WO2016035852A1 - リチウム金属複合酸化物粉体 - Google Patents

リチウム金属複合酸化物粉体 Download PDF

Info

Publication number
WO2016035852A1
WO2016035852A1 PCT/JP2015/075068 JP2015075068W WO2016035852A1 WO 2016035852 A1 WO2016035852 A1 WO 2016035852A1 JP 2015075068 W JP2015075068 W JP 2015075068W WO 2016035852 A1 WO2016035852 A1 WO 2016035852A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
composite oxide
metal composite
lithium metal
oxide powder
amount
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/075068
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
徹也 光本
大輔 鷲田
松山 敏和
井上 大輔
松嶋 英明
祥巳 畑
仁彦 井手
蔭井 慎也
Original Assignee
三井金属鉱業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=55439909&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2016035852(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 三井金属鉱業株式会社 filed Critical 三井金属鉱業株式会社
Priority to US15/508,184 priority Critical patent/US10312508B2/en
Priority to JP2016505630A priority patent/JP6626434B2/ja
Priority to KR1020167026115A priority patent/KR102380969B1/ko
Priority to GB1702739.2A priority patent/GB2543716B/en
Publication of WO2016035852A1 publication Critical patent/WO2016035852A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/366Composites as layered products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • C01G53/42Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
    • C01G53/44Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • C01G53/42Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
    • C01G53/44Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
    • C01G53/50Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese of the type [MnO2]n-, e.g. Li(NixMn1-x)O2, Li(MyNixMn1-x-y)O2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • C01G53/66Nickelates containing alkaline earth metals, e.g. SrNiO3, SrNiO2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/20Two-dimensional structures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50Solid solutions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/60Compounds characterised by their crystallite size
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/77Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by unit-cell parameters, atom positions or structure diagrams
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/51Particles with a specific particle size distribution
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/62Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/11Powder tap density
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40Electric properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028Positive electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a lithium metal composite oxide powder that can be used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery.
  • Lithium batteries especially lithium secondary batteries, have features such as high energy density and long life, so they can be used for home appliances such as video cameras, portable electronic devices such as notebook computers and mobile phones. Used as a power source. Recently, the lithium secondary battery is also applied to a large battery mounted on an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), or the like.
  • EV electric vehicle
  • HEV hybrid electric vehicle
  • a lithium metal composite oxide having a layered crystal structure such as LiCoO 2 or LiNiO 2 is represented by a general formula LiMO 2 (M: transition metal).
  • the crystal structure of these lithium metal composite oxides having a layered crystal structure belongs to the space group R-3m ("-" is usually attached to the upper part of "3" and indicates reversal. The same applies hereinafter).
  • the Li ion, Me ion, and oxide ion occupy the 3a site, 3b site, and 6c site, respectively. It is known that a layer composed of Li ions (Li layer) and a layer composed of Me ions (Me layer) exhibit a layered crystal structure in which they are alternately stacked via O layers composed of oxide ions.
  • lithium metal composite oxide having such a layered crystal structure When a lithium metal composite oxide having such a layered crystal structure is used as a positive electrode active material for a lithium secondary battery, the lithium metal composite oxide and the electrolyte solution chemically react, particularly when charged and discharged at high temperatures. However, since the reactants change on the surface of the positive electrode active material, the battery capacity and life characteristics are deteriorated.
  • a “hybrid vehicle” is a vehicle that uses two power sources, an electric motor and an internal combustion engine.
  • the term “lithium battery” is intended to encompass all batteries containing lithium or lithium ions in the battery, such as lithium primary batteries, lithium secondary batteries, lithium ion secondary batteries, and lithium polymer batteries.
  • D50 was adjusted to 0.45 ⁇ m by pulverizing with a wet pulverizer at 1300 rpm for 110 minutes.
  • the obtained pulverized slurry was granulated and dried using a thermal spray dryer (spray dryer, OC-16 manufactured by Okawahara Chemical Co., Ltd.). At this time, granulation drying was performed using a two-fluid nozzle for spraying, adjusting the temperature so that the spray pressure was 0.6 MPa, the slurry supply amount was 160 ml / min, and the outlet temperature of the drying tower was 110 ° C.
  • the obtained granulated powder was calcined at 700 ° C. in the air using a stationary electric furnace.
  • the obtained dry powder and ion-exchanged water (pH 5.8, water temperature 25 ° C.) were mixed, stirred for 2 minutes and washed with water to obtain a slurry (slurry concentration 40 wt%). Subsequently, it filtered and the obtained cake was dried at 120 degreeC for 12 hours. Thereafter, the particle size is adjusted using a sieve having an opening of 300 ⁇ m, and the obtained powder is heat-treated at 760 ° C. for 5 hours in an oxygen-containing atmosphere (oxygen concentration: 66 vol%) to thereby obtain a surface-treated lithium metal composite oxide powder. Got. Thereafter, the mixture was classified with a sieve having an opening of 53 ⁇ m, and the lithium transition metal oxide powder (sample) under the sieve was recovered.
  • Example 10 An aqueous polycarboxylic acid ammonium salt solution (SN Dispersant 5468 manufactured by San Nopco Co., Ltd.) was added as a dispersant to ion-exchanged water.
  • the dispersing agent was added so that the amount of the dispersing agent was 6 wt% with respect to the total amount of Li raw material, Ni raw material, Co raw material, Mn raw material and the like to be described later.
  • the dispersant was sufficiently dissolved and mixed in ion exchange water.
  • aqueous polycarboxylic acid ammonium salt solution (SN Dispersant 5468 manufactured by San Nopco Co., Ltd.) was added as a dispersant to ion-exchanged water. It added so that the amount of a dispersing agent might be 6 wt% with respect to the total amount of Li raw material, Ni raw material, Co raw material, Mn raw material etc. which are mentioned later. The dispersant was sufficiently dissolved and mixed in ion exchange water.
  • D50 was adjusted to 0.45 ⁇ m by pulverization at 1300 rpm for 80 minutes with a wet pulverizer.
  • the obtained pulverized slurry was granulated and dried using a thermal spray dryer (spray dryer, OC-16 manufactured by Okawahara Chemical Co., Ltd.). At this time, granulation drying was performed using a two-fluid nozzle for spraying, adjusting the temperature so that the spray pressure was 0.6 MPa, the slurry supply amount was 160 ml / min, and the outlet temperature of the drying tower was 110 ° C.
  • the obtained granulated powder was calcined at 850 ° C. in the atmosphere using a stationary electric furnace.
  • the XPS data was analyzed using data analysis software ("Multipack Ver6.1A" manufactured by ULVAC-PHI). The trajectory used for the calculation was determined for each element, and the analysis was performed considering the sensitivity coefficient.
  • C 1s Sensitivity coefficient 0.314
  • O 1s Sensitivity coefficient 0.733
  • the element ratio calculated above was confirmed by considering the interference of the Ni LMM peak and comparing with the composition ratio of the chemical analysis result described above.
  • the surface lithium impurity amount was obtained by adding the amount of lithium hydroxide and the amount of lithium carbonate calculated from the above titration.
  • the lithium metal composite oxide powders (samples) obtained in the examples and comparative examples were measured using an automatic sample feeder for laser diffraction particle size distribution measuring device (“Microtorac SDC” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
  • the powder (sample) was put into a water-soluble solvent and irradiated with ultrasonic waves of 40 W at a flow rate of 40% for 360 seconds, and then the particle size distribution was measured using a laser diffraction particle size analyzer “MT3000II” manufactured by Nikkiso Co., Ltd. Then, D50 was determined from the obtained volume-based particle size distribution chart.
  • X-ray diffraction measurement was performed on the lithium metal composite oxides obtained in the examples and comparative examples.
  • the peak of the (003) plane derived from the integrated intensity of the peak derived from the (104) plane was measured.
  • the ratio of integrated intensity (003) / (104) was calculated.
  • This paste is placed on an aluminum foil as a current collector, coated with an applicator adjusted to a gap of 100 ⁇ m to 280 ⁇ m, dried in a vacuum at 140 ° C. overnight, and then rolled so that the linear pressure becomes 0.3 t / cm 2. Pressed and punched out with a diameter of 16 mm to form a positive electrode. Immediately before producing the battery, it was vacuum-dried at 200 ° C. for 300 minutes or longer to remove the adhering moisture and incorporated into the battery. In addition, an average value of the weight of an aluminum foil having a diameter of 16 mm was obtained in advance, and the weight of the positive electrode mixture was obtained by subtracting the weight of the aluminum foil from the weight of the positive electrode.
  • the content of the positive electrode active material was determined from the mixing ratio of the lithium metal composite oxide powder (positive electrode active material), acetylene black and PVDF.
  • the negative electrode was made of metal Li with a diameter of 19 mm and a thickness of 0.5 mm, and the electrolyte was a mixture of EC and DMC in a volume of 3: 7, and a solvent in which 1 mol / L of LiPF 6 was dissolved as a solute was used.
  • a cell for electrochemical evaluation shown in 1 (TOMCEL (registered trademark)) was prepared.
  • Initial activity Using the electrochemical cell prepared as described above, initial activity was performed by the method described below. The battery was charged at a constant current and a constant potential to 4.3 V at 0.1 C at 25 ° C., and then discharged at a constant current to 3.0 V at 0.1 C. This was repeated for 2 cycles. The actually set current value was calculated from the content of the positive electrode active material in the positive electrode.
  • Example is an Example about lithium metal complex oxide which has a layered crystal structure of a specific composition, according to the test result and technical common sense which this inventor performed so far, a layered crystal structure is shown. Since the lithium metal composite oxide has a common problem, and the effects of surface treatment and heat treatment are the same, any lithium metal composite oxide having a layered crystal structure can be used regardless of its composition. It can be considered that the same effect can be obtained in common.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

 層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物を含有する正極活物質に関し、電解液との反応を抑えて電池の寿命特性を高めることができると共に、電池の出力特性を良好にすることができる、新たなリチウム金属複合酸化物粉体を提供する。 層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物からなる粒子の表面に、Al、Ti及びZrからなる群のうちの何れか1種或いは2種以上の組合せ(これを「表面元素A」と称する)が存在する表面部を備えた粒子を含むリチウム金属複合酸化物粉体であって、表面LiOH量が0.10wt%未満であり、且つ、表面LiCO量が0.25wt%未満であり、且つ、X線回折パターンにおいて、前記リチウム金属複合酸化物の(104)面の積分強度に対する、(003)面の積分強度の比率が1.15より大きく、且つ、ICPで測定して得られるS量が、前記リチウム金属複合酸化物粉体(100wt%)の0.10wt%未満であることを特徴とするリチウム金属複合酸化物粉体を提案する。

