Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7484283B2 - Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7484283B2 - Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP7484283B2
JP7484283B2 JP2020051908A JP2020051908A JP7484283B2 JP 7484283 B2 JP7484283 B2 JP 7484283B2 JP 2020051908 A JP2020051908 A JP 2020051908A JP 2020051908 A JP2020051908 A JP 2020051908A JP 7484283 B2 JP7484283 B2 JP 7484283B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
active material
electrode active
particles
less
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
JP2020051908A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021005548A5 (en
JP2021005548A (en
Inventor
敏弘 加藤
徹太郎 林
嵩凱 黄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority to PCT/JP2020/022534 priority Critical patent/WO2020261962A1/en
Priority to CN202311189593.6A priority patent/CN117080405A/en
Priority to EP20833061.3A priority patent/EP3992150A4/en
Priority to CN202080046469.2A priority patent/CN114026045B/en
Priority to US17/622,485 priority patent/US20220271272A1/en
Publication of JP2021005548A publication Critical patent/JP2021005548A/en
Publication of JP2021005548A5 publication Critical patent/JP2021005548A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7484283B2 publication Critical patent/JP7484283B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

特許法第30条第2項適用 1.ウェブサイト掲載 ウェブサイトの掲載日 令和元年8月27日(火) ウェブサイトのアドレス https://confit.atlas.jp/guide/event/ecsj2019f/top https://confit.atlas.jp/guide/event/ecsj2019f/subject/1I16/class?cryptoId= 公開者 黄嵩凱、林徹太郎、菅沼慎介、加藤敏弘 2.学会発表 公開日 令和元年9月5日(木) 展示会名、開催場所 2019年電気化学秋季大会 山梨大学 甲府キャンパス(山梨県甲府市武田4-4-37) 公開者 黄嵩凱、林徹太郎、菅沼慎介、加藤敏弘Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies 1. Website posting Date of website posting: Tuesday, August 27, 2019 Website address: https://confit.atlas.jp/guide/event/ecsj2019f/top https://confit.atlas.jp/guide/event/ecsj2019f/subject/1I16/class?cryptoId= Distributor: Huang Songkai, Hayashi Tetsutaro, Suganuma Shinsuke, Kato Toshihiro 2. Conference presentation Date of publication Thursday, September 5, 2019 Exhibition name and location 2019 Electrochemistry Fall Conference, Kofu Campus, University of Yamanashi (4-4-37 Takeda, Kofu City, Yamanashi Prefecture) Publishers Huang Songkai, Hayashi Tetsutaro, Suganuma Shinsuke, Kato Toshihiro

本発明は、リチウムイオン二次電池用正極活物質、より具体的には、WおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケル含有複合酸化物からなるリチウムイオン二次電池用正極活物質およびその製造方法、並びに、該リチウムイオン二次電池用正極活物質を正極材料として用いたリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, more specifically, to a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries consisting of a lithium nickel-containing composite oxide coated with a compound containing W and Li, a method for producing the same, and a lithium ion secondary battery using the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries as a positive electrode material.

近年、スマートフォン、タブレット端末、デジタルカメラ、ノート型パソコンなどの携帯電子機器の普及に伴い、高いエネルギー密度を有する小型で軽量な二次電池の開発が強く望まれている。また、ハイブリット電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、電池式電気自動車などの電気自動車用の電源として高容量で高出力の二次電池の開発が強く望まれている。 In recent years, with the widespread use of portable electronic devices such as smartphones, tablet terminals, digital cameras, and notebook computers, there is a strong demand for the development of small, lightweight secondary batteries with high energy density. There is also a strong demand for the development of high-capacity, high-output secondary batteries as power sources for electric vehicles such as hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, and battery-powered electric vehicles.

このような要求を満たす二次電池として、リチウムイオン二次電池がある。このリチウムイオン二次電池は、負極、正極、非水電解質あるいは固体電解質などで構成され、その負極および正極の材料として用いられる活物質には、リチウムを脱離および挿入することが可能な材料が使用される。なお、非水電解質としては、支持塩であるリチウム塩を有機溶媒に溶解してなる非水電解液があり、固体電解質としては、不燃性でリチウムイオン伝導性を有する無機あるいは有機の固体電解質がある。 Lithium ion secondary batteries are a type of secondary battery that meets these requirements. These lithium ion secondary batteries are composed of a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous or solid electrolyte, and the active materials used for the negative and positive electrodes are materials that can extract and insert lithium. The non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous electrolyte solution made by dissolving a lithium salt, which serves as a supporting salt, in an organic solvent, and the solid electrolyte includes inorganic or organic solid electrolytes that are non-flammable and have lithium ion conductivity.

リチウムイオン二次電池のうち、層状岩塩型またはスピネル型の構造を有するリチウム遷移金属含有複合酸化物を正極材料に用いたリチウムイオン二次電池は、4V級の電圧が得られるため、高いエネルギー密度を有する電池として、研究開発および実用化が進められている。 Among lithium-ion secondary batteries, those that use lithium transition metal-containing composite oxides with layered rock salt or spinel structures as the positive electrode material can achieve a voltage of about 4 V, and are therefore being researched, developed, and commercialized as batteries with high energy density.

リチウムイオン二次電池の正極材料として、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)、コバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)、リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(LiNi1/3Mn1/3Co1/3)、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸化物(LiMn)、リチウムニッケルマンガン複合酸化物(LiNi0.5Mn0.5)などのリチウム遷移金属含有複合酸化物からなる正極活物質が提案されている。 As positive electrode materials for lithium-ion secondary batteries, positive electrode active materials have been proposed that are made of lithium transition metal-containing composite oxides, such as lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), which is relatively easy to synthesize, lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ), which uses nickel, which is cheaper than cobalt, lithium nickel manganese cobalt composite oxide (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ), lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ), which uses manganese, and lithium nickel manganese composite oxide (LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 ).

近年、これらのリチウム遷移金属含有複合酸化物の中でも、リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(LiNi1/3Mn1/3Co1/3)を含む、遷移金属として、少なくともニッケル、マンガン、およびコバルトを含有する、リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物(NMC)からなる三元系の正極活物質は、熱安定性に優れ、高容量で、電池容量のサイクル特性も良好で、かつ、低抵抗で高出力が得られる材料として注目されている。リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物は、リチウムコバルト複合酸化物やリチウムニッケル複合酸化物などと同じく、層状結晶構造を有する化合物である。 In recent years, among these lithium transition metal-containing composite oxides, a ternary positive electrode active material made of lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide (NMC) containing at least nickel, manganese, and cobalt as transition metals, including lithium nickel manganese cobalt composite oxide (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ), has been attracting attention as a material that has excellent thermal stability, high capacity, good cycle characteristics of battery capacity, and can obtain high output with low resistance. The lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide is a compound having a layered crystal structure, like the lithium cobalt composite oxide and the lithium nickel composite oxide.

リチウム遷移金属含有複合酸化物に関しては、その内部抵抗の低減による高出力化にその開発の重点が置かれている。この観点から、リチウムニッケル複合酸化物の特性を改善した、リチウムニッケルコバルトアルミニウム含有複合酸化物(NCA)も着目されている。リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物は、このリチウムニッケルコバルトアルミニウム含有複合酸化物との比較においても、耐候性により優れ、かつ、より取り扱いやすい材料であることから、リチウム遷移金属含有複合酸化物の開発において、最重要視されている。 The focus of development of lithium transition metal-containing composite oxides is on increasing output by reducing their internal resistance. From this perspective, lithium nickel cobalt aluminum-containing composite oxides (NCA), which have improved properties compared to lithium nickel composite oxides, are also attracting attention. Lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxides are considered the most important in the development of lithium transition metal-containing composite oxides, because they are more weather resistant and easier to handle than lithium nickel cobalt aluminum-containing composite oxides.

このように、リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなる三元系の正極活物質に対しては、特に、電気自動車用の電源用途において、さらなる内部抵抗の低減による高出力化が高いレベルで要求されている。 As such, there is a high demand for ternary positive electrode active materials made of lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxides to achieve higher output by further reducing internal resistance, particularly in applications as power sources for electric vehicles.

リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物の出力特性やサイクル特性を改善するためには、まず、リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物が、3μm以上10μm以下の小粒径で、粒度分布が狭い粒子によって構成されていることが必要である。粒径が小さい粒子とすることにより、その比表面積が大きく、正極活物質として用いた場合に非水電解質との反応面積を十分に確保することができ、さらに、正極を薄く構成し、リチウムイオンの正極と負極の間の移動距離を短くすることができるため、正極抵抗の低減を図ることが可能となる。また、粒度分布が狭い粒子とすることにより、電極内で粒子に印加される電圧を均一化できるため、微粒子の選択的な劣化による電池容量の低下を抑制することが可能となる。 In order to improve the output characteristics and cycle characteristics of the lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide, it is first necessary that the lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide is composed of particles with a small particle size of 3 μm or more and 10 μm or less and a narrow particle size distribution. By using particles with a small particle size, the specific surface area is large, and when used as a positive electrode active material, a sufficient reaction area with a non-aqueous electrolyte can be secured. Furthermore, the positive electrode can be made thin, and the movement distance of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode can be shortened, so that the positive electrode resistance can be reduced. In addition, by using particles with a narrow particle size distribution, the voltage applied to the particles in the electrode can be made uniform, making it possible to suppress the decrease in battery capacity due to selective deterioration of the fine particles.

また、出力特性のさらなる改善を図るために、リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物の粒子構造の改善についても研究開発が進められている。たとえば、出力特性の改善には、正極活物質の形態を制御し、正極活物質の内部に、非水電解質が侵入可能な空間部を形成することが有効であると考えられる。このような構造を採用することにより、粒径が同程度である中実構造の正極活物質と比べて、非水電解質との反応面積を大きくすることができるため、正極抵抗を大幅に低減することが可能となる。なお、正極活物質は、その前駆体となる遷移金属含有複合水酸化物の粒子性状を引き継ぐことが知られている。すなわち、上述した正極活物質を得るためには、その前駆体である遷移金属含有複合水酸化物の二次粒子の粒径、粒度分布、および粒子構造などを適切に制御することが必要となる。 In addition, research and development is also being conducted on improving the particle structure of the lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide in order to further improve the output characteristics. For example, it is considered effective to control the form of the positive electrode active material and form a space inside the positive electrode active material into which the non-aqueous electrolyte can enter in order to improve the output characteristics. By adopting such a structure, the reaction area with the non-aqueous electrolyte can be increased compared to a positive electrode active material with a solid structure having a similar particle size, making it possible to significantly reduce the positive electrode resistance. It is known that the positive electrode active material inherits the particle properties of its precursor, the transition metal-containing composite hydroxide. In other words, in order to obtain the above-mentioned positive electrode active material, it is necessary to appropriately control the particle size, particle size distribution, particle structure, etc. of the secondary particles of the transition metal-containing composite hydroxide, which is the precursor.

たとえば、特開2018-104273号公報には、晶析反応を、反応水溶液のpH値を12.0以上14.0以下の範囲に調整して、核生成を行う核生成工程と、生成した核を含む反応水溶液のpH値を、核生成工程のpH値よりも低く、かつ、10.5以上12.0以下の範囲に調整して、粒子を成長させる粒子成長工程とに分けて、核生成工程および粒子成長工程の初期を非酸化性雰囲気とするとともに、粒子成長工程における所定のタイミングで、酸化性雰囲気に切り替えた後、再度、非酸化性雰囲気に切替える雰囲気制御を2回以上行うことを特徴とする遷移金属含有複合水酸化物の製造方法が開示されている。 For example, JP 2018-104273 A discloses a method for producing a transition metal-containing composite hydroxide, which is characterized in that the crystallization reaction is divided into a nucleation process in which the pH value of the reaction aqueous solution is adjusted to a range of 12.0 to 14.0 to generate nuclei, and a particle growth process in which the pH value of the reaction aqueous solution containing the generated nuclei is adjusted to a range of 10.5 to 12.0 lower than the pH value of the nucleation process to grow particles, and the initial atmosphere of the nucleation process and the particle growth process is a non-oxidizing atmosphere, and at a predetermined timing in the particle growth process, the atmosphere is switched to an oxidizing atmosphere, and then switched back to a non-oxidizing atmosphere, and this atmosphere control is performed two or more times.

