry concentration at the time of washing may be 500 g / L or more and 2500 g / L or less. The amount of lithium contained in the lithium compound other than lithium tungstate existing on the surfaces of the primary lithium particles and the primary lithium particles located on both surfaces of the primary lithium-nickel composite oxide particle and the secondary lithium- And may be 0.05 mass% or less with respect to the total amount. The first lithium-nickel composite oxide particle and the second lithium-nickel composite oxide particle may be mixed so that the content of the first lithium-nickel composite oxide contained in the positive electrode active material is 10 mass% or more with respect to the total amount of the positive electrode active material. The amount of tungsten contained in the first lithium-nickel composite oxide particle is preferably 0.03 atom% or more and 2.5 atom% or less with respect to the total number of atoms of Ni, Co, and M contained in the positive electrode active material. And mixing the oxide particles and the second lithium nickel composite oxide particles.
또한, 혼합 전에, 조성이 Liz3Ni1 -x3- y3Cox3M1 y3O2(단, 0.03≤x3≤0.35, 0.01≤y3≤0.35, 0.95≤z3≤1.20, M1은 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현되고, 복수의 일차 입자가 응집하여 구성된 이차 입자를 포함하는 모재와, 모재 전량에 대하여 2질량% 이상의 수분과, 텅스텐 화합물, 또는 텅스텐 화합물 및 텅스텐을 포함하지 않는 리튬 화합물을 함유한 텅스텐 혼합물을 조정하는 것과, 얻어진 텅스텐 혼합물을 열처리하여 모재의 표면 및 내부의 일차 입자의 표면에, 텅스텐산리튬을 형성시키고, 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자를 얻는 것을 구비하고, 텅스텐 혼합물은, 함유되는 텅스텐 전량에 대한, 수분 및 텅스텐 화합물, 또는 수분, 텅스텐 화합물 및 리튬 화합물에 함유되는 리튬 전량의 몰비가 5 이하여도 된다. 또한, 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자는 그의 표면 및 내부의 일차 입자의 표면에 존재하는, 텅스텐산리튬 이외의 리튬 화합물에 함유되는 리튬양이, 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자에 대하여 0.05질량% 이하여도 된다. 또한, 열처리 전에, 모재와 물을 혼합하여 슬러리를 형성하고, 모재를 수세하는 것과, 수세한 모재를 고액 분리하는 것을 구비해도 된다. 또한, 모재의 수세 슬러리의 농도가 500g/L 이상 2500g/L 이하여도 된다. 수세한 모재를 고액 분리했을 때, 얻어지는 세정 케이크의 수분율이 3.0질량% 이상 15.0질량% 이하로 제어되어도 된다. 텅스텐 화합물이, 산화텅스텐(WO3), 텅스텐산(WO3ㆍH2O), Li2WO4, Li4WO5 및 Li6W2O9 중 적어도 어느 하나를 포함해도 된다. 또한, 열처리에 있어서의 열처리의 온도가 100℃ 이상 600℃ 이하여도 된다. 또한, 텅스텐 화합물에 포함되는 텅스텐양이, 모재에 포함되는 Ni, Co 및 M의 원자수의 합계에 대하여, 0.05 내지 3.0원자%여도 된다.In addition, before mixing, the composition of Li 1 Ni z3 -x3- Co x3 y3 y3 M 1 O 2 (However, 0.03≤x3≤0.35, 0.01≤y3≤0.35, 0.95≤z3≤1.20,
본 발명의 제2 형태에서는, 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질은, 텅스텐산리튬을 포함하는 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자와, 텅스텐산리튬을 포함하지 않는 제2 리튬니켈 복합 산화물 입자를 포함하고, 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자는, 조성이 Liz1Ni1 -x1- y1Cox1M1 y1O2(단, 0≤x1≤0.35, 0≤y1≤0.35, 0.95≤z1≤1.15, M1은 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현되고, 복수의 일차 입자가 서로 응집한 이차 입자를 포함하는 코어재와, 제2 복합 산화물 입자의 표면 및 내부에 위치하는 일차 입자의 표면의 적어도 일부에 존재하는 텅스텐산리튬으로 구성되고, 제2 리튬니켈 복합 산화물 입자는, 조성이 Liz2Ni1 -x2- y2Cox2M2 y2O2(단, 0≤x2≤0.35, 0≤y2≤0.35, 0.95≤z2≤1.15, M2는 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현되고, 복수의 일차 입자가 서로 응집한 이차 입자로 구성된다.In the second aspect of the present invention, the positive electrode active material for a non-aqueous liquid electrolyte secondary battery comprises a first lithium-nickel composite oxide particle containing lithium tungstate and a second lithium-nickel composite oxide particle not containing lithium tungstate, The first lithium-nickel composite oxide particle has a composition of Li z Ni 1 -x1- y1 Co x1 M 1 y1 O 2 (provided that 0? X? 1? 0.35, 0? Y1? 0.35, 0.95? Z1? And at least one kind of element selected from the group consisting of Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al), and a core material comprising a plurality of primary particles, and is composed of lithium tungstate present in at least a portion of the surface of the primary particles which is located therein, the second lithium nickel complex oxide particles, a composition of (Ni 1 -x2- y2 z2 stage Li x2 M 2 y2 O 2 Co , 0≤x2≤0.35, 0≤y2≤0.35, 0.95≤z2≤1.15,
또한, 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자 및 제2 리튬니켈 복합 산화물 입자의 표면 및 내부에 위치되는 일차 입자의 표면에 존재하는, 텅스텐산리튬 이외의 리튬 화합물에 함유되는 리튬양이, 정극 활물질의 전량에 대하여 0.05질량% 이하여도 된다. 또한, 정극 활물질에 포함되는 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자의 양이, 정극 활물질의 전량에 대하여 10질량% 이상이어도 된다. 또한, 텅스텐산리튬에 포함되는 텅스텐양이, 정극 활물질에 포함되는 Ni, Co 및 M의 원자수의 합계에 대하여 0.03원자% 이상 2.5원자% 이하여도 된다. 또한, 텅스텐산리튬에 포함되는 텅스텐양이, 텅스텐 피복 복합 산화물 입자에 포함되는 Ni, Co 및 M의 원자수의 합계에 대하여 0.05원자% 이상 3.0원자% 이하여도 된다. 또한, 텅스텐산리튬이, 입자 직경 1㎚ 이상 500㎚ 이하의 미립자로서 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자의 표면 및 내부의 일차 입자의 표면에 존재해도 된다. 또한, 텅스텐산리튬이, 막 두께 1㎚ 이상 200㎚ 이하의 피막으로서 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자의 표면 및 내부의 일차 입자의 표면에 존재해도 된다. 또한, 텅스텐산리튬이, 입자 직경 1㎚ 이상 500㎚ 이하의 미립자 및 막 두께 1㎚ 이상 200㎚ 이하의 피막의 양 형태로서 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자의 표면 및 내부의 일차 입자의 표면에 존재해도 된다.The amount of lithium contained in the lithium compound other than lithium tungstate existing on the surface of the first lithium-nickel composite oxide particle and the second lithium-nickel composite oxide particle and on the surface of the primary particle located inside the lithium- By mass or less with respect to the total amount of water. The amount of the first lithium-nickel composite oxide particles contained in the positive electrode active material may be 10 mass% or more with respect to the total amount of the positive electrode active material. The amount of tungsten contained in the lithium tungstate may be 0.03 atomic% or more and 2.5 atomic% or less with respect to the total number of atoms of Ni, Co, and M contained in the positive electrode active material. The amount of tungsten contained in lithium tungstate may be 0.05 atomic% or more and 3.0 atomic% or less based on the total number of atoms of Ni, Co, and M contained in the tungsten-coated composite oxide particles. Lithium tungstate may also be present on the surface of the first lithium-nickel composite oxide particle as a fine particle having a particle diameter of 1 nm or more and 500 nm or less and on the surface of primary particles inside. Lithium tungstate may also be present on the surface of the first lithium-nickel composite oxide particle and on the surface of the primary particles in the film as a film having a thickness of 1 nm to 200 nm. Lithium tungstate is present on the surface of the first lithium-nickel composite oxide particle and on the surface of the primary particles in the form of both the fine particles having a particle diameter of 1 nm to 500 nm and the coating film having a thickness of 1 nm to 200 nm You can.
본 발명의 제3 형태에서는, 비수계 전해질 이차 전지는, 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질을 포함하는 정극을 갖는다.In the third aspect of the present invention, the non-aqueous electrolyte secondary battery has a positive electrode including a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
본 발명에 따르면, 이차 전지의 정극 재료에 사용한 경우에, 고용량과 함께 고출력이 얻어지고, 또한 텅스텐 사용량이 억제된 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질이 얻어진다. 또한, 그의 제조 방법은 용이하고 생산성이 높고, 공업적 규모에서의 생산에 적합한 것이며, 그 공업적 가치는 매우 크다.According to the present invention, when used for a positive electrode material of a secondary battery, a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a high output is obtained together with a high capacity and in which tungsten consumption is suppressed is obtained. In addition, its production method is easy, high in productivity, suitable for production on an industrial scale, and its industrial value is very large.
도 1은 실시 형태에 관한 정극 활물질의 일례를 나타내는 모식도(A)와 그의 제조 방법의 일례를 나타내는 도면(B)이다.
도 2는 제1 리튬니켈 복합 산화물의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3은 제1 리튬니켈 복합 산화물의 일례를 나타내는 단면 SEM 사진(관찰 배율 10000배)이다(원으로 둘러싼 부분이 텅스텐산리튬을 나타냄).
도 4는 제1 리튬니켈 복합 산화물의 제조 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 텅스텐 혼합물의 제조 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 임피던스 평가의 측정예와 해석에 사용한 등가 회로의 개략 설명도이다.
도 7은 전지 평가에 사용한 코인형 전지의 개략 단면도이다.Fig. 1 is a schematic view (A) showing an example of a positive electrode active material according to an embodiment, and Fig. 1 (B) showing an example of a manufacturing method thereof.
2 is a schematic view showing an example of the first lithium nickel composite oxide.
3 is a cross-sectional SEM photograph (observation magnification: 10000 times) showing an example of the first lithium-nickel composite oxide (the circle surrounds lithium tungstate).
4 is a diagram showing an example of a method for producing the first lithium-nickel composite oxide.
5 is a view showing an example of a method for producing a tungsten mixture.
6 is a schematic explanatory diagram of a measurement example of impedance evaluation and an equivalent circuit used in the analysis.
7 is a schematic cross-sectional view of a coin-type battery used for evaluating a battery.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한, 도면에 있어서는, 각 구성을 이해하기 쉽게 하기 위해, 일부를 강조하거나, 혹은 일부를 간략화하여 나타내고 있고, 실제의 구조 또는 형상, 축척 등이 다른 경우가 있다. 이하, 본 실시 형태에 대하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, parts are emphasized or a part thereof is shown in a simplified manner in order to facilitate understanding of the respective components, and the actual structure, shape, scale, and the like may be different. Hereinafter, the present embodiment will be described.
1. 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질과 그의 제조 방법1. Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof
도 1의 (A)는 본 실시 형태의 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질(이하, 간단히 「정극 활물질」이라고 하는 경우가 있음)(10)의 일례를 나타낸 모식도이고, 도 1의 (B)는 본 실시 형태의 정극 활물질(10)의 제조 방법의 일례를 나타낸 도면이다. 이하, 먼저, 정극 활물질(10)에 대하여 설명한 후, 정극 활물질(10)의 제조 방법과 정극 활물질(10)을 사용한 비수계 전해질 이차 전지(이하, 간단히 「이차 전지」라고 하는 경우가 있음)에 대하여 설명한다.1 (A) is a schematic view showing an example of a positive electrode
(1) 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질(1) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery
도 1의 (A)에 나타낸 바와 같이, 정극 활물질(10)은 텅스텐산리튬을 포함하는 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자(이하, 「제1 복합 산화물 입자」라고 하는 경우가 있음)(1)와, 텅스텐산리튬을 포함하지 않는 제2 리튬니켈 복합 산화물 입자(2)(이하, 「제2 복합 산화물 입자」라고 하는 경우가 있음)를 포함한다.1 (A), the positive electrode
제1 복합 산화물 입자(1)는, 복수의 일차 입자(3)가 서로 응집한 이차 입자(4)를 포함하는 코어재(5)와, 제1 복합 산화물 입자(1)(코어재)의 표면 및 내부에 위치하는 일차 입자(3)(3a 및 3b)의 표면의 적어도 일부에 존재하는 텅스텐산리튬(6)(6a 및 6b)으로 구성된다. 제1 복합 산화물 입자(1)는 일차 입자(3)의 표면에 텅스텐산리튬(6)을 가짐으로써, 정극 활물질(10)을 이차 전지에 사용했을 때에, 높은 고출력을 얻음과 함께, 높은 충방전 용량(이하, 「전지 용량」이라고 하는 경우가 있음)을 향상시킬 수 있다.The first
일반적으로, 리튬니켈 복합 산화물 입자의 표면이 이종 화합물에 의해 완전히 피복되는 경우, 리튬 이온의 이동(인터칼레이션)이 크게 제한되어, 결과적으로 리튬니켈 복합 산화물이 갖는 고용량이라는 장점이 사라져 버리는 경우가 있다.Generally, when the surface of a lithium-nickel composite oxide particle is completely covered with a heterogeneous compound, the movement (intercalation) of lithium ions is largely limited, and consequently, the advantage that the lithium-nickel composite oxide has a high capacity have.
한편, 본 실시 형태에 사용되는 제1 복합 산화물 입자(1)는 그의 표면 및 내부의 일차 입자(3)(3a 및 3b)의 표면에 텅스텐산리튬(이하, 텅스텐산리튬을 「LWO 화합물」이라고 하는 경우가 있음)(6)을 갖는다. 이 LWO 화합물(6)은 리튬 이온 전도성이 높아, 리튬 이온의 이동을 촉진하는 효과가 있다. 이로 인해, 정극 활물질(10)을 이차 전지에 사용했을 때, 제1 복합 산화물 입자(1)의 일차 입자(3)(3a 및 3b) 표면에 LWO 화합물(6)을 가짐으로써, 일차 입자(3)(3a 및 3b)와 전해액의 계면에서 Li의 전도 패스를 형성시켜, 정극의 반응 저항(이하, 「정극 저항」이라고 하는 경우가 있음)을 저감할 수 있다. 정극 저항이 저감됨으로써, 전지 내에서 손실되는 전압이 감소하여, 실제로 부하측에 인가되는 전압이 상대적으로 높아지기 때문에, 고출력을 얻을 수 있다. 또한, 부하측으로의 인가 전압이 높아짐으로써, 정극에서의 리튬의 삽탈이 충분히 행해지기 때문에, 전지 용량을 향상시킬 수 있다.On the other hand, the first
또한, 종래 기술과 같이, 리튬니켈 복합 산화물 입자의 이차 입자 표면만을 층상물로 피복한 경우에는, 그 피복 두께에 관계없이, 비표면적의 저하가 일어나기 때문에, 가령 피복물이 높은 리튬 이온 전도성을 갖고 있다고 해도, 전해액과의 접촉 면적이 작아진다. 또한, 이차 입자 표면에만 층상물을 형성하는 경우, 화합물(층상물)의 형성이 특정한 이차 입자 표면에 집중된다는 결과가 되기 쉽다. 따라서, 피복물로서의 층상물이 높은 리튬 이온 전도성을 갖고 있음으로써, 충방전 용량의 향상, 반응 저항의 저감이라는 효과가 얻어지지만, 그 효과는 충분하지 않아 개선의 여지가 있다.In the case where only the secondary particle surface of the lithium-nickel composite oxide particle is covered with the layered material as in the prior art, since the specific surface area is lowered irrespective of the coating thickness, the coating has a high lithium ion conductivity The contact area with the electrolytic solution decreases. Further, in the case of forming a layered product only on the surface of the secondary particle, it is likely that the formation of the compound (layered product) is concentrated on the specific secondary particle surface. Therefore, the layered product as the coating has a high lithium ion conductivity, thereby improving the charge / discharge capacity and reducing the reaction resistance. However, the effect is not sufficient and there is room for improvement.