Description

リチウム金属複合酸化物粉体
 本発明は、リチウム二次電池の正極活物質として用いることができるリチウム金属複合酸化物粉体に関する。
 リチウム電池、中でもリチウム二次電池は、エネルギー密度が大きく、寿命が長いなどの特徴を有しているため、ビデオカメラ等の家電製品や、ノート型パソコン、携帯電話機等の携帯型電子機器などの電源として用いられている。最近では、該リチウム二次電池は、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)などに搭載される大型電池にも応用されている。
 リチウム二次電池は、充電時には正極からリチウムがイオンとして溶け出して負極へ移動して吸蔵され、放電時には逆に負極から正極へリチウムイオンが戻る構造の二次電池であり、その高いエネルギー密度は正極材料の電位に起因することが知られている。
 リチウム二次電池の正極活物質としては、スピネル構造をもつリチウムマンガン酸化物(LiMn24)のほか、層状結晶構造をもつLiCoO2、LiNiO2、LiMnO2などのリチウム金属複合酸化物が知られている。例えばLiCoO2は、リチウム原子層とコバルト原子層が酸素原子層を介して交互に積み重なった層状結晶構造を有しており、充放電容量が大きく、リチウムイオン吸蔵脱蔵の拡散性に優れているため、現在、市販されているリチウム二次電池の多くが、LiCoO2などの層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物を正極活物質として採用している。
 LiCoO2やLiNiO2など、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物は、一般式LiMO2(M:遷移金属)で示される。これら層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物の結晶構造は、空間群R-3m(「-」は通常「3」の上部に付され、回反を示す。以下、同様。)に帰属し、そのLiイオン、Meイオン及び酸化物イオンは、それぞれ3aサイト、3bサイト及び6cサイトを占有する。そして、Liイオンからなる層(Li層)とMeイオンからなる層(Me層)とが、酸化物イオンからなるO層を介して交互に積み重なった層状結晶構造を呈することが知られている。
 このような層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物をリチウム二次電池の正極活物質として使用した場合、特に高温下で充放電すると、該リチウム金属複合酸化物と電解液とが化学反応して、正極活物質の表面に反応物が付着するなど変化するため、電池の容量や寿命特性が低下するという課題を抱えていた。
 かかる課題を解決するための手段の一例として、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物の粒子表面を金属や金属酸化物で被覆することが考えられる。
 例えば、特許文献1(特開2001-291518号公報)には、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物の表面に、Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti及びVからなる群より選択される金属の酸化物または複合金属酸化物層を含むリチウム二次電池用正極活物質が開示されている。
 特許文献2(特開2005-310744号公報)には、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物の粒子粉末を、イソプロピルアルコール溶液に分散して撹拌した後、600℃で熱処理することで得られる粒子表面にアルミニウムをコーティングした正極活物質が開示されている。
 特許文献3(特開2005-322616号公報)には、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物と粉末状金属アルミニウムを水に加えてスラリーにして、さらに撹拌して金属アルミニウムを溶解させた後、80℃で乾燥させることにより、得られる該複合酸化物の表面が水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム及び炭酸リチウムを含む層で覆われたリチウム含有複合酸化物が開示されている。
 特許文献4(特開2005-346956号公報)には、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物にステアリン酸アルミニウムを添加し、ボールミルで混合及び解砕して、600℃で熱処理することにより得られる、アルミニウム化合物が粒子表面に修飾されたリチウム含有複合酸化物が開示されている。
 特許文献5(WO2007/142275号公報)には、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物粒子において、特定の表面領域に比較的高い特定の濃度のアルミニウムを含有せしめた表面修飾を施した正極活物質として、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物粒子であり、その表面層にアルミニウムが含有され、かつ該表面層5nm以内におけるアルミニウム含有量が、Niと元素Mの合計に対して、原子比率で0.8以上である表面修飾リチウム含有複合酸化物粒子からなることを特徴とする非水電解質二次電池用正極活物質が開示されている。
 特許文献6(特開2008-153017号公報)には、特定の組成を有しかつ特定の粒径と粒度分布を有するリチウム複合酸化物の表面をコーティングした正極活物質に用いる観点から、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物であって、平均粒径D50が3~15μmで、最小粒径が0.5μm以上、最大粒径が50μm以下の粒度分布を有し、かつD10/D50が0.60~0.90、D10/D90が0.30~0.70である粒子からなる非水電解液二次電池用リチウム複合酸化物の表面にAなる物質(AはTi、Sn、Mg、Zr、Al、Nb及びZnからなる群より選ばれた少なくとも1種類の元素からなる化合物)がコーティングされた構造を有することを特徴とする非水電解液二次電池用正極活物質が開示されている。
特開2001-291518号公報 特開2005-310744号公報 特開2005-322616号公報 特開2005-346956号公報 WO2007/142275号公報 特開2008-153017号公報
 前述のように、電解液とリチウム金属複合酸化物との反応を抑制するために、該リチウム金属複合酸化物の粒子表面を、金属や金属酸化物で被覆するように表面処理することが考えられる。しかし、そのように表面処理すると、SOやアルカリ(土類)金属などの不純物のほか、アルカリ成分が粒子表面に残存することになるため、これらが抵抗成分になり、充放電効率や低温出力特性が低下することが分かってきた。そのため、粒子表面に存在する不純物やアルカリ成分を低減する必要がある。
 この際、粒子表面に存在する不純物やアルカリ成分を低減させるため、水洗することが考えられる。しかし、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物の場合、単に水洗しただけでは、結晶構造最表面のLiサイトに水素イオン(H+)が混入して、乾燥後に粒子表面に岩塩層が局所的にできる結果、抵抗が高くなり、初期充電時に過電圧を生じ、出力特性が低下してしまうという課題を抱えていた。
 そこで本発明は、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物を含有する正極活物質に関し、リチウム二次電池の正極活物質として使用した場合に、電解液との反応を抑えて電池の寿命特性を高めることができると共に、粒子表面に存在する不純物やアルカリ成分を低減し、それでいて、粒子表面における局所的な岩塩層の形成を抑えることで、充放電効率を維持しながら、低温出力特性を維持乃至向上させることができる、新たなリチウム金属複合酸化物粉体を提供せんとするものである。
 本発明は、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物からなる粒子の表面に、Al、Ti及びZrからなる群のうちの何れか1種或いは2種以上の組合せ(これを「表面元素A」と称する)が存在する表面部を備えた粒子を含むリチウム金属複合酸化物粉体であって、
 下記測定方法で測定される表面LiOH量が0.10wt%未満であり、且つ、下記測定方法で測定される表面LiCO量が0.25wt%未満であり、且つ、
 CuKα線を使用したX線回折によって得られるX線回折パターンにおいて、前記リチウム金属複合酸化物の(104)面の積分強度に対する、(003)面の積分強度の比率が1.15より大きく、且つ、
 誘導結合プラズマ(ICP)発光分析装置で測定して得られるS量が、前記リチウム金属複合酸化物粉体(100wt%)の0.10wt%未満であることを特徴とするリチウム金属複合酸化物粉体を提案する。
(表面LiOH量及び表面LiCO量の測定方法)
 Winkler法を参考にして次の手順のとおり滴定を行う。試料10.0gをイオン交換水50mlに分散させ、15min浸漬させた後、ろ過し、ろ液を塩酸で滴定する。その際、指示薬としてフェノールフタレインとブロモフェノールブルーを用いて、ろ液の変色とその時の滴定量をもとにして表面LiOH量と表面LiCO量を算出する。
 本発明が提案する正極活物質によれば、リチウム二次電池の正極活物質として使用した場合に、電解液との反応を抑えて寿命特性を向上させることができる。
 また、抵抗成分となる、粒子表面に存在する不純物やアルカリ成分が低減されているため、充放電効率の低下を抑えることもできる。しかもそれでいて、粒子表面における局所的な岩塩層の形成が抑えることができるため、低温出力特性を維持乃至向上させることができる。
 よって、本発明が提案する正極活物質は、特に車載用の電池、特に電気自動車(EV:Electric Vehicle)やハイブリッド電気自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)に搭載する電池の正極活物質として特に優れたものとなる。
実施例において、電池特性評価で作製した電気化学評価用セルの構成を説明するための図である。
 以下、本発明の実施形態について説明する。但し、本発明が下記実施形態に限定されるものではない。
<本リチウム金属複合酸化物粉体>
 本発明の実施形態の一例に係るリチウム金属複合酸化物粉体は、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物からなる粒子(「本リチウム金属複合酸化物粒子」と称する)の表面に、Al、Ti及びZrからなる群のうちの何れか1種或いは2種以上の組合せ(これを「表面元素A」と称する)が存在する表面部を備えた粒子(「本表面部付粒子」と称する)を含有するリチウム金属複合酸化物粉体(「本リチウム金属複合酸化物粉体」と称する)である。
 本リチウム金属複合酸化物粉体は、本表面部付粒子の他に、他の成分を含んでいてもよい。但し、本表面部付粒子の特性を効果的に得ることができる観点から、本表面部付粒子が80wt%以上、中でも90wt%以上、その中でも95wt%以上(100wt%を含む)を占めるのが好ましい。
<本表面部付粒子>
 本表面部付粒子は、本リチウム金属複合酸化物粒子の表面に、表面元素Aを含む表面部を備えた粒子である。
 本表面部付粒子は、当該表面部を備えていれば、他の層や他の部分を備えていてもよい。
(本リチウム金属複合酸化物粒子)
 本リチウム金属複合酸化物粒子は、一般式(1):Li1+x1-x(式中、Mは、Mn、Co、Ni、周期律表の第3族元素から第11族元素の間に存在する遷移元素、及び、周期律表の第3周期までの典型元素からなる群のうちの何れか1種或いは2種以上の組合せ(これを「構成元素M」と称する))で表される、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物からなる粒子であるのが好ましい。但し、かかる組成のリチウム金属複合酸化物からなる粒子に限定するものではない。
 一般式(1):Li1+x1-xにおいて、「1+x」は、1.00~1.07、中でも1.01以上或いは1.07以下、その中でも1.02以上或いは1.06以下、その中でも1.03以上或いは1.05以下であるのが好ましい。
 上記式(1)中の「M」は、Mn、Co、Ni、及び、周期律表の第3族元素から第11族元素の間に存在する遷移元素、及び、周期律表の第3周期までの典型元素の何れか1種或いは2種以上の組合せであればよい。
 ここで、周期律表の第3族元素から第11族元素の間に存在する遷移元素、及び、周期律表の第3周期までの典型元素としては、例えばAl、V、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、In、Cu、Zn、Nb、Zr、Mo、W、Ta、Reなどを挙げることができる。よって、「M」としては、例えばMn、Co、Ni、Al、V、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、In、Cu、Zn、Nb、Zr、Mo、W、Ta及びReのうちの何れか1種或いは2種以上の組合せであればよい。
 このように、「M」は、例えばMn、Co及びNiの3元素のみから構成されていてもよいし、当該3元素に前記その他の元素の1種以上を含んでいてもよいし、その他の組合せの構成でもよい。
 上記式(1)中の「M」が、Mn、Co及びNiの3元素を含有する場合、Mn、Co及びNiの含有モル比率は、Mn:Co:Ni=0.10~0.45:0.03~0.40:0.30~0.75であるのが好ましく、中でもMn:Co:Ni=0.10~0.40:0.03~0.40:0.30~0.75であるのがさらに好ましい。
 なお、上記一般式(1)において、酸素量の原子比は、便宜上「2」と記載しているが、多少の不定比性を有してもよい。
 本リチウム金属複合酸化物粒子は、不可避不純物を含んでいてもよい。例えば不可避不純物の元素をそれぞれ0.17wt%以下であれば含んでいてもよい。この程度の量であれば、本リチウム金属複合酸化物粒子の特性にほとんど影響しないと考えられるからである。
(表面部)
 表面部は、本リチウム金属複合酸化物粒子の表面に、Al、Ti及びZrからなる群のうちの何れか1種或いは2種以上の組合せ(これを「表面元素A」と称する)が存在するのが好ましい。
 ここで述べる“表面部”は、粒子内部よりも表面元素Aの濃度の濃い部分が粒子表面に存在する部分を備えていることを特徴とする。
 この表面部の厚さは、電解液との反応を抑えて寿命特性を向上させると共に、低温出力特性を維持乃至向上させる観点から、0.1nm~100nmであるのが好ましく、中でも5nm以上或いは80nm以下、さらにその中でも60nm以下であるのが好ましい。
 本リチウム金属複合酸化物粒子の表面に上記表面部が存在していれば、リチウム二次電池の正極活物質として使用した場合に、電解液との反応を抑えて寿命特性を向上させることができると共に、従来提案されている表面処理が施されたリチウム金属複合酸化物粉体に比べて、低温出力特性を同等若しくはそれ以上にすることができる。よって、本リチウム金属複合酸化物粉体は、リチウム二次電池の正極活物質として使用するのに好適であり、特に車載用の電池、特に電気自動車(EV:Electric Vehicle)やハイブリッド電気自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)に搭載する電池の正極活物質として特に優れている。
 本リチウム金属複合酸化物粒子の表面に、表面元素Aが存在する表面部が存在するか否かは、表面元素Aの濃度が、粒子内部よりも粒子表面の方が高いか否かで判断することができる。具体的には、例えば走査透過電子顕微鏡(STEM:Scanning Transmission Electron Microscope)で当該粒子を観察した際、当該粒子の表面部に表面元素Aのピークが認められるか否かによって判断することができる。
 本リチウム金属複合酸化物粒子は、X線光電子分光分析法(XPS)により測定される、構成元素Mの濃度(at%)(「CM」と称する。また、構成元素Mが2種類以上の場合は濃度の合計)に対する、表面元素Aの濃度(at%)(「CA」と称する。また、表面元素Aが2種類以上の場合は濃度の合計)の比率(C/C)が0より大きく0.8より小さいことが好ましい。なお、本リチウム金属複合酸化物粒子ではC>0である。
 当該比率(C/C)が0.8より小さくなる程度に表面元素Aが存在すれば、電解液との反応を抑えて寿命特性を向上させることができる。また、従来提案されている表面処理が為されたリチウム金属複合酸化物粉体と比べて、低温出力特性を同等または若しくはそれ以上にすることができる。
 かかる観点から、当該比率(C/C)は、0より大きく0.8より小さいことが好ましく、中でも0より大きく0.6以下、その中でも0より大きく0.5以下、さらにその中でも0.4以下であるのが好ましい。
 また、X線光電子分光分析法(XPS)により測定される、構成元素Niの濃度(at%)(「CNi」と称する)に対する、表面元素Aの濃度(at%)(「CA」と称する。また、表面元素Aが2種類以上の場合は濃度の合計)の比率(C/CNi)が0より大きく1.0より小さいことが好ましく、中でも0より大きく0.6以下、その中でも0より大きく0.5以下、さらにその中でも0.4以下であるのが好ましい。なお、本リチウム金属複合酸化物粒子ではCNi>0である。
 Niの濃度が高いと、特に高電圧での寿命劣化が大きくなるため、上記のように当該比率(C/CNi)を調整することが好ましい。
 また、上記Cは0at%より大きく10at%より小さいことが好ましく、中でも0.05at%より大きく5at%以下、その中でも0.1at%より大きく3at%以下、さらにその中でも0.2at%より大きく2at%以下であるのが好ましい。