この方法によれば、小粒径で粒度分布が狭く、かつ、板状または針状一次粒子が凝集して形成された中心部を有し、中心部の外側に微細一次粒子が凝集して形成された低密度層と、板状一次粒子が凝集して形成された高密度層が交互に積層した積層構造を2つ以上備える二次粒子からなる遷移金属含有複合水酸化物を得ることができる。このような構造の遷移金属含有複合水酸化物を前駆体とする正極活物質は、小粒径で粒度分布が狭く、空間部を有する多孔質構造を備えたものとなる。このような多孔質構造の正極活物質を用いた二次電池では、容量特性、サイクル特性とともに、出力特性を改善することが可能である。 According to this method, a transition metal-containing composite hydroxide can be obtained, which is made up of secondary particles having a small particle size and a narrow particle size distribution, a central portion formed by the aggregation of plate-like or needle-like primary particles, and two or more laminated structures in which a low-density layer formed by the aggregation of fine primary particles and a high-density layer formed by the aggregation of plate-like primary particles are alternately laminated on the outside of the central portion. A positive electrode active material using a transition metal-containing composite hydroxide of this structure as a precursor has a small particle size, a narrow particle size distribution, and a porous structure with spaces. A secondary battery using a positive electrode active material of this porous structure can improve output characteristics as well as capacity characteristics and cycle characteristics.

一方、リチウムイオン電池における、さらなる内部抵抗の低減による高出力化を図るために、リチウム遷移金属含有複合酸化物にタングステン化合物を添加する方法が検討されている。 On the other hand, in order to further reduce the internal resistance of lithium-ion batteries and thereby increase their output, a method of adding a tungsten compound to a lithium transition metal-containing composite oxide is being investigated.

たとえば、特開2015-216105号公報では、ニッケル化合物とリチウム化合物を混合したリチウム混合物は、酸化性雰囲気中において700℃以上780℃以下の温度で1時間以上6時間以下焼成し、一般式:LiNi1―x―yCo(式中、Mは、Mg、Al、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Nb、Zr、およびMoから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0.95≦b≦1.03、0<x≦0.15、0<y≦0.07、x+y≦0.16)で表され、一次粒子および一次粒子が凝集した二次粒子からなるリチウムニッケル含有複合酸化物を母材として得て、該母材の水洗処理中もしくは水洗処理後にタングステン化合物を添加して、母材の一次粒子の表面にWを分散させて、酸素雰囲気あるいは真空雰囲気中で100℃以上600℃以下の温度で熱処理することにより得られ、母材の一次粒子表面にWおよびLiを含む化合物の微粒子を有する、リチウムイオン二次電池用正極活物質が提案されている。 For example, in JP 2015-216105 A, a lithium mixture obtained by mixing a nickel compound and a lithium compound is fired in an oxidizing atmosphere at a temperature of 700° C. or higher and 780° C. or lower for 1 hour to 6 hours to obtain a lithium oxide having a general formula: Li b Ni 1-x-y Co x M y O 2 (wherein M represents at least one element selected from Mg, Al, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Nb, Zr, and Mo, and 0.95≦b≦1.03, 0<x≦0.15, 0<y≦0.07, x+y≦0.16), a lithium-nickel-containing composite oxide composed of primary particles and secondary particles formed by agglomeration of the primary particles is obtained as a base material, a tungsten compound is added during or after a water-washing treatment of the base material, W is dispersed on the surfaces of the primary particles of the base material, and the resulting mixture is heat-treated at a temperature of 100° C. or higher and 600° C. or lower in an oxygen atmosphere or a vacuum atmosphere, and a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery has been proposed.

また、特開2017-084513号公報には、特開2015-216105号公報と同様にして得た母材の水洗処理中もしくは水洗処理後にタングステン化合物を添加して、母材の水分率を6.5質量%以上11.5質量%以下に制御した状態で、母材の一次粒子の表面にWを分散させて、酸素雰囲気あるいは真空雰囲気中で100℃以上600℃以下の温度で熱処理することにより得られ、母材の一次粒子表面にWおよびLiを含む1nm以上200nm以下の厚さの被膜を有する、リチウムイオン二次電池用正極活物質が提案されている。 JP 2017-084513 A proposes a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, which is obtained by adding a tungsten compound during or after the water washing treatment of a base material obtained in the same manner as in JP 2015-216105 A to control the moisture content of the base material to 6.5 mass % or more and 11.5 mass % or less, dispersing W on the surfaces of the primary particles of the base material, and heat treating the surface at a temperature of 100°C or more and 600°C or less in an oxygen atmosphere or a vacuum atmosphere, and has a coating containing W and Li with a thickness of 1 nm or more and 200 nm or less on the surfaces of the primary particles of the base material.

母材のリチウム遷移金属含有複合酸化物を構成する一次粒子の表面に、タングステン酸リチウムなどのWおよびLiを含む化合物の微粒子および/または被膜を存在させることにより、これらの微粒子あるいは被膜が、リチウム遷移金属含有複合酸化物と電解質の接触を防止し、リン酸塩などの堆積物の形成を抑制する保護膜として機能するとともに、これらの微粒子あるいは被膜が、Li拡散パスを有する結晶構造を有しているため、界面抵抗の低減が図られると考えられている。 By having fine particles and/or a coating of a compound containing W and Li, such as lithium tungstate, present on the surface of the primary particles that make up the lithium transition metal-containing composite oxide base material, these fine particles or coatings prevent contact between the lithium transition metal-containing composite oxide and the electrolyte and function as a protective film that suppresses the formation of deposits such as phosphates, and because these fine particles or coatings have a crystal structure that has Li diffusion paths, it is believed that interface resistance can be reduced.

タングステン酸リチウムなどのWおよびLiを含む化合物の微粒子および/または被膜は、母材のリチウム遷移金属含有複合酸化物を構成する一次粒子の表面に均一に存在することが重要である。また、タングステン酸リチウムなどのWおよびLiを含む化合物の微粒子および/または被膜は、リチウム遷移金属含有複合酸化物同士の間でも均一に形成されることが重要である。 It is important that the fine particles and/or coating of the compound containing W and Li, such as lithium tungstate, are uniformly present on the surface of the primary particles constituting the lithium transition metal-containing composite oxide base material. It is also important that the fine particles and/or coating of the compound containing W and Li, such as lithium tungstate, are uniformly formed between the lithium transition metal-containing composite oxides.

このような観点から、特開2018-186065号公報では、母材のリチウム遷移金属含有複合酸化物と、酸化タングステンとを混合し、さらに水を噴霧して混合して、リチウム混合物を得て、該リチウム混合物を乾燥することにより、複数の一次粒子が凝集して構成された二次粒子、および、タングステン酸リチウムを含み、その表面に存在するタングステン量が、全体に対して、0.1質量%以上1.0質量%以下であり、かつ、その内部に存在するタングステン量が、全体に対して、0.1質量%以上1.0質量%以下である、リチウムイオン二次電池用正極活物質を得ることが提案されている。このような方法により、水の存在下、母材のリチウム遷移金属含有複合酸化物の表面において、遊離した水酸化リチウムなどの余剰リチウムと酸化タングステンとの中和反応を、より均一に進めることが可能になるとされている。 From this perspective, JP 2018-186065 A proposes to obtain a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery by mixing a lithium transition metal-containing composite oxide base material with tungsten oxide, further spraying and mixing with water to obtain a lithium mixture, and drying the lithium mixture, which contains secondary particles formed by agglomeration of multiple primary particles and lithium tungstate, and in which the amount of tungsten present on the surface is 0.1% by mass to 1.0% by mass relative to the total, and the amount of tungsten present inside is 0.1% by mass to 1.0% by mass relative to the total. This method is said to make it possible to more uniformly proceed with the neutralization reaction between surplus lithium, such as free lithium hydroxide, and tungsten oxide on the surface of the lithium transition metal-containing composite oxide base material in the presence of water.

特開2018-104273号公報JP 2018-104273 A 特開2015-216105号公報JP 2015-216105 A 特開2017-084513号公報JP 2017-084513 A 特開2018-186065号公報JP 2018-186065 A

本発明者らは、多孔質構造のリチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなる正極活物質のさらなる高出力化を図るため、母材となる多孔質構造のリチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物と、タングステン化合物とを乾式混合し、さらに水を噴霧して混合することにより、混合物を得て、該混合物を乾燥することにより、WおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなる正極活物質を得ることについて検討を行った。 In order to further increase the output of a positive electrode active material made of a porous lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide, the inventors have investigated how to obtain a positive electrode active material made of a W- and Li-containing compound-coated lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide by dry-mixing a porous lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide as a base material with a tungsten compound, spraying water on the mixture, and drying the mixture.

その結果、所定の条件でタングステン酸リチウムなどのWおよびLiを含む化合物の被覆をリチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物の表面に形成することにより、被覆形態であるWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜の均一性のさらなる改善を図ることが可能であるとの知見が得られた。 As a result, it was discovered that by forming a coating of a compound containing W and Li, such as lithium tungstate, on the surface of a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide under specified conditions, it is possible to further improve the uniformity of the fine particles and coating of the compound containing W and Li, which is the coating form.

本発明は、タングステン酸リチウムなどのWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜を、より適切な大きさあるいは厚さで、より均一に存在させることにより、多孔質構造のWおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物のさらなる高出力化を図ることを目的とする。 The present invention aims to achieve a higher output from a porous lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide coated with a compound containing W and Li by making the fine particles and coating of a compound containing W and Li, such as lithium tungstate, more uniform in size or thickness.

本発明は、遷移金属として、少なくともニッケル、マンガン、およびコバルトを含有し、多孔質構造の二次粒子からなり、該二次粒子を構成する一次粒子の少なくとも一部の表面にタングステン酸リチウムなどのWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜が存在する、多孔質構造のWおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物(NMC)からなる三元系のリチウムイオン二次電池用正極活物質およびその製造方法、並びに、該リチウムイオン二次電池用正極活物質を正極材料として用いたリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a ternary positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, which is made of a porous W- and Li-containing compound-coated lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide (NMC) containing at least nickel, manganese, and cobalt as transition metals, and which is made of secondary particles with a porous structure, in which fine particles and a coating of a compound containing W and Li, such as lithium tungstate, are present on at least a portion of the surface of the primary particles that make up the secondary particles, and a method for producing the same, as well as a lithium ion secondary battery that uses the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries as a positive electrode material.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質は、リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなる三元系の正極活物質であって、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成され、該二次粒子を構成する少なくとも一部の一次粒子の少なくとも一部の表面に、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜が存在する、WおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなるリチウムイオン二次電池用正極活物質に関する。 The positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of the present invention is a ternary positive electrode active material made of a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide, which is composed of secondary particles formed by agglomeration of a plurality of primary particles, and relates to a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries made of a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide coated with a compound containing W and Li, in which fine particles and a coating of a compound containing W and Li are present on at least a portion of the surface of at least a portion of the primary particles constituting the secondary particles.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質では、前記二次粒子は、多孔質構造を備える。具体的には、該二次粒子は、前記凝集した一次粒子により形成された外殻部と、該外殻部の内側に存在し、前記凝集した一次粒子により形成され、かつ、前記外殻部と電気的に導通する凝集部と、および、該凝集部の中に分散して存在する空間部とを備える。 In the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of the present invention, the secondary particles have a porous structure. Specifically, the secondary particles have an outer shell formed by the aggregated primary particles, an aggregate portion present inside the outer shell, formed by the aggregated primary particles, and electrically conductive with the outer shell, and a space portion present and dispersed within the aggregate portion.

特に、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質では、該二次粒子の断面観察によって測定される空隙率は、10%以上50%以下であることを特徴とする。 In particular, the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of the present invention is characterized in that the porosity measured by cross-sectional observation of the secondary particles is 10% or more and 50% or less.

また、走査型電子顕微鏡を用いた前記二次粒子の表面観察から求められる、前記二次粒子の表面に存在するWおよびLiを含む化合物の微粒子の粒子径は、nm以上430nm以下であることを特徴とする。該微粒子の粒子径は、nm以上400nm以下であることが好ましく、10nm以上350nm以下であることがより好ましい。 The particle diameter of the fine particles of the compound containing W and Li present on the surface of the secondary particles, as determined by observing the surfaces of the secondary particles using a scanning electron microscope, is preferably 1 nm or more and 430 nm or less, and more preferably 5 nm or more and 400 nm or less , and more preferably 10 nm or more and 350 nm or less .