한편, 정극 활물질(10)을 이차 전지에 사용했을 때, 제1 복합 산화물 입자(1)와 전해액의 접촉은 일차 입자(3) 표면에서 일어난다. 여기서, 일차 입자(3) 표면이란, 전해액이 접촉 가능한 일차 입자(3)의 표면 부위를 말하고, 예를 들어 이차 입자의 외면에서 노출되어 있는 일차 입자(예를 들어, 일차 입자(3a))의 표면이나, 이차 입자(4) 외부와 통하여 전해액이 침투 가능한 이차 입자의 표면 근방 및 내부의 공극에 노출되어 있는 일차 입자(예를 들어, 일차 입자(3b))의 표면을 포함한다. 또한, 일차 입자(3) 표면은, 예를 들어 일차 입자의 결합이 불완전하여 전해액이 침투 가능한 상태가 되어 있는 일차 입자간의 입계를 포함한다.On the other hand, when the positive electrode
상기와 같이 정극 활물질(10)을 이차 전지에 사용했을 때, 제1 복합 산화물 입자(1)와 전해액의 접촉은 일차 입자(3)가 응집하여 구성된 이차 입자(4)의 외면뿐만 아니라, 이차 입자의 표면 근방 및 내부의 공극이나 불완전한 입계에서도 발생한다. 그래서, 일차 입자(3)(3a, 3b)의 표면에도 LWO 화합물(6)을 형성시킴으로써, 리튬 이온의 이동을 보다 촉진할 수 있다. 제1 복합 산화물 입자(1)는, 이차 입자(4)의 표면에 위치하는 일차 입자(3a) 표면뿐만 아니라, 이차 입자(4)의 내부에 위치하는 일차 입자(3b) 표면에도, LWO 화합물(6)을 가지므로, 리튬니켈 복합 산화물 입자의 반응 저항을 보다 한층 저감시킬 수 있다.When the positive electrode
도 2는 제1 복합 산화물 입자(1)의 일례를 나타낸 모식도이고, 도 3은 제1 복합 산화물 입자(1)의 일례를 나타내는 단면 SEM 사진(관찰 배율 10000배)이다. 제1 복합 산화물 입자(1)에 포함되는 LWO 화합물(6)은 일차 입자(3)(3a, 3b) 표면에 존재하면, 그의 형태는 특별히 한정되지 않는다. LWO 화합물(6)은, 예를 들어 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이, 입자 직경 1㎚ 이상 500㎚ 이하의 미립자(6a, 6b)의 형태로 일차 입자(3)(3a, 3b) 표면에 존재해도 된다. 이와 같은 형태인 경우, 전해액과의 접촉 면적을 충분한 것으로 하고, 리튬 이온 전도를 효과적으로 향상시킬 수 있기 때문에, 충방전 용량을 향상시킴과 함께 정극 저항을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있다.Fig. 2 is a schematic view showing an example of the first
LWO 화합물(미립자)(6a, 6b)의 입자 직경이 1㎚ 미만인 경우, 미세한 입자(6a, 6b)가 충분한 리튬 이온 전도성을 갖지 않는 경우가 있다. 또한, LWO 화합물(미립자)(6a, 6b)의 입자 직경이 500㎚를 초과하는 경우, 일차 입자(3)(3a, 3b)의 표면에 있어서의 미립자(LWO 화합물(6))의 형성이 불균일해져, 반응 저항의 저감 효과가 충분히 얻어지지 않는 경우가 있다. LWO 화합물(미립자)(6a, 6b)의 입경은 LWO 화합물(6)의 미립자를 일차 입자(3)(3a, 3b)의 표면에 균일하게 분포시켜, 보다 높은 효과를 얻는다는 관점에서, 바람직하게는 1㎚ 이상 300㎚ 이하이고, 보다 바람직하게는 5㎚ 이상 200㎚ 이하이다.When the particle diameter of the LWO compound (fine particles) 6a, 6b is less than 1 nm, the
또한, LWO 화합물(6)은 완전히 일차 입자 표면의 전체면에 형성되어 있을 필요는 없고, 점재하고 있는 상태여도 된다. LWO 화합물(6)이 점재하고 있는 상태에서도, 리튬니켈 복합 산화물 입자의 외면 및 내부에 노출되어 있는 일차 입자 표면에 LWO가 형성되어 있으면, 반응 저항의 저감 효과가 얻어진다. 또한, LWO 화합물(미립자)(6a, 6b)은 전부가 입자 직경 1㎚ 이상 500㎚ 이하의 미립자로서 존재할 필요는 없고, 바람직하게는 일차 입자 표면에 형성된 LWO 화합물(미립자)(6a, 6b)의 개수로 50% 이상이, 1㎚ 이상 500㎚ 이하의 입자 직경 범위에서 형성되어 있으면 높은 효과가 얻어진다.The
LWO 화합물(6)은, 예를 들어 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, 일차 입자(3a, 3b) 표면을 LWO 화합물로 형성되는 박막(피막)(6c, 6d)으로 피복하는 형태로 존재해도 된다. 이와 같은 피막(6c, 6d)을 형성한 경우, 비표면적의 저하를 억제하면서, 전해액과의 계면에서 Li의 전도 패스를 형성시킬 수 있어, 보다 높은 충방전 용량의 향상, 반응 저항의 저감이라는 효과가 얻어진다.The
피막(6c, 6d)에 의해 일차 입자 표면을 피복하는 경우에는, 막 두께 1㎚ 이상 200㎚ 이하의 피막으로서 리튬 금속 복합 산화물의 일차 입자 표면에 존재하는 것이 바람직하다. 보다 높은 상기 효과를 얻기 위해서는, 막 두께는 1㎚ 이상 150㎚ 이하가 보다 바람직하고, 1㎚ 이상 100㎚ 이하가 더욱 바람직하다. 박막(6c, 6d)의 막 두께가 1㎚ 미만에서는, 피막이 충분한 리튬 이온 전도성을 갖지 않는 경우가 있다. 한편, 박막(6c, 6d)의 막 두께가 200㎚를 초과하면, 리튬 이온 전도율이 저하되어, 반응 저항 저감 효과보다 높은 효과를 얻을 수 없는 경우가 있다.In the case of covering the surfaces of the primary particles by the
또한, 피막(6c, 6d)은 일차 입자(3a, 3b)의 적어도 일부에서 형성되어 있으면 되고, 예를 들어 일차 입자(3a, 3b) 표면 위에서 부분적으로 형성되어 있어도 된다. 또한, 피막(6c, 6d)은 모든 피막의 막 두께 범위가 1㎚ 이상 200㎚ 이하가 아니어도 된다. 예를 들어, 피막(6c, 6d)은 일차 입자 표면의 적어도 일부에 막 두께가 상기 범위인 피막(6c, 6d)이 형성되어 있으면, 높은 효과가 얻어진다.The
LWO 화합물(6)은, 예를 들어 도 2의 (C)에 나타낸 바와 같이, 미립자(6a, 6b)의 형태와 피막(6c, 6d)의 피막의 양 형태가 혼재하여 일차 입자 표면에 존재해도 된다. 이 경우에도, 전지 특성에 대한 높은 효과를 얻을 수 있다.The
제1 복합 산화물 입자(1)의 일차 입자 표면(3)(3a, 3b)의 성상은, 예를 들어 전계 방사형 주사 전자 현미경, 투과형 전자 현미경으로 관찰함으로써 판단할 수 있다. 본 발명의 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질에 있어서, 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 복합 산화물 입자(1)의 일차 입자 표면에 텅스텐산리튬이 형성되어 있는 것을 확인하고 있다.The properties of the primary particle surfaces 3 (3a, 3b) of the first
LWO 화합물(6)은, W 및 Li이 텅스텐산리튬의 형태로 되어 있는 것으로 한정되지 않고, W 및 Li을 포함하는 화합물을 포함하는 것을 말한다. LWO 화합물(6)은, 예를 들어 Li2WO4, Li4WO5, Li6WO6, Li2W4O13, Li2W2O7, Li6W2O9, Li2W2O7, Li2W5O16, Li9W19O55, Li3W10O30, Li18W5O15 또는 이들의 수화물에서 선택되는 적어도 1종의 형태인 것이 바람직하다. 이와 같은 텅스텐산리튬인 경우, 리튬 이온 전도성이 더욱 높아져, 반응 저항의 저감 효과가 보다 큰 것이 된다.The LWO compound (6) is not limited to the one in which W and Li are in the form of lithium tungstate, and includes those containing W and Li. The LWO compound (6) is, for example, Li 2 WO 4 , Li 4 WO 5 , Li 6 WO 6 , Li 2 W 4 O 13 , Li 2 W 2 O 7 , Li 6 W 2 O 9 , Li 2 W 2 O 7 , Li 2 W 5 O 16 , Li 9 W 19 O 55 , Li 3 W 10 O 30 , Li 18 W 5 O 15, or a hydrate thereof. When such lithium tungstate is lithium, the lithium ion conductivity is further increased, and the effect of reducing the reaction resistance becomes greater.
LWO 화합물(6)에 포함되는 텅스텐양은 제1 복합 산화물 입자(1)에 포함되는 Ni, Co 및 M의 원자수의 합계에 대하여, 0.05원자% 이상 3.0원자% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.05원자% 이상 2.0원자% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.08원자% 이상 1.0원자% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 텅스텐양이 상기 범위인 것에 의해, 더욱 높은 충방전 용량과 출력 특성을 양립시킬 수 있다. 텅스텐양은 IPC 발광 분광 분석(ICP법)에 의해, 측정할 수 있다.The amount of tungsten contained in the LWO compound (6) is preferably 0.05 atomic% or more and 3.0 atomic% or less with respect to the total number of atoms of Ni, Co, and M contained in the first composite oxide particle (1) , More preferably not less than 2.0 at%, and still more preferably not less than 0.08 at% and not more than 1.0 at%. When the amount of tungsten is in the above range, a higher charge / discharge capacity and output characteristics can be compatible. The amount of tungsten can be measured by IPC emission spectroscopy (ICP method).
텅스텐양이 0.05원자% 미만인 경우, 출력 특성의 개선 효과를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 한편, 텅스텐양이 3.0원자%를 초과하는 경우, 형성되는 상기 화합물이 지나치게 많아져 리튬니켈 복합 산화물과 전해액의 리튬 전도가 저해되어, 충방전 용량이 저하되는 경우가 있다.When the amount of tungsten is less than 0.05 atomic%, the effect of improving the output characteristics may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the amount of tungsten exceeds 3.0 atomic%, the amount of the compound to be formed becomes excessively large, so that the lithium conduction of the lithium-nickel composite oxide and the electrolytic solution is inhibited and the charge-discharge capacity may decrease.
도 1의 (A)에 나타낸 바와 같이, 제2 복합 산화물 입자(2)는, 조성이 Liz2Ni1 -x2-y2Cox2M2 y2O2(단, 0≤x2≤0.35, 0≤y2≤0.35, 0.95≤z2≤1.15, M2는 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현되고, 복수의 일차 입자(7)가 서로 응집한 이차 입자(8)로 구성되고, 텅스텐산리튬을 포함하지 않는다. 정극 활물질(10)은, 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 제1 복합 산화물 입자(1)와 제2 복합 산화물 입자(2)를 혼합하여 얻을 수 있다. 제1 복합 산화물 입자(1)와 제2 복합 산화물 입자(2)를 혼합한 경우, 이차 전지의 정극에 정극 활물질(10)이 사용되었을 때에, 높은 고출력을 얻음과 함께, 전지 용량을 향상시킬 수 있다.As shown in Fig. 1 (A), the second composite oxide particles (2) is a composition of Li z2 Ni 1 -x2-y2 Co
일반적으로 정극 활물질을 구성하는 복합 산화물 입자간에 전지 특성에 불균일이 있으면, 특정한 입자에 부하가 가해져, 사이클 특성의 악화나 반응 저항의 상승을 초래하기 쉬운 것으로 되어 있다. 또한, 제1 복합 산화물 입자(1)와 같은 텅스텐을 함유하는 리튬니켈 복합 산화물 입자의 함유량이 적어지는 것은, 전지 특성의 향상에 불리하다고 생각된다.Generally, if there are variations in the battery characteristics among the composite oxide particles constituting the positive electrode active material, a load is applied to specific particles, and the cycle characteristics are likely to be deteriorated and reaction resistance is likely to be increased. Further, it is considered that the content of the lithium-nickel composite oxide particle containing tungsten such as the first complex oxide particle (1) is decreased, which is disadvantageous for improvement of the battery characteristics.
그러나, 본 발명자가 검토한 결과, LWO 화합물을 포함하는 제1 복합 산화물 입자(1)와 LWO 화합물을 포함하지 않는 복합 산화물(2)을 혼합한 경우, 1) 텅스텐을 함유하는 제1 복합 산화물 입자(1)를 단독으로 정극 활물질로서 사용한 경우에 비해, 출력 특성이나 전지 용량이라는 전지 특성에 저하가 없거나, 저하된 경우라도 매우 약간인 것, 2) 일차 입자(7) 표면에 LWO 화합물을 갖지 않는 제2 복합 산화물 입자(2) 단독인 경우에 비해, 전지 특성을 향상시키는 것이 가능한 것이 명확해졌다.However, the inventors of the present invention have found that, when the first composite oxide particle (1) containing an LWO compound and the composite oxide (2) containing no LWO compound are mixed, 1) (1) is used alone as a positive electrode active material, the battery characteristics such as the output characteristics and the battery capacity are neither deteriorated nor deteriorated even if they are very small, (2) the
이와 같은 전지 특성의 향상은 제1 복합 산화물 입자(1)의 혼합에 의해 가능하지만, 이 효과를 보다 충분한 것으로 하기 위해서는, 정극 활물질(10)에 혼합되어 있는 제1 복합 산화물 입자(1)량의 하한은 정극 활물질(10)에 대하여, 10질량% 이상인 것이 바람직하고, 20질량% 이상인 것이 보다 바람직하다.The improvement in the battery characteristics can be achieved by mixing the first
한편, 제1 복합 산화물 입자(1)량의 상한은 텅스텐 사용량을 억제하는 관점에서, 정극 활물질(10)에 대해, 70질량% 이하인 것이 바람직하고, 60질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 50질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 정극 활물질(10) 중의 제1 복합 산화물 입자(1)의 함유량이 많아지면, 전지 특성은 제1 복합 산화물 입자(1)를 단독으로 사용한 경우에 가까워지지만, 텅스텐 사용량을 억제하는 관점에서, 제1 복합 산화물 입자(1)의 양은 전지 특성의 향상이 얻어지는 범위에서 적은 편이 바람직하다.On the other hand, the upper limit of the amount of the first composite oxide particles (1) is preferably 70 mass% or less, more preferably 60 mass% or less, and most preferably 50 mass% or less, Or less. When the content of the first
제1 복합 산화물 입자(1)(텅스텐산리튬)에 포함되는 텅스텐양은 정극 활물질(10)에 포함되는 Ni, Co 및 M의 원자수의 합계에 대하여 0.03원자% 이상 2.5원자% 이하인 것이 바람직하고, 0.05원자% 이상 1.5원자% 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.05원자% 이상 1.0원자% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 상기 텅스텐양은, 정극 활물질(10)은 텅스텐산리튬(6)에 의해 전지 특성을 향상시키고 있는 점에서, 텅스텐산리튬(6)의 존재량의 지표가 된다. 텅스텐양이 상기 범위인 것에 의해, 정극 활물질(10)을 전지에 사용했을 때에, 충분한 전지 특성을 얻을 수 있다.The amount of tungsten contained in the first complex oxide particle 1 (lithium tungstate) is preferably 0.03 atomic percent to 2.5 atomic percent with respect to the total number of atoms of Ni, Co, and M contained in the positive electrode
정극 활물질(10)에 있어서는, 제1 복합 산화물 입자(1) 및 제2 복합 산화물 입자(2)의 일차 입자 표면에 존재하는 텅스텐산리튬 이외의 리튬 화합물에 함유되는 리튬양(이하, 「잉여 리튬양」이라고 함)은 정극 활물질(10)의 전량에 대해, 바람직하게는 0.05질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.03질량% 이하이다. 잉여 리튬양을 상기 범위로 제한함으로써, 보다 높은 충방전 용량과 출력 특성을 얻음과 함께 사이클 특성을 향상시킬 수 있다.In the positive electrode
리튬 화합물은, 일차 입자(3, 7)의 표면에 존재하는, 텅스텐산리튬 이외의 리튬을 포함하는 화합물이다. 리튬 화합물로서는, 예를 들어 수산화리튬, 탄산리튬 등을 들 수 있다. 이들 리튬 화합물은 리튬의 전도성이 나쁘고, 리튬니켈 복합 산화 물질(제1 복합 산화물 입자(1) 및 제2 복합 산화물 입자(2)를 포함함)로부터의 리튬 이온의 이동을 저해하는 경우가 있다. 이들 리튬 화합물에 포함되는 리튬양은 잉여 리튬양으로서 존재량을 나타낼 수 있다.The lithium compound is a compound containing lithium other than lithium tungstate present on the surface of the primary particles (3, 7). Examples of the lithium compound include lithium hydroxide, lithium carbonate and the like. These lithium compounds are inferior in the conductivity of lithium and may inhibit the migration of lithium ions from the lithium nickel complex oxide material (including the first
정극 활물질(10) 중의 잉여 리튬양을 저감함으로써, 텅스텐산리튬(6)에 의한 리튬 이온의 이동 촉진 효과를 높이고, 충방전 시의 리튬니켈 복합 산화물로의 부하를 저감하여 출력 특성을 보다 향상시킴과 함께, 사이클 특성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 정극 활물질(10) 중의 잉여 리튬양을 상기 범위로 제어함으로써, 리튬니켈 복합 산화물 입자(제1 복합 산화물 입자(1) 및 제2 복합 산화물 입자(2)를 포함함) 사이에서의 리튬 이온의 이동도 균일화되고, 특정한 리튬니켈 복합 산화물 입자에 부하가 걸리는 것이 억제되어, 상기 효과를 높일 수 있다.By reducing the amount of excess lithium in the positive electrode
또한, 잉여 리튬양의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 전지 특성의 저하를 억제한다는 관점에서, 0.01질량% 이상인 것이 바람직하다. 잉여 리튬양이 지나치게 적어지는 것은 리튬니켈 복합 산화물 입자의 결정 중으로부터 과잉으로 리튬이 인발되어 있는 것을 나타내고, 전지 특성이 저하되기 쉽다. 또한, 잉여 리튬양은, 정극 활물질에 순수를 가하여 일정 시간 교반 후, 여과한 여과액의 pH를 측정하면서 염산을 더해감으로써 출현하는 중화점으로부터 용출되는 리튬의 화합물 상태를 분석함으로써, 산출할 수 있다.The lower limit of the amount of residual lithium is not particularly limited, but is preferably 0.01% by mass or more from the viewpoint of suppressing deterioration of battery characteristics. An excessively small amount of excess lithium indicates that lithium is excessively drawn out from the crystal of the lithium-nickel composite oxide particle, and battery characteristics are liable to be deteriorated. The amount of excess lithium can be calculated by adding pure water to the positive electrode active material and stirring for a certain period of time and then analyzing the state of the lithium compound eluted from the neutralization point appearing by adding hydrochloric acid while measuring the pH of the filtered solution .
정극 활물질(10)은 황산근(황산기) 함유량이 바람직하게는 0.05질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.025질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.020질량% 이하이다. 정극 활물질(10) 중의 황산기 함유량이 0.05질량%를 초과하면, 전지를 구성할 때, 정극 활물질의 불가역 용량에 상당하는 만큼, 부극 재료를 한층 더 전지에 사용할 수밖에 없고, 그 결과, 전지 전체로서의 중량당 및 체적당의 용량이 작아지는데다가, 불가역 용량으로서 부극에 축적된 여분의 리튬은 안전성의 면에서도 문제가 되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 정극 활물질(10) 중의 황산근 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.001질량% 이상이다. 황산근 함유량은 IPC 발광 분광 분석(ICP법)에 의해, 측정된 S(황 원소)양을, 황산근(SO4)량으로 환산하여 구할 수 있다.The content of the sulfate group (sulfate group) in the positive electrode
또한, 정극 활물질(10) 전체(제1 복합 산화물 입자(1) 및 제2 복합 산화물 입자(2)를 포함함)의 리튬양은 정극 활물질 중의 Ni, Co 및 M의 원자수의 합(Me)과 Li의 원자수의 비(Li/Me)가 0.95 이상 1.20 이하의 범위인 것이 바람직하고, 0.97 이상 1.15 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다. Li/Me가 0.95 미만이면, 얻어진 정극 활물질을 사용한 비수계 전해질 이차 전지에 있어서의 정극의 반응 저항이 커지기 때문에, 전지의 출력이 낮아져 버린다. 또한, Li/Me가 1.20을 초과하면, 정극 활물질의 초기 방전 용량이 저하됨과 함께, 정극의 반응 저항도 증가해 버린다. Li/Me는 IPC 발광 분광 분석(ICP법)에 의해, 측정할 수 있다.The lithium amount of the entire positive electrode active material 10 (including the first
제1 복합 산화물 입자(1)의 코어재(5)로서의 리튬니켈 복합 산화물 입자는, 조성이 Liz1Ni1 -x1- y1Cox1M1 y1O2(단, 0≤x1≤0.35, 0≤y1≤0.35, 0.95≤z1≤1.15, M1은 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현된다. 코어재(5)에 있어서의 Li/Me는 0.95 이상 1.15 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.95 이상 1.10 이하인 것이 더욱 바람직하다.Lithium nickel composite oxide particle as a
정극 활물질(10)은 제1 복합 산화물 입자(1)의 일차 입자(3a, 3b) 표면에 텅스텐산리튬(6a, 6b)을 형성하여, 출력 특성 및 사이클 특성을 개선하는 것이다. 또한, 정극 활물질로서의 입경, 탭 밀도 등의 분체 특성은 통상 사용되는 정극 활물질의 범위 내이면 된다.The positive electrode
또한, 리튬니켈 복합 산화물 입자의 일차 입자 표면에, 텅스텐산리튬을 설치하는 것에 의한 효과는, 예를 들어 리튬코발트계 복합 산화물, 리튬망간계 복합 산화물, 리튬니켈코발트망간계 복합 산화물 등의 분말, 또한 본 발명에서 게재한 정극 활물질뿐만 아니라 일반적으로 사용되는 리튬 이차 전지용 정극 활물질에도 적용할 수 있다.The effect of providing lithium tungstate on the surface of the primary particles of the lithium-nickel composite oxide particle can be achieved by using a powder such as a lithium-cobalt-based composite oxide, lithium-manganese-based composite oxide, lithium nickel- The present invention can be applied not only to the positive electrode active material of the present invention but also to the generally used positive electrode active material for a lithium secondary battery.