 上記Cは0at%より大きく50at%より小さいことが好ましく、中でも1at%より大きく40at%以下、その中でも3at%より大きく30at%以下、さらにその中でも5at%より大きく20at%以下であるのが好ましい。
 上記CNiは、0at%より大きく25at%より小さいことが好ましく、中でも0.5at%より大きく20at%以下、その中でも1at%より大きく15at%以下、さらにその中でも2at%より大きく10at%以下であるのが好ましい。
 また、X線光電子分光分析法(XPS)により測定される、構成元素Mの濃度(at%)(「CM」と称する。また、構成元素Mが2種類以上の場合は濃度の合計)が0at%より大きく50at%より小さく、表面元素Aの濃度(at%)(「CA」と称する。また、表面元素Aが2種類以上の場合は濃度の合計)が0at%より大きく10at%より小さく、構成元素Niの濃度(at%)(「CNi」と称する。)が0at%より大きく25at%より小さいことが好ましい。
 各濃度を上記範囲に調整すれば、電解液との反応を抑えて寿命特性を向上させることができるうえ、従来提案されている表面処理をした正極活物質と比べて、低温出力特性を同等または若しくはそれ以上にすることができる。
 このように、C/CM、C/CNi、C、CNi及びCのそれぞれを上記範囲に調整するためには、例えば、本リチウム金属複合酸化物粒子を表面処理する際、表面処理剤における表面元素Aの量を調整すると共に、その後の熱処理温度と熱処理時間を調整するようにすればよい。但し、これらの方法に限定するものではない。
<結晶構造>
 本リチウム金属複合酸化物粒子の結晶構造に関しては、CuKα1線を用いたXRDにより測定されるX線回折パターンにおいて、(104)面由来のピークの積分強度に対する(003)面由来のピークの積分強度の比率(003)/(104)が1.15より大きいことが好ましい。
 当該比率(003)/(104)が1.00に近い程、岩塩構造が占める割合が大きいことを意味している。当該比率(003)/(104)が1.15より大きければ、岩塩構造が占める割合が小さくなり、低温出力特性を良好にすることができることが分かった。
 かかる観点から、本リチウム金属複合酸化物粉体に関しては、当該比率(003)/(104)が1.15より大きいのが好ましく、中でも1.20以上であるのがさらに好ましい。
 なお、当該比率(003)/(104)を1.15より大きくするには、焼成条件を調整したり、表面処理における溶媒または水の量を調整したりすると共に、粒子表面に、表面元素Aが存在する表面部を備えた状態で、水洗するのが好ましい。但し、かかる方法に限定するものではない。
<(003)面/(110)面の結晶子サイズ比>
 また、本リチウム金属複合酸化物粉体は、CuKα1線を用いたX線回折によって得られるX線回折パターンを使ってシェラーの式から計算される、前記リチウム金属複合酸化物の(110)面の結晶子サイズに対する、(003)面の結晶子サイズの比率が1.0より大きくかつ2.5より小さいことが好ましい。
 (110)面の結晶子サイズに対する(003)面の結晶子サイズの比率が1.0に近づくほど、Liの出し入れ時の膨張収縮が等方的になるものと推察される。(110)面の結晶子サイズに対する(003)面の結晶子サイズの比率が2.5より小さければ、膨張収縮の異方性を抑えることができ、サイクル後の容量維持率をより一層維持することができる。
 かかる観点から、(110)面の結晶子サイズに対する(003)面の結晶子サイズの比率(003)/(110)が1.0より大きくかつ2.5より小さいことが好ましく、中でも、1.3より大きく、2.5より小さいことがより好ましく、その中で1.5以上或いは2.4以下であることがさらに好ましい。
<S量>
 本リチウム金属複合酸化物粉体のS量、すなわち誘導結合プラズマ(ICP)発光分析装置で測定して得られるS量は、前記リチウム金属複合酸化物粉体(100wt%)の0.10wt%未満であるのが好ましく、中でも0.07wt%以下、その中でも0.04wt%以下、その中でもさらに0.02wt%以下であるのが好ましい。
 本リチウム金属複合酸化物粉体のS量が多いと、水分吸着速度が大きくなり、サイクル特性が悪化することになるため、本リチウム金属複合酸化物粉体のS量が0.10wt%未満であることにより、サイクル特性を良好にすることができる。
 本リチウム金属複合酸化物粉体中のS量は、主として、リチウム金属複合酸化物粉体を作製する際の原料、例えばリチウム化合物、マンガン化合物、ニッケル化合物及びコバルト化合物などの原料中に不純物として含まれるSに由来する量であると考えられる。そのため、当該S量を0.10wt%未満とするには、本焼成後、粒子表面に、表面元素Aが存在する表面部を備えた状態で、水洗するのが好ましい。但し、この方法に限定するものではない。
<表面リチウム不純物量>
 本リチウム金属複合酸化物粉体は、表面リチウム不純物量が0.35wt%未満であるのが好ましい。
 表面リチウム量が0.35wt%未満であれば、未反応分の表面リチウム不純物が電解液と反応して、寿命特性の劣化を招く反応を抑制することができるので好ましい。
 かかる観点から、本リチウム金属複合酸化物粉体の表面リチウム不純物量は、0.35wt%未満であるのが好ましく、中でも0wt%より大きい、或いは0.25wt%以下、その中でも0.05wt%以上或いは0.20wt%未満であるのがさらに好ましい。
 ここで、上記の表面リチウム不純物は、焼成した際に反応しないで残存するLiに由来するものと考えられる。よって、表面リチウム量を上記範囲に調整するには、原料混合条件、焼成条件を調整して十分に反応させるとともに、表面処理条件、熱処理条件を調整することによって未反応分をさらに反応させ、好ましくは本焼成後、粒子表面に、表面元素Aが存在する表面部を備えた状態で水洗することによって、未反応物として存在するLiを低減すればよい。但し、それに限定するものではない。
<一次粒子面積/二次粒子面積>
 本リチウム金属複合酸化物においては、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定して得られる体積基準粒度分布によるD50(「D50」と称する)に相当する大きさの二次粒子から下記測定方法によって求められる二次粒子面積に対する、下記測定方法によって求められる一次粒子面積の比率(「一次粒子面積/二次粒子面積」と称する)が0.004~0.035であるのが好ましい。
 一次粒子面積/二次粒子面積が0.035以下であれば、電解液と接触する二次粒子表面の面積が大きく、リチウムイオンの出し入れを円滑に行うことができ、1サイクル目の充放電効率を高くすることができる。その一方、一次粒子面積/二次粒子面積が0.004以上であれば、二次粒子内の一次粒子同士の界面を少なくすることができ、その結果、二次粒子内部の抵抗を低くすることができ、1サイクル目の充放電効率を高くすることができる。よって、かかる範囲であれば、初期充放電効率を向上させることができる。但し、D50が4μm以下の場合には、このような傾向が異なることが確認されている。
 このような観点から、一次粒子面積/二次粒子面積は、前記範囲の中でも0.004以上或いは0.032以下、その中でも0.016以上或いは0.032以下であるのがより一層好ましい。
 本リチウム金属複合酸化物の一次粒子面積/二次粒子面積を上記範囲に調整するには、例えば後述するスプレードライ法による製法においてであれば、従来技術に比べて、焼成或いは熱処理後の解砕における粉砕強度を高くすることにより、D50を小さくして「一次粒子面積/二次粒子面積」を大きくすることで、調整することができる。
 他方、後述する共沈法による製法においてであれば、従来技術に比べて、例えば焼成温度を下げたり、共沈粉の一次粒子サイズを小さくしたり、或いは、二酸化炭素ガス含有雰囲気で焼成したりするなど、一次粒子の平均粒径を小さくして「一次粒子面積/二次粒子面積」を小さくすることで、調整することができる。
 但し、これらの調整方法に限定されるものではない。
 上記「一次粒子面積」とは、電子顕微鏡写真上での一次粒子の表面の面積を意味するものである。リチウム金属複合酸化物粉体を、電子顕微鏡を用いて観察し(例えば1000倍)、D50に相当する二次粒子5個をランダムに選択し、選ばれた二次粒子5個から一次粒子を100個ランダムに選択し、画像解析ソフトを使用して一次粒子の平均粒子径を求め、その値を直径(μm)とし、球形近似して面積を計算し、一次粒子面積(μm)として求めることができる。
 また、上記「二次粒子面積」とは、電子顕微鏡写真上での平面上の二次粒子の面積を意味する。例えばリチウム金属複合酸化物粉体を、電子顕微鏡を用いて観察し(例えば1000倍)、D50に相当する大きさの二次粒子をランダムに5個選択し、該二次粒子が球状の場合はその粒界間隔の長さを直径(μm)として面積を計算し、該二次粒子が不定形の場合には球形に近似をして面積を計算し、該5個の面積の平均値を二次粒子面積(μm)として求めることができる。
 なお、本発明において「一次粒子」とは、複数の結晶子によって構成され、SEM(走査電子顕微鏡、例えば1000~5000倍)で観察した際、粒界によって囲まれた最も小さな単位の粒子を意味する。よって、一次粒子には単結晶及び多結晶が含まれる。
 その際、「結晶子」とは、単結晶とみなせる最大の集まりを意味し、XRD測定を行い、リートベルト解析により求めることができる。
 他方、本発明において「二次粒子」又は「凝集粒子」とは、数の一次粒子がそれぞれの外周(粒界)の一部を共有するようにして凝集し、他の粒子と孤立した粒子を意味するものである。
<一次粒子面積>
 本リチウム金属複合酸化物粉体の一次粒子面積は、特に限定するものではない。本リチウム金属複合酸化物粉体の一次粒子面積の目安としては、0.002μm~13.0μmであるのが好ましく、中でも0.007μm以上或いは13.0μm以下、その中でも特に0.01μm~4.0μmであるのがより一層好ましい。
 本リチウム金属複合酸化物粉体の一次粒子面積は、原料結晶状態からの選択、焼成条件などによって調整可能である。但し、このような調整方法に限定されるものではない。
 本リチウム金属複合酸化物粉体の一次粒子面積を0.002μm~13.0μmに調整するには、後述するように、大気雰囲気下、酸素ガス雰囲気下、酸素分圧を調整した雰囲気下、或いは二酸化炭素ガス含有雰囲気下、或いはその他の雰囲気下において500~870℃で仮焼成すると共に、700~1000℃で本焼成するのが好ましい。
<表面LiOH量>
 本リチウム金属複合酸化物粉体において、下記測定方法で測定される表面LiOH量は、表面抵抗低減による充放電効率の向上や低温出力特性向上の観点から、0.10wt%未満、その中でも0.09wt%未満であるのが好ましい。
<表面LiCO量>
 本リチウム金属複合酸化物粉体において、下記測定方法で測定される表面LiCO量は、表面抵抗低減による充放電効率の向上や低温出力特性向上の観点から、0.25wt%未満、中でも0.20wt%未満、特に0.18wt%未満、その中でも0.16wt%未満であるのが好ましい。
(表面LiOH量と表面LiCO量の測定方法)
 Winkler法を参考にして次の手順のとおり滴定を行う。試料10.0gをイオン交換水50mlに分散させ、15min浸漬させた後、ろ過し、ろ液を塩酸で滴定する。その際、指示薬としてフェノールフタレインとブロモフェノールブルーを用いて、ろ液の変色とその時の滴定量をもとにして、表面LiOH量と表面LiCO量を算出する。
 本リチウム金属複合酸化物粉体において、上記表面LiOH量を0.10wt%未満とし、且つ、上記表面LiCO量を0.25wt%未満とするためには、例えば、表面処理条件、熱処理条件を調整すると共に、粒子表面に、表面元素Aが存在する表面部を備えた状態で、水洗すればよい。この状態で水洗することによって、水に対する溶解度の違いから、LiCOよりもLiOHを優先的に低減させることができる。但し、かかる方法に限定するものではない。
<D50>
 本リチウム金属複合酸化物粉体は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定して得られる体積基準粒度分布によるD50が20μm以下であることが好ましい。D50が20μm以下であれば、スラリー保存時に粒子が沈降して不均一になることを防ぐことができる。また、本リチウム金属複合酸化物粉体のD50が4μmより大きければ、粒子が凝集してスラリー粘度が上昇するのを防ぐことができる。
 かかる観点から、本リチウム金属複合酸化物粉体のD50は、20μm以下、中でも17μm未満、その中でも15μm未満、その中でもさらに4μmより大きく13μm以下であるのがより一層好ましい。
 なお、レーザー回折散乱式粒度分布測定法は、凝集した粉粒を一個の粒子(凝集粒子)として捉えて粒径を算出する測定方法である。その測定方法により測定して得られる体積基準粒度分布によるD50とは、50%体積累積粒径、すなわち体積基準粒度分布のチャートにおいて体積換算した粒径測定値の累積百分率表記の細かい方から累積50%の径を意味する。
 本リチウム金属複合酸化物粉体のD50を上記範囲に調整するには、出発原料のD50の調整、焼成温度或いは焼成時間の調整、焼成後の解砕条件の調整、熱処理温度或いは熱処理時間の調整、熱処理後の解砕条件の調整などによってD50調整をするのが好ましい。但し、これらの調整方法に限定されるものではない。
<比表面積>
 本リチウム金属複合酸化物粉体は、比表面積(SSA)が0.2~3m/gであるのが好ましい。
 本リチウム金属複合酸化物粉体の比表面積(SSA)が0.2~3m/gであれば、Liの挿入脱離する反応場を十分に確保することができるため、低温出力特性を維持することができるので好ましい。
 かかる観点から、本リチウム金属複合酸化物粉体の比表面積(SSA)は、0.2~3m/gであるのが好ましく、中でも2m/g以下、その中でも1.0m/g以下、その中でもさらに0.8m/g以下であるのがさらに好ましい。
 本リチウム金属複合酸化物粉体の比表面積を上記範囲に調整するには、出発原料のD50の調整、焼成温度或いは焼成時間の調整、焼成後の解砕条件の調整、熱処理温度或いは熱処理時間の調整、熱処理後の解砕条件の調整などによってSSA調整をするのが好ましい。但し、これらの調整方法に限定されるものではない。
<タップ密度>
 本リチウム金属複合酸化物粉体は、タップ密度(TD)が2.0g/cmより大きいことが好ましく、中でも2.1g/cm以上、その中でも2.2g/cm以上であるのが特に好ましい。
 タップ密度が2.0g/cmより大きければ、充填性を高めることできるから好ましい。
 なお、タップ密度は、例えば、振とう比重測定器を用いて試料50gを150mlのガラス製メスシリンダーに入れ、ストローク60mmで540回タップした場合の粉体充填密度として求めることができる。
 本リチウム金属複合酸化物粉体のタップ密度を上記範囲に調整するには、発原料のD50の調整、焼成温度或いは焼成時間の調整、焼成後の解砕条件の調整、熱処理温度或いは熱処理時間の調整、熱処理後の解砕条件の調整などによってタップ密度調整をするのが好ましい。但し、これらの調整方法に限定されるものではない。
<Na量>
 本リチウム金属複合酸化物粉体のNa量は400ppm未満、中でも300ppm以下、その中でも200ppm以下が好ましい。Na量を400ppm未満とすることにより、低温出力特性を向上させることができる。
 当該Na量を400ppm未満とするには、本焼成後、粒子表面に、表面元素Aが存在する表面部を備えた状態で、水洗するのが好ましい。但し、この方法に限定するものではない。
<K量>
 本リチウム金属複合酸化物粉体のK量は70ppm未満、中でも50ppm以下、その中でも20ppm以下が好ましい。K量を70ppm未満とすることにより、低温出力特性を向上させることができる。
 当該K量を70ppm未満とするには、本焼成後、粒子表面に、表面元素Aが存在する表面部を備えた状態で、水洗するのが好ましい。但し、この方法に限定するものではない。
<製造方法>
 本リチウム金属複合酸化物粉体の製造方法の一例として、例えば、アルミニウム、チタン及びジルコニウムのうちの少なくとも一種を含有する表面処理剤を用いて、層状結晶構造を有する上記リチウム金属複合酸化物の粒子粉末(「本リチウム金属複合酸化物粒子粉体」と称する)の表面処理を行い(「表面処理工程」と称する)、次に該表面処理後の本リチウム金属複合酸化物粒子粉体を水洗し(「水洗工程」と称する)、次に本リチウム金属複合酸化物粒子粉体を熱処理する(「熱処理工程」と称する)という工程を備えた製造方法を挙げることができる。但し、このような製造方法に限定されるものではない。
 但し、前記表面処理工程、前記水洗工程及び前記熱処理工程を備えていればよいから、他の工程をさらに備えていても構わない。例えば、前記熱処理工程後或いは前記水洗工程後に解砕工程を挿入してもよいし、表面処理工程前に解砕工程や分級工程を挿入してもよい。また、その他の工程を追加してもよい。
 また、本リチウム金属複合酸化物粉体の製造方法をこの方法に限定する意図ではない。
 上述のように表面処理をすると、リチウム金属複合酸化物の活性な部分、言い換えれば不安定な部分に表面部が形成されるため、その後に水洗をすることで、リチウム金属複合酸化物からのLiの溶出を防ぎつつ不純物を溶解(低減)させることができる。この際、リチウム金属複合酸化物表面の不純物を低減することで、表面の抵抗成分を低減することができ、充放電効率や低温出力特性を改善することができる。また、表面処理後に水洗することで、Liの溶出を防ぐことができ、表面抵抗悪化を防ぐことができるばかりか、表面部の効果によって、電解液との反応を抑制することができ、サイクル特性を向上させることができる。
(本リチウム金属複合酸化物粒子粉体の製造方法)
 次に、本リチウム金属複合酸化物粉体の製造方法について説明する。
 但し、購入するなどして入手したリチウム金属複合酸化物粉末を所定の処理を施して、本リチウム金属複合酸化物粉体として用いることもできる。