一方、透過型電子顕微鏡を用いた前記二次粒子の断面観察から求められる、前記二次粒子の表面に存在するWおよびLiを含む化合物の被膜の平均膜厚は、1nm以上200nm以下であることが好ましい。 On the other hand, it is preferable that the average thickness of the coating of the compound containing W and Li present on the surface of the secondary particles, as determined by cross-sectional observation of the secondary particles using a transmission electron microscope, is 1 nm or more and 200 nm or less.

前記微粒子の平均粒径は、30nm以上100nm以下であることが好ましい。 The average particle size of the microparticles is preferably 30 nm or more and 100 nm or less.

前記WおよびLiを含む化合物は、タングステン酸リチウムであることが好ましい。該タングステン酸リチウムは、7LiWO・4HOを含むことがより好ましい。 The compound containing W and Li is preferably lithium tungstate . More preferably, the lithium tungstate contains 7Li2WO4.4H2O .

前記二次粒子の平均粒径MVは、3μm以上10μm以下であり、かつ、前記二次粒子の粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径MV〕は、0.7以下であることが好ましい。 It is preferable that the average particle size MV of the secondary particles is 3 μm or more and 10 μm or less, and that the index showing the spread of the particle size distribution of the secondary particles, [(d90-d10)/average particle size MV], is 0.7 or less.

前記二次粒子の外殻部の厚さは、0.1μm以上1.5μm以下であることが好ましい。 The thickness of the outer shell of the secondary particle is preferably 0.1 μm or more and 1.5 μm or less.

前記正極活物質のタップ密度は、1.0g/cm以上、より具体的には、1.1g/cm以上1.8g/cm以下であることが好ましい。 The tap density of the positive electrode active material is preferably 1.0 g/cm 3 or more, more specifically, 1.1 g/cm 3 or more and 1.8 g/cm 3 or less.

前記正極活物質のBET比表面積は、2.0m/g以上5.0m/g以下であることが好ましい。 The BET specific surface area of the positive electrode active material is preferably 2.0 m 2 /g or more and 5.0 m 2 /g or less.

本発明の非電解質二次電池用正極活物質は、一般式(A):Li1+uNiMnCo(-0.05≦u≦0.50、x+y+z+s+t=1、0.3≦x≦0.7、0.15≦y≦0.4、0.15≦z≦0.4、0.0005≦s≦0.03、0≦t≦0.1、Mは、Mg、Al、Si、Ca、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の添加元素)で表され、六方晶層状岩塩構造の結晶構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなることが好ましい。 The positive electrode active material for a non-electrolyte secondary battery of the present invention is preferably composed of a lithium nickel manganese cobalt- containing composite oxide represented by general formula (A): Li1 + uNixMnyCozWsMtO2 (-0.05≦u≦0.50, x+y+z+s+t=1, 0.3≦x 0.7, 0.15≦y≦0.4, 0.15≦z≦0.4, 0.0005≦s≦0.03, 0≦t≦0.1, M is one or more added elements selected from Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W) and having a hexagonal layered rock salt crystal structure.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法は、
複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成され、該二次粒子は、前記凝集した一次粒子により形成された外殻部と、該外殻部の内側に存在し、前記凝集した一次粒子により形成され、かつ、前記外殻部と電気的に導通する凝集部と、および、該凝集部の中に分散して存在する空間部とを備えた多孔質構造を有している、母材であるリチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物に、該複合酸化物の総質量に対して0.1質量%以上5質量%以下の量のタングステン化合物を混合して、混合物を得る、乾式混合工程と、
前記混合物に攪拌を施しながら、該混合物に対して該混合物の総質量に対して1質量%以上30質量%以下の量の水噴霧を行い、該混合物の混合を行う、水噴霧混合工程と、
前記水噴霧混合工程後の前記混合物に、500℃以下の温度で熱処理を施す、熱処理工程と、および、
前記熱処理工程後の前記混合物に500℃以下の温度で乾燥を施して、前記一次粒子の表面にWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜が存在する、WおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物を得る、乾燥工程と、
を備える。
The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention comprises the steps of:
a dry mixing step of mixing a tungsten compound in an amount of 0.1 mass % or more and 5 mass % or less with respect to a total mass of a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide as a base material, the secondary particles being composed of secondary particles formed by agglomeration of a plurality of primary particles, the secondary particles having a porous structure including an outer shell portion formed by the agglomerated primary particles, an agglomeration portion present inside the outer shell portion, formed by the agglomerated primary particles and electrically conductive with the outer shell portion, and a space portion present in a dispersed state within the agglomeration portion;
a water spray mixing step of spraying water onto the mixture in an amount of 1% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total mass of the mixture while stirring the mixture, thereby mixing the mixture;
A heat treatment step of subjecting the mixture after the water spray mixing step to a heat treatment at a temperature of 500° C. or less; and
a drying step of drying the mixture after the heat treatment step at a temperature of 500° C. or less to obtain a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide coated with a compound containing W and Li, in which fine particles and a coating of a compound containing W and Li are present on the surfaces of the primary particles;
Equipped with.

特に、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法は、少なくとも前記乾燥工程において、真空乾燥混合装置を用い、真空雰囲気下で、前記乾燥を行うことを特徴とする。 In particular, the method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention is characterized in that, at least in the drying step, the drying is performed in a vacuum atmosphere using a vacuum drying and mixing device.

前記水噴霧混合工程において、前記水噴霧時における前記攪拌を4m/秒以上30m/秒以下の周速で行い、前記水噴霧を混合物1gあたり0.01ml/分以上0.1ml/分以下の水噴霧速度で行い、前記水噴霧の後において、前記攪拌を4m/秒以上30m/秒の範囲にある周速で行いつつ、5分以上120分以下の時間で前記混合を継続することが好ましい。 In the water spray mixing step, it is preferable that the stirring during the water spraying is performed at a peripheral speed of 4 m/s to 30 m/s, the water spraying is performed at a water spray rate of 0.01 ml/min to 0.1 ml/min per 1 g of mixture, and after the water spraying, the stirring is performed at a peripheral speed in the range of 4 m/s to 30 m/s, while the mixing is continued for a time period of 5 minutes to 120 minutes.

前記水噴霧を複数のノズルを用いて行い、該複数のノズルのそれぞれの水噴霧速度を混合物1gあたり0.005ml/秒以上0.02ml/分以下とすることがより好ましい。 It is more preferable that the water spray is performed using multiple nozzles, and that the water spray rate of each of the multiple nozzles is 0.005 ml/sec or more and 0.02 ml/min or less per gram of mixture.

前記熱処理工程において、4m/秒以上30m/秒以下の周速で前記混合物に攪拌を施しながら、40℃以上200℃以下の温度で、15分以上120分以下の時間で前記熱処理を行うことが好ましい。 In the heat treatment step, it is preferable to perform the heat treatment at a temperature of 40°C to 200°C for a period of 15 minutes to 120 minutes while stirring the mixture at a peripheral speed of 4 m/s to 30 m/s.

前記乾燥工程において、4m/秒以上30m/秒以下の周速で前記混合物に攪拌を施しながら、70℃以上200℃以下の温度で、60分以上240分以下の時間で、前記乾燥を行うことが好ましい。 In the drying step, it is preferable to carry out the drying at a temperature of 70°C to 200°C for a period of 60 minutes to 240 minutes while stirring the mixture at a peripheral speed of 4 m/s to 30 m/s.

前記乾燥工程の後、真空雰囲気下で、1m/秒以上20m/秒以下の周速で前記複合酸化物を攪拌しながら、60分以上240分以下の時間で前記混合物を25℃まで冷却する冷却工程を備えることが好ましい。 After the drying step, it is preferable to have a cooling step in which the mixture is cooled to 25°C for a period of 60 minutes to 240 minutes while stirring the composite oxide at a peripheral speed of 1 m/s to 20 m/s in a vacuum atmosphere.

前記乾式混合工程を、5m/秒以上30m/秒以下の周速で攪拌しながら、5分以上50分以下の時間で行うことが好ましい。該乾式混合工程も、前記真空乾燥混合装置を用いて行うことが好ましい。 The dry mixing step is preferably carried out for 5 minutes to 50 minutes while stirring at a peripheral speed of 5 m/s to 30 m/s. The dry mixing step is also preferably carried out using the vacuum dry mixing device.

前記リチウムイオン二次電池用正極活物質は、一般式(A):Li1+uNiMnCo(-0.05≦u≦0.50、x+y+z+s+t=1、0.3≦x≦0.7、0.15≦y≦0.4、0.15≦z≦0.4、0.0005≦s≦0.03、0≦t≦0.1、Mは、Mg、Al、Si、Ca、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の添加元素)で表され、六方晶層状岩塩構造の結晶構造を有するリチウムニッケルマンガン複合酸化物からなることが好ましい。 The positive electrode active material for lithium ion secondary batteries is preferably composed of a lithium nickel manganese composite oxide represented by general formula (A): Li1 + uNixMnyCozWsMtO2 (-0.05≦u≦0.50, x+y+z+s+t=1, 0.3≦x≦0.7, 0.15≦y≦0.4, 0.15≦z≦0.4, 0.0005≦s≦0.03, 0≦t≦0.1, M is one or more additive elements selected from Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W), and has a hexagonal layered rock salt crystal structure.

本発明のリチウムイオン二次電池は、正極、負極、セパレーター、および非水電解質を備え(非水電解質二次電池)、あるいは、正極、負極、および固体電解質を備え(固体電解質二次電池)、前記正極に用いられる正極活物質として、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質が用いられていることを特徴とする。 The lithium ion secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte (non-aqueous electrolyte secondary battery), or comprises a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte (solid electrolyte secondary battery), and is characterized in that the positive electrode active material for the lithium ion secondary battery of the present invention is used as the positive electrode active material used in the positive electrode.

本発明により、母材である多孔質構造のリチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物を構成する二次粒子の表面に、WおよびLiを含む化合物の微粒子をより微細にかつより均一に存在させ、かつ、WおよびLiを含む化合物の被膜をより均一に存在させた、WおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなるリチウムイオン二次電池用正極活物質が提供される。 The present invention provides a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, which is made of a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide coated with a compound containing W and Li, in which fine particles of a compound containing W and Li are present more finely and more uniformly on the surface of the secondary particles constituting the porous lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide base material, and a coating of a compound containing W and Li is present more uniformly.

本発明の正極活物質は、従来の多孔質構造のリチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物よりも、三元系の組成であることによる優れた電池特性に加えて、二次粒子を構成する少なくとも一部の一次粒子の少なくとも一部の表面に、WおよびLiを含む化合物の微粒子がより微細に存在し、かつ、WおよびLiを含む化合物の被膜が均一に存在していることから、抵抗をより低減させることが可能となり、より高出力のリチウムイオン二次電池の提供を可能にできる。 The positive electrode active material of the present invention has better battery characteristics than conventional porous lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxides due to its ternary composition. In addition, since fine particles of a compound containing W and Li are present on at least a portion of the surface of at least a portion of the primary particles that make up the secondary particles, and a coating of a compound containing W and Li is present uniformly, it is possible to further reduce resistance, making it possible to provide a lithium ion secondary battery with higher output.

よって、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質を、電気自動車の電源用のリチウムイオン二次電池の正極材料に適用することにより、従来との比較において、より耐久性に優れ、かつ、高い出力特性を提供することが可能となるため、その工業的な意義は大きい。 Therefore, by applying the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of the present invention to the positive electrode material of lithium ion secondary batteries used as power sources for electric vehicles, it becomes possible to provide a battery with greater durability and higher output characteristics than conventional batteries, and this has great industrial significance.

図1は、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質を製造する工程の1例を示すチャート図である。FIG. 1 is a flow chart showing an example of a process for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to the present invention. 図2は、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質であるWおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物の1例の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view that shows a schematic structure of an example of the lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide coated with a compound containing W and Li, which is the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention. 図3は、本発明の実施例1のリチウムイオン二次電池用正極活物質を構成する二次粒子の表面についてのSEM写真である。FIG. 3 is a SEM photograph of the surface of a secondary particle constituting the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of Example 1 of the present invention. 図4は、比較例1のリチウムイオン二次電池用正極活物質の二次粒子の表面についてのSEM写真である。FIG. 4 is an SEM photograph of the surface of a secondary particle of the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of Comparative Example 1. 図5は、電池評価に使用した2032型コイン形電池の概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a 2032 type coin battery used for battery evaluation. 図6は、インピーダンス評価の測定例と解析に使用した等価回路の概略説明図である。FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of an example of impedance evaluation measurement and an equivalent circuit used in the analysis.