(2) 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법(2) Manufacturing method of positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery
도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 정극 활물질(10)의 제조 방법은 텅스텐산리튬(LWO 화합물)(6)을 포함하는 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자(제1 복합 산화물 입자)(1)와, LWO 화합물(6)을 포함하지 않는 제2 리튬니켈 복합 산화물 입자(제2 복합 산화물 입자)(2)를 혼합하는 것을 구비한다. 또한, 도 4는 제1 복합 산화물 입자(1)의 제조 방법의 일례를 나타내는 도면이고, 제1 복합 산화물 입자(1)의 제조 방법을 설명할 때, 적절히 도 5를 참조한다. 또한, 이하의 설명은 제조 방법의 일례이고, 제조 방법을 한정하는 것은 아니다.1 (B), the production method of the positive electrode
제1 복합 산화물 입자(1)는, 조성이 Liz1Ni1 -x1- y1Cox1M1 y1O2(단, 0≤x1≤0.35, 0≤y1≤0.35, 0.95≤z1≤1.15, M1은 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현되고, 복수의 일차 입자가 서로 응집한 이차 입자를 포함하는 코어재(5)와, 제1 복합 산화물 입자(1)(코어재)의 표면 및 내부에 위치하는 일차 입자(3)의 표면의 적어도 일부에 존재하는 LWO 화합물(6)로 구성된다. 제1 복합 산화물 입자(1)의 제조 방법은 텅스텐산리튬을 표면에 존재시킬 수 있는 것이면 되고, 종래 공지의 제조 방법을 사용할 수 있다. 이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 제1 복합 산화물 입자(1)의 제조 방법 일례에 대하여 설명한다.A first complex oxide particles (1) is a composition of Li z1 Ni 1 -x1- y1 Co x1
제1 복합 산화물 입자(1)의 제조는, 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 먼저, 조성이 Liz3Ni1 -x3- y3Cox3M1 y3O2(단, 0.00≤x3≤0.35, 0.00≤y3≤0.35, 0.95≤z3≤1.20, M1은 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현되고, 복수의 일차 입자가 응집하여 구성된 이차 입자를 포함하는 텅스텐 피복 모재(이하, 간단히 「모재」라고도 함)와, 모재 전량에 대하여 2질량% 이상의 수분과, 텅스텐 화합물을 함유하는 텅스텐 혼합물을 조정한다. 고용량화와 고안전성의 관점에서, 0.01≤x3≤0.10, 0.01≤y3≤0.05, 0.97≤z3≤1.05로 하는 것이 바람직하다.A first complex oxide particles (1) are prepared, as shown in Fig. 4 (A), first, a composition of Li 1 Ni z3 -x3- Co x3 y3 y3 M 1 O 2 (end of, 0.00≤x3≤0.35 , 0.00≤y3≤0.35, 0.95≤z3≤1.20, M 1 is represented by at least one element) selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al, is configured with a plurality of primary particles are agglomerated A tungsten-coated base material (hereinafter simply referred to as " base material ") containing secondary particles and a tungsten mixture containing at least 2% by mass of water and tungsten compound in the total amount of the base material are adjusted. From the viewpoint of high capacity and high safety, it is preferable that 0.01? X3? 0.10, 0.01? Y3? 0.05, and 0.97? Z3?
텅스텐 혼합물은 모재 전량에 대하여 수분을 2질량% 이상 함유한다. 이에 의해, 이차 입자(모재) 외부와 통하고 있는 일차 입자간의 공극이나, 불완전한 일차 입자간의 입계에, 수분과 함께 텅스텐 화합물 중의 텅스텐이 침투하여, 일차 입자 표면에 충분한 양의 텅스텐을 분산시킬 수 있다. 수분의 양의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 20질량% 이하이다. 과도하게 수분량이 많은 경우, 후속 공정의 열처리 효율이 저하되거나, 리튬 금속 복합 산화물 입자(모재)로부터의 리튬의 용출이 증가하여 텅스텐 혼합물 중의 용출된 Li몰비가 지나치게 높아지거나 하여, 얻어지는 정극 활물질을 전지의 정극에 사용했을 때의 전지 특성이 악화되는 경우가 있다.The tungsten mixture contains 2% by mass or more of water with respect to the entire base material. As a result, tungsten in the tungsten compound penetrates the voids between the primary particles communicating with the outside of the secondary particles (base material) and the intergranular particles between the incomplete primary particles, and a sufficient amount of tungsten can be dispersed on the surfaces of the primary particles . The upper limit of the amount of water is not particularly limited, but is, for example, 20 mass% or less. In the case where the excessive amount of water is excessive, the heat treatment efficiency of the subsequent process is lowered, or the elution of lithium from the lithium metal composite oxide particles (base material) increases, so that the molar ratio of Li eluted in the tungsten mixture becomes excessively high, The battery characteristics when used in the positive electrode of the battery may deteriorate.
모재 전량에 대한 수분의 양은, 바람직하게는 2질량% 이상 20질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 3질량% 이상 15질량% 이하이고, 더욱 바람직하게는 3질량% 이상 10질량% 이하이다. 수분의 양이 상기 범위인 경우, 수분 중에 용출된 리튬분에 의해 pH가 상승하고, 과잉의 리튬의 용출을 억제하는 효과를 나타낸다. 또한, 텅스텐 혼합물로의 수분량은, 후술하는 바와 같이 모재를 수세 및 고액 분리함으로써, 상기 범위로 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 모재 분말에 있어서의 Ni, Co 및 M1의 몰비는 제1 복합 산화물 입자(1)(코어재(5))까지 유지된다.The amount of moisture with respect to the total amount of the base material is preferably 2 mass% or more and 20 mass% or less, more preferably 3 mass% or more and 15 mass% or less, further preferably 3 mass% or more and 10 mass% or less. When the amount of water is in the above range, the pH is raised by the lithium component eluted in the water, and the effect of suppressing the elution of excessive lithium is exhibited. The water content in the tungsten mixture can be easily controlled within the above range by washing the base material with water and solid-liquid separation as described later. The molar ratio of Ni, Co and M 1 in the base material powder is maintained up to the first complex oxide particle 1 (core material 5).
텅스텐 화합물은 텅스텐(W)을 포함하는 화합물이고, 텅스텐 혼합물에 함유되는 수분에 용해될 정도의 수용성을 갖는 것이 바람직하다. 텅스텐 화합물이 수용성인 경우, 텅스텐(W)을 이차 입자(모재) 내부의 일차 입자 표면까지 충분히 침투시킬 수 있다. 텅스텐 화합물은, 예를 들어 고체의 상태여도 되고, 수용액의 상태여도 된다. 텅스텐 화합물이 수용액의 상태인 경우, 텅스텐 화합물(수용액)은 이차 입자(모재) 내부의 일차 입자 표면까지 침투할 수 있는 양이면 되고, 수용액 중의 일부에 고체의 상태를 포함해도 된다. 또한, 텅스텐 화합물은, 상온에서는 물에 용해시키는 것이 곤란해도, 열처리 시의 가온으로 물에 용해되는 화합물이면 된다. 또한, 텅스텐 화합물은, 텅스텐 혼합물 중의 수분은 모재에 함유되는 리튬에 의해 알칼리성이 되기 때문에, 알칼리성에 있어서 용해 가능한 화합물이어도 된다.The tungsten compound is a compound containing tungsten (W), and preferably has a water solubility such that it is soluble in the water contained in the tungsten mixture. When the tungsten compound is water-soluble, tungsten (W) can sufficiently penetrate to the primary particle surface inside the secondary particles (base material). The tungsten compound may be, for example, a solid state or an aqueous solution state. When the tungsten compound is in the form of an aqueous solution, the tungsten compound (aqueous solution) may be an amount capable of penetrating to the primary particle surface in the secondary particle (base material), and may include a solid state in a part of the aqueous solution. The tungsten compound may be a compound that dissolves in water at room temperature, or dissolves in water at the time of heat treatment. Further, in the tungsten compound, the water content in the tungsten mixture is alkaline due to the lithium contained in the base material, so that the tungsten compound may be soluble in alkalinity.
텅스텐 화합물로서는, 물에 용해 가능한 화합물이라면, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 산화텅스텐, 텅스텐산, 텅스텐산리튬, 텅스텐산암모늄, 텅스텐산나트륨 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 불순물 혼입의 가능성이 낮다는 관점에서, 산화텅스텐, 텅스텐산, 텅스텐산리튬, 텅스텐산암모늄이 보다 바람직하고, 산화텅스텐(WO3), 텅스텐산(WO3ㆍH2O), 텅스텐산리튬(Li2WO4, Li4WO5, Li6W2O9)이 보다 바람직하다. 텅스텐 화합물은 1종을 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.The tungsten compound is not particularly limited as long as it is a water-soluble compound, and examples thereof include tungsten oxide, tungstic acid, lithium tungstate, ammonium tungstate, and sodium tungstate. Of these, tungsten oxide, tungstic acid, lithium tungstate and ammonium tungstate are more preferable, and tungsten oxide (WO 3 ), tungstic acid (WO 3 .H 2 O), tungsten More preferable is lithium lithium (Li 2 WO 4 , Li 4 WO 5 , Li 6 W 2 O 9 ). The tungsten compound may be used alone or in combination of two or more.
텅스텐 혼합물에 함유되는 텅스텐(W)양에 대한, 수분과 텅스텐 화합물, 또는 수분과 텅스텐 화합물과 리튬 화합물에 함유되는 리튬(Li) 전량의 몰비(이하, 「Li몰비」라고 함)의 상한은, 바람직하게는 5.0 이하이고, 보다 바람직하게는 4.5 미만이고, 더욱 바람직하게는 4.0 이하이다. Li몰비의 상한이 상기 범위인 경우, 제1 복합 산화물 입자의 잉여 리튬양을 억제하고, 출력 특성을 향상시킴과 함께, 사이클 특성을 향상시킬 수 있다.The upper limit of the molar ratio of the water and the tungsten compound or the total amount of lithium (Li) contained in the water and the tungsten compound to the lithium compound (hereinafter referred to as " Li molar ratio ") with respect to the amount of tungsten (W) Preferably 5.0 or less, more preferably 4.5 or less, and further preferably 4.0 or less. When the upper limit of the Li molar ratio is in the above range, the excess lithium amount of the first composite oxide particle can be suppressed, the output characteristics can be improved, and the cycle characteristics can be improved.
한편, Li몰비의 하한은, 바람직하게는 0.5 이상이고, 보다 바람직하게는 1.0 이상이고, 더욱 바람직하게는 1.5 이상이다. 텅스텐 혼합물 중의 Li몰비로서 계산되는 리튬은, 텅스텐 화합물에서 유래하는 텅스텐(W)과, 나중의 열처리 시 텅스텐산리튬을 형성한다. 리튬의 적어도 일부는 모재에서 유래하는 리튬으로 할 수 있다. Li몰비의 하한이 0.5 미만인 경우, Li몰비가 0.5 미만이 되면, 모재로부터 인발되어, 텅스텐산리튬을 형성하는 리튬이 지나치게 많아져, 제1 복합 산화물 입자의 전지 특성이 저하되는 경우가 있다.On the other hand, the lower limit of the Li molar ratio is preferably 0.5 or more, more preferably 1.0 or more, and still more preferably 1.5 or more. Lithium calculated as a molar ratio of Li in the tungsten mixture forms tungsten (W) derived from a tungsten compound and lithium tungstate upon a subsequent heat treatment. At least a part of the lithium may be lithium derived from the base material. When the lower limit of the Li molar ratio is less than 0.5, if the Li molar ratio is less than 0.5, lithium from the base material is drawn out from the base material and lithium tungstate is formed excessively, thereby deteriorating the battery characteristics of the first composite oxide particle.
텅스텐 혼합물 중에 함유되는 텅스텐양은 모재에 포함되는 Ni, Co 및 M의 원자수의 합계에 대하여, 바람직하게는 0.05원자% 이상 3.0원자% 이하, 보다 바람직하게는 0.05원자% 이상 2.0원자% 이하, 더욱 바람직하게는 0.08원자% 이상 1.0원자% 이하이다. 텅스텐양이 상기 범위인 것에 의해, 제1 복합 산화물 입자(1) 중의 텅스텐산리튬에 포함되는 텅스텐양을 바람직한 범위로 할 수 있고, 정극 활물질(1)을 이차 전지에 사용했을 때에, 높은 충방전 용량과 출력 특성을 보다 높은 레벨에서 양립시킬 수 있다.The amount of tungsten contained in the tungsten mixture is preferably 0.05 atom% or more and 3.0 atom% or less, more preferably 0.05 atom% or more and 2.0 atom% or less, relative to the total number of atoms of Ni, Co, and M contained in the base material And preferably 0.08 atom% or more and 1.0 atom% or less. When the amount of tungsten is within the above range, the amount of tungsten contained in lithium tungstate in the first
또한, 상기의 텅스텐 혼합물의 조정 시, 텅스텐 혼합물의 수분이 2질량% 이상이 되도록 텅스텐 화합물과 함께 수분을 공급하여 혼합하면 좋고, 텅스텐 화합물의 수용액이나 텅스텐 화합물과 물을 개별로 공급해도 된다.When adjusting the above tungsten mixture, water may be supplied and mixed with the tungsten compound so that the water content of the tungsten mixture is 2 mass% or more. Alternatively, an aqueous solution of tungsten compound or water and tungsten compound may be separately supplied.
또한, 텅스텐산리튬을 형성하는 리튬원은, 예를 들어 텅스텐산리튬 등의 텅스텐 화합물에서 유래하는 리튬, 또는 모재(Liz3Ni1 -x3- y3Cox3M1 y3O2 또는 잉여 리튬)에서 유래하는 리튬으로 할 수 있다. 또한, 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이, 텅스텐 혼합물은 모재, 수분, 텅스텐 화합물 이외에, 텅스텐을 포함하지 않는 리튬 화합물을 함유시켜도 된다. 이 리튬 화합물은 텅스텐산리튬을 형성하는 리튬원으로 할 수 있다. 텅스텐을 포함하지 않는 리튬 화합물로서는, 수산화리튬 등의 수용성 화합물을 들 수 있다.Further, the lithium source forming the lithium tungstate is a lithium source derived from, for example, a tungsten compound such as lithium tungstate, or a lithium source derived from a base material (Li z 3 Ni 1 -x 3 -y 3 Co x 3 M 1 y 3 O 2 or surplus lithium) And can be derived from lithium. Further, as shown in Fig. 4 (B), the tungsten mixture may contain a lithium compound not containing tungsten in addition to the base material, water, and tungsten compound. The lithium compound may be a lithium source that forms lithium tungstate. Examples of the lithium compound not containing tungsten include water-soluble compounds such as lithium hydroxide.
도 5는 제1 복합 산화물 입자(1)의 제조 공정 중에서 얻어지는 텅스텐 혼합물의 조정 방법의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 모재가 되는 리튬니켈 복합 산화물 입자는 텅스텐 혼합물을 조정하기 전에 수세해도 된다. 수세는 모재와 물을 혼합하고 슬러리화하여 행할 수 있다. 모재를 수세한 경우, 전지 특성을 열화시키는 과잉으로 존재하는 미반응의 리튬 화합물이나 황산근 등의 불순물 원소를 제거할 수 있다. 미반응의 리튬 화합물로서는, 수산화리튬이나 탄산리튬 등을 들 수 있다.5 is a view showing an example of a method of adjusting a tungsten mixture obtained in the process of manufacturing the first composite oxide particle (1). As shown in Fig. 5, the lithium-nickel composite oxide particles to be the base material may be washed with water before adjusting the tungsten mixture. Washing can be performed by mixing the base material with water and slurrying. When the base material is washed with water, impurity elements such as unreacted lithium compounds and sulfuric acid radicals existing in excess to deteriorate battery characteristics can be removed. Examples of the unreacted lithium compound include lithium hydroxide and lithium carbonate.
모재를 수세한 경우, 텅스텐 혼합물 중의 수분 중에 존재하는 리튬양이 저감되어, 상기의 Li몰비의 상한을 용이하게 제어할 수 있다. 통상, 금속 복합 수산화물, 혹은 금속 복합 산화물과 리튬 화합물을 소성하여 얻어진 리튬 금속 복합 산화물은 이차 입자나 일차 입자의 표면에 미반응의 리튬 화합물이 존재하고 있다. 모재에 포함되는 미반응의 리튬 화합물에서 유래하는 리튬(Li)은 텅스텐 혼합물을 조정할 때, 첨가한 수분 중에 용출된다. 수분 중에 용출되는 리튬양이 지나치게 많아지는 경우, Li몰비의 상한을 상기 범위로 제어하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.When the base material is washed with water, the amount of lithium present in the water in the tungsten mixture is reduced, and the upper limit of the Li mole ratio can be easily controlled. In general, lithium metal complex oxides obtained by firing a metal complex hydroxide or a metal complex oxide with a lithium compound have unreacted lithium compounds on the surfaces of secondary particles and primary particles. Lithium (Li) derived from the unreacted lithium compound contained in the base material is eluted in the added water when the tungsten mixture is adjusted. When the amount of lithium eluted in the water becomes excessively large, it may be difficult to control the upper limit of the Li molar ratio within the above range.
또한, 수세한 모재는 수분량을 조정하기 위해, 수세 후에 고액 분리해도 된다. 모재를 고액 분리한 경우, 텅스텐 혼합물에 함유되는 수분량을 용이하게 조정할 수 있다.Further, the washed base material may be subjected to solid-liquid separation after washing with water to adjust the water content. When the base material is subjected to solid-liquid separation, the amount of water contained in the tungsten mixture can be easily adjusted.
모재의 슬러리화에 의한 수세 조건은 미반응의 리튬 화합물을 충분히 저감할 수 있으면, 특별히 한정되지 않는다. 수세 후의 모재에 포함되는 미반응의 리튬 화합물량은, 예를 들어 모재의 전량에 대하여 0.08질량% 이하, 바람직하게는 0.05질량% 이하이다. 또한, 모재에 포함되는 미반응의 리튬 화합물량은 정극 활물질(1) 중의 잉여 리튬양과 동일한 방법으로 측정할 수 있다.The washing condition by the slurrying of the base material is not particularly limited as long as it can sufficiently reduce the unreacted lithium compound. The amount of the unreacted lithium compound contained in the base material after washing is, for example, 0.08 mass% or less, preferably 0.05 mass% or less, with respect to the total amount of the base material. The amount of the unreacted lithium compound contained in the base material can be measured in the same manner as the amount of excess lithium in the positive electrode
슬러리화에 의한 수세는, 예를 들어 모재 분말과 물을 혼합하고, 교반하여 행한다. 슬러리에 포함되는 모재 분말의 농도는, 예를 들어 물 1L에 대하여 200g이상 5000g 이하이다. 모재 분말의 농도를 이 범위로 한 경우, 모재로부터의 리튬의 용출에 의한 열화를 억제하면서, 미반응의 리튬 화합물을 보다 충분히 저감할 수 있다.Washing by slurrying is carried out, for example, by mixing the base material powder and water and stirring. The concentration of the base material powder contained in the slurry is, for example, from 200 g to 5000 g per 1 L of water. When the concentration of the base material powder is within this range, it is possible to sufficiently reduce the unreacted lithium compound while suppressing deterioration due to elution of lithium from the base material.