 本リチウム金属複合酸化物粉体は、例えば、リチウム化合物、マンガン化合物、ニッケル化合物及びコバルト化合物などの原料を秤量して混合し、湿式粉砕機等で湿式粉砕した後、造粒し、必要に応じて仮焼成した後、本焼成し、好ましい条件で解砕し、必要に応じて熱処理して好ましい条件で解砕し、さらに必要に応じて分級した後に、表面処理し、水洗し、熱処理して、必要に応じて好ましい条件で解砕し、さらに必要に応じて分級して得ることができる。
 原料であるリチウム化合物としては、例えば水酸化リチウム(LiOH及びLiOH・H2Oを含む)、炭酸リチウム(LiCO)、硝酸リチウム(LiNO3)、酸化リチウム(Li2O)、その他脂肪酸リチウムやリチウムハロゲン化物等を用いることができる。中でも、リチウムの水酸化物塩、炭酸塩、硝酸塩が好ましい。その中でも、(003)面方向への結晶子サイズの増大を抑制するためには、リチウム原料として炭酸リチウムを使用するのが好ましい。
 本リチウム金属複合酸化物粒子粉体の原料に用いるマンガン化合物の種類は、特に限定するものではない。例えば炭酸マンガン、硝酸マンガン、塩化マンガン、二酸化マンガン、酸化マンガン(III)、四三酸化マンガンなどを用いることができ、中でも炭酸マンガン、二酸化マンガンが好ましい。その中でも、電解法によって得られる電解二酸化マンガンが特に好ましい。また、酸化マンガン(III)、四三酸化マンガンも使用可能である。
 マンガン化合物としては、焼成や水洗や磁選などが行われてS量や磁着物量が低減されたマンガン化合物を原料として使用することが、不純物量の観点からより一層好ましい。
 本リチウム金属複合酸化物粒子粉体の原料に用いるニッケル化合物の種類も特に制限はなく、例えば炭酸ニッケル、硝酸ニッケル、塩化ニッケル、オキシ水酸化ニッケル、水酸化ニッケル、酸化ニッケルなどを用いることができ、中でも炭酸ニッケル、水酸化ニッケル、酸化ニッケルが好ましい。
 本リチウム金属複合酸化物粒子粉体の原料に用いるアルミニウム化合物の種類も特に制限はなく、例えば炭酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、オキシ水酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウムなどを用いることができ、中でも炭酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウムが好ましい。
 本リチウム金属複合酸化物粒子粉体の原料に用いるコバルト化合物の種類も特に制限はなく、例えば塩基性炭酸コバルト、硝酸コバルト、塩化コバルト、オキシ水酸化コバルト、水酸化コバルト、酸化コバルトなどを用いることができ、中でも、塩基性炭酸コバルト、水酸化コバルト、酸化コバルト、オキシ水酸化コバルトが好ましい。
 その他、上記式(1)中のM元素の水酸化物塩、炭酸塩、硝酸塩などを、本リチウム金属複合酸化物粒子粉体の原料として用いることができる。
 原料の混合方法としては、水や分散剤などの液媒体を加えて湿式混合してスラリー化させるのが好ましい。そして、後述するスプレードライ法を採用する場合には、得られたスラリーを湿式粉砕機で粉砕するのが好ましい。但し、乾式粉砕してもよい。
 このような原料の混合では、ニッケル原料の粗粉を除いて原料混合時の均質性を高めるため、原料を混合する前に予め、少なくともニッケル化合物を、必要に応じてニッケル化合物とアルミニウム化合物を粉砕及び分級して、ニッケル化合物の最大粒径(Dmax)が10μm以下、中でも5μm以下、その中でも4μm以下になるように調整するのが好ましい。
 原料を混合した後、必要に応じて造粒するのが好ましい。
 造粒方法は、各種原料が分離せずに造粒粒子内で分散していれば、湿式でも乾式でもよく、押し出し造粒法、転動造粒法、流動造粒法、混合造粒法、噴霧乾燥造粒法、加圧成型造粒法、或いはロール等を用いたフレーク造粒法でもよい。
 この際、湿式造粒した場合には、焼成前に充分に乾燥させることが必要である。この際の乾燥方法としては、噴霧熱乾燥法、熱風乾燥法、真空乾燥法、フリーズドライ法などの公知の乾燥方法によって乾燥させればよく、中でも噴霧熱乾燥法が好ましい。
 噴霧熱乾燥法は、熱噴霧乾燥機(スプレードライヤー)を用いて行うのが好ましい(本明細書では「スプレードライ法」と称する)。
 但し、例えば所謂共沈法によって焼成に供する共沈粉を作製することも可能である(本明細書では「共沈法」と称する)。共沈法では、原料を溶液に溶解した後、pHなどの条件を調整して沈殿させることにより、共沈粉を得ることができる。
 なお、スプレードライ法では、粉体強度が相対的に低く、粒子間に空隙(ボイド)が生じる傾向がある。そこで、スプレードライ法を採用する場合には、従来の粉砕方法、例えば回転数1000rpm程度の粗粉砕機による解砕方法に比べて解砕強度を高めるのが好ましい。例えば、高速回転粉砕機などによる解砕によって解砕強度を高めることにより、従来の一般的なスプレードライ法により得られるリチウム金属複合酸化物粉体に比べて、本リチウム金属複合酸化物粉体の一次粒子面積/二次粒子面積を高めて所望の範囲に調整するのが好ましい。
 他方、共沈法においては、一次粒子が大きくなって、一次粒子面積/二次粒子面積が高くなる傾向がある。そこで、共沈法を採用する場合には、従来の一般的な共沈法の場合に比べて、焼成温度を下げたり、焼成時間を短くしたり、共沈粉の一次粒子サイズを小さくしたり、或いは、二酸化炭素ガス含有雰囲気で焼成したりして、一次粒子の平均粒径を小さくして一次粒子面積/二次粒子面積を低下させて所望の範囲に調整するのが好ましい。
 上記のように造粒した後、必要に応じて500~870℃で仮焼成した後、700~1000℃で本焼成するのが好ましい。当該仮焼成をせずに本焼成することも可能である。
 仮焼成によって、原料に含まれる成分から発生するガス(例えばCO)を抜くことができる。よって、例えば炭酸リチウム(LiCO)や炭酸マンガン、炭酸ニッケル、塩基性炭酸コバルトなどの炭酸塩を原料に用いた場合には、仮焼成することが好ましい。
 そして、本焼成では、仮焼成よりも高温で焼成することにより、粒子の結晶性を上げたり、所望する粒径に調整したりすることができる。
 前記仮焼成は、焼成炉にて、大気雰囲気下、酸素ガス雰囲気下、酸素分圧を調整した雰囲気下、或いは二酸化炭素ガス含有雰囲気下、或いはその他の雰囲気下において、500~870℃の温度(:焼成炉内の焼成物に熱電対を接触させた場合の温度を意味する。)、中でも600℃以上或いは870℃以下、その中でも650℃以上或いは770℃以下で、0.5時間~30時間保持するように焼成するのが好ましい。
 焼成炉の種類は特に限定するものではない。例えばロータリーキルン、静置炉、その他の焼成炉を用いて焼成することができる。
 前記本焼成は、焼成炉にて、大気雰囲気下、酸素ガス雰囲気下、酸素分圧を調整した雰囲気下、或いは二酸化炭素ガス含有雰囲気下、或いはその他の雰囲気下において、700~1000℃温度(:焼成炉内の焼成物に熱電対を接触させた場合の温度を意味する。)、好ましくは750℃以上或いは950℃以下、より好ましくは800℃以上或いは950℃以下、その中でもさらに好ましくは830℃以上或いは910℃以下で0.5時間~30時間保持するように焼成するのが好ましい。この際、複数の金属元素を含む焼成物が、目的組成のリチウム金属複合酸化物の単一相とみなせる焼成条件を選択するのが好ましい。
 焼成炉の種類は特に限定するものではない。例えばロータリーキルン、静置炉、その他の焼成炉を用いて焼成することができる。
 但し、仮焼成せずに本焼成する場合には、700~1000℃、中でも750℃以上或いは950℃以下、その中でも800℃以上或いは950℃以下、その中でもさらに830℃以上或いは910℃以下で0.5時間~30時間保持するように本焼成するのが好ましい。
 本リチウム金属複合酸化物粒子粉体を得るための焼成後の熱処理は、結晶構造の調整が必要な場合に行うのが好ましい。その際の熱処理雰囲気としては、大気雰囲気下、酸素ガス雰囲気下、酸素分圧を調整した雰囲気下などの酸化雰囲気の条件で熱処理を行うのが好ましい。
 本焼成後若しくは熱処理後の解砕は、高速回転粉砕機などを用いて解砕するのが好ましい。高速回転粉砕機によって解砕すれば、粒子どうしが凝集していたり、焼結が弱かったりする部分を解砕することができ、しかも粒子に歪みが入るのを抑えることができる。但し、高速回転粉砕機に限定する訳ではない。
 高速回転粉砕機の一例としてピンミルを挙げることができる。ピンミルは、円盤回転型粉砕機として知られており、ピンの付いた回転盤が回転することで、内部を負圧にして原料供給口より粉を吸い込む方式の解砕機である。そのため、微細粒子は、重量が軽いため気流に乗りやすく、ピンミル内のクリアランスを通過する一方、粗大粒子は確実に解砕される。そのため、ピンミルで解砕すれば、粒子間の凝集や、弱い焼結部分を確実に解すことができると共に、粒子内に歪みが入るのを防止することができる。
 高速回転粉砕機の回転数は4000rpm以上、特に5000~12000rpm、さらに好ましくは7000~10000rpmにするのが好ましい。
 本焼成後の分級は、凝集粉の粒度分布調整とともに異物除去という技術的意義があるため、好ましい大きさの目開きの篩を選択して分級するのが好ましい。
(表面処理工程)
 上記のようにして製造された本リチウム金属複合酸化物粒子粉体を表面処理する方法としては、アルミニウム、チタン及びジルコニウムのうちの少なくとも一種を含有する表面処理剤と、上記のようにして得られた本リチウム金属複合酸化物粉体とを接触させればよい。
 例えば、アルミニウム、チタン及びジルコニウムのうちの少なくとも一種を含む有機金属化合物、例えばチタンカップリング剤又はアルミニウムカップリング剤又はジルコニウムカップリング剤又はチタン・アルミニウムカップリング剤又はチタン・ジルコニウムカップリング剤又はアルミニウム・ジルコニウムカップリング剤又はチタン・アルミニウム・ジルコニウムカップリング剤などの表面処理剤を、有機溶媒に分散させてディスパージョンを作り、該ディスパージョンと、上記のようにして得た本リチウム金属複合酸化物粒子粉体と、を接触させて表面処理を行う方法を挙げることができる。
 前記の表面処理剤としては、有機官能基と加水分解性基を分子中に有する化合物を例示することができる。中でも、側鎖にリン(P)を有するものが好ましい。側鎖にリン(P)を有するカップリング剤は、バインダーとのなじみがより良いため、バインダーとの結着性に特に優れている。
 前記表面処理工程では、リチウム金属複合酸化物粉末100wt%に対し、0.1~20wt%相当の表面処理剤を接触させるのが好ましく、中でも0.5wt%以上或いは10wt%以下、その中でも1wt%以上或いは5wt%以下、その中でもさらに1wt%以上或いは3wt%以下の表面処理剤を、本リチウム金属複合酸化物粉体に接触させるのがさらに好ましい。
 より具体的には、例えば、本リチウム金属複合酸化物粉体のモル数に対する、表面処理剤中のアルミニウム、チタン及びジルコニウムの合計モル数の割合{(M/リチウム金属複合酸化物粉末)×100(M:Al、Ti、Zr)}が0.005~4%となるように、中でも0.04%以上或いは2%以下となるように、その中でも0.08%以上或いは1%以下となるように、その中でも特に0.08%以上或いは0.6%以下となるように、本リチウム金属複合酸化物粉体と表面処理剤とを接触させることが好ましい。
 また、本リチウム金属複合酸化物粉体中のニッケルのモル数に対する、表面処理剤中のアルミニウム、チタン及びジルコニウムの合計モル数の割合{(M/Ni)×100(M:Al、Ti、Zr)}が0.01~13%となるように、中でも0.05%以上或いは7%以下となるように、その中でも0.1%以上或いは3.5%以下となるように、その中でも特に0.1%以上或いは2%以下となるように、リチウム金属複合酸化物粉末と表面処理剤とを接触させることが好ましい。
 Niの含有量が高いと、相対的に高電圧での寿命劣化が大きくなるため、表面処理剤中のアルミニウム、チタン及びジルコニウムの合計量を含有Ni量に対する比率で調整することが好ましい。
 表面処理剤を有機溶媒又は水に分散させたディスパージョンの量については、本リチウム金属複合酸化物粉体100wt%に対し、0.2~20wt%、中でも1wt%以上或いは15wt%以下、その中でも2wt%以上或いは10wt%以下の量、さらにその中でも2wt%以上或いは7wt%以下の量に調整し、このように調整したディスパージョンを本リチウム金属複合酸化物粉体に接触させるのが好ましい。
 層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物の場合、接触させる有機溶媒又は水の量が多いと、層状結晶構造中のリチウムが溶出してしまうため、表面処理剤の量あるいは表面処理剤を有機溶媒又は水に分散させたディスパージョンの量を、上記のように制限するのが好ましい。
 また、このように少量の表面処理剤あるいは表面処理剤を、有機溶媒又は水に分散させたディスパージョンを、リチウム金属複合酸化物粉末に接触させることにより、大気又は酸素と混ざりながら表面処理剤をリチウム金属複合酸化物粉末に接触させることができる。これにより、粒子表面に酸素を残存させることができるため、後の熱処理時の有機物の酸化反応で消費される酸素の供給に寄与するものと推察することができる。
 この際、上記の量の表面処理剤あるいは表面処理剤を、有機溶媒に分散させたディスパージョンは一度にリチウム金属複合酸化物粉末に接触させて混合するのではなく、何回かに分けて接触させて混合する処理を繰り返すのが好ましい。
 その他、表面処理剤として、無機化合物粉体を利用して乾式処理することも可能である。前記無機化合物粉体としては水酸化アルミニウムなど、金属水酸化物が好ましい。ただし、無機化合物粉体を使用する場合は、XPSにより測定される構成元素Mの濃度(at%)(構成元素Mが2種類以上の場合は濃度の合計)に対する、表面元素Aの濃度(at%)(表面元素Aが2種類以上の場合は濃度の合計)の比率(C/C)や、表面部の厚みなどを制御し、抵抗成分が増加しないように条件を調整するのが好ましい。
(表面部の付着処理)
 上記のような表面処理剤を用いて表面処理を行う場合、有機溶媒又は水を揮発させるために、例えば40~120℃に加熱して乾燥させた後、次工程の熱処理を施すのが好ましい。表面処理剤の種類によっては、120℃以上950℃未満で付着処理を行うのが好ましい。
(水洗工程)
 次に、熱処理された本リチウム金属複合酸化物粒子粉体を水で洗浄(「水洗」と称する)するのが好ましい。
 水洗に用いる水は、市水でもよいが、フィルターまたは湿式磁選機を通過させたイオン交換水や純水を用いるのが好ましい。
 水のpHは5~9であるのが好ましい。
 水洗時の液温に関しては、水洗時の液温が高いとLiイオンが溶出してしまうため、かかる観点から、5~70℃であるのが好ましく、中でも60℃以下であるのがより一層好ましく、その中でも特に45℃以下であるのがより一層好ましい。さらには特に30℃以下であるのがより一層好ましい。
 本リチウム金属複合酸化物と接触させる水の量については、水に対する本リチウム金属複合酸化物粉体の質量比(「スラリー濃度」とも称する)が10~70wt%となるように調整するのが好ましく、中でも20wt%以上或いは60wt%以下、その中でも30wt%以上或いは50wt%以下となるように調整するのがより一層好ましい。スラリー濃度が10wt%以上であれば、Sなどの不純物を溶出させることが容易であり、逆に70wt%以下であれば、水の量に見合った洗浄効果を得ることができる。
(熱処理)
 上記の如く水洗した後、熱処理を行うのが好ましい。
 熱処理工程では、リチウム金属複合酸化物粉末を、酸素濃度20~100%の雰囲気下において、700~950℃温度(:炉内の焼成物に熱電対を接触させた場合の温度、すなわち品温を意味する。)を所定時間保持するように熱処理するのが好ましい。
 このような熱処理により、有機溶媒又は水を揮発させたり、表面処理剤の側鎖を分解させたりすることができると共に、表面処理剤中のアルミニウム又はチタン又はジルコニウムを、表面からより深層方向に拡散させることができ、電解液との反応を抑えて寿命特性を向上させることができると共に、表面処理が施された従来の正極活物質に比べて、低温出力特性を同等若しくはそれ以上にすることができる。
 さらに、熱処理温度は本焼成温度以下とすることで、熱処理後の解砕負荷を低減できるため、好ましい。
 このような熱処理による効果をさらに高める観点から、熱処理工程における処理雰囲気は、酸素含有雰囲気とするのが好ましい。中でも、酸素濃度20~100%の酸素含有雰囲気であるのが好ましく、中でも30%以上或いは100%以下、その中でも50%以上或いは100%以下、さらにその中でも60%以上或いは100%以下、さらにその中でも80%以上或いは100%以下である酸素含有雰囲気であるのがさらに好ましい。
 また、熱処理工程における処理温度は、700~950℃(:焼成炉内の焼成物に熱電対を接触させた場合の温度を意味する。)であるのが好ましく、中でも750℃以上或いは900℃以下、その中でも850℃以下、その中でもさらに800℃以下であるのが好ましい。
 さらにまた、熱処理工程における処理時間は、処理温度にもよるが、0.5~20時間であるのが好ましく、中でも1時間以上或いは10時間以下、その中でも3時間以上或いは10時間以下であるのがさらに好ましい。
 炉の種類は特に限定するものではない。例えばロータリーキルン、静置炉、その他の焼成炉を用いて焼成することができる。
(解砕) 
 上記熱処理工程後、リチウム金属複合酸化物粉末を解砕してもよい。
 この際、解砕前後の比表面積(SSA)の変化率が100~250%となる解砕強度で、リチウム金属複合酸化物粉末を解砕するのが好ましい。
 熱処理後の解砕は、表面処理の効果を保持するように、表面処理層の下の新生面が露出し過ぎないように行うのが良いから、解砕前後の比表面積(SSA)の変化率が100~200%であるのが好ましく、中でも175%以下、その中でも150%以下、その中でもさらに125%以下となるように解砕するのが好ましい。