本発明について、リチウムイオン二次電池用正極活物質、その製造方法、および、リチウムイオン二次電池の順に説明する。 The present invention will be described in the following order: a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, a method for producing the same, and a lithium ion secondary battery.

1.リチウムイオン二次電池用正極活物質
本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質(以下、「正極活物質」という)は、多孔質構造の二次粒子により構成され、タングステン酸リチウムなどのWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜が、二次粒子を構成する少なくとも一部の一次粒子の少なくとも一部の表面に存在する、WおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物(以下、「複合酸化物」という)に関する。
The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention (hereinafter referred to as "positive electrode active material") relates to a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide coated with a compound containing W and Li (hereinafter referred to as "composite oxide"), which is composed of secondary particles having a porous structure, and in which fine particles and a coating of a compound containing W and Li, such as lithium tungstate, are present on at least a portion of the surface of at least a portion of the primary particles constituting the secondary particles.

(1)粒子構造
本発明の正極活物質は、遷移金属として、少なくともニッケル、マンガン、およびコバルトを含有する、三元系である。この正極活物質は、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成される。本発明の正極活物質では、図2に示すように、二次粒子は、凝集した一次粒子からなる外殻部1と、外殻部1の内側に存在し、外殻部1と同様に凝集した一次粒子からなり、かつ、外殻部1と電気的に導通する凝集部2、および、外殻部1の内側で凝集部2の間に分散して存在する空間部3とを備えた多孔質構造を有している。
(1) Particle structure The positive electrode active material of the present invention is a ternary system containing at least nickel, manganese, and cobalt as transition metals. This positive electrode active material is composed of secondary particles formed by agglomeration of a plurality of primary particles. In the positive electrode active material of the present invention, as shown in FIG. 2, the secondary particles have a porous structure including an outer shell 1 made of agglomerated primary particles, an agglomeration portion 2 present inside the outer shell 1, made of agglomerated primary particles similar to the outer shell 1, and electrically conductive with the outer shell 1, and a space portion 3 present inside the outer shell 1 and dispersed between the agglomeration portions 2.

ここで、「電気的に導通する」とは、一次粒子の凝集部同士が、構造的に接続され、電気的に導通可能な状態であることを意味する。気孔構造を構成する空間部は、凝集部の存在により相互に離間して存在するが、一次粒子間の粒界や空隙を介して、外部および相互に連通し、空間部内への非水電解質と導電助剤の侵入が可能である。 Here, "electrically conductive" means that the aggregates of the primary particles are structurally connected to each other and can be electrically conductive. The spaces that make up the pore structure are separated from each other due to the presence of the aggregates, but they communicate with the outside and with each other through the grain boundaries and voids between the primary particles, allowing the non-aqueous electrolyte and conductive additive to penetrate into the spaces.

本発明の正極活物質は、このような粒子構造により、従来の中空構造を有する正極活物質と比較して、より大きい比表面積とより高いタップ密度を両立させている。本発明の粒子構造を有する正極活物質では、一次粒子間の粒界や空隙または空間部を介して、二次粒子の内部に非水電解質が浸入するため、二次粒子の表面ばかりでなく、二次粒子の内部においても、リチウムの脱離および挿入が可能となる。しかも、この正極活物質では、外殻部と凝集部とが電気的に導通し、かつ、その経路の断面積が十分に大きいため、粒子内部の抵抗(内部抵抗)が大幅に低減している。 The positive electrode active material of the present invention, due to such a particle structure, achieves both a larger specific surface area and a higher tap density compared to conventional positive electrode active materials having a hollow structure. In the positive electrode active material having the particle structure of the present invention, the non-aqueous electrolyte penetrates into the interior of the secondary particles through the grain boundaries, voids, or spaces between the primary particles, making it possible to remove and insert lithium not only on the surface of the secondary particles but also inside the secondary particles. Moreover, in this positive electrode active material, the outer shell and the aggregates are electrically connected, and the cross-sectional area of the path is sufficiently large, so that the resistance inside the particles (internal resistance) is significantly reduced.

このような構造を有する正極活物質を正極材料に用いてリチウムイオン二次電池(以下、「二次電池」という)を構成した場合、その耐久性が向上し、その劣化による正極界面抵抗の抵抗に伴う、出力特性の悪化が防止され、電池容量やサイクル特性を損なうことなく、出力特性をさらに改善することが可能となる。また、タップ密度が高いため、正極活物質の充填性が高く、二次電池の体積あたりの容量を高く維持することができる。 When a lithium ion secondary battery (hereinafter referred to as "secondary battery") is constructed using a positive electrode active material having such a structure as the positive electrode material, its durability is improved, and deterioration of output characteristics due to the resistance of the positive electrode interface caused by its degradation is prevented, making it possible to further improve output characteristics without impairing battery capacity or cycle characteristics. In addition, because the tap density is high, the filling property of the positive electrode active material is high, and the capacity per volume of the secondary battery can be maintained high.

(2)WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜
本発明の正極活物質では、図2に示すように、母材となる多孔質構造を有する複合酸化物の二次粒子を構成する少なくとも一部の一次粒子の少なくとも一部の表面に、WおよびLiを含む化合物の微粒子4および被膜5からなる被覆が存在する。
(2) Fine particles and coating of compound containing W and Li In the positive electrode active material of the present invention, as shown in FIG. 2, a coating consisting of fine particles 4 and coating 5 of a compound containing W and Li is present on at least a portion of the surface of at least a portion of the primary particles constituting the secondary particles of the composite oxide having a porous structure serving as the base material.

特に、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質では、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた前記二次粒子の表面観察から求められる、前記二次粒子の表面に存在するWおよびLiを含む化合物の微粒子の粒子径は、nm以上430nm以下であることが好ましい。また、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた前記二次粒子の断面観察から求められる、前記二次粒子の表面に存在するWおよびLiを含む化合物の被膜の平均膜厚は、1nm以上200nm以下であることが好ましい。 In particular, in the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of the present invention, the particle diameter of the fine particles of the compound containing W and Li present on the surface of the secondary particles, as determined by observing the surfaces of the secondary particles with a scanning electron microscope (SEM), is preferably 1 nm or more and 430 nm or less. Also, the average thickness of the coating of the compound containing W and Li present on the surface of the secondary particles, as determined by observing the cross-sections of the secondary particles with a transmission electron microscope (TEM), is preferably 1 nm or more and 200 nm or less.

一般的に、正極活物質の表面が異種化合物により完全に被覆されてしまうと、リチウムイオンの移動(インターカレーション)が大きく制限されるため、結果的に三元系の複合酸化物の有する高容量という長所が消されてしまう。 Generally, if the surface of the positive electrode active material is completely covered with a different compound, the movement (intercalation) of lithium ions is greatly restricted, and as a result, the advantage of the high capacity of ternary composite oxides is eliminated.

これに対して、本発明では、複合酸化物の二次粒子を構成する少なくとも一部の一次粒子の少なくとも一部の表面に、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜が存在している。 In contrast, in the present invention, fine particles and coatings of compounds containing W and Li are present on at least a portion of the surface of at least a portion of the primary particles that make up the secondary particles of the composite oxide.

WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜は、リチウムイオン伝導性が高く、リチウムイオンの移動を促す効果がある。このため、一次粒子の表面に、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜を存在させることにより、電解質との界面でLiの伝導パスが形成されるため、正極活物質の反応抵抗(「正極抵抗」ともいう)を低減させて、その出力特性を向上させることが可能となる。 Fine particles and coatings of compounds containing W and Li have high lithium ion conductivity and promote the movement of lithium ions. Therefore, by having fine particles and coatings of compounds containing W and Li present on the surface of the primary particles, a Li conduction path is formed at the interface with the electrolyte, making it possible to reduce the reaction resistance of the positive electrode active material (also called "positive electrode resistance") and improve its output characteristics.

すなわち、正極抵抗が低減されることで、二次電池内で損失される電圧が減少し、実際に負荷側に印加される電圧が相対的に高くなるため、高出力が得られる。また、負荷側への印加電圧が高くなることで、正極でのリチウムの挿抜が十分に行われるため、電池容量も向上する。さらに、正極抵抗の低減により、充放電時における正極活物質の負荷も低減することから、サイクル特性も向上させることができる。 In other words, by reducing the positive electrode resistance, the voltage lost in the secondary battery is reduced, and the voltage actually applied to the load side is relatively higher, resulting in high output. In addition, by increasing the voltage applied to the load side, lithium is sufficiently inserted and removed from the positive electrode, improving the battery capacity. Furthermore, by reducing the positive electrode resistance, the load on the positive electrode active material during charging and discharging is also reduced, improving the cycle characteristics.

このようなWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜を一次粒子の表面に存在させることによる作用効果は、より微細な微粒子および適切な厚さの被膜を二次粒子の表面により均一に存在させることにより、効果的に得られる。 The effect of having such fine particles and coatings of compounds containing W and Li present on the surface of primary particles can be effectively achieved by having finer particles and coatings of an appropriate thickness more uniformly present on the surface of secondary particles.

本発明では、WおよびLiを含む化合物からなり、より微細な、すなわち、所定の粒子径を有する微粒子および所定の厚さを有する被膜を、少なくとも一次粒子の少なくとも一部の表面に、これらの微粒子および被膜が二次粒子の表面により均一に存在するように、形成することで、電極表面を過度に小さくしたり、電極のバルク抵抗を顕著に上昇させたりすることなく、リチウムイオン伝導を効果的に向上させて、充放電容量の低下を抑制するとともに、反応抵抗を低減させることを可能としている。 In the present invention, finer particles, i.e., particles having a predetermined particle size and a coating having a predetermined thickness, made of a compound containing W and Li, are formed on at least a portion of the surface of at least the primary particles so that these particles and coatings are more uniformly present on the surface of the secondary particles. This makes it possible to effectively improve lithium ion conduction, suppress a decrease in charge/discharge capacity, and reduce reaction resistance without excessively reducing the electrode surface or significantly increasing the bulk resistance of the electrode.

なお、正極活物質の二次粒子を構成する一次粒子の表面に、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜を過度に存在させた場合には、正極活物質のBET比表面積の低下が起こるため、WおよびLiを含む化合物が高いリチウムイオン伝導性を有していたとしても、正極活物質と電解質との接触面積が小さくなり、これに伴って充放電容量の低下および反応抵抗の上昇を招きやすい。また、WおよびLiを含む化合物が存在することで、反応抵抗は低下するが、WおよびLiを含む化合物自体は、電子伝導性が低いため、電極の電子伝導性を低下させて、二次電池の出力特性の低下につながる。 If the fine particles and coating of the compound containing W and Li are present in excess on the surface of the primary particles that make up the secondary particles of the positive electrode active material, the BET specific surface area of the positive electrode active material will decrease, and even if the compound containing W and Li has high lithium ion conductivity, the contact area between the positive electrode active material and the electrolyte will become smaller, which will likely lead to a decrease in charge/discharge capacity and an increase in reaction resistance. In addition, although the presence of the compound containing W and Li reduces the reaction resistance, the compound containing W and Li itself has low electronic conductivity, and therefore reduces the electronic conductivity of the electrode, leading to a decrease in the output characteristics of the secondary battery.

このような観点から、本発明の正極活物質においては、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜は、二次粒子を構成する少なくとも一部の一次粒子の少なくとも一部の表面に存在していれば十分である。そして、WおよびLiを含む化合物の量が同じであれば、WおよびLiを含む化合物の微粒子の粒子径をnm以上430nm以下として、従来のWおよびLiを含む化合物被覆正極活物質よりも、WおよびLiを含む化合物の微粒子をより微細なものとして、二次粒子の表面により均一かつより満遍なく存在させている。また、WおよびLiを含む化合物の被膜の平均膜厚を1nm以上200nm以下として、従来のWおよびLiを含む化合物被覆正極活物質よりも、WおよびLiを含む化合物の被膜をより薄いものとして、二次粒子の表面により均一かつより満遍なく存在させている。 From this viewpoint, in the positive electrode active material of the present invention, it is sufficient that the fine particles and coating of the compound containing W and Li are present on at least a part of the surface of at least a part of the primary particles constituting the secondary particles. And, if the amount of the compound containing W and Li is the same, the particle diameter of the fine particles of the compound containing W and Li is set to 1 nm or more and 430 nm or less, so that the fine particles of the compound containing W and Li are finer than those of the conventional positive electrode active material coated with the compound containing W and Li, and are more uniformly and more evenly present on the surface of the secondary particles. Also, the average thickness of the coating of the compound containing W and Li is set to 1 nm or more and 200 nm or less, so that the coating of the compound containing W and Li is thinner than those of the conventional positive electrode active material coated with the compound containing W and Li, and are more uniformly and more evenly present on the surface of the secondary particles.