수세 시간은, 예를 들어 5분 이상 60분 이하 사이 정도로 할 수 있다. 수세 시간이 이 범위인 경우, 충분히 모재에 포함되는 미반응의 리튬 화합물량을 저감할 수 있다. 수세 온도는 10℃ 이상 40℃ 이하의 범위로 할 수 있다. 수세 온도가 이 범위인 경우, 충분히 모재에 포함되는 미반응의 리튬 화합물량을 저감할 수 있다.The washing time may be, for example, from 5 minutes to 60 minutes or less. When the water washing time is in this range, the amount of unreacted lithium compound contained in the base material can be reduced. The rinsing temperature may be in the range of 10 占 폚 to 40 占 폚. When the rinsing temperature is in this range, the amount of unreacted lithium compound contained in the base material can be reduced.
모재를 수세하는 경우, 상기와 같은 텅스텐 혼합물이 얻어지면, 텅스텐 화합물을 첨가하는 수순은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이, 모재와 텅스텐 화합물을 혼합하여, 텅스텐 혼합물을 조정한 후에, 텅스텐 혼합물(모재를 포함함)을 수세할 수 있다. 이 경우, 수세에 의해 텅스텐 화합물이 씻어 내어지므로, 텅스텐 혼합물 중의 텅스텐양이 부족해져 버리는 경우가 있다. 이로 인해, 예를 들어 도 5의 (B), (C)에 나타낸 바와 같이, 모재를 수세하는 공정 중 또는 고액 분리 공정 후의 적어도 한쪽의 공정에 있어서 텅스텐 화합물을 첨가하여, 텅스텐 혼합물을 얻는 것이 바람직하다.In the case of washing the base material, the procedure for adding the tungsten compound is not particularly limited as long as the tungsten mixture as described above is obtained. For example, as shown in Fig. 5A, after the tungsten mixture is adjusted by mixing the base material and the tungsten compound, the tungsten mixture (including the base material) may be washed with water. In this case, since the tungsten compound is washed out by washing with water, the amount of tungsten in the tungsten mixture sometimes becomes insufficient. Therefore, it is preferable to obtain a tungsten compound by adding a tungsten compound in at least one of the steps of washing the base material or the solid-liquid separation step, for example, as shown in FIGS. 5 (B) and 5 Do.
텅스텐 화합물을 수세 공정에 있어서 첨가하는 경우, 미리 모재(분말)와 혼합하는 물에 텅스텐 화합물을 가하여 수용액이나 현탁액으로 해도 되고, 모재와 물을 혼합하여 슬러리화한 후에, 슬러리 중에 텅스텐 화합물을 첨가해도 된다.When a tungsten compound is added in a water washing step, a tungsten compound may be added to water to be mixed with a base material (powder) in advance to prepare an aqueous solution or suspension. Alternatively, a tungsten compound may be added to the slurry after mixing the base material and water to form a slurry do.
도 5의 (B)에 나타낸 바와 같이, 모재의 수세 시에 텅스텐 화합물을 첨가하는 경우, 텅스텐 화합물은 수세 시의 슬러리에 전체 용해되는 화합물, 혹은 리튬을 포함하지 않는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 슬러리에 용해되고, 리튬을 포함하는 텅스텐 화합물로서는, 예를 들어 텅스텐산리튬(Li2WO4, Li4WO5, Li6W2O9)을 들 수 있고, 리튬을 포함하지 않는 텅스텐 화합물로서는, 예를 들어 산화텅스텐(WO3), 텅스텐산(WO3ㆍH2O)을 들 수 있다. 이들 텅스텐 화합물을 사용함으로써, 텅스텐 혼합물 중의 고체분의 텅스텐 화합물 중에 함유되는 리튬양에 영향을 받지 않아, 텅스텐 혼합물 중의 리튬양을 용이하게 제어할 수 있다.As shown in Fig. 5 (B), when a tungsten compound is added at the time of washing the base material, it is preferable to use a compound that dissolves the tungsten compound in the slurry at the time of water washing or a compound that does not contain lithium. Examples of the lithium-containing tungsten compound dissolved in the slurry include lithium tungstate (Li 2 WO 4 , Li 4 WO 5 , and Li 6 W 2 O 9 ), and as the tungsten compound containing no lithium , For example, tungsten oxide (WO 3 ) and tungstic acid (WO 3 .H 2 O). By using these tungsten compounds, the amount of lithium in the tungsten mixture can be easily controlled without being affected by the amount of lithium contained in the tungsten compound in the tungsten mixture.
도 5의 (C)에 나타낸 바와 같이, 텅스텐 화합물을 고액 분리 후에 첨가하는 경우, 고액 분리 시에 물과 함께 제거되는 리튬이나 텅스텐이 없고, 텅스텐 화합물이 모두 혼합물 중에 잔류하기 때문에, Li몰비의 제어가 용이해진다. 이 경우, 텅스텐 화합물은 수용액의 상태여도, 분말의 상태 어느 것이어도 된다.When the tungsten compound is added after the solid-liquid separation as shown in Fig. 5 (C), there is no lithium or tungsten to be removed together with water at the time of solid-liquid separation, and the tungsten compound remains in the mixture. . In this case, the tungsten compound may be in the form of an aqueous solution or a powder.
수세 공정 중에 텅스텐 화합물을 첨가하는 경우, 텅스텐 화합물은 수용액의 상태여도, 분말의 상태 어느 것이어도 된다. 텅스텐 화합물을 슬러리에 첨가하여 교반함으로써, 균일한 혼합물이 얻어진다.When a tungsten compound is added during the washing process, the tungsten compound may be in the form of an aqueous solution or a powder. The tungsten compound is added to the slurry and stirred to obtain a homogeneous mixture.
또한, 사용하는 텅스텐 화합물에, 수용액의 상태, 혹은 수용성 화합물을 사용하면, 수세 후의 고액 분리 공정에서 슬러리 중에 용해된 텅스텐 화합물의 대부분이 슬러리의 액 성분과 함께 제거된다. 그러나, 텅스텐 혼합물 중의 수분에 용해되어 있는 텅스텐에 의해, 텅스텐 혼합물 중의 텅스텐양을 충분한 것으로 할 수 있다. 텅스텐 혼합물 중의 텅스텐양은 수세 조건이나 고액 분리 조건에 의해, 수분량과 함께 안정된 것이 되므로, 예비 시험에 의해, 텅스텐 화합물의 종류, 첨가량과 함께 이들의 조건을 결정할 수 있다. 텅스텐 혼합물 중의 텅스텐에 대한 수분과 텅스텐 화합물에 함유되는 합계의 리튬양(이하, 합계 리튬양이라고 함)도 텅스텐양과 마찬가지로 예비 시험에 의해 결정할 수 있다.When the aqueous solution or a water-soluble compound is used for the tungsten compound to be used, most of the tungsten compound dissolved in the slurry is removed together with the slurry liquid component in the solid-liquid separation step after water washing. However, the amount of tungsten in the tungsten mixture can be made sufficient by tungsten dissolved in water in the tungsten mixture. The amount of tungsten in the tungsten mixture can be stabilized with water content by washing or solid-liquid separation conditions. Therefore, these conditions can be determined in addition to the kind and amount of tungsten compound to be added by a preliminary test. The amount of water for tungsten in the tungsten mixture and the total amount of lithium contained in the tungsten compound (hereinafter referred to as the total amount of lithium) can be determined by a preliminary test like the amount of tungsten.
또한, 수세 공정에 있어서 텅스텐 화합물을 첨가했을 때의 혼합물 중의 텅스텐양은 ICP 발광 분광법에 의해 구할 수 있다. 또한, 혼합물을 구성하는 수분에 포함되는 리튬양은 수세 후에 고액 분리한 액 성분 중의 ICP 발광 분광법에 의한 리튬의 분석값과 수분량으로부터 구할 수 있다.Further, the amount of tungsten in the mixture when the tungsten compound is added in the washing step can be determined by ICP emission spectroscopy. The amount of lithium contained in the water constituting the mixture can be determined from the analytical value of lithium and the water content by ICP emission spectroscopy in liquid components separated by solid-liquid separation after washing with water.
또한, 텅스텐 혼합물을 구성하는 고체분의 텅스텐 화합물에 함유되는 리튬양은, 수세 후의 액 성분과 동일 농도의 수산화리튬 수용액 중에 텅스텐 화합물을 가하여 수세 시와 동일한 조건에서 교반하고, 잔사로서 남은 텅스텐 화합물의 비율로부터 텅스텐 혼합물에 고체분으로서 남은 양을 산출하여, 고체분으로서 남은 텅스텐 화합물로부터 구할 수 있다.The amount of lithium contained in the tungsten compound of the solid component constituting the tungsten mixture is obtained by adding a tungsten compound to an aqueous lithium hydroxide solution having the same concentration as that of the liquid component after the water rinsing and stirring under the same conditions as those at the time of washing with water, The amount remaining as a solid component in the tungsten mixture is calculated from the remaining tungsten compound as a solid component.
또한, 고액 분리 공정 후에 텅스텐 화합물을 첨가했을 때의 혼합물 중의 텅스텐양은 첨가하는 텅스텐 화합물량으로부터 구할 수 있다.Further, the amount of tungsten in the mixture when the tungsten compound is added after the solid-liquid separation step can be obtained from the amount of the tungsten compound to be added.
한편, 텅스텐 혼합물 중의 합계 리튬양은, 수세 후에 고액 분리한 액 성분 중의 ICP 발광 분광법에 의한 리튬의 분석값과 수분량으로부터 구한 수분 중의 리튬양과, 첨가하는 텅스텐 화합물 혹은 텅스텐 화합물 및 리튬 화합물로부터 구한 리튬양의 합으로서 산출할 수 있다.On the other hand, the total amount of lithium in the tungsten mixture is determined by the amount of lithium in the water determined from the analytical value and water content of lithium in the liquid component separated by solid-liquid separation after washing with water and the amount of lithium in the tungsten compound, Can be calculated as a sum.
고액 분리 공정 후에 텅스텐 화합물을 수용액으로서 첨가하는 경우, 수분량은 지금까지 설명한 바와 같이 바람직하게는 20질량%를 초과하는 일이 없도록, 수용액을 조정할 필요가 있고, 텅스텐 농도를 0.05mol/L 이상 2mol/L 이하로 하는 것이 바람직하다. 텅스텐 농도를 상기 범위로 하는 경우, 텅스텐 혼합물의 수분을 억제하면서, 필요한 텅스텐양을 첨가할 수 있다. 수분량이 20질량%를 초과한 경우에는, 다시 고액 분리하여 수분을 조정하면 되지만, 제거한 액 성분의 텅스텐양과 리튬양을 구하고, 혼합물의 Li몰비를 확인하는 것이 필요해진다.When the tungsten compound is added as an aqueous solution after the solid-liquid separation step, it is necessary to adjust the aqueous solution so that the water content does not exceed 20 mass%, as described above, and the tungsten concentration is preferably 0.05 mol / L or more and 2 mol / L or less. When the tungsten concentration is within the above range, the amount of tungsten necessary can be added while suppressing the moisture content of the tungsten mixture. When the water content exceeds 20 mass%, it is necessary to adjust the water content again by solid-liquid separation, but it is necessary to determine the amount of tungsten and the amount of lithium in the removed liquid component to confirm the Li molar ratio of the mixture.
텅스텐 혼합물에 포함되는 수분량을 2질량% 이상으로 하기 위해, 고액 분리 후의 혼합은 50℃ 이하의 온도에서 행하는 것이 바람직하다. 50℃를 초과하는 온도로 하면, 혼합 중의 건조에 의해 수분량이 2질량% 미만이 되는 경우가 있다.In order to make the water content included in the
텅스텐 화합물과의 혼합은 균일하게 혼합 가능한 장치라면 한정되지 않고, 일반적인 혼합기를 사용할 수 있다. 예를 들어, 셰이커 믹서나 뢰디게 믹서, 쥴리아 믹서, V블렌더 등을 사용하여 리튬 금속 복합 산화물 입자의 형해가 파괴되지 않을 정도로 텅스텐 화합물과 충분히 혼합하면 된다.The mixing with the tungsten compound is not limited as long as it is a device capable of mixing uniformly, and a general mixer can be used. For example, the lithium metal composite oxide particles may be sufficiently mixed with the tungsten compound to such an extent that the fracture of the lithium metal composite oxide particles is not destroyed by using a shaker mixer, a Reedge mixer, a Julia mixer, or a V blender.
제1 복합 산화물 입자(1)의 성분 조성은, 모재로 하는 복합 산화물 입자와, 조정 공정에 있어서 첨가하여 증가하는 텅스텐과, 필요에 따라 첨가되는 리튬분으로 구성된다. 이로 인해, 모재는 고용량과 저반응 저항의 관점에서, 조성이 일반식 LizNi1 -x- yCoxMyO2(단, 0 <x≤0.35, 0≤y≤0.35, 0.95≤z≤1.20, M은 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현되는 리튬 금속 복합 산화물을 사용하는 것이 바람직하다.The composition of the first complex oxide particle (1) is composed of a composite oxide particle as a base material, tungsten which is increased by addition in the adjustment process, and a lithium component which is added as required. In view of the high capacity and low reaction resistance, the base material preferably has a composition represented by the general formula Li z Ni 1 -x- y Co x M y O 2 (with 0 < x ? 0.35, 0? Y? 0.35, 0.95? Z Lt; 1.20, and M is at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al).
한편, 모재를 수세하는 경우, 수세 시의 리튬 용출에 의해, 모재 중의 Li/Me(일반식에 있어서의 z에 상당)가 감소하기 때문에, 미리 예비 시험에 의해 감소량을 확인해 두고, 수세 전의 재료로서 Li/Me를 조정한 모재를 사용할 수 있다. 일반적인 수세 조건에 의한 Li/Me의 감소량은 0.03 내지 0.08 정도이다. 또한, 혼합 공정에서 수분을 공급했을 때에도 소량이지만 리튬이 용출된다. 따라서, 수세를 하는 경우, 수세 전의 모재의 Li/Me를 나타내는 z는 0.95≤z≤1.20으로 하는 것이 바람직하고, 0.97≤z≤1.15로 하는 것이 보다 바람직하다.On the other hand, in the case of washing the base material, Li / Me (equivalent to z in the general formula) in the base material is reduced by dissolving lithium in the washing with water, so the reduction amount is confirmed by a preliminary test in advance, Li / Me adjusted base material can be used. The amount of reduction of Li / Me by general water washing conditions is about 0.03 to 0.08. Further, even when a small amount of water is supplied in the mixing step, lithium is eluted. Therefore, in the case of washing with water, z representing Li / Me of the base material before washing is preferably 0.95? Z? 1.20, more preferably 0.97? Z? 1.15.
또한, 전해액과의 접촉 면적을 많게 하는 것이 출력 특성의 향상에 유리한 점에서, 일차 입자 및 일차 입자가 응집하여 형성된 이차 입자로 구성되고, 이차 입자에 전해액이 침투 가능한 공극 및 입계를 갖는 리튬 금속 복합 산화물 분말을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, since it is advantageous in improving the output characteristics that the contact area with the electrolytic solution is increased, it is advantageous in that it is composed of secondary particles formed by agglomeration of primary particles and primary particles, It is preferable to use an oxide powder.
또한, 모재와 텅스텐 화합물, 혹은 텅스텐 화합물 및 리튬 화합물을 혼합할 때에는, 일반적인 혼합기를 사용할 수 있다. 예를 들어, 셰이커 믹서나 뢰디게 믹서, 쥴리아 믹서, V블렌더, 에어 블렌더 등을 사용하여 텅스텐 피복 모재의 형해가 파괴되지 않을 정도로 충분히 혼합하면 된다. 또한, 모재에 포함되는 잉여 Li이 이산화탄소를 흡착함으로써 탄산리튬이 되어, 가스 발생의 원인이 되기 때문에, 혼합 분위기는 이산화탄소 농도가 0 내지 100ppm에서 행하는 것이 바람직하다.When mixing the base material and the tungsten compound, or the tungsten compound and the lithium compound, a general mixer can be used. For example, a shaker mixer, a loader mixer, a julia mixer, a V blender, an air blender or the like may be used to sufficiently mix the moldings of the tungsten-coated base material so as not to be broken. In addition, the surplus Li contained in the base material adsorbs carbon dioxide to form lithium carbonate, which causes gas generation. Therefore, it is preferable that the mixed atmosphere is performed at a carbon dioxide concentration of 0 to 100 ppm.
이어서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기와 같이 얻어진 텅스텐 혼합물을 열처리한다. 열처리함으로써, 텅스텐 혼합물의 수분에 포함되는 리튬과 텅스텐이 반응하여, 모재(코어재)의 일차 입자 표면에, 텅스텐산리튬(LWO 화합물)이 형성되어, 제1 복합 산화물 입자(1)가 얻어진다.Then, as shown in Fig. 4, the tungsten mixture thus obtained is heat-treated. By the heat treatment, lithium contained in the water of the tungsten mixture reacts with tungsten, and lithium tungstate (LWO compound) is formed on the surface of the primary particles of the base material (core material) to obtain the first composite oxide particle (1) .