 このような解砕方法の好ましい一例として、相対方向に高速回転する粉砕板に取り付けられたピンにより粉砕する解砕装置(例えばピンミル)を使用することができる。表面処理後の工程で解砕を行う場合は、表面部を削りとらないように、4000~7000rpm、中でも6500rpm以下、その中でも6000rpm以下で解砕することが好ましい。
 上記のようにした解砕後は必要に応じて分級してもよい。この際の分級は、凝集粉の粒度分布調整とともに異物除去という技術的意義があるため、好ましい大きさの目開きの篩を選択して分級するのが好ましい。
<用途>
 本リチウム金属複合酸化物粉体は、例えば、カーボンブラック等からなる導電材と、テフロン(登録商標)バインダー等からなる結着剤と、を混合して正極合剤を製造することができる。この際、必要に応じて本リチウム金属複合酸化物粉体と他の正極活物質とを組み合わせて使用してもよい。
 そして、このような正極合剤を正極に用い、例えば負極にはリチウムまたはカーボン等のリチウムを吸蔵・脱蔵できる材料を用い、非水系電解質には六フッ化リン酸リチウム(LiPF)等のリチウム塩をエチレンカーボネート-ジメチルカーボネート等の混合溶媒に溶解したものを用いて、リチウム2次電池を構成することができる。但し、このような構成の電池に限定する意味ではない。
 本リチウム金属複合酸化物粉体を正極活物質の少なくとも一つとして備えたリチウム電池は、充放電を繰り返して使用した場合に優れた寿命特性(サイクル特性)を発揮することから、特に電気自動車(EV:Electric Vehicle)やハイブリッド電気自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)に搭載するモータ駆動用電源として用いるリチウム電池の正極活物質の用途に特に優れている。
 なお、「ハイブリッド自動車」とは、電気モータと内燃エンジンという2つの動力源を併用した自動車である。
 また、「リチウム電池」とは、リチウム一次電池、リチウム二次電池、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー電池など、電池内にリチウム又はリチウムイオンを含有する電池を全て包含する意である。
<語句の説明>
 本明細書において「X~Y」(X、Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」或いは「好ましくはYより小さい」の意も包含する。
 また、「X以上」(Xは任意の数字)或いは「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、「Xより大きいことが好ましい」或いは「Y未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。
 次に、実施例及び比較例に基づいて、本発明について更に説明する。但し、本発明が以下に示す実施例に限定されるものではない。
<実施例1>
 イオン交換水へ分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩水溶液(サンノプコ(株)製SNディスパーサント5468)を添加した。後述するLi原料、Ni原料、Co原料、Mn原料などの合計量に対して、分散剤量が6wt%になるように、前記分散剤を添加した。分散剤をイオン交換水中へ十分に溶解混合させた。
 D50:7μmの炭酸リチウムと、D50:22μmの水酸化ニッケルと、D50:14μmのオキシ水酸化コバルトと、D50:23μmで比表面積が40m2/gの電解二酸化マンガンとを、モル比でLi:Ni:Co:Mn=1.05:0.51:0.19:0.26となるように秤量した。
 秤量した原料を、予め分散剤を溶解させた前述のイオン交換水中へ、混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。湿式粉砕機で1300rpm、40分間粉砕してD50を0.55μmとした。
 得られた粉砕スラリーを熱噴霧乾燥機(スプレードライヤー、大川原化工機(株)製OC-16)を用いて造粒乾燥させた。この際、噴霧には回転ディスクを用い、回転数24000rpm、スラリー供給量220ml/min、乾燥塔の出口温度100℃になるように温度を調節して造粒乾燥を行なった。
 得られた造粒粉を、静置式電気炉を用いて、大気中700℃で仮焼を行った。
 続いて、得られた仮焼粉を、静置式電気炉を用いて、900℃で20時間、本焼成した。
 本焼成して得られた焼成塊を乳鉢に入れて乳棒で解砕し、篩目開き5mmで篩分けした。篩下品を高速回転粉砕機(ピンミル、槙野産業(株)製)で解砕した(解砕条件:回転数10000rpm)。その後、目開き53μmの篩で分級し、篩下のリチウム遷移金属酸化物粉体を回収した。得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)の化学分析を行った結果、Li1.04Ni0.51Co0.19Mn0.26であった。
 こうして得られたリチウム遷移金属酸化物粉体97.8wt%と、表面処理剤としてアルミカップリング剤(味の素ファインテクノ株式会社プレンアクト(登録商標)AL-M)を1.0wt%と、溶媒としてイソプロピルアルコール1.2wt%とをカッターミル(岩谷産業株式会社製「ミルサー720G」)を用いて混合した。
 得られた混合粉を80℃で1時間真空乾燥し、その後、大気中で100℃、1時間乾燥した。
 得られた乾燥粉とイオン交換水(pH5.8、水温25℃)を混合し、2分間撹拌して水洗を行い、スラリーとした(スラリー濃度33wt%)。次いで、ろ過し、得られたケーキを120℃で12時間乾燥した。
 その後、目開き300μmの篩を使って整粒し、得られた粉体を酸素含有雰囲気中(酸素濃度94vol%)、770℃で5時間熱処理することで、表面処理リチウム金属複合酸化物粉体を得た。得られた粉体を篩目開き5mmで篩分けした。篩下品を高速回転粉砕機(ピンミル、槙野産業(株)製)で解砕した(解砕条件:回転数6000rpm)。その後、目開き53μmの篩で分級し、篩下のリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
<実施例2>
 イオン交換水へ分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩水溶液(サンノプコ(株)製SNディスパーサント5468)を添加した。後述するLi原料、Ni原料、Co原料、Mn原料などの合計量に対して、分散剤量が6wt%になるように添加した。分散剤をイオン交換水中へ十分に溶解混合させた。
 D50:7μmの炭酸リチウムと、D50:22μmの水酸化ニッケルと、D50:14μmのオキシ水酸化コバルトと、D50:23μmで比表面積が40m2/gの電解二酸化マンガンと、D50:2μmの水酸化アルミニウムをモル比でLi:Ni:Co:Mn:Al=1.04:0.48:0.20:0.27:0.01となるように秤量した。
 秤量した原料を、予め分散剤を溶解させた前述のイオン交換水中へ、混合攪拌して固形分濃度60wt%のスラリーを調製した。湿式粉砕機で1300rpm、110分間粉砕してD50を0.45μmとした。
 得られた粉砕スラリーを熱噴霧乾燥機(スプレードライヤー、大川原化工機(株)製OC-16)を用いて造粒乾燥させた。この際、噴霧には二流体ノズルを用い、噴霧圧0.6MPa、スラリー供給量160ml/min、乾燥塔の出口温度110℃になるように温度を調節して造粒乾燥を行なった。
 得られた造粒粉を、静置式電気炉を用いて、大気中700℃で仮焼を行った。
 続いて、得られた仮焼粉を、静置式電気炉を用いて、910℃で20時間、本焼成した。
 焼成して得られた焼成塊を乳鉢に入れて乳棒で解砕し、篩目開き5mmで篩分けした。篩下品を高速回転粉砕機(ピンミル、槙野産業(株)製)で解砕した(解砕条件:回転数7000rpm)。その後、目開き53μmの篩で分級し、篩下のリチウム遷移金属酸化物粉体を回収した。得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)の化学分析を行った結果、Li1.03Ni0.49Co0.20Mn0.27Al0.01であった。
 こうして得られたリチウム遷移金属酸化物粉体96.7wt%と、表面処理剤としてアルミカップリング剤(味の素ファインテクノ株式会社プレンアクト(登録商標)AL-M)を1.5wt%と、溶媒としてイソプロピルアルコール1.8wt%とをカッターミル(岩谷産業株式会社製「ミルサー720G」)を用いて混合した。得られた混合粉を80℃で1時間真空乾燥し、その後、大気中で100℃、1時間乾燥した。得られた乾燥粉とイオン交換水(pH5.8、水温25℃)を混合し、2分間撹拌して水洗を行い、スラリーとした(スラリー濃度40wt%)。次いで、ろ過し、得られたケーキを120℃で12時間乾燥した。その後、目開き300μmの篩を使って整粒し、得られた粉体を酸素含有雰囲気中(酸素濃度66vol%)、760℃で5時間熱処理することで、表面処理リチウム金属複合酸化物粉体を得た。その後、目開き53μmの篩で分級し、篩下のリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を回収した。
<実施例3>
 表面処理後の乾燥条件を、80℃で1時間真空乾燥し、その後、大気中で350℃、1時間乾燥した点と、水洗時のスラリー濃度を33%と、水洗後の熱処理を800℃とした点以外は実施例2と同様にリチウム金属複合酸化物粉体(サンプル)を製造した。
<実施例4>
 D50:7μmの炭酸リチウムと、D50:22μmの水酸化ニッケルと、D50:14μmのオキシ水酸化コバルトと、D50:23μmで比表面積が40m2/gの電解二酸化マンガンと、D50:3μmの酸化マグネシウムをモル比でLi:Ni:Co:Mn:Mg=1.046:0.461:0.207:0.285:0.001となるように秤量した点と、表面処理後の乾燥条件を、80℃で1時間真空乾燥し、その後、大気中で770℃、5時間熱処理した点と、水洗時のスラリー濃度を30%とした点と、水洗後の熱処理を780℃とした点以外は、実施例2と同様にリチウム金属複合酸化物粉体(サンプル)を製造した。
<実施例5>
 水洗時のスラリー濃度を50%とした点と、水洗後の熱処理を750℃とした点、水洗後の熱処理を酸素含有雰囲気中(酸素濃度21vol%)とした点、得られた表面処理リチウム金属複合酸化物粉体を篩目開き5mmで篩分けし、篩下品を高速回転粉砕機(ピンミル、槙野産業(株)製)で解砕した(解砕条件:回転数5000rpm)点以外は、実施例2と同様にリチウム金属複合酸化物粉体(サンプル)を製造した。
<実施例6>
 イオン交換水へ分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩水溶液(サンノプコ(株)製SNディスパーサント5468)を添加した。後述するNi原料とAl原料の合計量に対して、分散剤量が6wt%になるように添加した。分散剤をイオン交換水中へ十分に溶解混合させた。
 D50:22μmの水酸化ニッケルと、D50:2μmの水酸化アルミニウムを、予め分散剤を溶解させた前述のイオン交換水中へ、混合攪拌して固形分濃度40wt%のスラリーを調製した。湿式粉砕機で1300rpm、60分間粉砕した。このスラリーに対して、D50:7μmの炭酸リチウムと、D50:14μmのオキシ水酸化コバルトと、D50:23μmで比表面積が40m2/gの電解二酸化マンガンと、分散剤とイオン交換水を追加した。このとき、固形分濃度が60%、分散材量が原料の合計量の6wt%になるように調整した。また、原料はモル比でLi:Ni:Co:Mn:Al=1.04:0.48:0.20:0.27:0.01となるように撹拌、混合した。
 得られたスラリーを湿式粉砕機で1300rpm、50分間粉砕してD50を0.46μmとした。
 得られた粉砕スラリーを熱噴霧乾燥機(スプレードライヤー、大川原化工機(株)製OC-16)を用いて造粒乾燥させた。この際、噴霧には二流体ノズルを用い、噴霧圧0.6MPa、スラリー供給量160ml/min、乾燥塔の出口温度110℃になるように温度を調節して造粒乾燥を行なった。
 得られた造粒粉を、静置式電気炉を用いて、大気中700℃で仮焼を行った。
 続いて、得られた仮焼粉を、静置式電気炉を用いて、910℃で20時間焼成した。
 焼成して得られた焼成塊を乳鉢に入れて乳棒で解砕し、篩目開き5mmで篩分けした。篩下品を高速回転粉砕機(ピンミル、槙野産業(株)製)で解砕した(解砕条件:回転数7000rpm)。その後、目開き53μmの篩で分級し、篩下のリチウム遷移金属酸化物粉体を回収した。得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)の化学分析を行った結果、Li1.03Ni0.49Co0.20Mn0.27Al0.01であった。
 こうして得られたリチウム遷移金属酸化物粉体96.7wt%と、表面処理剤としてアルミカップリング剤(味の素ファインテクノ株式会社プレンアクト(登録商標)AL-M)を1.5wt%と、溶媒としてイソプロピルアルコール1.8wt%とをカッターミル(岩谷産業株式会社製「ミルサー720G」)を用いて混合した。得られた混合粉を80℃で1時間真空乾燥し、その後、大気中で100℃、1時間乾燥した。得られた乾燥粉とイオン交換水(pH5.8、水温25℃)を混合し、2分間撹拌して水洗を行い、スラリーとした(スラリー濃度33wt%)。次いで、ろ過し、得られたケーキを120℃で12時間乾燥した。その後、目開き300μmの篩を使って整粒し、得られた粉体を酸素含有雰囲気中(酸素濃度94vol%)、770℃で5時間熱処理することで、表面処理リチウム金属複合酸化物粉体を得た。
 得られた表面処理リチウム金属複合酸化物粉体を篩目開き5mmで篩分けした。篩下品を高速回転粉砕機(ピンミル、槙野産業(株)製)で解砕した(解砕条件:回転数4000rpm)。その後、目開き53μmの篩で分級し、篩下のリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を回収した。
<実施例7>
 表面処理の条件を、リチウム遷移金属酸化物粉体93.6wt%と、表面処理剤としてアルミカップリング剤(味の素ファインテクノ株式会社プレンアクト(登録商標)AL-M)を2.8wt%と、溶媒としてイソプロピルアルコール3.6wt%とをカッターミル(岩谷産業株式会社製「ミルサー720G」)を用いて混合し、水洗後の熱処理を酸素含有雰囲気中(酸素濃度94vol%)、440℃で5時間熱処理した後、目開き300μmの篩を使って整粒し、得られた粉体を再度、酸素含有雰囲気中(酸素濃度94vol%)、770℃で5時間熱処理した点以外、実施例6と同様にリチウム金属複合酸化物粉体(サンプル)を製造した。
<実施例8>
 仮焼の温度を730℃とした点、表面処理の条件を、リチウム遷移金属酸化物粉体93.4wt%と、表面処理剤としてチタンカップリング剤(味の素ファインテクノ株式会社 プレンアクト(登録商標)KR 46B)を1.9wt%と、溶媒としてのイソプロピルアルコール4.7wt%とをカッターミル(岩谷産業株式会社製「ミルサー720G」)を用いて混合した点、得られた表面処理リチウム金属複合酸化物粉体を篩目開き5mmで篩分けし、篩下品を高速回転粉砕機(ピンミル、槙野産業(株)製)で解砕した(解砕条件:回転数4000rpm)点以外は、実施例1と同様にリチウム金属複合酸化物粉体(サンプル)を製造した。
<実施例9>
 仮焼の温度を730℃とした点、表面処理の条件を、リチウム遷移金属酸化物粉体93.4wt%と、表面処理剤としてジルコニウムカップリング剤(Kenrich Petrochemicals,Inc, Ken-React(登録商標)NZ(登録商標)12)を2.0wt%と、溶媒としてのイソプロピルアルコール4.6wt%とをカッターミル(岩谷産業株式会社製「ミルサー720G」)を用いて混合した点、得られた表面処理リチウム金属複合酸化物粉体を篩目開き5mmで篩分けし、篩下品を高速回転粉砕機(ピンミル、槙野産業(株)製)で解砕した(解砕条件:回転数4000rpm)点以外は、実施例1と同様にリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を製造した。
<実施例10>
 イオン交換水へ分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩水溶液(サンノプコ(株)製SNディスパーサント5468)を添加した。後述するLi原料、Ni原料、Co原料、Mn原料などの合計量に対して、分散剤量が6wt%になるように、前記分散剤を添加した。分散剤をイオン交換水中へ十分に溶解混合させた。
 D50:7μmの炭酸リチウムと、D50:22μmの水酸化ニッケルと、D50:14μmのオキシ水酸化コバルトと、D50:23μmで比表面積が40m2/gの電解二酸化マンガンとを、モル比でLi:Ni:Co:Mn=1.05:0.51:0.19:0.26となるように秤量した。
 秤量した原料を、予め分散剤を溶解させた前述のイオン交換水中へ、混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。湿式粉砕機で1300rpm、40分間粉砕してD50を0.55μmとした。
 得られた粉砕スラリーを熱噴霧乾燥機(スプレードライヤー、大川原化工機(株)製OC-16)を用いて造粒乾燥させた。この際、噴霧には回転ディスクを用い、回転数24000rpm、スラリー供給量220ml/min、乾燥塔の出口温度100℃になるように温度を調節して造粒乾燥を行なった。
 得られた造粒粉を、静置式電気炉を用いて、大気中700℃で仮焼を行った。
 続いて、得られた仮焼粉を、静置式電気炉を用いて、900℃で20時間、本焼成した。