WおよびLiを含む化合物の微粒子の粒子径がnm未満では、微粒子が十分なリチウムイオン伝導性を有しない場合がある。粒子径が430nmを超えると、微粒子による被覆の形成が不均一になり、反応抵抗の低減効果が十分に得られない場合がある。 When the particle diameter of the fine particles of the compound containing W and Li is less than 1 nm, the fine particles may not have sufficient lithium ion conductivity, and when the particle diameter exceeds 430 nm, the coating of the fine particles may be formed non-uniformly, and the effect of reducing the reaction resistance may not be sufficiently obtained.

微粒子の粒子径は、10nm以上350nm以下であることが好ましく、20nm以上300nm以下であることがより好ましい。二次粒子の表面に形成された微粒子の全個数の50%以上が、10nm以上350nm以下の粒子径を有することが好ましい。この場合、電池特性改善のより高い効果が得られる。 The particle diameter of the microparticles is preferably 10 nm or more and 350 nm or less, and more preferably 20 nm or more and 300 nm or less. It is preferable that 50% or more of the total number of microparticles formed on the surface of the secondary particles have a particle diameter of 10 nm or more and 350 nm or less. In this case, a higher effect of improving the battery characteristics can be obtained.

同様の理由から、WおよびLiを含む化合物の微粒子の平均粒径は、30nm以上100nm以下であることが好ましく、40nm以上80nm以下であることがより好ましい。このように平均粒径も規制することにより、従来のWおよびLiを含む化合物被覆正極活物質よりも、微粒子をより微細なものとして、二次粒子の表面により均一かつより満遍なく存在させることが可能となる。 For the same reason, the average particle size of the W- and Li-containing compound particles is preferably 30 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 40 nm or more and 80 nm or less. By regulating the average particle size in this way, it is possible to make the particles finer and to have them present more uniformly and more evenly on the surface of the secondary particles than in conventional W- and Li-containing compound-coated positive electrode active materials.

微粒子の粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた任意の数(たとえば10個)の二次粒子の表面観察から、それぞれの微粒子の最大径を測定することにより得られる。また、微粒子の平均粒径は、たとえば、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた任意の数(たとえば10個)の二次粒子の表面観察から求められ、それぞれの二次粒子の表面に存在する任意の数(たとえば10個)の微粒子の粒子径をそれぞれ測定して、その平均値を求めることにより算出される。 The particle diameter of the microparticles is obtained by observing the surfaces of any number (e.g., 10) of secondary particles using a scanning electron microscope (SEM) and measuring the maximum diameter of each of the microparticles. The average particle diameter of the microparticles is calculated, for example, by observing the surfaces of any number (e.g., 10) of secondary particles using a scanning electron microscope (SEM), measuring the particle diameters of any number (e.g., 10) of microparticles present on the surface of each secondary particle, and calculating the average value.

WおよびLiを含む化合物の被膜の平均膜厚が1nm未満では、被膜が十分に形成されなかったり、被膜が十分なリチウムイオン伝導性を有しなかったりする場合がある。被膜の平均膜厚が200nmを超えると、被膜が厚くなりすぎて、正極活物質のBET比表面積の低下が起き、正極活物質と電解質との接触面積が小さくなって、反応抵抗の低減効果が十分に得られない場合がある。 If the average thickness of the coating of the compound containing W and Li is less than 1 nm, the coating may not be formed sufficiently or may not have sufficient lithium ion conductivity. If the average thickness of the coating exceeds 200 nm, the coating may become too thick, causing a decrease in the BET specific surface area of the positive electrode active material and a decrease in the contact area between the positive electrode active material and the electrolyte, which may result in an insufficient reduction in reaction resistance.

被膜の平均膜厚は、1nm以上100nm以下であることがより好ましく、1nm以上80nm以下であることがさらに好ましい。この場合、電池特性改善のより高い効果が得られる。 The average thickness of the coating is preferably 1 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 1 nm or more and 80 nm or less. In this case, a greater effect of improving the battery characteristics can be obtained.

被膜の平均膜厚は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた二次粒子の断面観察から求められる。また、被膜の平均膜厚は、二次粒子において被膜が存在する任意の数(10個)の一次粒子の表面に存在する、任意の数(たとえば10箇所)の被膜の平均膜厚をそれぞれ測定し、さらに任意の数(たとえば10個)の二次粒子について得られたそれぞれの値を平均することにより求められる。 The average thickness of the coating can be determined by observing the cross-section of the secondary particles using a transmission electron microscope (TEM). The average thickness of the coating can also be determined by measuring the average thickness of any number (e.g., 10 locations) of coatings present on the surfaces of any number (e.g., 10) of primary particles on which coatings exist in the secondary particles, and then averaging the values obtained for any number (e.g., 10) of secondary particles.

電解質との接触は、一次粒子の表面で起こるため、少なくとも一部の一次粒子、好ましくはすべての一次粒子の少なくとも一部の表面にWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜が存在していることが重要である。ここで、本発明における一次粒子の表面とは、二次粒子の外面で露出している一次粒子表面と、二次粒子外部と通じて電解質が浸透可能な二次粒子の表面近傍および内部の空隙に露出している一次粒子表面とのいずれもが、一次粒子の表面に含まれる。さらに、一次粒子間の粒界であっても、一次粒子の結合が不完全で電解質が浸透可能な状態となっていれば、そのような箇所も一次粒子の表面に含まれる。 Since contact with the electrolyte occurs on the surface of the primary particles, it is important that fine particles and a coating of a compound containing W and Li are present on at least a portion of the surface of at least some of the primary particles, preferably at least a portion of all of the primary particles. Here, the surface of the primary particles in the present invention includes both the primary particle surface exposed on the outer surface of the secondary particles and the primary particle surface exposed in the vicinity of the surface and in the internal voids of the secondary particles through which the electrolyte can penetrate and communicate with the outside of the secondary particles. Furthermore, even if the grain boundary between primary particles is incompletely bonded and in a state in which the electrolyte can penetrate, such a location is also included in the surface of the primary particles.

二次粒子の表面により均一かつ満遍なくWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜が存在するように、一次粒子の少なくとも一部の表面に、より微細なWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜を形成することで、リチウムイオンの移動をさらに促し、正極活物質を構成する粒子の反応抵抗をより一層低減させることが可能となる。 By forming finer particles and coatings of compounds containing W and Li on at least a portion of the surface of the primary particles so that the particles and coatings of compounds containing W and Li are more uniformly and evenly present on the surfaces of the secondary particles, it becomes possible to further promote the movement of lithium ions and further reduce the reaction resistance of the particles that make up the positive electrode active material.

すなわち、WおよびLiを含む化合物の微粒子に関しては、電解質と接触可能な二次粒子を構成するすべての一次粒子の表面に存在している必要はない。図3に示すように、WおよびLiを含む化合物の微粒子が二次粒子の一部、すなわち、任意の一次粒子の表面に点在している状態でもよい。WおよびLiを含む化合物の被膜に関しても、電解質と接触可能な二次粒子を構成するすべての一次粒子の表面に存在している必要はない。WおよびLiを含む化合物の微粒子が二次粒子の一部、すなわち、任意の一次粒子の表面の一部を覆っている状態でもよい。ただし、WおよびLiを含む化合物の被膜は、任意の一次粒子の表面の大部分または全体を覆っていることが好ましく、全部の一次粒子の表面を覆っていてもよい。 That is, the fine particles of the compound containing W and Li do not have to be present on the surface of all the primary particles constituting the secondary particles that can come into contact with the electrolyte. As shown in FIG. 3, the fine particles of the compound containing W and Li may be scattered on a part of the secondary particles, that is, on the surface of any primary particle. The coating of the compound containing W and Li does not have to be present on the surface of all the primary particles constituting the secondary particles that can come into contact with the electrolyte. The fine particles of the compound containing W and Li may cover a part of the secondary particles, that is, a part of the surface of any primary particle. However, the coating of the compound containing W and Li preferably covers most or the entire surface of any primary particle, and may cover the surface of all the primary particles.

WおよびLiを含む化合物の微粒子が二次粒子の表面に点在している状態でよい。すなわち、正極活物質を構成する二次粒子の外面および内部の空隙に露出している一次粒子の少なくとも一部の表面に、WおよびLiを含む化合物の微粒子が存在していれば、WおよびLiを含む化合物の被膜の存在とともに、反応抵抗の低減効果が十分に得られる。 The fine particles of the compound containing W and Li may be scattered on the surface of the secondary particles. In other words, if the fine particles of the compound containing W and Li are present on at least a portion of the surface of the primary particles exposed to the outer surface and internal voids of the secondary particles constituting the positive electrode active material, the effect of reducing reaction resistance can be sufficiently obtained together with the presence of the coating of the compound containing W and Li.

ただし、二次粒子および一次粒子の表面における、WおよびLiを含む化合物の微粒子の存在割合は、高いほど、および、より均一に存在するほど、より反応抵抗の低減効果が得られやすい。この点で、図3に示す本発明の正極活物質では、WおよびLiを含む化合物が同じとした場合に、図4に示す従来の正極活物質との比較では、より微細な微粒子がより均一に、二次粒子の表面あるいは一次粒子の表面に存在するため、このような効果を十分に得られる。 However, the higher the proportion of fine particles of the compound containing W and Li on the surfaces of the secondary particles and primary particles, and the more uniformly they are present, the more likely it is that the effect of reducing reaction resistance will be achieved. In this regard, in the positive electrode active material of the present invention shown in Figure 3, when the compound containing W and Li is the same, finer fine particles are more uniformly present on the surfaces of the secondary particles or primary particles compared to the conventional positive electrode active material shown in Figure 4, and therefore such an effect can be fully obtained.

リチウムニッケル含有複合酸化物を構成する粒子間で、不均一に微粒子および被膜が存在していると、粒子間でのリチウムイオンの移動が不均一となるため、特定の粒子に負荷がかかり、サイクル特性の悪化や反応抵抗の上昇を招きやすい。したがって、リチウムニッケル含有複合酸化物を構成する粒子間においても、均一に微粒子および被膜が存在していることが好ましい。 If fine particles and coatings are present unevenly between the particles that make up the lithium nickel-containing composite oxide, the movement of lithium ions between the particles will be uneven, placing a strain on certain particles and making it easy for cycle characteristics to deteriorate and reaction resistance to increase. Therefore, it is preferable that fine particles and coatings are present uniformly between the particles that make up the lithium nickel-containing composite oxide.

このように、本発明の正極活物質では、WおよびLiを含む化合物の微粒子が、WおよびLiを含む化合物の被膜と混在して、一次粒子の少なくとも一部の表面に形成されているため、電池特性に対する高い効果は得られる。このような形態により、電解質との接触面積が十分なものとなり、リチウムイオン伝導性を効果的に向上できるため、充放電容量を向上させるとともに、反応抵抗をより効果的に低減させることができる。 In this way, in the positive electrode active material of the present invention, fine particles of a compound containing W and Li are mixed with a coating of a compound containing W and Li and formed on at least a portion of the surface of the primary particles, so that a high effect on the battery characteristics can be obtained. This form provides a sufficient contact area with the electrolyte and effectively improves lithium ion conductivity, thereby improving the charge/discharge capacity and more effectively reducing reaction resistance.

WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜を含む、一次粒子の性状は、たとえば、電界放出型走査型電子顕微鏡(FE-SEM)などの走査型電子顕微鏡(SEM)による表面観察および断面観察、走査型透過電子顕微鏡(STEM)のEDX分析による断面元素マッピング、透過型電子顕微鏡(TEM)による断面観察などによって判断できる。これらの手段により、本発明の正極活物質については、複合酸化物を構成する一次粒子の表面に、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜が形成されていることを確認することが可能である。 The properties of the primary particles, including the fine particles and coating of the compound containing W and Li, can be determined, for example, by surface observation and cross-sectional observation using a scanning electron microscope (SEM) such as a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), cross-sectional element mapping by EDX analysis using a scanning transmission electron microscope (STEM), cross-sectional observation using a transmission electron microscope (TEM), etc. By these means, it is possible to confirm that the fine particles and coating of the compound containing W and Li are formed on the surfaces of the primary particles that make up the composite oxide for the positive electrode active material of the present invention.