열처리 조건은 모재(코어재)의 일차 입자 표면에 LWO 화합물(6)이 형성되는 조건이라면, 특별히 한정되지 않는다. 열처리 조건은, 예를 들어 정극 활물질(10)을 이차 전지에 사용했을 때의 전기 특성의 열화를 방지한다는 관점에서, 분위기 중의 수분이나 탄산과의 반응을 피하고, 산소 분위기 등과 같은 산화성 분위기, 혹은 진공 분위기 중에서 행할 수 있다.The heat treatment conditions are not particularly limited as long as the
또한, 열처리 온도로서는, 정극 활물질(10)을 이차 전지에 사용했을 때의 전기 특성의 열화를 방지한다는 관점에서, 100℃ 이상 600℃ 이하의 온도에서 열처리하는 것이 바람직하다. 열처리 온도가 100℃ 미만에서는 수분의 증발이 충분하지 않아, LWO 화합물(6)이 충분히 형성되지 않는 경우가 있다. 한편, 열처리 온도가 600℃를 초과하면, 리튬 금속 복합 산화물의 일차 입자가 소결을 일으킴과 함께 일부의 텅스텐이 리튬 금속 복합 산화물의 층상 구조에 고용되어 버리기 때문에, 전지의 충방전 용량이 저하되는 경우가 있다.It is preferable that the heat treatment is performed at a temperature of 100 占 폚 or higher and 600 占 폚 or lower from the viewpoint of preventing deterioration of electrical characteristics when the positive electrode
한편, 텅스텐 혼합물에 포함되는 텅스텐 화합물이, 수분에 용해되지 않고 고형물로서 잔존하고 있는 경우, 특히 고액 분리 공정 후에 텅스텐 화합물을 분말로서 첨가한 경우는, 이 고형물의 용해가 충분히 행해지는 동안, 예를 들어 90℃를 초과할 때까지는 승온 속도를 0.8 내지 1.2℃/분으로 하는 것이 바람직하다. 텅스텐 혼합물을 조정하는 공정에 있어서도 텅스텐 화합물의 분말은 혼합물에 포함되는 수분에 용해되지만, 이와 같은 승온 속도로 함으로써, 승온 중에 고체의 텅스텐 화합물을 충분히 용해시켜, 이차 입자 내부의 일차 입자 표면까지 침투시킬 수 있다. 또한, 고체의 텅스텐 화합물을 용해시키는 경우에는, 용해가 충분히 행해지는 동안은 수분이 휘발하지 않도록 밀폐된 용기 내에서 열처리하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the tungsten compound contained in the tungsten mixture is not dissolved in water and remains as a solid matter, and particularly when a tungsten compound is added as a powder after the solid-liquid separation step, while the solids are sufficiently dissolved, It is preferable to set the temperature raising rate to 0.8 to 1.2 캜 / minute until it exceeds 90 캜. Even in the step of adjusting the tungsten compound, the powder of the tungsten compound is dissolved in the water contained in the mixture. However, at such a temperature raising rate, the solid tungsten compound is sufficiently dissolved during the heating to penetrate the surface of the primary particles in the secondary particles . In the case of dissolving a solid tungsten compound, it is preferable that heat treatment is performed in a closed container so that moisture does not volatilize while the dissolution is sufficiently performed.
열처리 시간은 특별히 한정되지 않지만, 텅스텐 혼합물 중의 수분을 충분히 증발시켜 LWO 화합물(6)을 형성한다는 관점에서, 3시간 이상 20시간 이하로 하는 것이 바람직하고, 5시간 이상 15시간 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.The heat treatment time is not particularly limited, but is preferably from 3 hours to 20 hours, more preferably from 5 hours to 15 hours from the viewpoint of sufficiently evaporating the water in the tungsten mixture to form the LWO compound (6) Do.
열처리는, 모재의 일차 입자 표면에 존재하는 리튬 화합물과 텅스텐 화합물을 반응시켜 텅스텐 화합물을 용해시켜, 일차 입자 표면에 텅스텐을 분산시키는 제1 열처리를 행하는 것과, 제1 열처리 후, 제1 열처리의 온도보다 높은 온도에서 열처리함으로써, 리튬니켈 복합 산화물 입자의 일차 입자 표면에 텅스텐산리튬 화합물을 형성시키는 제2 열처리를 행하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.The heat treatment may be performed by a first heat treatment in which a tungsten compound is dissolved by reacting a lithium compound existing on the surface of the primary particles of the base material with a tungsten compound to perform a first heat treatment for dispersing tungsten on the surface of the primary particles, And then performing a second heat treatment for forming a lithium tungstate compound on the surface of primary particles of the lithium-nickel composite oxide particle by heat-treating at a higher temperature.
제1 열처리에 있어서, 텅스텐 화합물을 포함하는 텅스텐 혼합물을 가열함으로써, 혼합물 중에 용출되어 있는 리튬뿐만 아니라, 모재의 일차 입자 표면에 잔존하고 있는 리튬 화합물이 텅스텐 화합물과 반응하여 용해된다. 이에 의해, 얻어지는 텅스텐 피복 복합 산화물 입자에 있어서의 잉여 리튬을 대폭으로 저감하여 전지 특성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 모재 중에 과잉으로 존재하는 리튬을 인발하는 효과도 갖고, 그 인발된 리튬은 텅스텐 화합물과 반응하여, 텅스텐 피복 복합 산화물 입자가 되었을 때의 결정성의 향상에도 기여하고, 전지 특성을 보다 높은 것으로 할 수 있다. 제1 열처리에 의해, 텅스텐은 텅스텐 혼합물 중의 수분에 충분히 용해되어, 모재의 이차 입자 내부의 일차 입자간의 공극이나 불완전한 입계까지 침투하여, 일차 입자 표면에 텅스텐을 분산시킬 수 있다.In the first heat treatment, by heating the tungsten compound containing tungsten compound, not only the lithium eluted in the mixture but also the lithium compound remaining on the surface of the primary particles of the base material reacts with the tungsten compound to dissolve. As a result, the surplus lithium in the obtained tungsten-coated composite oxide particles can be greatly reduced and battery characteristics can be improved. Further, it has an effect of drawing excess lithium present in the base material, and the drawn lithium reacts with the tungsten compound to contribute to the improvement of the crystallinity when the tungsten-coated composite oxide particles are formed, . By the first heat treatment, tungsten is sufficiently dissolved in moisture in the tungsten mixture, and penetrates into voids or incomplete grain boundaries between primary particles in the secondary particles of the base material, and tungsten can be dispersed on the surface of the primary particles.
제1 열처리에 있어서의, 열처리 온도는 60 내지 80℃로 하는 것이 바람직하다. 열처리 온도가 이 범위인 경우, 반응이 충분히 진행되고, 또한 텅스텐이 침투할 때까지 수분이 잔존할 수 있고, 리튬 화합물과 텅스텐 화합물을 반응시켜, 일차 입자 표면에 텅스텐을 충분히 분산시킬 수 있다. 제1 열처리 온도가 60℃ 미만인 경우, 모재의 일차 입자 표면에 존재하는 리튬 화합물과 텅스텐 화합물의 반응이 충분히 일어나지 않아, 필요량의 텅스텐산리튬이 합성되지 않는 경우가 있다. 한편, 제1 열처리 온도가 80℃보다 높은 경우는, 수분의 증발이 지나치게 빠르기 때문에, 일차 입자의 표면에 존재하는 리튬 화합물과 텅스텐 화합물의 반응과 텅스텐의 침투가 충분히 진행되지는 않는 경우가 있다.The heat treatment temperature in the first heat treatment is preferably 60 to 80 캜. When the heat treatment temperature is within this range, the reaction proceeds sufficiently and moisture can remain until the tungsten penetrates, and the lithium compound and the tungsten compound can be reacted to sufficiently disperse the tungsten on the surface of the primary particles. When the first heat treatment temperature is less than 60 占 폚, the reaction between the lithium compound and the tungsten compound existing on the surface of the primary particles of the base material does not sufficiently take place and the required amount of lithium tungstate may not be synthesized in some cases. On the other hand, when the first heat treatment temperature is higher than 80 deg. C, evaporation of water is too rapid, so that the reaction between the lithium compound and the tungsten compound existing on the surface of the primary particles and the penetration of tungsten may not sufficiently proceed.
제1 열처리에 있어서의 가열 시간은 특별히 한정되지 않지만, 리튬 화합물과 텅스텐 화합물이 반응하여, 텅스텐을 충분히 침투시키기 위해, 0.5 내지 2시간으로 하는 것이 바람직하다.The heating time in the first heat treatment is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 2 hours so that the lithium compound reacts with the tungsten compound to sufficiently penetrate the tungsten.
제2 열처리는, 제1 열처리의 열처리 온도보다 높은 온도에서 열처리함으로써, 혼합물 중의 수분을 충분히 증발시켜, 리튬니켈 복합 산화물 입자의 일차 입자 표면에 텅스텐산리튬 화합물을 형성시키는 것이다.The second heat treatment is a heat treatment at a temperature higher than the heat treatment temperature of the first heat treatment to sufficiently evaporate moisture in the mixture to form a lithium tungstate compound on the surface of the primary particles of the lithium-nickel composite oxide particle.
제2 열처리의 열처리 온도는 100℃ 이상 200℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 제2 열처리 온도가 100℃ 미만에서는, 수분의 증발이 충분하지 않아, 텅스텐산리튬 화합물이 충분히 형성되지 않는 경우가 있다. 한편, 제2 열처리 온도가 200℃를 초과하면, 텅스텐산리튬을 통해 리튬니켈 복합 산화물 입자끼리가 네킹을 형성하거나, 리튬니켈 복합 산화물 입자의 비표면적이 크게 저하되거나 함으로써 전지 특성이 저하되어 버리는 경우가 있다.The heat treatment temperature of the second heat treatment is preferably 100 ° C or more and 200 ° C or less. If the second heat treatment temperature is less than 100 占 폚, evaporation of water is not sufficient and the lithium tungstate compound may not be sufficiently formed. On the other hand, if the second heat treatment temperature is higher than 200 ° C, the lithium nickel composite oxide particles form a neck through the lithium tungstate, or the specific surface area of the lithium-nickel composite oxide particle is significantly lowered, .
제2 열처리의 열처리 시간은 특별히 한정되지 않지만, 수분을 충분히 증발시켜 텅스텐산리튬 화합물을 형성시키기 위해 1 내지 15시간으로 하는 것이 바람직하고, 5 내지 12시간으로 하는 것이 바람직하다.The heat treatment time for the second heat treatment is not particularly limited, but is preferably 1 to 15 hours, preferably 5 to 12 hours, in order to sufficiently evaporate moisture to form a lithium tungstate compound.
열처리(제1 열처리 및 제2 열처리를 포함함)에 있어서의 분위기는 분위기 중의 수분이나 탄산과 리튬니켈 복합 산화물 입자의 표면의 리튬 반응을 피하기 위해, 탈탄산 공기, 불활성 가스 또는 진공 분위기로 하는 것이 바람직하다.The atmosphere in the heat treatment (including the first heat treatment and the second heat treatment) may be performed in a decarbonated air, an inert gas, or a vacuum atmosphere in order to avoid moisture in the atmosphere or lithium reaction of the surfaces of the carbonate and lithium- desirable.
이어서, 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 상기 방법에 의해 얻어진 제1 복합 산화물 입자(1)와 제2 복합 산화물 입자(2)을 혼합함으로써, 정극 활물질(10)이 얻어진다. 제2 복합 산화물 입자(2)의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 리튬니켈 복합 산화물 입자의 제조 방법을 사용할 수 있다.Next, as shown in Fig. 1 (B), the positive electrode
제2 복합 산화물 입자(2)는 혼합하기 전에 수세하는 것이 바람직하다. 수세 조건은, 상술한 제1 복합 산화물 입자(1)의 모재의 수세와 동일한 조건을 사용할 수 있다. 제2 복합 산화물 입자를 수세한 경우, 전지 특성을 열화시키는 과잉의 수산화리튬이나 탄산리튬 등의 미반응의 리튬 화합물이나 황산근, 그 밖의 불순물 원소를 제거할 수 있다.The second complex oxide particles (2) are preferably washed with water before mixing. The washing conditions can be the same as those for washing the base material of the first composite oxide particle (1). When the second composite oxide particles are washed with water, unreacted lithium compounds such as lithium hydroxide and lithium carbonate which deteriorate the battery characteristics, sulfuric acid radicals and other impurity elements can be removed.
제1 복합 산화물 입자(1)와 제2 복합 산화물 입자(2)의 혼합 비율은 제1 복합 산화물 입자(1)의 양이, 정극 활물질(10)에 대하여 10질량% 이상이 되도록, 제2 복합 산화물 입자(2)와 혼합하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 복합 산화물 입자(1)에 포함되는 텅스텐양이, 정극 활물질(10)에 포함되는 Ni, Co 및 M의 원자수의 합계에 대하여 0.03 내지 2.5원자%가 되도록 제1 복합 산화물 입자(1)와 제2 복합 산화물 입자(2)를 혼합하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 더욱 높은 충방전 용량과 출력 특성을 양립시킬 수 있다.The mixing ratio of the first
제1 복합 산화물 입자(1)와 제2 복합 산화물 입자(2)를 혼합할 때에는, 일반적인 혼합기를 사용할 수 있다. 예를 들어, 셰이커 믹서나 뢰디게 믹서, 쥴리아 믹서, V블렌더, 에어 블렌더 등을 사용하여 텅스텐 피복 모재의 형해가 파괴되지 않을 정도로 충분히 혼합하면 된다.When mixing the first composite oxide particle (1) and the second composite oxide particle (2), a general mixer can be used. For example, a shaker mixer, a loader mixer, a julia mixer, a V blender, an air blender or the like may be used to sufficiently mix the moldings of the tungsten-coated base material so as not to be broken.
2. 비수계 전해질 이차 전지2. Non-aqueous electrolyte secondary battery
본 실시 형태의 비수계 전해질 이차 전지는 정극, 부극 및 비수계 전해액 등을 포함하고, 일반의 비수계 전해질 이차 전지와 동일한 구성 요소에 의해 구성된다. 또한, 이하에서 설명하는 실시 형태는 예시에 지나지 않고, 본 발명의 비수계 전해질 이차 전지는 본 명세서에 기재되어 있는 실시 형태를 기초로, 당업자의 지식에 기초하여 다양한 변경, 개량을 실시한 형태로 실시할 수 있다. 또한, 본 발명의 비수계 전해질 이차 전지는 그의 용도를 특별히 한정하는 것은 아니다.The non-aqueous liquid electrolyte secondary battery of the present embodiment includes a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and the like, and is constituted by the same constituent elements as a general non-aqueous electrolyte secondary battery. The embodiments described below are merely illustrative, and the non-aqueous liquid electrolyte secondary battery of the present invention is variously modified and improved based on the knowledge of those skilled in the art based on the embodiments described herein can do. The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited in its use.
(a) 정극(a) Positive electrode
먼저 설명한 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질을 사용하여, 예를 들어 이하와 같이 하여, 비수계 전해질 이차 전지의 정극을 제작한다.Using the positive electrode active material for the non-aqueous electrolyte secondary battery described above, the positive electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured, for example, as follows.
먼저, 분말상의 정극 활물질, 도전재, 결착제를 혼합하고, 또한 필요에 따라 활성탄, 점도 조정 등의 목적의 용제를 첨가하고, 이것을 혼련하여 정극 합재 페이스트를 제작한다.First, a positive electrode active material powder, a conductive material and a binder are mixed, and if necessary, a solvent such as activated carbon and viscosity adjustment is added and kneaded to prepare a positive electrode composite paste.
그 정극 합재 페이스트 중의 각각의 혼합비도, 비수계 전해질 이차 전지의 성능을 결정하는 중요한 요소가 된다. 용제를 제외한 정극 합재의 고형분의 전체 질량을 100질량부로 한 경우, 일반의 비수계 전해질 이차 전지의 정극과 마찬가지로, 정극 활물질의 함유량을 60 내지 95질량부로 하고, 도전재의 함유량을 1 내지 20질량부로 하고, 결착제의 함유량을 1 내지 20질량부로 하는 것이 바람직하다.The mixing ratio of each of the positive electrode composite paste is also an important factor for determining the performance of the non-aqueous electrolyte secondary battery. When the total mass of the solid content of the positive electrode mixture excluding the solvent is 100 parts by mass, the content of the positive electrode active material is set to 60 to 95 parts by mass and the content of the conductive material is set to 1 to 20 parts by mass , And the content of the binder is preferably 1 to 20 parts by mass.
얻어진 정극 합재 페이스트를, 예를 들어 알루미늄박제의 집전체의 표면에 도포하고, 건조하고, 용제를 비산시킨다. 필요에 따라, 전극 밀도를 높이기 위해, 롤 프레스 등에 의해 가압하는 경우도 있다. 이와 같이 하여, 시트상의 정극을 제작할 수 있다. 시트상의 정극은 목적으로 하는 전지에 따라 적당한 크기로 재단 등을 하여, 전지의 제작에 제공할 수 있다. 단, 정극의 제작 방법은 예시의 것으로 한정되지 않고, 다른 방법에 의해도 된다.The obtained positive electrode material mixture paste is coated on the surface of, for example, an aluminum foil current collector, dried and scattered. If necessary, a pressure may be applied by a roll press or the like in order to increase the electrode density. In this manner, a sheet-shaped positive electrode can be produced. The sheet-like positive electrode can be provided in the production of a battery by cutting or the like in an appropriate size according to the intended battery. However, the manufacturing method of the positive electrode is not limited to the example, and other methods may be used.
정극의 제작 시에, 도전제로서는, 예를 들어 흑연(천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연 등)이나, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(등록 상표) 등의 카본 블랙계 재료 등을 사용할 수 있다.As the conductive agent, for example, graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite and the like), carbon black-based materials such as acetylene black and Ketjenblack (registered trademark) can be used in the production of the positive electrode.
결착제는 활물질 입자를 연결하는 역할을 하는 것이고, 예를 들어 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 불소 고무, 에틸렌프로필렌디엔 고무, 스티렌부타디엔, 셀룰로오스계 수지, 폴리아크릴산 등을 사용할 수 있다.The binder acts to connect the active material particles and includes, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluorine rubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, cellulose resin, Etc. may be used.
또한, 필요에 따라, 정극 활물질, 도전재, 활성탄을 분산시키고, 결착제를 용해하는 용제를 정극 합재에 첨가한다. 용제로서는, 구체적으로는 N-메틸-2-피롤리돈 등의 유기 용제를 사용할 수 있다. 또한, 정극 합재에는 전기 이중층 용량을 증가시키기 위해, 활성탄을 첨가할 수 있다.If necessary, a solvent for dispersing the positive electrode active material, the conductive material, and the activated carbon and dissolving the binder is added to the positive electrode material. As the solvent, specifically, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used. Activated carbon may be added to the positive electrode mixture to increase the electric double layer capacity.
(b) 부극(b) Negative electrode
부극에는, 금속 리튬이나 리튬 합금 등, 혹은 리튬 이온을 흡장 및 탈리할 수 있는 부극 활물질에 결착제를 혼합하고, 적당한 용제를 가하여 페이스트상으로 한 부극 합재를, 구리 등의 금속박 집전체의 표면에 도포하고, 건조하고, 필요에 따라 전극 밀도를 높이기 위해 압축하여 형성한 것을 사용한다.The negative electrode is formed by mixing a negative electrode active material capable of intercalating and deintercalating metal lithium or a lithium alloy or a lithium ion and a binding agent into a paste form by adding a suitable solvent to a surface of a metal foil current collector such as copper Coated, dried, and compressed to increase the electrode density as needed.
부극 활물질로서는, 예를 들어 천연 흑연, 인조 흑연, 페놀 수지 등의 유기 화합물 소성체, 코크스 등의 탄소 물질의 분상체를 사용할 수 있다. 이 경우, 부극 결착제로서는, 정극과 마찬가지로, PVDF 등의 불소 함유 수지 등을 사용할 수 있고, 이들 활물질 및 결착제를 분산시키는 용제로서는, N-메틸-2-피롤리돈 등의 유기 용제를 사용할 수 있다.As the negative electrode active material, for example, a powder of a carbon material such as natural graphite, artificial graphite, a sintered body of an organic compound such as a phenol resin, or a coke can be used. In this case, as the negative electrode binder, a fluorine-containing resin such as PVDF may be used in the same manner as the positive electrode, and an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone may be used as a solvent for dispersing the active material and the binder .