 本焼成して得られた焼成塊を乳鉢に入れて乳棒で解砕し、篩目開き5mmで篩分けした。篩下品を高速回転粉砕機(ピンミル、槙野産業(株)製)で解砕した(解砕条件:回転数10000rpm)。その後、目開き53μmの篩で分級し、篩下のリチウム遷移金属酸化物粉体を回収した。
得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)の化学分析を行った結果、Li1.04Ni0.51Co0.19Mn0.26であった。
 次に、表面処理の条件を、リチウム遷移金属酸化物粉体100wt%に対して、表面処理剤として水酸化アルミニウム(昭和電工株式会社(登録商標)ハイジライト(登録商標)H-43M)0.15wt%をカッターミル(岩谷産業株式会社製「ミルサー720G」)を用いて混合した。得られた混合粉とイオン交換水(pH5.8、水温25℃)を混合し、2分間撹拌して水洗を行い、スラリーとした(スラリー濃度33wt%)。次いで、ろ過し、得られたケーキを120℃で12時間乾燥した。
 その後、目開き300μmの篩を使って整粒し、得られた粉体を酸素含有雰囲気中(酸素濃度94vol%)、770℃で5時間熱処理することで、表面処理リチウム金属複合酸化物粉体を得た。その後、目開き53μmの篩で分級し、篩下のリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)を得た。
<比較例1>
 イオン交換水へ分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩水溶液(サンノプコ(株)製SNディスパーサント5468)を添加した。後述するLi原料、Ni原料、Co原料、Mn原料などの合計量に対して、分散剤量が6wt%になるように添加した。分散剤をイオン交換水中へ十分に溶解混合させた。
 D50:7μmの炭酸リチウムと、D50:22μmの水酸化ニッケルと、D50:14μmのオキシ水酸化コバルトと、D50:23μmで比表面積が40m2/gの電解二酸化マンガンと、D50:3μmの酸化マグネシウムをモル比でLi:Ni:Co:Mn:Mg=1.044:0.512:0.186:0.257:0.001となるように秤量した。
 秤量した原料を、予め分散剤を溶解させた前述のイオン交換水中へ、混合攪拌して固形分濃度50wt%のスラリーを調製した。湿式粉砕機で1300rpm、80分間粉砕してD50を0.45μmとした。
 得られた粉砕スラリーを熱噴霧乾燥機(スプレードライヤー、大川原化工機(株)製OC-16)を用いて造粒乾燥させた。この際、噴霧には二流体ノズルを用い、噴霧圧0.6MPa、スラリー供給量160ml/min、乾燥塔の出口温度110℃になるように温度を調節して造粒乾燥を行なった。
 得られた造粒粉を、静置式電気炉を用いて、大気中850℃で仮焼を行った。
 続いて、得られた仮焼粉を、静置式電気炉を用いて、910℃で20時間焼成した。
 焼成して得られた焼成塊を乳鉢に入れて乳棒で解砕し、目開き53μmの篩で分級し、篩下のリチウム遷移金属酸化物粉体を回収した。
 得られたリチウム遷移金属酸化物粉体(サンプル)の化学分析を行った結果、Li1.044Ni0.512Co0.186Mn0.257Mg0.001であった。
<表面部の分析>
 リチウム金属複合酸化物(サンプル)の粒子表面付近の断面を、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JEM-ARM200F」)で観察すると共に、エネルギー分散型X線分析(EDS:Energy dispersive X-ray spectrometry)で分析した。
 この結果、上記実施例で得られた各リチウム金属複合酸化物(サンプル)については、各粒子の表面に、粒子内部よりもAl元素を多く含む部分、すなわち“表面部”が存在していることを確認することができた。
 表面部の厚みは、粒子表面部でライン分析を行い、Al元素のピークの両端の長さを表面部の厚みとして計測した。
<XPSによる分析>
 XPS(アルバック・ファイ社製「XPS Quantam2000」)により、スパッタリングしながら深さ方向の存在元素の割合を分析した。なお、表面元素、構成元素の濃度および比率は、リチウム金属複合酸化物(サンプル)の最表面の存在元素の割合を分析した。
 測定に使用した機器仕様・条件等は以下の通りである。
  X線源:AlKα1(1486.8eV)
  管電圧:17kV
  管電流:2.35mA
  X線照射面積:200μmφ
  測定条件:状態・半定量用ナロー測定
  パスエネルギー:23.5eV
  測定間隔:0.1eV
  スパッタレート:1-10nm/min(SiO2換算)
 データ解析ソフト(アルバック・ファイ社製「マルチパックVer6.1A」)を用いてXPSデータの解析を行った。元素ごとに計算に用いる軌道を決定し、感度係数を考慮して解析を実施した。
 Ni:2p3 感度係数2.309
 Co:2p3 感度係数2.113
 Mn:2p1 感度係数0.923
 Al:2p  感度係数0.256
 Ti:2p  感度係数2.077
 Zr:3d  感度係数2.767
 C:1s   感度係数0.314
 O:1s   感度係数0.733
 上記にて計算される元素比率はNi LMMピークの干渉を考慮し、前述の化学分析結果の組成比率と照らし合わせて、確認を実施した。
 この結果、上記実施例で得られた各リチウム金属複合酸化物(サンプル)については、構成元素Mの濃度(構成元素Mが2種類以上の場合は濃度の合計)に対する、表面元素Aの濃度(表面元素Aが2種類以上の場合は濃度の合計)の比率(C/C)が0より大きく0.8より小さいことを確認できた。
<表面LiOH量・表面LiCO量>
 Winkler法に参考にして次の手順のとおり滴定を行った。試料10.0gをイオン交換水50mlに分散させ、15min浸漬させた後、ろ過し、ろ液を塩酸で滴定する。その際、指示薬としてフェノールフタレインとブロモフェノールブルーを用いて、ろ液の変色とその時の滴定量をもとにして表面LiOH量と表面LiCO量を算出した。
<表面リチウム不純物量の算出>
 前述の滴定から計算される水酸化リチウムの量と炭酸リチウムの量を足したものを表面リチウム不純物量とした。
<一次粒子面積の測定>
 実施例及び比較例で得られたリチウム金属複合酸化物粉体(サンプル)の一次粒子面積を次のようにして測定した。SEM(走査電子顕微鏡)を用いて、サンプル(粉体)を1000倍で観察し、D50に相当する大きさの二次粒子5個をランダムに選択し、倍率を10000倍に変更し、選ばれた二次粒子5個から一次粒子を100個ランダムに選択し、画像解析ソフト(株式会社マウンテック社製MAC-VIEW ver.4)を用いて、選ばれた一次粒子の平均粒子径を算出した。この一次粒子の平均粒子径を直径(μm)とし、球形近似して面積を計算し、一次粒子面積(μm)として求めた。
 なお、このようして求めた一次粒子面積を、表及びグラフでは「一次粒子面積」と示した。
<D50の測定>
 実施例及び比較例で得られたリチウム金属複合酸化物粉末(サンプル)について、レーザー回折粒子径分布測定装置用自動試料供給機(日機装株式会社製「Microtorac SDC」)を用い、リチウム金属複合酸化物粉末(サンプル)を水溶性溶媒に投入し、40%の流速中、40Wの超音波を360秒間照射した後、日機装株式会社製レーザー回折粒度分布測定機「MT3000II」を用いて粒度分布を測定し、得られた体積基準粒度分布のチャートからD50を求めた。
 なお、測定の際の水溶性溶媒は60μmのフィルターを通し、溶媒屈折率を1.33、粒子透過性条件を透過、粒子屈折率2.46、形状を非球形とし、測定レンジを0.133~704.0μm、測定時間を30秒とし、2回測定した平均値をD50とした。
<二次粒子面積の測定>
 SEM(走査電子顕微鏡)を用いて、リチウム金属複合酸化物粉体(サンプル)を1000倍で観察し、上記の如く測定して得られたD50に相当する大きさの二次粒子をランダムに5個選択し、該二次粒子が球状の場合はその粒界間隔の長さを直径(μm)として面積を計算し、該二次粒子が不定形の場合には球形に近似をして面積を計算し、該5個の面積の平均値を二次粒子面積(μm)として求めた。
<比表面積の測定>
 リチウム金属複合酸化物粉末(サンプル)0.5gを秤量し、流動方式ガス吸着法比表面積測定装置MONOSORB LOOP(ユアサアイオニクス株式会社製「製品名MS‐18」)用ガラスセルに入れて、前記MONOSORB LOOP用前処理装置にて、30mL/minのガス量で窒素ガスをフローさせながら、5分間ガラスセル内を置換した後、前記窒素ガス雰囲気中で250℃10分間、処理を行った。その後、前記MONOSORB LOOPを用い、サンプル(粉体)をBET一点法にて測定した。
 なお、測定時の吸着ガスは、窒素30%:ヘリウム70%の混合ガスを用いた。
<S量の測定>
 実施例・比較例で得られたリチウム金属複合酸化物粉体(サンプル)のS量は、誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析により測定した。
<タップ密度の測定>
 実施例及び比較例で得られたサンプル(粉体)50gを150mlのガラス製メスシリンダーに入れ、振とう比重測定器((株)蔵持科学器械製作所製KRS‐409)を用いてストローク60mmで540回タップした時の粉体充填密度を求めた。
<X線回折>
 実施例および比較例で得られたリチウム金属複合酸化物についてX線回折測定を行い、得られたX線回折パターンにおいて、(104)面由来のピークの積分強度に対する(003)面由来のピークの積分強度の比率(003)/(104)を算出した。
 X線回折の測定は、X線回折分析装置(ブルカー・エイエックスエス株式会社製D8 ADVANCE))を用いて行った。測定に使用した機器仕様・条件等は以下の通りである。
  X線源:CuKα
  操作軸:2θ/θ
  測定方法:連続
  係数単位:cps
  開始角度:10°
  終了角度:120°
  Detector:PSD
  Detector Type:VANTEC-1
  High Voltage:5585V
  Discr. Lower Level:0.25V
  Discr. Window Width:0.15V
  Grid Lower Level:0.075V
  Grid Window Width:0.524V
  Flood Field Correction:Disabled
  Primary radius:250mm
  Secondary radius:250mm
  Receiving slit width:0.1436626mm
  Divergence angle:0.3°
  Filament Length:12mm
  Sample Length:25mm
  Receiving Slit Length:12mm
  Primary Sollers:2.623°
  Secondary Sollers:2.623°
  Lorentzian,1/Cos:0.004933548Th
<水分吸着速度の測定>
 下記に記載の方法で水分吸着速度を測定した。実施例・比較例で得た粉末を、事前に180℃で一晩乾燥させた。
 乾燥機からサンプルを分取し、カールフィッシャー水分計(三菱化学株式会社製CA-100型)を用いて、窒素雰囲気中で170℃にした装置内で45分間加熱した際に放出される水分量Aを測定した。
 同じく乾燥機から分取したサンプルを、60℃、湿度80%の恒温槽内に10分間静置した。10分後、粉体を取り出し、カールフィッシャー水分計(三菱化学株式会社製CA-100型)を用いて、窒素雰囲気中で170℃にした装置内で45分間加熱した際に放出される水分量Bを測定した。
 10分間で増加した水分量(水分量B-水分量A)とSSA値から、比表面積当たりの吸着した水分量(ppm/(m/g))を算出した。続いて、単位時間当たりに吸着した水分量を算出し、水分吸着速度((ppm/m/g)/min)とした。
<電池特性評価>
 実施例及び比較例で得たリチウム金属複合酸化物粉末(サンプル)8.0gと、アセチレンブラック(電気化学工業製)1.0gとを正確に計り取り、10分間乳鉢で混合した。その後、NMP(N-メチルピロリドン)中にPVDF(キシダ化学製)12wt%溶解した液8.3gを正確に計り取り、そこにリチウム金属複合酸化物粉末とアセチレンブラックの混合物を加えてさらに混合した。その後、NMPを5ml加えて十分に混合し、ペーストを作製した。このペーストを集電体であるアルミ箔上にのせ、100μm~280μmのギャップに調整したアプリケーターで塗膜化し、140℃一昼夜真空乾燥した後、線圧が0.3t/cmになるようにロールプレスし、φ16mmで打ち抜き、正極とした。
 電池作製直前に200℃で300min以上真空乾燥し、付着水分を除去し電池に組み込んだ。また、予めφ16mmのアルミ箔の重さの平均値を求めておき、正極の重さからアルミ箔の重さを差し引き正極合材の重さを求めた。また、リチウム金属複合酸化物粉体(正極活物質)とアセチレンブラック、PVDFの混合割合から正極活物質の含有量を求めた。
 負極はφ19mm×厚み0.5mmの金属Liとし、電解液は、ECとDMCを3:7体積混合したものを溶媒とし、これに溶質としてLiPF6を1mol/L溶解させたものを用い、図1に示す電気化学評価用セルTOMCEL(登録商標)を作製した。
(初期活性)
 上記のようにして準備した電気化学用セルを用いて次に記述する方法で初期活性を行った。25℃にて0.1Cで4.3Vまで定電流定電位充電した後、0.1Cで3.0Vまで定電流放電した。これを2サイクル繰り返した。なお、実際に設定した電流値は正極中の正極活物質の含有量から算出した。
(高温サイクル寿命評価:55℃高温サイクル特性)
 上記のようにして初期活性を行った後の電気化学用セルを用いて下記に記述する方法で充放電試験し、高温サイクル寿命特性を評価した。
 電池を充放電する環境温度を55℃となるようにセットした環境試験機内にセルを入れ、充放電できるように準備し、セル温度が環境温度になるように4時間静置後、充放電範囲を4.3V~3.0Vとし、充電は0.1C定電流定電位、放電は0.1C定電流で1サイクル充放電行った後、1Cにて充放電サイクルを40回行った。
 40サイクル目の放電容量を2サイクル目の放電容量で割り算して求めた数値の百分率(%)を高温サイクル寿命特性値として求めた。
 表1には、各実施例及び比較例の高温サイクル寿命特性値を、比較例1の高温サイクル寿命特性値を100とした場合の相対値として示した。
(低温出力特性評価試験:低温における抵抗評価)
 別途、初期活性を行った後の電気化学用セルを、25℃にてSOC50%に0.1Cで定電流充電した。充電後、0℃に設定された恒温槽に4時間以上静置した。その後、3Cの電流値で10秒間放電して、充電後の電位から放電後の電位を引いたものを電位差とし、電位差を3Cの電流値で割ることによって抵抗値を求め、低温における抵抗の指標とした。表1には、比較例1の抵抗値を100.0%とした場合の相対値(%)で示した。数値が小さいほど低温における抵抗が小さい、つまり低温出力特性が向上したことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(考察)
 上記の実施例・比較例並びにこれまで発明者が行ってきた試験結果から、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物からなる粒子の表面に、Al、Ti及びZrからなる群のうちの何れか1種或いは2種以上の組合せが存在する表面部を備えた粒子を含むリチウム金属複合酸化物粉体であれば、リチウム二次電池の正極活物質として使用した場合に、電解液との反応を抑えて寿命特性を向上させることができることが分かった。
 そしてその際、(104)面由来のピークの積分強度に対する(003)面由来のピークの積分強度の比率(003)/(104)が1.15より大きければ、岩塩構造が占める割合が小さく、充放電効率を良好にすることができることが分かった。
 また、上記リチウム金属複合酸化物粉体において、表面LiOH量が0.10wt%未満であり、表面LiCO量が0.25wt%未満であり、且つ、S量が、前記リチウム金属複合酸化物粉体(100wt%)の0.10wt%未満であれば、抵抗成分となる、粒子表面に存在する不純物やアルカリ成分が低減されているため、低温出力特性を良好にできることも分かった。
 また、XPSにより測定される構成元素Mの濃度(at%)(構成元素Mが2種類以上の場合は濃度の合計)に対する、表面元素Aの濃度(at%)(表面元素Aが2種類以上の場合は濃度の合計)の比率(C/C)が0より大きく0.8より小さければ、電解液との反応を抑えて寿命特性を向上できるとともに、従来提案されている表面処理をした正極活物質に比べて、低温出力特性を同等若しくはそれ以上にできることが分かった。
 なお、上記の実施例は特定組成の層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物についての実施例であるが、これまで本発明者が行ってきた試験結果や技術常識からすれば、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物は共通する課題を有しており、また、表面処理及び熱処理による影響も同様であるから、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物であれば、その組成にかかわらず、共通して同様の効果を得ることができるものと考えることができる。
 中でも、一般式Li1+x1-x(式中、Mは、Mn、Co、Ni、周期律表の第3族元素から第11族元素の間に存在する遷移元素、及び、周期律表の第3周期までの典型元素からなる群のうちの何れか1種或いは2種以上の組合せ(これを「構成元素M」と称する。)で表される、層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物からなる粒子を芯材とするものは、共通した課題及び性質を有していることから、同様の効果を得ることができるものと考えることができる。
 