本発明における、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜を構成するWおよびLiを含む化合物は、タングステン酸リチウムであることが好ましい。タングステン酸リチウムは、LiWO、LiWO、LiWO、Li13、Li、Li、Li、Li16、Li1955、Li1030、Li1815、および、これらの水和物から選択される少なくとも1種の形態であることが好ましい。また、タングステン酸リチウムは、7LiWO・4HOを含むことがより好ましい。このようなタングステン酸リチウムが形成されることで、リチウムイオン伝導性がさらに高まり、反応抵抗の低減効果がより大きなものとなる。 In the present invention, the compound containing W and Li that constitutes the fine particles and coating of the compound containing W and Li is preferably lithium tungstate.The lithium tungstate is preferably in the form of at least one selected from Li2WO4 , Li4WO5 , Li6WO6 , Li2W4O13 , Li2W2O7 , Li6W2O9 , Li2W2O7 , Li2W5O16 , Li9W19O55 , Li3W10O30 , Li18W5O15 , and their hydrates.More preferably , the lithium tungstate contains 7Li2WO4.4H2O . By forming such lithium tungstate, the lithium ion conductivity is further increased, and the effect of reducing the reaction resistance is further increased.

WおよびLiを含む化合物に含まれるWの原子数は、正極活物質を構成する粒子に含まれる、Li以外の金属、すなわち、Ni、Mn、Coおよび添加元素Mの原子数の合計に対して、0.05原子%以上3.0原子%以下であることが好ましく、0.05原子%以上1.0原子%以下であることがより好ましく、0.05原子%以上0.5原子%以下であることがさらに好ましい。これにより、高い充放電容量と出力特性を両立することができる。 The number of W atoms contained in the compound containing W and Li is preferably 0.05 atomic % or more and 3.0 atomic % or less, more preferably 0.05 atomic % or more and 1.0 atomic % or less, and even more preferably 0.05 atomic % or more and 0.5 atomic % or less, relative to the total number of atoms of metals other than Li, i.e., Ni, Mn, Co, and the additive element M, contained in the particles constituting the positive electrode active material. This makes it possible to achieve both high charge/discharge capacity and output characteristics.

W量が0.05原子%未満では、出力特性の改善効果が十分に得られない場合がある。W量が3.0原子%を超えると、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜による被覆量が多くなりすぎて、正極活物質のBET比表面積が低下し、電極のバルク抵抗が上がるため、十分な反応抵抗低減効果が得られないことがある。 If the W content is less than 0.05 atomic %, the effect of improving the output characteristics may not be sufficient. If the W content exceeds 3.0 atomic %, the amount of coating with the fine particles and coating of the compound containing W and Li becomes too large, the BET specific surface area of the positive electrode active material decreases, and the bulk resistance of the electrode increases, so that a sufficient reaction resistance reduction effect may not be obtained.

また、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜に含まれるLi量は、特に限定されることはなく、Liが含まれていればリチウムイオン伝導性の向上効果が得られる。ただし、このLi量は、タングステン酸リチウムを形成させるのに十分な量であることが好ましい。 The amount of Li contained in the fine particles and coating of the compound containing W and Li is not particularly limited, and as long as Li is contained, the effect of improving lithium ion conductivity can be obtained. However, it is preferable that this amount of Li is sufficient to form lithium tungstate.

(3)組成
本発明の正極活物質は、少なくともニッケル、マンガン、およびコバルトを含有する三元系の組成を有する、リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなり、上述したWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜が二次粒子を構成する少なくとも一部の一次粒子の少なくとも一部の表面に存在する構造を有する限り、その組成が制限されることはない。
(3) Composition The positive electrode active material of the present invention is made of a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide having a ternary composition containing at least nickel, manganese, and cobalt, and the composition is not limited as long as it has a structure in which the fine particles and coating of the compound containing W and Li described above are present on at least a part of the surface of at least a part of the primary particles constituting the secondary particles.

ただし、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜におけるW量が0.05原子%以上3.0原子%以下である場合、本発明の正極活物質は、一般式(A):Li1+uNiMnCo(-0.05≦u≦0.50、x+y+z+s+t=1、0.3≦x≦0.7、0.15≦y≦0.4、0.15≦z≦0.4、0.0005≦s≦0.03、0≦t≦0.1、Mは、Mg、Al、Si、Ca、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の添加元素)で表され、六方晶層状岩塩構造の結晶構造を有する複合酸化物からなることが好ましい。なお、Wは、添加元素Mとして複合酸化物の内部に含有されることができるが、この場合、前記W量(組成式におけるs)には、添加元素Mとして含まれるWの量は含まれない。 However, when the amount of W in the fine particles and coating of the compound containing W and Li is 0.05 atomic % or more and 3.0 atomic % or less, the positive electrode active material of the present invention is preferably composed of a composite oxide represented by general formula (A): Li1 + uNixMnyCozWsMtO2 (-0.05≦u≦0.50, x+y+z+s+t=1, 0.3≦x 0.7, 0.15 y≦0.4, 0.15≦z≦0.4, 0.0005≦s≦0.03, 0≦t≦0.1, M is one or more added elements selected from Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W) and having a crystal structure of a hexagonal layered rock salt structure. It should be noted that W can be contained within the composite oxide as an additive element M. In this case, the amount of W (s in the composition formula) does not include the amount of W contained as the additive element M.

リチウム(Li)の過剰量を示すuの値は、好ましくは-0.05以上0.50以下、より好ましくは0以上0.50以下、さらに好ましくは0以上0.35以下である。uの値を上記範囲に規制することにより、この正極活物質を正極材料として用いた二次電池の出力特性および電池容量を向上させることができる。これに対して、uの値が-0.05未満では、二次電池の正極抵抗が大きくなるため、出力特性を向上させることができない。一方、0.50を超えると、初期放電容量が低下するばかりでなく、正極抵抗も大きくなってしまう。 The value of u, which indicates the excess amount of lithium (Li), is preferably -0.05 or more and 0.50 or less, more preferably 0 or more and 0.50 or less, and even more preferably 0 or more and 0.35 or less. By restricting the value of u to the above range, it is possible to improve the output characteristics and battery capacity of a secondary battery using this positive electrode active material as a positive electrode material. In contrast, if the value of u is less than -0.05, the positive electrode resistance of the secondary battery becomes large, making it impossible to improve the output characteristics. On the other hand, if the value of u exceeds 0.50, not only does the initial discharge capacity decrease, but the positive electrode resistance also becomes large.

ニッケル(Ni)は、二次電池の高電位化および高容量化に寄与する元素であり、高ニッケル比率の三元系の正極活物質とする観点から、その含有量を示すxの値は、好ましくは0.3以上0.7以下、より好ましくは0.4以上0.65以下、さらに好ましくは、0.5以上0.6以下である。xの値が0.3未満では、二次電池のエネルギー密度を十分に向上させることができない。一方、xの値が0.7を超えると、他の元素の含有量が減少し、三元系の正極活物質としての効果を得ることができない。 Nickel (Ni) is an element that contributes to increasing the potential and capacity of secondary batteries. From the viewpoint of forming a ternary positive electrode active material with a high nickel ratio, the value of x, which indicates its content, is preferably 0.3 to 0.7, more preferably 0.4 to 0.65, and even more preferably 0.5 to 0.6. If the value of x is less than 0.3, the energy density of the secondary battery cannot be sufficiently improved. On the other hand, if the value of x exceeds 0.7, the content of other elements decreases, and the effect of a ternary positive electrode active material cannot be obtained.

マンガン(Mn)は、熱安定性の向上に寄与する元素であり、その含有量を示すyの値は、好ましくは0.15以上0.4以下、より好ましくは0.2以上0.35以下である。yの値が0.15未満では、この正極活物質を用いた二次電池の熱安定性を向上させることができない。一方、yの値が0.4を超えると、高温作動時に正極活物質からMnが溶出し、充放電サイクル特性が劣化してしまう。 Manganese (Mn) is an element that contributes to improving thermal stability, and the value of y, which indicates its content, is preferably 0.15 to 0.4, more preferably 0.2 to 0.35. If the value of y is less than 0.15, the thermal stability of a secondary battery using this positive electrode active material cannot be improved. On the other hand, if the value of y exceeds 0.4, Mn will dissolve from the positive electrode active material during high-temperature operation, deteriorating the charge-discharge cycle characteristics.

コバルト(Co)は、充放電サイクル特性の向上に寄与する元素であり、その含有量を示すzの値は、好ましくは0.15以上0.4以下、より好ましくは0.2以上0.35以下である。zの値が0.4を超えると、二次電池の初期放電容量が大幅に低下してしまう。 Cobalt (Co) is an element that contributes to improving the charge-discharge cycle characteristics, and the value z, which indicates the content of Co, is preferably 0.15 to 0.4, more preferably 0.2 to 0.35. If the value of z exceeds 0.4, the initial discharge capacity of the secondary battery will decrease significantly.

本発明の正極活物質では、二次電池の耐久性や出力特性をさらに改善するため、上述した金属元素に加えて、添加元素Mを含有してもよい。このような添加元素Mとしては、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)から選択される1種以上を用いることができる。 In order to further improve the durability and output characteristics of the secondary battery, the positive electrode active material of the present invention may contain an additive element M in addition to the above-mentioned metal elements. As such an additive element M, one or more elements selected from magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), calcium (Ca), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), hafnium (Hf), tantalum (Ta), and tungsten (W) can be used.

添加元素Mの含有量を示すtの値は、好ましくは0以上0.1以下、より好ましくは0.001以上0.05以下である。tの値が0.1を超えると、Redox反応に寄与する金属元素が減少するため、二次電池の電池容量が低下する。 The value of t, which indicates the content of the added element M, is preferably 0 to 0.1, more preferably 0.001 to 0.05. If the value of t exceeds 0.1, the amount of metal elements that contribute to the Redox reaction decreases, and the battery capacity of the secondary battery decreases.

このような添加元素Mは、複合酸化物の粒子内部に分散させてもよく、複合酸化物の粒子表面を被覆させてもよい。さらには、粒子内部に分散させた上で、その表面を被覆させてもよい。いずれにしても、添加元素Mの含有量が上記範囲となるように制御することが必要となる。 Such an additive element M may be dispersed inside the composite oxide particles, or may coat the surface of the composite oxide particles. Furthermore, it may be dispersed inside the particles and then coat the surface. In either case, it is necessary to control the content of the additive element M so that it falls within the above range.

(4)平均粒径MV
本発明の正極活物質は、平均粒径MVが、3μm以上10μm以下、好ましくは4μm以上9μm以下、より好ましくは4μm以上8μm以下となるように調整される。正極活物質の平均粒径がこのような範囲にあれば、この正極活物質を用いた二次電池の単位体積あたりの電池容量を増加させることができるばかりでなく、安全性や出力特性も改善することができる。これに対して、平均粒径MVが3μm未満では、この正極活物質の充填性が低下し、単位体積あたりの電池容量を増加させることができない。一方、平均粒径MVが10μmを超えると、この正極活物質の反応面積が低下し、非水電解質との界面が減少するため、出力特性を改善することが困難となる。
(4) Average particle size MV
The positive electrode active material of the present invention is adjusted so that the average particle size MV is 3 μm or more and 10 μm or less, preferably 4 μm or more and 9 μm or less, more preferably 4 μm or more and 8 μm or less. If the average particle size of the positive electrode active material is in such a range, not only can the battery capacity per unit volume of the secondary battery using this positive electrode active material be increased, but also the safety and output characteristics can be improved. On the other hand, if the average particle size MV is less than 3 μm, the filling property of this positive electrode active material is reduced, and the battery capacity per unit volume cannot be increased. On the other hand, if the average particle size MV exceeds 10 μm, the reaction area of this positive electrode active material is reduced, and the interface with the non-aqueous electrolyte is reduced, making it difficult to improve the output characteristics.

正極活物質の平均粒径MVとは、体積基準平均粒径(Mean Volume Diameter)を意味し、たとえば、レーザ光回折散乱式粒度分析計で測定した体積積算値から求めることができる。 The mean particle size MV of the positive electrode active material means the volume-based mean particle size (Mean Volume Diameter), and can be calculated, for example, from the integrated volume value measured with a laser light diffraction/scattering particle size analyzer.