(c) 세퍼레이터(c) Separator
정극과 부극 사이에는 세퍼레이터를 끼워넣어 배치한다.A separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode.
세퍼레이터는, 정극과 부극을 분리하고, 전해질을 유지하는 것이고, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 얇은 막이며, 미소한 구멍을 다수 갖는 막을 사용할 수 있다.The separator separates the positive electrode and the negative electrode and holds the electrolyte. The separator is a thin film such as polyethylene or polypropylene, and a film having many minute holes can be used.
(d) 비수계 전해액(d) Non-aqueous liquid electrolyte
비수계 전해액은, 지지염으로서의 리튬염을 유기 용매에 용해한 것이다.The nonaqueous electrolyte solution is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent.
사용하는 유기 용매로서는, 에틸렌카르보네이트, 프로필렌카르보네이트, 부틸렌카르보네이트, 트리플루오로프로필렌카르보네이트 등의 환상 카르보네이트, 또한 디에틸카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 에틸메틸카르보네이트, 디프로필카르보네이트 등의 쇄상 카르보네이트, 또한 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란, 디메톡시에탄 등의 에테르 화합물, 에틸메틸술폰, 부탄술톤 등의 황 화합물, 인산트리에틸, 인산트리옥틸 등의 인 화합물 등에서 선택되는 1종을 단독으로, 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of the organic solvent to be used include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and trifluoropropylene carbonate, and organic solvents such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl Chain carbonates such as carbonates and dipropyl carbonate, ether compounds such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and dimethoxyethane, sulfur compounds such as ethylmethylsulfone and butane sultone, triethyl phosphate , Phosphorus compounds such as trioctyl, and the like, or a mixture of two or more of them may be used.
지지염으로서는, LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, LiN(CF3SO2)2 등 및 그들의 복합염을 사용할 수 있다.As the supporting salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and the like, and complex salts thereof can be used.
또한, 비수계 전해액은 라디칼 포착제, 계면 활성제 및 난연제 등을 포함하고 있어도 된다.In addition, the non-aqueous liquid electrolyte may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant, and the like.
(e) 전지의 형상, 구성(e) Shape and composition of battery
이상, 설명한 정극, 부극, 세퍼레이터 및 비수계 전해액으로 구성되는 본 발명의 비수계 전해질 이차 전지의 형상은 원통형, 적층형 등, 다양한 것으로 할 수 있다.The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention composed of the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the non-aqueous liquid electrolyte described above may have various shapes such as a cylindrical shape, a laminate shape, and the like.
어떤 형상을 채용하는 경우라도, 정극 및 부극을, 세퍼레이터를 개재하여 적층시켜 전극체로 하고, 얻어진 전극체에, 비수계 전해액을 함침시키고, 정극 집전체와 외부에 통하는 정극 단자의 사이 및 부극 집전체와 외부에 통하는 부극 단자의 사이를, 집전용 리드 등을 사용하여 접속하고, 전지 케이스에 밀폐하여, 비수계 전해질 이차 전지를 완성시킨다.The positive electrode and the negative electrode are laminated via the separator to form an electrode body. The obtained electrode body is impregnated with a non-aqueous liquid electrolyte, and the positive electrode collector and the negative electrode collector are connected to each other, And the negative electrode terminal leading to the outside are connected to each other by using an collecting lead or the like and sealed in the battery case to complete the non-aqueous electrolyte secondary battery.
(f) 특성(f) Characteristic
본 발명의 정극 활물질을 사용한 비수계 전해질 이차 전지는 고용량이며 고출력이 된다.The nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material of the present invention is high capacity and high output.
특히, 보다 바람직한 형태로 얻어진 본 발명에 의한 정극 활물질을 사용한 비수계 전해질 이차 전지는, 예를 들어 2032형 코인 전지의 정극에 사용한 경우, 165㎃h/g 이상의 높은 초기 방전 용량과 낮은 정극 저항이 얻어지고, 더욱 고용량이며 고출력이다. 또한, 열 안정성이 높고, 안전성에 있어서도 우수하다고 할 수 있다.In particular, the nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material according to the present invention obtained in a more preferable form has a high initial discharge capacity of 165 mAh / g or more and a low positive electrode resistance when used for a positive electrode of a 2032 coin battery And is of higher capacity and higher output. In addition, it can be said that the thermal stability is high and the safety is also excellent.
또한, 본 발명에 있어서의 정극 저항의 측정 방법을 예시하면, 다음과 같이 된다.A method of measuring the positive electrode resistance in the present invention is as follows.
전기 화학적 평가 방법으로서 일반적인 교류 임피던스법으로 전지 반응의 주파수 의존성에 대하여 측정을 행하면, 용액 저항, 부극 저항과 부극 용량, 및 정극 저항과 정극 용량에 기초하는 나이퀴스트 선도가 도 6과 같이 얻어진다.When the frequency dependency of the battery reaction is measured by a general AC impedance method as an electrochemical evaluation method, a Nyquist line based on the solution resistance, the negative electrode resistance and the negative electrode capacity, and the positive electrode resistance and the positive electrode capacity are obtained as shown in FIG. 6 .
전극에 있어서의 전지 반응은 전하 이동에 수반하는 저항 성분과 전기 이중층에 의한 용량 성분을 포함하고, 이들을 전기 회로로 나타내면 저항과 용량의 병렬 회로가 되고, 전지 전체로서는 용액 저항과 부극, 정극의 병렬 회로를 직렬로 접속한 등가 회로로 표현된다.The battery reaction in the electrode includes a resistance component accompanied by charge transfer and a capacitance component by the electric double layer. When represented by an electric circuit, it becomes a parallel circuit of resistance and capacitance. It is expressed as an equivalent circuit in which the circuits are connected in series.
이 등가 회로를 사용하여 측정한 나이퀴스트 선도에 대하여 피팅 계산을 행하여, 각 저항 성분, 용량 성분을 추정할 수 있다.Fitting calculations are performed for the Nyquist curve measured using this equivalent circuit, and the resistance components and the capacitance components can be estimated.
정극 저항은 얻어지는 나이퀴스트 선도의 저주파수측의 반원의 직경과 동등하다. 이상으로부터, 제작되는 정극에 대하여, 교류 임피던스 측정을 행하고, 얻어진 나이퀴스트 선도에 대하여 등가 회로에서 피팅 계산함으로써, 정극 저항을 추정할 수 있다.The positive electrode resistance is equivalent to the diameter of the semicircle on the low frequency side of the obtained Nyquist line. From the above, it is possible to estimate the positive electrode resistance by performing AC impedance measurement on the produced positive electrode and fitting calculation on the obtained Nyquist curve by an equivalent circuit.
[실시예][Example]
이하, 본 발명의 실시예를 사용하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples at all.
본 발명에 의해 얻어진 정극 활물질을 사용한 정극을 갖는 이차 전지에 대하여, 그의 성능(초기 방전 용량, 정극 저항, 사이클 특성)을 측정했다.The performance (initial discharge capacity, positive electrode resistance, cycle characteristics) of the secondary battery having the positive electrode using the positive electrode active material obtained by the present invention was measured.
이하, 본 발명의 실시예를 사용하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 전혀 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is by no means limited to these Examples.
(전지의 제조 및 평가)(Preparation and Evaluation of Battery)
정극 활물질의 평가에는 도 7에 나타내는 2032형 코인 전지(CBA)(이하, 코인형 전지라고 칭함)를 사용했다. 코인형 전지(CBA)는, 도 7에 나타낸 바와 같이 전극(EL)과, 이 전극(EL)을 내부에 수납하는 케이스(CA)로 구성되어 있다. 전극(EL)은, 정극(PE), 세퍼레이터(SE1) 및 부극(NE)을 포함하고, 이 순으로 배열되도록 적층되어 있고, 정극(PE)이 정극 캔(PC)의 내면에 접촉하고, 부극(NE)이 부극 캔(NC)의 내면에 접촉하도록 케이스(CA)에 수용되어 있다.For the evaluation of the positive electrode active material, a 2032 type coin battery (CBA) shown in Fig. 7 (hereinafter referred to as coin type battery) was used. As shown in Fig. 7, the coin-type battery (CBA) comprises an electrode EL and a case CA for housing the electrode EL therein. The electrode EL includes a positive electrode PE, a separator SE1 and a negative electrode NE and is stacked in this order so that the positive electrode PE is in contact with the inner surface of the positive electrode can PC, (NE) is held in the case (CA) so as to contact the inner surface of the negative electrode can (NC).
케이스(CA)는, 중공이며 또한 일단이 개구된 정극 캔(PC)과, 이 정극 캔(PC)의 개구부에 배치되는 부극 캔(NC)을 갖고 있고, 부극 캔(NC)을 정극 캔(PC)의 개구부에 배치하면, 부극 캔(NC)과 정극 캔(PC) 사이에 전극(EL)을 수용하는 공간이 형성되도록 구성되어 있다. 케이스(CA)는 개스킷(GA)을 구비하고 있고, 이 개스킷(GA)에 의해, 정극 캔(PC)과 부극 캔(NC) 사이가 비접촉의 상태를 유지하도록 상대적인 이동이 고정되어 있다. 또한, 개스킷(GA)은, 정극 캔(PC)과 부극 캔(NC)의 간극을 밀봉하여 케이스(CA) 내와 외부 사이를 기밀 액밀하게 차단하는 기능도 갖고 있다.The case CA has a positive electrode can PC which is hollow and one end is opened and a negative electrode can NC which is disposed in the opening of the positive electrode can PC. , A space for accommodating the electrode EL is formed between the negative electrode can NC and the positive electrode can PC. The case CA is provided with a gasket GA and relative movement is fixed by the gasket GA so that the positive electrode can PC and the negative electrode can NC maintain a noncontact state. The gasket GA also has a function of sealing the gap between the positive electrode can PC and the negative electrode can NC to hermetically seal the gap between the inside of the case CA and the outside.
코인형 전지(CBA)는 이하와 같이 하여 제작했다.A coin-type battery (CBA) was produced as follows.
먼저, 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질 52.5㎎, 아세틸렌 블랙 15㎎ 및 폴리테트라불화에틸렌 수지(PTFE) 7.5㎎을 혼합하고, 100㎫의 압력으로 직경 11㎜, 두께 100㎛로 프레스 성형하여, 정극(PE)을 제작했다. 제작한 정극(PE)을 진공 건조기 중 120℃에서 12시간 건조했다. 이 정극(PE)과, 부극(NE), 세퍼레이터(SE1) 및 전해액을 사용하여, 코인형 전지(CBA)를, 노점이 -80℃로 관리된 Ar 분위기의 글로브 박스 내에서 제작했다.First, 52.5 mg of a positive electrode active material for a non-aqueous liquid electrolyte secondary battery, 15 mg of acetylene black and 7.5 mg of polytetrafluoroethylene resin (PTFE) were mixed and press-molded to a diameter of 11 mm and a thickness of 100 m at a pressure of 100 MPa, PE). The prepared positive electrode (PE) was dried in a vacuum dryer at 120 占 폚 for 12 hours. Using this positive electrode PE, the negative electrode NE, the separator SE1 and the electrolytic solution, a coin cell (CBA) was fabricated in a glove box in an Ar atmosphere controlled at -80 占 폚.
또한, 부극(NE)에는, 직경 14㎜의 원반상으로 펀칭된 평균 입경 20㎛ 정도의 흑연 분말과 폴리불화비닐리덴이 구리박에 도포된 부극 시트를 사용했다. 세퍼레이터(SE1)에는 막 두께 25㎛의 폴리에틸렌 다공막을 사용했다. 전해액에는, 1M의 LiClO4을 지지 전해질로 하는 에틸렌카르보네이트(EC)와 디에틸카르보네이트(DEC)의 등량 혼합액(도미야마 야쿠힌 고교 가부시키가이샤제)을 사용했다.Graphite powder having an average particle diameter of about 20 mu m punched out in a circular disk having a diameter of 14 mm and an anode sheet coated with polyvinylidene fluoride on a copper foil were used for the anode NE. As the separator SE1, a polyethylene porous film having a thickness of 25 mu m was used. As an electrolytic solution, a mixture of an equal amount of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) (made by Tomiyama Kakin Kogyo K.K.) containing 1 M of LiClO 4 as a supporting electrolyte was used.
제조한 코인형 전지(CBA)의 성능을 나타내는 초기 방전 용량, 정극 저항은 이하와 같이 평가했다. 초기 방전 용량은 코인형 전지(CBA)를 제작하고 나서 24시간 정도 방치하고, 개회로 전압 OCV(Open Circuit Voltage)가 안정된 후, 정극에 대한 전류 밀도를 0.1㎃/㎠로 하여 컷오프 전압 4.3V까지 충전하고, 1시간의 휴지 후, 컷오프 전압 3.0V까지 방전했을 때의 용량을 초기 방전 용량으로 했다.The initial discharge capacity and the positive electrode resistance, which indicate the performance of the prepared coin-type battery (CBA), were evaluated as follows. The initial discharge capacity was set to about 24 hours after the coin type battery (CBA) was fabricated. After the open circuit voltage OCV (Open Circuit Voltage) was stabilized, the current density to the positive electrode was set to 0.1 mA / And the discharge capacity was 3.0 V after a rest of 1 hour and the cutoff voltage was 3.0 V. The initial discharge capacity was defined as the capacity.
정극 저항은 코인형 전지(CBA)를 충전 전위 4.1V로 충전하고, 주파수 응답 애널라이저 및 포텐쇼 갈바노스태트(솔라트론제, 1255B)를 사용하여 교류 임피던스법에 의해 측정하면, 도 6에 나타내는 나이퀴스트 플롯이 얻어진다. 이 나이퀴스트 플롯은 용액 저항, 부극 저항과 그 용량 및 정극 저항과 그 용량을 나타내는 특성 곡선의 합으로서 나타내고 있기 때문에, 이 나이퀴스트 플롯에 기초하여 등가 회로를 사용하여 피팅 계산을 행하여, 정극 저항의 값을 산출했다. 또한, 정극 저항은 비교예 1을 「1.00」으로 한 상대값을 산출했다.The positive electrode resistance was measured by an AC impedance method using a frequency response analyzer and a Potenshogalvanostat (Solatron, 1255B) charged with a coin cell (CBA) at a charging potential of 4.1 V, A quiz plot is obtained. Since this Nyquist plot is shown as the sum of the solution resistance, the negative electrode resistance and its capacity, and the characteristic curve representing the positive electrode resistance and capacity thereof, fitting calculation is performed using an equivalent circuit based on this Nyquist plot, And the resistance value was calculated. Also, the positive electrode resistance was calculated by setting the relative value of Comparative Example 1 to "1.00".
또한, 본 실시예에서는 복합 수산화물 제조, 정극 활물질 및 이차 전지의 제작에는 와코 준야쿠 고교 가부시키가이샤제 시약 특급의 각 시료를 사용했다.In addition, in this example, each sample of the reagent grade of Wako Junyaku Kogyo Co., Ltd. was used for the preparation of the complex hydroxide, the positive electrode active material and the secondary battery.
(실시예 1)(Example 1)
[정극 활물질의 제조][Production of positive electrode active material]
(제1 복합 산화물 입자의 제조)(Preparation of First Composite Oxide Particle)
Ni을 주성분으로 하는 산화물과 수산화리튬을 혼합하여 소성하는 공지 기술에서 얻어진 Li1 . 020Ni0 . 91Co0 . 06Al0 . 03O2로 표현되는 리튬니켈 복합 산화물 입자의 분말을 모재로 했다. 500g의 모재에, 25℃의 순수를 500mL 첨가하고, 슬러리로 한 후, 교반을 15분간 행하여, 수세했다. 수세 후의 슬러리는 누체를 사용하여 여과하고, 고액 분리했다. 얻어진 세정 케이크의 수분율은 8.5질량%였다.Li 1 & lt ; / RTI & gt ; obtained by a known technique in which an oxide containing Ni as a main component and lithium hydroxide are mixed and fired . 020 Ni 0 . 91 Co 0 . 06 Al 0 . 03 O < 2 & gt ;. 500 g of pure water at 25 캜 was added to 500 g of the base material to prepare a slurry, which was then stirred for 15 minutes and washed with water. The slurry after washing with water was filtered using a vacuum, and solid-liquid separation was carried out. The moisture content of the obtained cleansing cake was 8.5% by mass.
모재에 포함되는 Ni, Co 및 Al의 원자수의 합계에 대하여 W양이 0.30원자%가 되도록 세정 케이크에 산화텅스텐(WO3)을 3.58g 첨가하고, 셰이커 믹서 장치(윌리 에이 바코펜(WAB)사제 TURBULA TypeT2C)를 사용하여 충분히 혼합하여, 텅스텐 혼합물을 얻었다.3.58 g of tungsten oxide (WO 3 ) was added to the washing cake so that the amount of W was 0.30 at% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al contained in the base material, and the mixture was transferred to a shaker mixer apparatus (Wylabakopen (WAB) Tungsten TURBULA Type T2C) to obtain a tungsten mixture.
얻어진 텅스텐 혼합물은 알루미늄제 주머니 속에 넣고, 질소 가스 퍼지한 후에 라미네이트하고, 80℃로 가온한 건조기에 1시간 정도 넣었다. 가온 후에는 알루미늄제 주머니로부터 취출하고, SUS제 용기에 옮겨 넣고, 190℃로 가온한 진공 건조기를 사용하여 10시간, 정치 건조(열처리)하고, 그 후 노냉했다.The obtained tungsten mixture was put into an aluminum bag, and after purging with nitrogen gas, it was laminated and placed in a dryer heated to 80 DEG C for about 1 hour. After warming, it was taken out from the aluminum bag, transferred to a container made of SUS, allowed to stand for 10 hours in a vacuum drier heated to 190 DEG C, and then subjected to heat treatment.
얻어진 건조 후의 텅스텐 혼합물을, 눈 크기 38㎛의 체에 걸러 해쇄함으로써, 코어재(모재)의 일차 입자 표면에 텅스텐산리튬 화합물을 갖는 리튬니켈 복합 산화물 입자(제1 복합 산화물 입자)를 얻었다. 얻어진 제1 복합 산화물 입자는 잉여 리튬양(텅스텐산리튬 이외의 리튬 화합물에 함유되는 Li양)이 0.05질량% 이하인 것을 확인했다.The obtained dried tungsten mixture was sifted into a sieve having an eye size of 38 mu m to obtain lithium nickel composite oxide particles (first composite oxide particles) having a lithium tungstate compound on the surface of the primary particles of the core material (base material). It was confirmed that the obtained first composite oxide particle had a residual lithium amount (amount of Li contained in the lithium compound other than lithium tungstate) of 0.05 mass% or less.