Claims (9)

  1.  層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物からなる粒子の表面に、Al、Ti及びZrからなる群のうちの何れか1種或いは2種以上の組合せ(これを「表面元素A」と称する)が存在する表面部を備えた粒子を含むリチウム金属複合酸化物粉体であって、
     下記測定方法で測定される表面LiOH量が0.10wt%未満であり、且つ、下記測定方法で測定される表面LiCO量が0.25wt%未満であり、且つ、
     CuKα線を使用したX線回折によって得られるX線回折パターンにおいて、前記リチウム金属複合酸化物の(104)面の積分強度に対する、(003)面の積分強度の比率が1.15より大きく、且つ、
     誘導結合プラズマ(ICP)発光分析装置で測定して得られるS量が、前記リチウム金属複合酸化物粉体(100wt%)の0.10wt%未満であることを特徴とするリチウム金属複合酸化物粉体。
    (表面LiOH量及び表面LiCO量の測定方法)
     Winkler法を参考にして次の手順のとおり滴定を行う。試料10.0gをイオン交換水50mlに分散させ、15min浸漬させた後、ろ過し、ろ液を塩酸で滴定する。その際、指示薬としてフェノールフタレインとブロモフェノールブルーを用いて、ろ液の変色とその時の滴定量をもとにして表面LiOH量と表面LiCO量を算出する。
  2.  タップ密度(TD)が2.0g/cmより大きいことを特徴とする、請求項1に記載のリチウム金属複合酸化物粉体。
  3.  前記リチウム金属複合酸化物は、一般式Li1+x1-x(式中、Mは、Mn、Co、Ni、周期律表の第3族元素から第11族元素の間に存在する遷移元素、及び、周期律表の第3周期までの典型元素からなる群のうちの何れか1種或いは2種以上の組合せ(これを「構成元素M」と称する))で表されるリチウム金属複合酸化物であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のリチウム金属複合酸化物粉体。
  4.  X線光電子分光分析法(XPS)により測定される、構成元素Mの濃度(at%)(「CM」と称する。構成元素Mが2種類以上の場合は濃度の合計)に対する、表面元素Aの濃度(at%)(「CA」と称する。表面元素Aが2種類以上の場合は濃度の合計)の比率(C/C)が0より大きく0.8より小さいことを特徴とする、請求項1~3の何れかに記載のリチウム金属複合酸化物粉体。
  5.  X線光電子分光分析法(XPS)により測定される、構成元素Niの濃度(at%)(「CNi」と称する。)に対する、表面元素Aの濃度(at%)(「CA」と称する。表面元素Aが2種類以上の場合は濃度の合計)の比率(C/CNi)が0より大きく1.0より小さいことを特徴とする、請求項1~4の何れかに記載のリチウム金属複合酸化物粉体。
  6.  X線光電子分光分析法(XPS)により測定される、構成元素Mの濃度(at%)(「CM」と称する。構成元素Mが2種類以上の場合は濃度の合計)が0at%より大きく50at%より小さく、表面元素Aの濃度(at%)(「CA」と称する。表面元素Aが2種類以上の場合は濃度の合計)が0at%より大きく10at%より小さく、表面元素Niの濃度(at%)(「CNi」と称する。)が0at%より大きく25at%より小さいことを特徴とする、請求項1~5の何れかに記載のリチウム金属複合酸化物粉体。
  7.  CuKα1線を用いたX線回折によって得られるX線回折パターンを使ってシェラーの式から計算される、前記リチウム金属複合酸化物の(110)面の結晶子サイズに対する、(003)面の結晶子サイズの比率が1.0より大きくかつ2.5より小さいことを特徴とする、請求項1~6の何れかに記載のリチウム金属複合酸化物粉体。
  8.  レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定して得られる体積基準粒度分布によるD50(「D50」と称する)に相当する大きさの二次粒子から下記測定方法によって求められる二次粒子面積に対する、下記測定方法によって求められる一次粒子面積の比率(「一次粒子面積/二次粒子面積」と称する)が0.004~0.035であることを特徴とする、請求項1~7の何れかに記載のリチウム金属複合酸化物粉体。
    (二次粒子面積の測定方法)
     リチウム金属複合酸化物粉体を電子顕微鏡で観察し、D50に相当する大きさの二次粒子をランダムに5個選択し、該二次粒子が球状の場合はその粒子の長さを直径(μm)として面積を計算し、該二次粒子が不定形の場合には球形に近似をして面積を計算し、該5個の面積の平均値を二次粒子面積(μm)として求める。
    (一次粒子面積の測定方法)
     リチウム金属複合酸化物粉体を電子顕微鏡で観察し、D50に相当する大きさの二次粒子5個をランダムに選択し、選ばれた二次粒子5個から一次粒子を100個ランダムに選択し、画像解析ソフトを使用して一次粒子の平均粒子径を求め、その値を直径(μm)とし、球形近似して面積を計算し、一次粒子面積(μm)として求める。
  9.  表面リチウム量が0.35wt%未満であることを特徴とする、請求項1~8の何れかに記載のリチウム金属複合酸化物粉体。
     