(5)粒度分布
本発明の正極活物質は、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径MV〕が、0.70以下、好ましくは0.60以下、より好ましくは0.55以下であり、きわめて粒度分布が狭い二次粒子により構成される。このような正極活物質は、微細粒子や粗大粒子の割合が少なく、これを用いた二次電池は、安全性、サイクル特性および出力特性が優れたものとなる。
(5) Particle size distribution The positive electrode active material of the present invention is composed of secondary particles having a very narrow particle size distribution, with [(d90-d10)/average particle size MV] being 0.70 or less, preferably 0.60 or less, more preferably 0.55 or less. Such a positive electrode active material has a low ratio of fine particles and coarse particles, and a secondary battery using this has excellent safety, cycle characteristics, and output characteristics.

これに対して、〔(d90-d10)/平均粒径MV〕が0.70を超えると、正極活物質中の微細粒子や粗大粒子の割合が増加する。たとえば、微細粒子の割合が多いと、微細粒子の局所的な反応に起因して、二次電池が発熱しやすくなり、安全性が低下するばかりでなく、微細粒子の選択的な劣化により、サイクル特性が劣ったものとなる。また、粗大粒子の割合が多いと、非水電解質と正極活物質の反応面積を十分に確保することができず、出力特性が劣ったものとなる。 In contrast, when [(d90-d10)/average particle size MV] exceeds 0.70, the proportion of fine particles and coarse particles in the positive electrode active material increases. For example, if the proportion of fine particles is high, the secondary battery is more likely to generate heat due to local reactions of the fine particles, not only reducing safety but also resulting in poor cycle characteristics due to selective deterioration of the fine particles. In addition, if the proportion of coarse particles is high, the reaction area between the non-aqueous electrolyte and the positive electrode active material cannot be sufficiently secured, resulting in poor output characteristics.

工業規模の生産を前提とした場合には、正極活物質として、〔(d90-d10)/平均粒径MV〕が過度に小さいものを用いることは現実的ではない。したがって、コストや生産性を考慮すると、〔(d90-d10)/平均粒径MV〕の下限値は、0.25程度とすることが好ましい。 When considering industrial-scale production, it is not realistic to use a positive electrode active material with an excessively small [(d90-d10)/average particle size MV]. Therefore, taking into account costs and productivity, it is preferable to set the lower limit of [(d90-d10)/average particle size MV] to approximately 0.25.

d10は、それぞれの粒子の体積を粒径の小さい側から累積し、その累積体積が全粒子の合計体積の10%となる粒径(全体体積を100%にして粒度分布の累積曲線を求めるとき、この累積曲線が10%となる点の粒径)を、d90は、同様に、それぞれの粒子の体積を粒径の小さい側から累積し、その累積体積が全粒子の合計体積の90%となる粒径(全体体積を100%にして粒度分布の累積曲線を求めるとき、この累積曲線が90%となる点の粒径)を意味する。d10およびd90は、平均粒径MVと同様に、レーザ光回折散乱式粒度分析計で測定した体積積算値から求めることができる。 d10 means the particle size at which the cumulative volume of each particle, calculated from the smaller particle size side, is 10% of the total volume of all particles (the particle size at which the cumulative curve is 10% when the total volume is 100% and the cumulative curve of the particle size distribution is calculated). Similarly, d90 means the particle size at which the cumulative volume of each particle, calculated from the smaller particle size side, is 90% of the total volume of all particles (the particle size at which the cumulative curve is 90% when the total volume is 100% and the cumulative curve of the particle size distribution is calculated). d10 and d90 can be calculated from the volume integrated value measured by a laser light diffraction scattering particle size analyzer, just like the average particle size MV.

(6)一次粒子
本発明の正極活物質において、外殻部および凝集部を構成する一次粒子は、平均粒径が0.02μm以上0.5μm以下の大きさで形成される。一次粒子の大きさは、二次粒子を樹脂などに埋め込み、クロスセクションポリッシャ加工などにより、その断面観察が可能な状態とした後、その断面について、FE-SEMなどのSEMを用いて観察し、二次粒子の断面に存在する10個以上の一次粒子の最大外径(長軸径)を測定し、その平均値を求めることにより得られる。一次粒子の平均粒径が0.02μmを下回ると、脆弱になり十分な電池性能が得られないという問題が生じうる。一方、一次粒子の平均粒径が0.5μmを上回ると、粒子内の固体内拡散距離が長くなり、十分な電池性能が得られないという問題が生じうる。本発明の正極活物質では、個々の一次粒子は、概ね均一な組成を有する。
(6) Primary Particles In the positive electrode active material of the present invention, the primary particles constituting the outer shell and the aggregate are formed with an average particle size of 0.02 μm or more and 0.5 μm or less. The size of the primary particles is obtained by embedding the secondary particles in a resin or the like, making the cross-section observable by cross-section polishing, observing the cross-section using an SEM such as an FE-SEM, measuring the maximum outer diameter (major axis diameter) of 10 or more primary particles present in the cross-section of the secondary particles, and calculating the average value. If the average particle size of the primary particles is less than 0.02 μm, the particles may become brittle and may not provide sufficient battery performance. On the other hand, if the average particle size of the primary particles is more than 0.5 μm, the solid diffusion distance in the particles may become long, and may not provide sufficient battery performance. In the positive electrode active material of the present invention, each primary particle has a generally uniform composition.

(7)外殻部
二次粒子を構成する外殻部は、一次粒子の凝集体によって構成される。外殻部の厚さは、0.1μm以上1.5μm以下であることが好ましい。外殻部の厚さが0.1μm未満では、二次粒子の強度が十分に担保されない。一方、外殻部の厚さが1.5μmを超えると、内部に適切な大きさの空間部および凝集部が形成されない、二次粒子の内部に非水電解質が十分に浸透しないといった問題を生じうる。外殻部の厚さは、好ましくは0.1μm以上1.2μm以下であり、より好ましくは0.12μm以上1.0μm以下である。
(7) Shell The shell constituting the secondary particles is composed of an aggregate of primary particles. The thickness of the shell is preferably 0.1 μm or more and 1.5 μm or less. If the thickness of the shell is less than 0.1 μm, the strength of the secondary particles is not sufficiently guaranteed. On the other hand, if the thickness of the shell exceeds 1.5 μm, problems may occur such as an appropriate size of space and aggregates not being formed inside, and non-aqueous electrolyte not being sufficiently permeated inside the secondary particles. The thickness of the shell is preferably 0.1 μm or more and 1.2 μm or less, more preferably 0.12 μm or more and 1.0 μm or less.

(8)タップ密度
携帯電子機器の使用時間や電気自動車の走行距離を伸ばすために、二次電池の高容量化は重要な課題となっている。一方、二次電池の電極の厚さは、電池全体のパッキングや電子伝導性の問題から数μm程度とすることが要求される。このため、正極活物質として高容量のものを使用するばかりでなく、正極活物質の充填性を高め、二次電池全体としての高容量化を図ることが必要となる。
(8) Tap density In order to extend the usage time of portable electronic devices and the driving distance of electric vehicles, it is important to increase the capacity of secondary batteries. On the other hand, the thickness of the electrodes of secondary batteries is required to be about several μm due to problems of packing and electronic conductivity of the entire battery. For this reason, it is necessary not only to use a high-capacity positive electrode active material, but also to improve the filling property of the positive electrode active material and increase the capacity of the entire secondary battery.

このような観点から、本発明の正極活物質では、少なくともニッケル、マンガン、およびコバルトを含有する三元系の組成を有し、かつ、多孔質構造を有していても、充填性(正極活物質を構成する二次粒子の球形性)の指標であるタップ密度が、1.0g/cm以上であることが好ましく、1.1g/cm以上1.8g/cm以下であることがより好ましい。タップ密度が1.0g/cm未満のときは、BET比表面積を大きくしても、充填性が低く、二次電池全体の電池容量を十分に向上させることができない場合がある。一方、タップ密度の上限値は、特に制限されるものではないが、本発明の組成および粒子構造の場合、通常の製造条件での上限は、1.8g/cm程度となる。タップ密度は、1.2g/cm以上であることが好ましく、1.4g/cm以上であることがより好ましい。 From this viewpoint, in the positive electrode active material of the present invention, even if it has a ternary composition containing at least nickel, manganese, and cobalt and has a porous structure, the tap density, which is an index of packing property (sphericity of secondary particles constituting the positive electrode active material), is preferably 1.0 g/cm 3 or more, more preferably 1.1 g/cm 3 or more and 1.8 g/cm 3 or less. When the tap density is less than 1.0 g/cm 3 , even if the BET specific surface area is increased, the packing property is low, and the battery capacity of the entire secondary battery may not be sufficiently improved. On the other hand, the upper limit of the tap density is not particularly limited, but in the case of the composition and particle structure of the present invention, the upper limit under normal manufacturing conditions is about 1.8 g/cm 3. The tap density is preferably 1.2 g/cm 3 or more, more preferably 1.4 g/cm 3 or more.

タップ密度は、JIS Z-2504に基づき、容器に採取した試料粉末を、100回タッピングした後のかさ密度であり、振とう比重測定器を用いて測定することができる。 Tap density is the bulk density of a powder sample collected in a container after tapping it 100 times, based on JIS Z-2504, and can be measured using a shaking specific gravity measuring device.

(9)BET比表面積
本発明の正極活物質は、二次粒子の内部に形成された空間部の存在により比表面積を向上させている点に特徴がある。本発明における正極活物質の比表面積としては、たとえば窒素ガス吸着によるBET法により測定したBET比表面積が用いられる。本発明の正極活物質において、上述の二次粒子の構造が維持される限り、BET比表面積は可能な限り大きいことが好ましい。BET比表面積が大きくなるほど非水電解質との接触面積が大きく、これを用いた二次電池の出力特性を大幅に改善することができるためである。具体的には、本発明の正極活物質のBET比表面積は、2.0m/g以上5.0m/g以下であることが好ましい。正極活物質の比表面積が2.0m/g未満では、この正極活物質を正極材料として二次電池を構成した場合に、非水電解質との反応面積を十分に確保することができず、出力特性を十分に向上させることが困難となる。BET比表面積は、2.5m/g以上4.5m/g以下であることがより好ましく、3.0m/g以上4.0m/g以下であることがさらに好ましい。
(9) BET specific surface area The positive electrode active material of the present invention is characterized in that the specific surface area is improved by the presence of spaces formed inside the secondary particles. As the specific surface area of the positive electrode active material in the present invention, for example, the BET specific surface area measured by the BET method using nitrogen gas adsorption is used. In the positive electrode active material of the present invention, as long as the above-mentioned secondary particle structure is maintained, the BET specific surface area is preferably as large as possible. This is because the larger the BET specific surface area, the larger the contact area with the non-aqueous electrolyte, and the output characteristics of the secondary battery using this can be significantly improved. Specifically, the BET specific surface area of the positive electrode active material of the present invention is preferably 2.0 m 2 /g or more and 5.0 m 2 /g or less. If the specific surface area of the positive electrode active material is less than 2.0 m 2 /g, when a secondary battery is constructed using this positive electrode active material as a positive electrode material, the reaction area with the non-aqueous electrolyte cannot be sufficiently secured, and it is difficult to sufficiently improve the output characteristics. The BET specific surface area is more preferably 2.5 m 2 /g or more and 4.5 m 2 /g or less, and further preferably 3.0 m 2 /g or more and 4.0 m 2 /g or less.

(10)空隙率
本発明の正極活物質は、二次粒子の内部に形成された空間部の存在比率の指標となる、二次粒子の断面観察によって測定される空隙率は、10%以上50%以下である。二次粒子の空隙率をこの範囲に制御することにより、より大きい比表面積とより高いタップ密度を両立させて、電解質との接触面積を確保しながら高密度の正極を得ることが可能となる。これにより、高い体積あたりの出力密度を有する二次電池が得られる。二次粒子の空隙率は、15%以上45%であることが好ましく、20%以上40%以下であることがより好ましい。
(10) Porosity The positive electrode active material of the present invention has a porosity of 10% or more and 50% or less, which is measured by observing the cross section of the secondary particles and is an index of the ratio of the voids formed inside the secondary particles. By controlling the porosity of the secondary particles within this range, it is possible to obtain a high-density positive electrode while ensuring a contact area with the electrolyte by achieving both a larger specific surface area and a higher tap density. This allows a secondary battery having a high output density per volume to be obtained. The porosity of the secondary particles is preferably 15% or more and 45%, and more preferably 20% or more and 40% or less.