(제2 복합 산화물 입자의 제조)(Production of second composite oxide particles)
Ni을 주성분으로 하는 산화물과 수산화리튬을 혼합하여 소성하는 공지 기술에서 얻어진 Li1 . 020Ni0 . 91Co0 . 06Al0 . 03O2로 표현되는 리튬니켈 복합 산화물 입자의 분말 500g에, 25℃의 순수를 667mL 첨가하여 슬러리로 하고, 15분간 수세하고, 고액 분리한 후, 건조하여 제2 복합 산화물 입자를 얻었다. 얻어진 제2 복합 산화물 입자는 잉여 리튬양이 0.05질량% 이하인 것을 확인했다.Li 1 & lt ; / RTI & gt ; obtained by a known technique in which an oxide containing Ni as a main component and lithium hydroxide are mixed and fired . 020 Ni 0 . 91 Co 0 . 06 Al 0 . To 600 g of the powder of the lithium nickel complex oxide represented by 03 O 2 , 667 mL of pure water at 25 캜 was added to prepare a slurry, which was then washed with water for 15 minutes, separated by solid-liquid separation and dried to obtain second composite oxide particles. It was confirmed that the amount of residual lithium in the obtained second composite oxide particle was 0.05% by mass or less.
(제1 복합 산화물 입자와 제2 복합 산화물 입자의 혼합)(Mixing of the first composite oxide particle and the second composite oxide particle)
얻어진 리튬니켈 복합 산화물 입자(제1 복합 산화물 입자) 300g에, 텅스텐산리튬 화합물을 포함하지 않는 리튬니켈 복합 산화물(제2 복합 산화물 입자) 300g을 가하고, 셰이커 믹서 장치(윌리 에이 바코펜(WAB)사제 TURBULA TypeT2C)를 사용하여 충분히 혼합하여, 정극 활물질을 얻었다. 얻어진 정극 활물질의 텅스텐 함유량을 ICP법에 의해 분석한바, 텅스텐 함유량은 Ni, Co 및 Al의 원자수의 합계에 대하여 0.15원자%인 것이 확인되었다. 또한, 얻어진 정극 활물질의 황산근 함유량은 0.05질량% 이하인 것이 확인되었다.300 g of a lithium nickel composite oxide (second composite oxide particle) not containing a lithium tungstate compound was added to 300 g of the obtained lithium-nickel composite oxide particle (first complex oxide particle), followed by stirring in a shaker mixer apparatus (WAB) Ltd., manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to obtain a positive electrode active material. The tungsten content of the obtained positive electrode active material was analyzed by the ICP method, and it was confirmed that the tungsten content was 0.15 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al. It was also confirmed that the sulfurous acid root content of the obtained positive electrode active material was 0.05 mass% or less.
[잉여 리튬 분석][Surplus Lithium Analysis]
얻어진 정극 활물질의 잉여 리튬을, 정극 활물질로부터 용출되는 Li을 적정하는 것에 의해 평가했다. 얻어진 정극 활물질 1g에 순수 10ml를 가하여 1분간 교반 후, 여과한 여과액의 pH를 측정하면서 염산을 가해감으로써 출현하는 중화점으로부터 용출되는 리튬의 화합물 상태를 분석하여 잉여 리튬양을 평가했다. 잉여 리튬양은 정극 활물질의 전량에 대하여 0.02질량%였다.The excess lithium in the obtained positive electrode active material was evaluated by titrating Li eluted from the positive electrode active material. To 1 g of the obtained positive electrode active material, 10 ml of pure water was added and stirred for 1 minute. While the pH of the filtered solution was measured, hydrochloric acid was added to the resulting filtrate, and the state of the lithium compound eluted from the neutralization point appeared. The amount of surplus lithium was 0.02 mass% with respect to the total amount of the positive electrode active material.
[전지 평가][Evaluation of Battery]
얻어진 정극 활물질을 사용하여 제작된 정극을 갖는 코인형 전지(CBA)의 전지 특성을 평가했다. 또한, 정극 저항은 비교예 1을 「1.00」으로 한 상대값을 평가값으로 했다. 초기 방전 용량은 213.1㎃h/g이었다.The battery characteristics of the coin type battery (CBA) having the positive electrode prepared using the obtained positive electrode active material were evaluated. The positive electrode resistance was a relative value obtained by setting "1.00" as Comparative Example 1 as the evaluation value. The initial discharge capacity was 213.1 mAh / g.
이하, 실시예 및 비교예에 대해서는, 비교예 1과 변경한 물질, 조건만을 나타낸다. 또한, 실시예 및 비교예의 초기 방전 용량 및 정극 저항의 평가값을 함께 표 1, 표 2에 나타낸다.The following examples and comparative examples show only the materials and conditions that are changed in Comparative Example 1. Table 1 and Table 2 together show the initial discharge capacity and the evaluation value of the positive electrode resistance of the examples and the comparative examples.
(실시예 2)(Example 2)
리튬니켈 복합 산화물(모재)에 포함되는 Ni, Co 및 Al의 원자수의 합계에 대하여 W양이 0.45원자%가 되도록 세정 케이크에 산화텅스텐(WO3)을 5.37g 첨가한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 셰이커 믹서 장치(윌리 에이 바코펜(WAB)사제 TURBULA TypeT2C)를 사용하여 충분히 혼합하여, 텅스텐 혼합물을 얻었다.Except that 5.37 g of tungsten oxide (WO 3 ) was added to the cleaning cake such that the amount of W was 0.45 at% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al contained in the lithium-nickel composite oxide (base material) Was sufficiently mixed using a shaker mixer device (TURBULA Type T2C, manufactured by WAB) to obtain a tungsten mixture.
얻어진 혼합물은 알루미늄제 주머니 속에 넣고, 질소 가스 퍼지한 후에 라미네이트하고, 80℃로 가온한 건조기에 1시간 정도 넣었다. 가온 후에는 알루미늄제 주머니로부터 취출하고, SUS제 용기에 옮겨 넣고, 190℃로 가온한 진공 건조기를 사용하여 10시간, 정치 건조하고, 그 후 노냉했다.The obtained mixture was put into an aluminum bag, and after purging with nitrogen gas, it was laminated and placed in a dryer heated to 80 DEG C for about 1 hour. After warming, the bag was taken out from the bag made of aluminum, transferred to a container made of SUS, allowed to stand for 10 hours using a vacuum drier heated to 190 캜, and then air-cooled.
얻어진 건조 후의 텅스텐 혼합물을 눈 크기 38㎛의 체에 걸러 해쇄함으로써, 코어재(모재)의 일차 입자 표면에 텅스텐산리튬 화합물을 갖는 리튬니켈 복합 산화물(제1 복합 산화물)을 얻었다. 얻어진 복합 산화물(제1 복합 산화물) 300g에 실시예 1과 마찬가지로 하여 얻은 텅스텐산리튬 화합물을 포함하지 않는 리튬니켈 복합 산화물(제2 복합 산화물 입자) 600g을 가하고, 셰이커 믹서 장치(윌리 에이 바코펜(WAB)사제 TURBULA TypeT2C)를 사용하여 충분히 혼합하여, 정극 활물질을 얻었다.The resulting dried tungsten mixture was sifted through a sieve having an eye size of 38 mu m to obtain a lithium nickel composite oxide (first composite oxide) having a lithium tungstate compound on the surface of the primary particles of the core material (base material). 600 g of a lithium nickel composite oxide (second composite oxide particle) containing no lithium tungstate compound obtained in the same manner as in Example 1 was added to 300 g of the resultant composite oxide (first complex oxide), followed by stirring in a shaker mixer apparatus WBAB TURBULA Type T2C) to obtain a positive electrode active material.
얻어진 정극 활물질의 텅스텐 함유량을 ICP법에 의해 분석한바, 텅스텐 함유량은 Ni, Co 및 Al의 원자수의 합계에 대하여 0.15원자%인 것이 확인되었다.The tungsten content of the obtained positive electrode active material was analyzed by the ICP method, and it was confirmed that the tungsten content was 0.15 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al.
(실시예 3)(Example 3)
리튬니켈 복합 산화물(모재)에 포함되는 Ni, Co 및 Al의 원자수의 합계에 대하여 W양이 0.75원자%가 되도록 세정 케이크에 산화텅스텐(WO3)을 8.98g 첨가한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 셰이커 믹서 장치(윌리 에이 바코펜(WAB)사제 TURBULA TypeT2C)를 사용하여 충분히 혼합하여, 텅스텐 혼합물을 얻었다.Except that 8.98 g of tungsten oxide (WO 3 ) was added to the cleaning cake so that the amount of W was 0.75 at% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al contained in the lithium-nickel composite oxide (base material) Was sufficiently mixed using a shaker mixer device (TURBULA Type T2C, manufactured by WAB) to obtain a tungsten mixture.
얻어진 텅스텐 혼합물은 알루미늄제 주머니 속에 넣고, 질소 가스 퍼지한 후에 라미네이트하고, 80℃로 가온한 건조기에 1시간 정도 넣었다. 가온 후에는 알루미늄제 주머니로부터 취출하고, SUS제 용기에 옮겨 넣고, 190℃로 가온한 진공 건조기를 사용하여 10시간, 정치 건조하고, 그 후 노냉했다.The obtained tungsten mixture was put into an aluminum bag, and after purging with nitrogen gas, it was laminated and placed in a dryer heated to 80 DEG C for about 1 hour. After warming, the bag was taken out from the bag made of aluminum, transferred to a container made of SUS, allowed to stand for 10 hours using a vacuum drier heated to 190 캜, and then air-cooled.
얻어진 건조 후의 텅스텐 혼합물을 눈 크기 38㎛의 체에 걸러 해쇄함으로써, 코어재(모재)의 일차 입자 표면에 실시예 1과 마찬가지로 하여 얻은 텅스텐산리튬 화합물을 갖는 리튬니켈 복합 산화물(제1 복합 산화물)을 얻었다.The obtained dried tungsten mixture was sieved through a sieve having an eye size of 38 mu m to obtain a lithium nickel complex oxide (first complex oxide) having a lithium tungstate compound obtained in the same manner as in Example 1 on the surface of the primary particles of the core material ≪ / RTI >
얻어진 복합 산화물(제1 복합 산화물) 300g에 텅스텐산리튬 화합물을 포함하지 않는 리튬니켈 복합 산화물(제2 복합 산화물 입자) 1200g을 가하고, 셰이커 믹서 장치(윌리 에이 바코펜(WAB)사제 TURBULA TypeT2C)를 사용하여 충분히 혼합하여, 정극 활물질을 얻었다.1200 g of a lithium nickel composite oxide (second composite oxide particle) not containing a lithium tungstate compound was added to 300 g of the obtained complex oxide (first complex oxide), and a shaker mixer apparatus (TURBULA TypeT2C manufactured by WAB Corp.) And sufficiently mixed to obtain a positive electrode active material.
얻어진 정극 활물질의 텅스텐 함유량을 ICP법에 의해 분석한바, 텅스텐 함유량은 Ni, Co 및 Al의 원자수의 합계에 대하여 0.15원자%인 것이 확인되었다.The tungsten content of the obtained positive electrode active material was analyzed by the ICP method, and it was confirmed that the tungsten content was 0.15 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al.
(실시예 4)(Example 4)
500g의 모재에, 25℃의 순수를 667mL 첨가하여 슬러리로 하고, 15분간의 수세를 행하였다. 수세 후에는 누체를 사용하여 여과함으로써 고액 분리했다. 세정 케이크의 수분율은 8.5질량%였다.To 500 g of the base material, 667 mL of pure water at 25 DEG C was added to prepare a slurry, which was then washed with water for 15 minutes. After washing with water, the filtrate was subjected to solid-liquid separation. The moisture content of the cleaning cake was 8.5% by mass.
리튬니켈 복합 산화물(모재)에 포함되는 Ni, Co 및 Al의 원자수의 합계에 대하여 W양이 0.30원자%가 되도록 세정 케이크에 텅스텐산리튬(LWO:Li2WO4)을 4.04g 첨가하고, 셰이커 믹서 장치(윌리 에이 바코펜(WAB)사제 TURBULA TypeT2C)를 사용하여 충분히 혼합하여, 텅스텐 혼합물을 얻었다.4.04 g of lithium tungstate (LWO: Li 2 WO 4 ) was added to the washing cake so that the amount of W was 0.30 at% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al contained in the lithium-nickel composite oxide (base material) And sufficiently mixed using a shaker mixer device (TURBULA Type T2C, manufactured by WAB) to obtain a tungsten mixture.
얻어진 텅스텐 혼합물은 알루미늄제 주머니 속에 넣고, 질소 가스 퍼지한 후에 라미네이트하고, 80℃로 가온한 건조기에 1시간 정도 넣었다. 가온 후에는 알루미늄제 주머니로부터 취출하고, SUS제 용기에 옮겨 넣고, 190℃로 가온한 진공 건조기를 사용하여 10시간, 정치 건조하고, 그 후 노냉했다.The obtained tungsten mixture was put into an aluminum bag, and after purging with nitrogen gas, it was laminated and placed in a dryer heated to 80 DEG C for about 1 hour. After warming, the bag was taken out from the bag made of aluminum, transferred to a container made of SUS, allowed to stand for 10 hours using a vacuum drier heated to 190 캜, and then air-cooled.
얻어진 건조 후의 텅스텐 혼합물을 눈 크기 38㎛의 체에 걸러 해쇄함으로써, 코어재(모재)의 일차 입자 표면에 텅스텐산리튬 화합물을 갖는 리튬니켈 복합 산화물(제1 복합 산화물)을 얻었다.The resulting dried tungsten mixture was sifted through a sieve having an eye size of 38 mu m to obtain a lithium nickel composite oxide (first composite oxide) having a lithium tungstate compound on the surface of the primary particles of the core material (base material).
얻어진 복합 산화물(제1 복합 산화물) 300g에 실시예 1과 마찬가지로 하여 얻은 텅스텐산리튬 화합물을 포함하지 않는 리튬니켈 복합 산화물(제2 복합 산화물 입자) 300g을 추가하고, 셰이커 믹서 장치(윌리 에이 바코펜(WAB)사제 TURBULA TypeT2C)를 사용하여 충분히 혼합하여, 혼합 정극 활물질을 얻었다.300 g of the lithium nickel composite oxide (second composite oxide particle) containing no lithium tungstate compound obtained in the same manner as in Example 1 was added to 300 g of the obtained complex oxide (first complex oxide), and the mixture was dispersed in a shaker mixer apparatus (TURBULA TypeT2C, manufactured by WAB) to obtain a mixed positive electrode active material.
얻어진 정극 활물질의 텅스텐 함유량을 ICP법에 의해 분석한바, 텅스텐 함유량은 Ni, Co 및 Al의 원자수의 합계에 대하여 0.15원자%인 것이 확인되었다.The tungsten content of the obtained positive electrode active material was analyzed by the ICP method, and it was confirmed that the tungsten content was 0.15 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al.
(실시예 5)(Example 5)
500g의 모재에, 25℃의 순수를 667mL 첨가하여 슬러리로 하고, 15분간의 수세를 행하였다. 수세 후에는 누체를 사용하여 여과함으로써 고액 분리했다. 세정 케이크의 수분율은 8.5질량%였다.To 500 g of the base material, 667 mL of pure water at 25 DEG C was added to prepare a slurry, which was then washed with water for 15 minutes. After washing with water, the filtrate was subjected to solid-liquid separation. The moisture content of the cleaning cake was 8.5% by mass.
리튬니켈 복합 산화물(모재)에 포함되는 Ni, Co 및 Al의 원자수의 합계에 대하여 W양이 0.45원자%가 되도록 세정 케이크에 텅스텐산리튬(LWO:Li2WO4)을 6.06g 첨가하고, 셰이커 믹서 장치(윌리 에이 바코펜(WAB)사제 TURBULA TypeT2C)를 사용하여 충분히 혼합하여, 텅스텐 혼합물을 얻었다.6.06 g of lithium tungstate (LWO: Li 2 WO 4 ) was added to the washing cake so that the amount of W was 0.45 at% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al contained in the lithium-nickel composite oxide (base material) And sufficiently mixed using a shaker mixer device (TURBULA Type T2C, manufactured by WAB) to obtain a tungsten mixture.
얻어진 텅스텐 혼합물은 알루미늄제 주머니 속에 넣고, 질소 가스 퍼지한 후에 라미네이트하고, 80℃로 가온한 건조기에 1시간 정도 넣었다. 가온 후에는 알루미늄제 주머니로부터 취출하고, SUS제 용기에 옮겨 넣고, 190℃로 가온한 진공 건조기를 사용하여 10시간, 정치 건조하고, 그 후 노냉했다.The obtained tungsten mixture was put into an aluminum bag, and after purging with nitrogen gas, it was laminated and placed in a dryer heated to 80 DEG C for about 1 hour. After warming, the bag was taken out from the bag made of aluminum, transferred to a container made of SUS, allowed to stand for 10 hours using a vacuum drier heated to 190 캜, and then air-cooled.
얻어진 건조 후의 텅스텐 혼합물을 눈 크기 38㎛의 체에 걸러 해쇄함으로써, 코어재(모재)의 일차 입자 표면에 텅스텐산리튬 화합물(제1 복합 산화물)을 갖는 리튬니켈 복합 산화물을 얻었다.The obtained dried tungsten mixture was sifted through a sieve having an eye size of 38 mu m to obtain a lithium nickel composite oxide having a lithium tungstate compound (first composite oxide) on the surface of the primary particles of the core material (base material).
얻어진 복합 산화물(제1 복합 산화물) 300g에 실시예 1과 마찬가지로 하여 얻은 텅스텐산리튬 화합물을 포함하지 않는 리튬니켈 복합 산화물(제2 복합 산화물) 600g을 가하고, 셰이커 믹서 장치(윌리 에이 바코펜(WAB)사제 TURBULA TypeT2C)를 사용하여 충분히 혼합하여, 정극 활물질을 얻었다.600 g of a lithium nickel composite oxide (second composite oxide) containing no lithium tungstate compound obtained in the same manner as in Example 1 was added to 300 g of the resultant composite oxide (first complex oxide), and the mixture was dispersed in a shaker mixer apparatus (WAB ) TURBULA Type T2C) to obtain a positive electrode active material.
얻어진 정극 활물질의 텅스텐 함유량을 ICP법에 의해 분석한바, 텅스텐 함유량은 Ni, Co 및 Al의 원자수의 합계에 대하여 0.15원자%인 것이 확인되었다.The tungsten content of the obtained positive electrode active material was analyzed by the ICP method, and it was confirmed that the tungsten content was 0.15 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al.
(실시예 6)(Example 6)
500g의 모재에, 25℃의 순수를 667mL 첨가하여 슬러리로 하고, 15분간의 수세를 행하였다. 수세 후에는 누체를 사용하여 여과함으로써 고액 분리했다. 세정 케이크의 수분율은 8.5질량%였다.To 500 g of the base material, 667 mL of pure water at 25 DEG C was added to prepare a slurry, which was then washed with water for 15 minutes. After washing with water, the filtrate was subjected to solid-liquid separation. The moisture content of the cleaning cake was 8.5% by mass.
리튬니켈 복합 산화물(모재)에 포함되는 Ni, Co 및 Al의 원자수의 합계에 대하여 W양이 0.75원자%가 되도록 세정 케이크에 텅스텐산리튬(LWO:Li2WO4)을 10.14g 첨가하고, 셰이커 믹서 장치(윌리 에이 바코펜(WAB)사제 TURBULA TypeT2C)를 사용하여 충분히 혼합하여, 텅스텐 혼합물을 얻었다.10.14 g of lithium tungstate (LWO: Li 2 WO 4 ) was added to the washing cake so that the amount of W was 0.75 at% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al contained in the lithium-nickel composite oxide (base material) And sufficiently mixed using a shaker mixer device (TURBULA Type T2C, manufactured by WAB) to obtain a tungsten mixture.