PCT/JP2015/075068 2014-09-03 2015-09-03 リチウム金属複合酸化物粉体 WO2016035852A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/508,184 US10312508B2 (en) 2014-09-03 2015-09-03 Lithium metal composite oxide powder
JP2016505630A JP6626434B2 (ja) 2014-09-03 2015-09-03 リチウム金属複合酸化物粉体
KR1020167026115A KR102380969B1 (ko) 2014-09-03 2015-09-03 리튬 금속 복합 산화물 분체
GB1702739.2A GB2543716B (en) 2014-09-03 2015-09-03 Lithium metal composite oxide powder

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014179540 2014-09-03
JP2014-179540 2014-09-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016035852A1 true WO2016035852A1 (ja) 2016-03-10

Family

ID=55439909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/075068 WO2016035852A1 (ja) 2014-09-03 2015-09-03 リチウム金属複合酸化物粉体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10312508B2 (ja)
JP (1) JP6626434B2 (ja)
KR (1) KR102380969B1 (ja)
GB (1) GB2543716B (ja)
WO (1) WO2016035852A1 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018123817A1 (ja) * 2016-12-26 2018-07-05 住友化学株式会社 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP2018206669A (ja) * 2017-06-07 2018-12-27 Dowaエレクトロニクス株式会社 正極活物質粉末およびその製造方法並びに全固体リチウム二次電池
JP2019003955A (ja) * 2018-09-27 2019-01-10 住友化学株式会社 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP2020524384A (ja) * 2017-07-13 2020-08-13 エルジー・ケム・リミテッド 正極活物質の製造方法
CN112047399A (zh) * 2020-09-07 2020-12-08 厦门厦钨新能源材料股份有限公司 一种网状结构前驱体和复合氧化物粉体及其制备方法和应用
US11276856B2 (en) 2017-01-31 2022-03-15 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries and nonaqueous electrolyte secondary battery
DE112020004097T5 (de) 2019-08-26 2022-06-15 Gs Yuasa International Ltd. Positives aktivmaterial für nichtwässriger-elektrolyt-sekundärbatterie, verfahren zum herstellen eines positiven aktivmaterials für nichtwässriger-elektrolyt-sekundärbatterie, positive elektrode für nichtwässriger-elektrolyt-sekundärbatterie, nichtwässriger-elektrolyt-sekundärbatterie und energiespeichergerät
JP2022120609A (ja) * 2021-02-05 2022-08-18 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 活物質粉体の粒子表面のLi量測定方法及び被膜含有活物質粉体の製造方法
JP7417135B2 (ja) 2021-07-21 2024-01-18 日亜化学工業株式会社 非水電解質二次電池用正極活物質及びその製造方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10050267B2 (en) * 2013-07-17 2018-08-14 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, process for producing the positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6335276B2 (ja) * 2014-09-03 2018-05-30 三井金属鉱業株式会社 リチウム二次電池用正極活物質
JP7120012B2 (ja) 2016-07-29 2022-08-17 住友金属鉱山株式会社 ニッケルマンガン複合水酸化物とその製造方法、非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、および非水系電解質二次電池
CN109803928A (zh) 2016-07-29 2019-05-24 住友金属矿山株式会社 镍锰复合氢氧化物及其制造方法、非水系电解质二次电池用正极活性物质及其制造方法、以及非水系电解质二次电池
KR102133916B1 (ko) * 2016-12-28 2020-07-15 주식회사 엘지화학 이차전지용 양극 활물질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
CN107359334B (zh) * 2017-07-11 2020-06-19 贵州振华新材料有限公司 球形或类球形锂离子电池正极材料及锂离子电池
JP6470380B1 (ja) * 2017-10-30 2019-02-13 住友化学株式会社 リチウム複合金属化合物、リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
KR102280747B1 (ko) * 2019-02-27 2021-07-21 서재광 요소수 제조장치 및 방법
CN110534708A (zh) * 2019-08-26 2019-12-03 贵州大学 一种碳酸锂包覆钴酸锂复合电极的制备方法
CN113130900A (zh) * 2021-03-05 2021-07-16 广东省科学院稀有金属研究所 一种五氧化二钒包覆高镍三元锂离子电池正极材料及其制备方法
US20240151697A1 (en) * 2021-11-16 2024-05-09 Lg Chem, Ltd. Method for Analysis of Residual Lithium Compounds in Positive Electrode Active Material

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010086922A (ja) * 2008-10-02 2010-04-15 Toda Kogyo Corp リチウム複合化合物粒子粉末及びその製造方法、非水電解質二次電池
JP2012017253A (ja) * 2010-06-09 2012-01-26 Toda Kogyo Corp リチウム複合化合物粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6737195B2 (en) 2000-03-13 2004-05-18 Samsung Sdi Co., Ltd. Positive active material for rechargeable lithium battery and method of preparing same
JP2002017253A (ja) 2000-07-03 2002-01-22 Makoto Onoyama 農作物揉み装置
JP2005310744A (ja) 2004-03-24 2005-11-04 Hitachi Metals Ltd 非水系リチウム二次電池用正極活物質とその製造方法及びその正極活物質を用いた非水系リチウム二次電池
JP4794866B2 (ja) 2004-04-08 2011-10-19 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池用正極活物質およびその製造方法ならびにそれを用いた非水電解質二次電池
JP2005346956A (ja) 2004-05-31 2005-12-15 Hitachi Metals Ltd 非水系リチウム二次電池用正極活物質とその製造方法及びその正極活物質を用いた非水系リチウム二次電池
US7364793B2 (en) * 2004-09-24 2008-04-29 Lg Chem, Ltd. Powdered lithium transition metal oxide having doped interface layer and outer layer and method for preparation of the same
WO2007142275A1 (ja) 2006-06-09 2007-12-13 Agc Seimi Chemical Co., Ltd. 非水電解質二次電池用正極活物質及びその製造方法
JP2008153017A (ja) 2006-12-15 2008-07-03 Ise Chemicals Corp 非水電解液二次電池用正極活物質
JP5460012B2 (ja) * 2008-10-03 2014-04-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ 真空排気方法、及び真空装置
WO2014136760A1 (ja) * 2013-03-04 2014-09-12 三井金属鉱業株式会社 リチウム金属複合酸化物粉体
WO2015002065A1 (ja) * 2013-07-05 2015-01-08 旭硝子株式会社 リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法
JP6026679B2 (ja) * 2014-01-27 2016-11-16 住友化学株式会社 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、及びリチウム二次電池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010086922A (ja) * 2008-10-02 2010-04-15 Toda Kogyo Corp リチウム複合化合物粒子粉末及びその製造方法、非水電解質二次電池
JP2012017253A (ja) * 2010-06-09 2012-01-26 Toda Kogyo Corp リチウム複合化合物粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018123817A1 (ja) * 2016-12-26 2018-07-05 住友化学株式会社 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP2018106892A (ja) * 2016-12-26 2018-07-05 住友化学株式会社 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
CN110192297A (zh) * 2016-12-26 2019-08-30 住友化学株式会社 锂二次电池用正极活性物质、锂二次电池用正极和锂二次电池
US11532814B2 (en) 2016-12-26 2022-12-20 Sumitomo Chemical Company, Limited Lithium nickel cobalt composite oxide positive active material, positive electrode, and lithium secondary battery using the same
US11276856B2 (en) 2017-01-31 2022-03-15 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2018206669A (ja) * 2017-06-07 2018-12-27 Dowaエレクトロニクス株式会社 正極活物質粉末およびその製造方法並びに全固体リチウム二次電池
JP2020524384A (ja) * 2017-07-13 2020-08-13 エルジー・ケム・リミテッド 正極活物質の製造方法
US11258063B2 (en) 2017-07-13 2022-02-22 Lg Chem, Ltd. Method for preparing positive electrode active material
JP2019003955A (ja) * 2018-09-27 2019-01-10 住友化学株式会社 リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
DE112020004097T5 (de) 2019-08-26 2022-06-15 Gs Yuasa International Ltd. Positives aktivmaterial für nichtwässriger-elektrolyt-sekundärbatterie, verfahren zum herstellen eines positiven aktivmaterials für nichtwässriger-elektrolyt-sekundärbatterie, positive elektrode für nichtwässriger-elektrolyt-sekundärbatterie, nichtwässriger-elektrolyt-sekundärbatterie und energiespeichergerät
CN112047399A (zh) * 2020-09-07 2020-12-08 厦门厦钨新能源材料股份有限公司 一种网状结构前驱体和复合氧化物粉体及其制备方法和应用
JP2022120609A (ja) * 2021-02-05 2022-08-18 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 活物質粉体の粒子表面のLi量測定方法及び被膜含有活物質粉体の製造方法
JP7286687B2 (ja) 2021-02-05 2023-06-05 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 活物質粉体の粒子表面のLi量測定方法及び被膜含有活物質粉体の製造方法
JP7417135B2 (ja) 2021-07-21 2024-01-18 日亜化学工業株式会社 非水電解質二次電池用正極活物質及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
GB2543716B (en) 2021-11-24
US20170288215A1 (en) 2017-10-05
JPWO2016035852A1 (ja) 2017-06-15
US10312508B2 (en) 2019-06-04
GB2543716A (en) 2017-04-26
KR102380969B1 (ko) 2022-04-01
KR20170048244A (ko) 2017-05-08
GB201702739D0 (en) 2017-04-05
JP6626434B2 (ja) 2019-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016035852A1 (ja) リチウム金属複合酸化物粉体
JP6626151B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質
JP5847352B2 (ja) リチウム金属複合酸化物粉体
JP7028701B2 (ja) スピネル型リチウムマンガン含有複合酸化物
JP6864104B2 (ja) 全固体型リチウム二次電池用正極活物質
JP5572268B1 (ja) スピネル型リチウムマンガンニッケル含有複合酸化物
JP6251843B2 (ja) 層構造を有するリチウム金属複合酸化物の製造方法
JP4316656B1 (ja) 層構造を有するリチウム遷移金属酸化物
JP6586220B2 (ja) 層構造を有するリチウム金属複合酸化物
WO2013077441A1 (ja) 層構造を有するリチウム金属複合酸化物
JP6516919B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質
JP6343411B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質
JP2013232400A (ja) 層構造を有するリチウム金属複合酸化物の製造方法
JP6546582B2 (ja) 層状結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016505630

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15837253

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20167026115

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 201702739

Country of ref document: GB

Kind code of ref document: A

Free format text: PCT FILING DATE = 20150903

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15508184

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15837253

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1