얻어진 텅스텐 혼합물은 알루미늄제 주머니 속에 넣고, 질소 가스 퍼지한 후에 라미네이트하고, 80℃로 가온한 건조기에 1시간 정도 넣었다. 가온 후에는 알루미늄제 주머니로부터 취출하고, SUS제 용기에 옮겨 넣고, 190℃로 가온한 진공 건조기를 사용하여 10시간, 정치 건조하고, 그 후 노냉했다.The obtained tungsten mixture was put into an aluminum bag, and after purging with nitrogen gas, it was laminated and placed in a dryer heated to 80 DEG C for about 1 hour. After warming, the bag was taken out from the bag made of aluminum, transferred to a container made of SUS, allowed to stand for 10 hours using a vacuum drier heated to 190 캜, and then air-cooled.
얻어진 건조 후의 텅스텐 혼합물을 눈 크기 38㎛의 체에 걸러 해쇄함으로써, 코어재(모재)의 일차 입자 표면에 텅스텐산리튬 화합물(제1 복합 산화물)을 갖는 리튬니켈 복합 산화물을 얻었다.The obtained dried tungsten mixture was sifted through a sieve having an eye size of 38 mu m to obtain a lithium nickel composite oxide having a lithium tungstate compound (first composite oxide) on the surface of the primary particles of the core material (base material).
얻어진 복합 산화물(제1 복합 산화물) 300g에 실시예 1과 마찬가지로 하여 얻은 텅스텐산리튬 화합물을 포함하지 않는 리튬니켈 복합 산화물(제2 복합 산화물) 1200g을 가하고, 셰이커 믹서 장치(윌리 에이 바코펜(WAB)사제 TURBULA TypeT2C)를 사용하여 충분히 혼합하여, 혼합 정극 활물질을 얻었다.1200 g of a lithium nickel composite oxide (second composite oxide) containing no lithium tungstate compound obtained in the same manner as in Example 1 was added to 300 g of the resultant composite oxide (first complex oxide), followed by stirring in a shaker mixer apparatus (WAB ) TURBULA Type T2C) to obtain a mixed positive electrode active material.
얻어진 정극 활물질의 텅스텐 함유량을 ICP법에 의해 분석한바, 텅스텐 함유량은 Ni, Co 및 Al의 원자수의 합계에 대하여 0.15원자%인 것이 확인되었다.The tungsten content of the obtained positive electrode active material was analyzed by the ICP method, and it was confirmed that the tungsten content was 0.15 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
500g의 상기 모재와 동일한 조성의 리튬니켈 복합 산화물 입자에, 25℃의 순수를 500mL 첨가하여 슬러리로 한 것, 고액 분리 후의 세정 케이크에 텅스텐 화합물을 첨가하지 않은 것 이외는 실시예 1의 제1 복합 산화물과 마찬가지로 하여 복합 산화물 입자(제2 복합 산화물에 상당)를 얻고, 이것을 정극 활물질로 했다.500 g of pure water at 25 DEG C was added to 500 m < 2 > of a lithium nickel composite oxide particle having the same composition as that of the above-mentioned base material to obtain a slurry, and a tungsten compound was not added to the cleansing cake after solid- The composite oxide particles (corresponding to the second composite oxide) were obtained in the same manner as the oxide, and used as the positive electrode active material.
(비교예 2)(Comparative Example 2)
500g의 모재와 동일한 조성의 리튬니켈 복합 산화물 입자에, 25℃의 순수를 667mL 첨가하여 슬러리로 한 것, 고액 분리 후의 세정 케이크에 텅스텐 화합물을 첨가하지 않은 것 이외는 실시예 1의 제1 복합 산화물과 마찬가지로 하여 복합 산화물 입자(제2 복합 산화물에 상당)를 얻고, 이것을 정극 활물질로 했다.The slurry was prepared by adding 667 mL of pure water at 25 DEG C to a lithium nickel composite oxide particle having the same composition as that of 500 g of the base material and that a slurry was prepared by adding pure water at 25 DEG C and that the tungsten compound was not added to the washing cake after the solid- , Composite oxide particles (corresponding to the second composite oxide) were obtained and used as the positive electrode active material.
(비교예 3)(Comparative Example 3)
500g의 모재에, 25℃의 순수를 667mL 첨가하여 슬러리로 한 것, 고액 분리 후의 세정 케이크에 텅스텐 화합물을 첨가하지 않은 것 이외는 실시예 1의 제1 복합 산화물과 마찬가지로 하여 복합 산화물 입자(제2 복합 산화물에 상당)를 얻었다. 얻어진 복합 산화물 입자(제2 복합 산화물에 상당)에, 텅스텐산리튬(LWO:Li2WO4) 분말 2.0g을 첨가하고, 셰이커 믹서 장치(윌리 에이 바코펜(WAB)사제 TURBULA TypeT2C)를 사용하여 충분히 혼합하여, 정극 활물질을 얻었다.Except that 667 mL of pure water at 25 DEG C was added to 500 g of the base material to prepare a slurry, and the tungsten compound was not added to the washing cake after the solid-liquid separation, thereby obtaining a composite oxide particle Complex oxide) was obtained. 2.0 g of lithium tungstate (LWO: Li 2 WO 4 ) powder was added to the resulting composite oxide particle (corresponding to the second composite oxide), and the mixture was dispersed by using a shaker mixer apparatus (TURBULA TypeT2C, manufactured by WAB) And sufficiently mixed to obtain a positive electrode active material.
얻어진 정극 활물질의 텅스텐 함유량을 ICP법에 의해 분석한바, 텅스텐 함유량은 Ni, Co 및 Al의 원자수의 합계에 대하여 0.15원자%인 것이 확인되었다.The tungsten content of the obtained positive electrode active material was analyzed by the ICP method, and it was confirmed that the tungsten content was 0.15 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al.
[평가][evaluation]
표 1, 표 2로부터 명백해진 바와 같이, 실시예의 정극 활물질은 본 발명에 따라 제조되었기 때문에, 초기 방전 용량이 높고, 정극 저항도 낮은 것이 되어 있고, 비교예 1, 2에 비해 우수한 전지 특성을 나타낸다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시예에서 얻어진 정극 활물질의 단면 SEM 관찰 결과의 일례를 나타내지만, 얻어진 정극 활물질은 일차 입자 및 일차 입자가 응집하여 구성된 이차 입자를 포함하고, 일차 입자 표면에 텅스텐산리튬이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 텅스텐산리튬을 포함하는 미립자를 도 3에 있어서 원으로 둘러싸서 나타낸다.As is clear from Tables 1 and 2, the positive electrode active material of the examples was produced in accordance with the present invention, so that the initial discharge capacity was high and the positive electrode resistance was low, and the battery characteristics were superior to those of Comparative Examples 1 and 2 . 3 shows an example of the result of observation of the cross-sectional SEM of the positive electrode active material obtained in the example of the present invention. However, the obtained positive electrode active material contains secondary particles composed of primary particles and primary particles aggregated, and tungstic acid It was confirmed that lithium was formed. The fine particles including lithium tungstate are shown surrounded by a circle in Fig.
한편, 비교예 1 및 비교예 2에서는 일차 입자 표면에 텅스텐산리튬을 포함하는 미립자가 형성되어 있지 않기 때문에, 정극 저항이 대폭으로 높아, 고출력화의 요구에 대응하는 것은 곤란하다. 또한, 비교예 3에서는 텅스텐산리튬을 첨가한 것에 의한 저항 저감 효과는 있지만, 리튬니켈 복합 산화물의 일차 입자 표면에 텅스텐산리튬 화합물이 형성되어 있지 않기 때문에, 초기 방전 용량이 낮은 전지가 되어 있다.On the other hand, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, since the fine particles containing lithium tungstate were not formed on the surfaces of the primary particles, the positive electrode resistance was remarkably high and it was difficult to meet the demand for high output. In Comparative Example 3, although the resistance reduction effect was obtained by adding lithium tungstate, since the lithium tungstate compound was not formed on the surface of the primary particles of the lithium-nickel composite oxide, the battery had a low initial discharge capacity.
본 발명의 정극 활물질을 사용한 비수계 전해질 이차 전지는 항상 고용량이 요구되는 소형 휴대 전자 기기(노트북형 퍼스널 컴퓨터나 휴대 전화 단말기 등)의 전원에 적합하게 사용되고, 고출력이 요구되는 전기 자동차용 전지에도 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 비수계 전해질 이차 전지는 우수한 안전성을 갖고, 소형화, 고출력화가 가능한 점에서, 탑재 스페이스에 제약을 받는 전기 자동차용 전원으로서 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 정극 활물질을 사용한 비수계 전해질 이차 전지는 순수하게 전기 에너지로 구동하는 전기 자동차용의 전원뿐만 아니라, 가솔린 엔진이나 디젤 엔진 등의 연소 기관과 병용하는, 소위 하이브리드 차용의 전원으로서도 사용할 수 있다.The non-aqueous liquid electrolyte secondary battery using the positive electrode active material of the present invention is suitably used for a power source of a small portable electronic device (notebook-type personal computer, mobile phone terminal, etc.) Can be used. Further, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be suitably used as a power source for an electric vehicle, which is restricted by the space for mounting, because it has excellent safety, can be downsized, and can achieve high output. Also, the non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material of the present invention can be used not only as a power source for an electric vehicle driven purely by electric energy, but also as a power source for a so-called hybrid vehicle which is used in combination with a combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine .
1 : 제1 리튬니켈 복합 산화물
2 : 제2 리튬니켈 복합 산화물
3, 3a, 3b : 일차 입자(제1 리튬니켈 복합 산화물)
4 : 이차 입자(제1 리튬니켈 복합 산화물)
5 : 코어재
6, 6a, 6b : 텅스텐산리튬
7 : 일차 입자(제2 리튬니켈 복합 산화물)
8 : 이차 입자(제2 리튬니켈 복합 산화물)
10 : 정극 활물질
CBA : 코인형 전지
CA : 케이스
PC : 정극 캔
NC : 부극 캔
GA : 개스킷
EL : 전극
PE : 정극
NE : 부극
SE1 : 세퍼레이터1: First lithium nickel composite oxide
2: Second lithium nickel composite oxide
3, 3a and 3b: primary particles (first lithium nickel composite oxide)
4: secondary particles (first lithium-nickel composite oxide)
5: Core material
6, 6a, 6b: Lithium tungstate
7: primary particles (second lithium-nickel composite oxide)
8: secondary particles (second lithium-nickel composite oxide)
10: positive electrode active material
CBA: Coin type battery
CA: Case
PC: positive electrode cans
NC: negative electrode can
GA: Gasket
EL: Electrode
PE: positive
NE: negative pole
SE1: Separator
Claims (23)
상기 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자는, 조성이 Liz1Ni1 -x1- y1Cox1M1 y1O2(단, 0≤x1≤0.35, 0≤y1≤0.35, 0.95≤z1≤1.15, M1은 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현되고, 복수의 일차 입자가 서로 응집한 이차 입자를 포함하는 코어재와, 상기 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자의 표면 및 내부에 위치하는 상기 일차 입자의 표면의 적어도 일부에 존재하는 텅스텐산리튬으로 구성되고,
상기 제2 리튬니켈 복합 산화물 입자는, 조성이 Liz2Ni1 -x2- y2Cox2M2 y2O2(단, 0≤x2≤0.35, 0≤y2≤0.35, 0.95≤z2≤1.15, M2는 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현되고, 복수의 일차 입자가 서로 응집한 이차 입자로 구성되는
것을 특징으로 하는 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법.Comprising mixing a first lithium-nickel composite oxide particle containing lithium tungstate and a second lithium-nickel composite oxide particle not containing lithium tungstate,
The first lithium nickel complex oxide particles, a composition of Li z1 Ni 1 -x1- y1 Co x1 M 1 y1 O 2 ( However, 0≤x1≤0.35, 0≤y1≤0.35, 0.95≤z1≤1.15, 1 M And at least one kind of element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al), and a core material comprising a plurality of primary particles, And lithium tungstate existing on at least a part of the surface of the primary particle located on the surface and inside of the oxide particle,
The second lithium nickel complex oxide particles, a composition of Li z2 Ni 1 -x2- y2 Co x2 M 2 y2 O 2 ( However, 0≤x2≤0.35, 0≤y2≤0.35, 0.95≤z2≤1.15, M 2 Is at least one element selected from the group consisting of Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al), and the plurality of primary particles are composed of secondary particles
Wherein the positive electrode active material for a non-aqueous liquid electrolyte secondary battery is a positive electrode active material.
조성이 Liz3Ni1 -x3- y3Cox3M1 y3O2(단, 0.00≤x3≤0.35, 0.00≤y3≤0.35, 0.95≤z3≤1.20, M1은 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현되고, 복수의 일차 입자가 응집하여 구성된 이차 입자를 포함하는 모재와,
상기 모재 전량에 대하여 2질량% 이상의 수분과,
텅스텐 화합물, 또는 텅스텐 화합물 및 텅스텐을 포함하지 않는 리튬 화합물
을 함유한 텅스텐 혼합물을 조정하는 것과,
얻어진 상기 텅스텐 혼합물을 열처리하여 상기 모재의 표면 및 내부의 일차 입자의 표면에 텅스텐산리튬을 형성시켜, 상기 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자를 얻는 것
을 구비하고,
상기 텅스텐 혼합물은, 함유되는 텅스텐 전량에 대한, 상기 수분 및 텅스텐 화합물, 또는 수분, 텅스텐 화합물 및 리튬 화합물에 함유되는 리튬 전량의 몰비가 5 이하인
것을 특징으로 하는 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질의 제조 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Z3 composition Li 1 Ni Co -x3- y3 x3 y3 M 1 O 2 (However, 0.00≤x3≤0.35, 0.00≤y3≤0.35, 0.95≤z3≤1.20, M 1 is Mn, V, Mg, Mo, Nb , At least one element selected from the group consisting of Ti and Al), a base material containing secondary particles composed of a plurality of primary particles aggregated,
2% by mass or more of water relative to the whole amount of the base material,
A tungsten compound, or a lithium compound not containing a tungsten compound and tungsten
To adjust the tungsten mixture,
Heat-treating the obtained tungsten mixture to form lithium tungstate on the surface of the primary material and on the surface of the primary particles in the primary material to obtain the first lithium-nickel composite oxide particle
And,
The tungsten mixture preferably has a molar ratio of the total amount of lithium contained in the water and the tungsten compound or the water, the tungsten compound and the lithium compound to the total amount of tungsten contained is 5 or less
Wherein the positive electrode active material for a non-aqueous liquid electrolyte secondary battery is a positive electrode active material.
상기 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자는, 조성이 Liz1Ni1 -x1- y1Cox1M1 y1O2(단, 0≤x1≤0.35, 0≤y1≤0.35, 0.95≤z1≤1.15, M1은 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현되고, 복수의 일차 입자가 서로 응집한 이차 입자를 포함하는 코어재와, 상기 제1 리튬니켈 복합 산화물 입자의 표면 및 내부에 위치하는 상기 일차 입자의 표면의 적어도 일부에 존재하는 텅스텐산리튬으로 구성되고,
상기 제2 리튬니켈 복합 산화물 입자는, 조성이 Liz2Ni1 -x2- y2Cox2M2 y2O2(단, 0≤x2≤0.35, 0≤y2≤0.35, 0.95≤z2≤1.15, M2는 Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti 및 Al에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표현되고, 복수의 일차 입자가 서로 응집한 이차 입자로 구성되는
것을 특징으로 하는 비수계 전해질 이차 전지용 정극 활물질.A first lithium-nickel composite oxide particle containing lithium tungstate and a second lithium-nickel composite oxide particle not containing lithium tungstate,
The first lithium nickel complex oxide particles, a composition of Li z1 Ni 1 -x1- y1 Co x1 M 1 y1 O 2 ( However, 0≤x1≤0.35, 0≤y1≤0.35, 0.95≤z1≤1.15, 1 M And at least one kind of element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al), and a core material comprising a plurality of primary particles, And lithium tungstate existing on at least a part of the surface of the primary particle located on the surface and inside of the oxide particle,
The second lithium nickel complex oxide particles, a composition of Li z2 Ni 1 -x2- y2 Co x2 M 2 y2 O 2 ( However, 0≤x2≤0.35, 0≤y2≤0.35, 0.95≤z2≤1.15, M 2 Is at least one element selected from the group consisting of Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al), and the plurality of primary particles are composed of secondary particles
And a positive electrode active material for a non-aqueous liquid electrolyte secondary battery.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4119503A4 (en) * | 2020-10-06 | 2023-11-22 | Lg Chem, Ltd. | Method for producing mixture of lithium composite transition metal oxide positive electrode active material particles containing high content of nickel |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005251716A (en) | 2004-02-05 | 2005-09-15 | Nichia Chem Ind Ltd | Cathode active substance for nonaqueous electrolyte secondary battery, cathode mixture for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2009289726A (en) | 2008-05-01 | 2009-12-10 | Mitsubishi Chemicals Corp | Lithium transition metal system compound powder, method of manufacturing the same, and spray-dried material to become its calcination precursor, and positive electrode for lithium secondary battery using the same, and lithium secondary cell |
JP2010040383A (en) | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Sony Corp | Method of manufacturing positive electrode active material, and positive electrode active material |
KR20110109879A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | 삼성에스디아이 주식회사 | Positive active material, and positive electrode and lithium battery containing the material |
JP2013171785A (en) | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery including the positive electrode material |
KR20160037878A (en) * | 2013-07-24 | 2016-04-06 | 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 | Non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode active material and method for manufacturing same, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP2017084628A (en) * | 2015-10-28 | 2017-05-18 | 住友金属鉱山株式会社 | Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
-
2017
- 2017-06-23 KR KR1020170079477A patent/KR102337646B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005251716A (en) | 2004-02-05 | 2005-09-15 | Nichia Chem Ind Ltd | Cathode active substance for nonaqueous electrolyte secondary battery, cathode mixture for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2009289726A (en) | 2008-05-01 | 2009-12-10 | Mitsubishi Chemicals Corp | Lithium transition metal system compound powder, method of manufacturing the same, and spray-dried material to become its calcination precursor, and positive electrode for lithium secondary battery using the same, and lithium secondary cell |
JP2010040383A (en) | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Sony Corp | Method of manufacturing positive electrode active material, and positive electrode active material |
KR20110109879A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | 삼성에스디아이 주식회사 | Positive active material, and positive electrode and lithium battery containing the material |
JP2013171785A (en) | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery including the positive electrode material |
KR20160037878A (en) * | 2013-07-24 | 2016-04-06 | 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 | Non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode active material and method for manufacturing same, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP2017084628A (en) * | 2015-10-28 | 2017-05-18 | 住友金属鉱山株式会社 | Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4119503A4 (en) * | 2020-10-06 | 2023-11-22 | Lg Chem, Ltd. | Method for producing mixture of lithium composite transition metal oxide positive electrode active material particles containing high content of nickel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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