二次粒子の空隙率は、二次粒子の任意断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、画像解析することによって測定できる。具体的には、複数の二次粒子を樹脂などに埋め込み、クロスセクションポリッシャ加工などにより断面試料を作製し、走査型電子顕微鏡により二次粒子の断面観察が可能な状態とした後、画像解析ソフト(WinRoof 6.1.1など)により、任意の20個以上の二次粒子に対して、二次粒子中の空隙の部分(空間部)を黒で検出し、二次粒子の輪郭内の緻密部を白で検出し、上記20個以上の二次粒子の黒部分および白部分の合計面積を測定し、[黒部分/(黒部分+白部分)]の面積比を計算することで空隙率を算出することができる。被覆後の二次粒子の空隙率は、WおよびLi化合物の微粒子および被膜の存在の影響を受けることはなく、被覆前の二次粒子(母材)の空隙率と同等である。 The porosity of secondary particles can be measured by observing an arbitrary cross section of the secondary particles using a scanning electron microscope (SEM) and performing image analysis. Specifically, multiple secondary particles are embedded in resin or the like, a cross-section sample is prepared by cross-section polishing, etc., and the cross section of the secondary particles can be observed using a scanning electron microscope. Then, for any 20 or more secondary particles, image analysis software (WinRoof 6.1.1, etc.) is used to detect the voids (spaces) in the secondary particles in black and the dense parts within the outline of the secondary particles in white, and the total area of the black and white parts of the 20 or more secondary particles is measured, and the porosity can be calculated by calculating the area ratio of [black parts/(black parts + white parts)]. The porosity of the secondary particles after coating is not affected by the presence of the fine particles and coating of W and Li compounds, and is equivalent to the porosity of the secondary particles (base material) before coating.

2.リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法
本発明の第2の態様は、リチウムイオン二次電池用正極活物質、すなわち、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜が、二次粒子を構成する少なくとも一部の一次粒子の少なくとも一部の表面に存在する、WおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物の製造方法に関する。
2. Method for Producing Positive Electrode Active Material for Lithium Ion Secondary Battery A second aspect of the present invention relates to a method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, i.e., a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide coated with a compound containing W and Li, in which fine particles and a coating of a compound containing W and Li are present on at least a portion of the surface of at least a portion of the primary particles constituting the secondary particles.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法では、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜が存在することを除く、上述した構造を有する多孔質構造で三元系の複合酸化物を母材として用いる。すなわち、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成され、該二次粒子は、前記凝集した一次粒子により形成された外殻部と、該外殻部の内側に存在し、前記凝集した一次粒子により形成され、かつ、前記外殻部と電気的に導通する凝集部と、および、該凝集部の中に分散して存在する空間部とを備えた多孔質構造を有している、三元系の複合酸化物を母材として用いる。 In the method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention, a ternary composite oxide having a porous structure having the above-mentioned structure, except for the presence of fine particles and a coating of a compound containing W and Li, is used as a base material. That is, a ternary composite oxide is used as a base material, which is composed of secondary particles formed by agglomeration of a plurality of primary particles, and the secondary particles have a porous structure including an outer shell portion formed by the agglomerated primary particles, an agglomeration portion present inside the outer shell portion, formed by the agglomerated primary particles, and electrically conductive with the outer shell portion, and a space portion present dispersed within the agglomeration portion.

特に、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法は、
該複合酸化物の総質量に対して0.1質量%以上5質量%以下の量のタングステン化合物を混合して、混合物を得る、乾式混合工程と、
前記混合物に攪拌を施しながら、該混合物に対して該混合物の総質量に対して1質量%以上30質量%以下の量の水噴霧を行い、該混合物の混合を行う、水噴霧混合工程と、
前記水噴霧混合工程後の前記混合物に、500℃以下の温度で熱処理を施す、熱処理工程と、および、
前記熱処理工程後の前記混合物に500℃以下の温度で乾燥を施して、前記一次粒子の表面にWおよびLiを含む化合物の微粒子が存在する、前記WおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物を得る乾燥工程と、
を備え、
少なくとも前記乾燥工程において、真空乾燥混合装置を用い、真空雰囲気下で、前記乾燥を行うことを特徴とする。
In particular, the method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention comprises the steps of:
a dry mixing step of mixing a tungsten compound in an amount of 0.1 mass % to 5 mass % based on the total mass of the composite oxide to obtain a mixture;
a water spray mixing step of spraying water onto the mixture in an amount of 1% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total mass of the mixture while stirring the mixture, thereby mixing the mixture;
A heat treatment step of subjecting the mixture after the water spray mixing step to a heat treatment at a temperature of 500° C. or less; and
a drying step of drying the mixture after the heat treatment step at a temperature of 500° C. or less to obtain the lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide coated with the compound containing W and Li, in which fine particles of the compound containing W and Li are present on the surfaces of the primary particles;
Equipped with
At least in the drying step, a vacuum drying and mixing device is used to perform the drying in a vacuum atmosphere.

以下、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法について、図1を参照しつつ、説明する。 The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of the present invention will be described below with reference to Figure 1.

(1)乾式混合工程
乾式混合工程は、複合酸化物と、タングステン化合物とを乾式混合して、複合酸化物の一次粒子の表面にタングステン化合物を分散させる工程である。水噴霧による混合前に、これらの粉末同士を乾式混合することより、複合酸化物中に、タングステン化合物をより均一に分散させることができる。
(1) Dry mixing step The dry mixing step is a step of dry mixing a composite oxide and a tungsten compound to disperse the tungsten compound on the surfaces of the primary particles of the composite oxide. By dry mixing these powders together before mixing by water spraying, the tungsten compound can be more uniformly dispersed in the composite oxide.

タングステン化合物の添加量は、複合酸化物の総質量に対して0.1質量%以上5質量%以下とすることが好ましい。これにより、複合酸化物の表面に分散させるW量は、その複合酸化物に含まれる、リチウム以外の金属、すなわち、Ni、Mn、Co、および添加元素Mの原子数の合計に対して、0.05原子%以上3.0原子%以下とすることが可能となる。 The amount of tungsten compound added is preferably 0.1 mass% or more and 5 mass% or less based on the total mass of the composite oxide. This allows the amount of W dispersed on the surface of the composite oxide to be 0.05 atomic % or more and 3.0 atomic % or less based on the total number of atoms of metals other than lithium contained in the composite oxide, i.e., Ni, Mn, Co, and the additive element M.

すなわち、タングステン化合物の添加量が、複合酸化物の総質量に対して0.1質量%未満では、最終的に得られる正極活物質において、WおよびLiを含む化合物の微粒子が微細になりすぎたり、被膜が薄くなりすぎたりして、十分なリチウムイオン伝導性を有しない場合や、微粒子や被膜による被覆の形成が不均一になり、反応抵抗の低減効果が十分に得られない場合がある。5質量%を超えると、最終的に得られる正極活物質において、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜による被覆量が厚くなりすぎて、正極活物質のBET比表面積が低下し、電極のバルク抵抗が上がるため、十分な反応抵抗低減効果が得られない場合がある。 That is, if the amount of the tungsten compound added is less than 0.1% by mass relative to the total mass of the composite oxide, the fine particles of the compound containing W and Li may be too fine or the coating may be too thin in the final positive electrode active material, resulting in insufficient lithium ion conductivity, or the formation of the coating by the fine particles and coating may be uneven, resulting in insufficient reduction in reaction resistance. If the amount of the tungsten compound added is more than 5% by mass, the amount of coating by the fine particles and coating of the compound containing W and Li may be too thick in the final positive electrode active material, resulting in a decrease in the BET specific surface area of the positive electrode active material and an increase in the bulk resistance of the electrode, resulting in insufficient reduction in reaction resistance.

タングステン化合物の添加量は、複合酸化物の総質量に対して0.2質量%以上4質量%以下であることがより好ましく、0.2質量%以上2質量%以下であることがさらに好ましい。これにより、複合酸化物の表面に分散させるW量を、0.05原子%以上1.0原子%以下、さらには0.05原子%以上0.5原子%以下とすることができる。 The amount of tungsten compound added is preferably 0.2% by mass or more and 4% by mass or less, and more preferably 0.2% by mass or more and 2% by mass or less, relative to the total mass of the composite oxide. This allows the amount of W dispersed on the surface of the composite oxide to be 0.05 atomic % or more and 1.0 atomic % or less, and even more preferably 0.05 atomic % or more and 0.5 atomic % or less.

この範囲でタングステン化合物を添加することにより、正極活物質の一次粒子の表面にWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜を、より均一に形成させることができ、電解質との界面でLiの伝導パスを形成して、正極活物質の反応抵抗をより低減することが可能となる。 By adding a tungsten compound in this range, it is possible to more uniformly form fine particles and coatings of compounds containing W and Li on the surfaces of the primary particles of the positive electrode active material, forming a Li conduction path at the interface with the electrolyte and further reducing the reaction resistance of the positive electrode active material.

タングステン化合物は、タングステン化合物を溶解させたアルカリ溶液(以下、「アルカリ溶液(W)」という。)の形態、あるいはタングステン化合物の形態のいずれでもよい。 The tungsten compound may be in the form of either an alkaline solution in which a tungsten compound is dissolved (hereinafter referred to as "alkaline solution (W)") or a tungsten compound.

アルカリ溶液(W)として添加する場合、タングステン化合物は、アルカリ溶液に溶解可能なものであればよく、酸化タングステン、タングステン酸リチウム、タングステン酸アンモニウムなど、アルカリに対して易溶性のタングステン化合物を用いることが好ましい。 When added as an alkaline solution (W), the tungsten compound may be one that is soluble in an alkaline solution, and it is preferable to use a tungsten compound that is easily soluble in alkali, such as tungsten oxide, lithium tungstate, or ammonium tungstate.

アルカリ溶液(W)に用いるアルカリとしては、高い充放電容量を得るため、正極活物質にとって有害な不純物を含まない一般的なアルカリ溶液、たとえば、アンモニア、水酸化リチウムを用いることができる。WおよびLiを含む化合物を形成させるのに十分な量のLiを、余剰Liとアルカリ溶液(W)から供給することを可能にさせるため、および、Liのインターカレーションを阻害しない観点から、水酸化リチウムを用いることが好ましい。 As the alkali used in the alkaline solution (W), in order to obtain a high charge/discharge capacity, a general alkaline solution that does not contain impurities that are harmful to the positive electrode active material, such as ammonia or lithium hydroxide, can be used. It is preferable to use lithium hydroxide in order to make it possible to supply a sufficient amount of Li from the surplus Li and the alkaline solution (W) to form a compound containing W and Li, and from the viewpoint of not inhibiting the intercalation of Li.

一方、タングステン化合物の形態で添加する場合、タングステン化合物として、アルカリに対して可溶性のタングステン化合物を用いることが好ましく、リチウムを含むタングステン化合物を用いることがより好ましく、タングステン酸リチウムを用いることがさらに好ましい。タングステン酸リチウムとしては、LiWO、LiWO、Liから選ばれる少なくとも1種を用いることができる。 On the other hand, when added in the form of a tungsten compound, it is preferable to use a tungsten compound that is soluble in alkali as the tungsten compound, it is more preferable to use a tungsten compound containing lithium, and it is even more preferable to use lithium tungstate. As the lithium tungstate, at least one selected from Li2WO4, Li4WO5 , and Li6W2O9 can be used.

いずれの場合でも、タングステン化合物の添加は、正極活物質を構成する粒子の表面上に形成される、タングステン酸リチウムなどのWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜におけるW量が、本発明の範囲内となるように、その処理条件および添加手段を選択する必要がある。なお、これらの処理条件および添加手段については公知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。 In either case, the processing conditions and means for adding the tungsten compound must be selected so that the amount of W in the fine particles and coating of the compound containing W and Li, such as lithium tungstate, formed on the surface of the particles that make up the positive electrode active material, falls within the range of the present invention. Note that these processing conditions and means for adding are publicly known, so a detailed description will be omitted here.

乾式混合工程を、5m/秒以上30m/秒以下の周速で攪拌しながら、5分以上50分以下の時間で行うことが好ましい。乾式混合工程における、攪拌の周速と、工程時間とのいずれかが下限値を下回ると、複合酸化物の一次粒子の表面にタングステン化合物を十分かつ均一に分散させることができない可能性がある。一方、乾式混合工程における、攪拌の周速と、工程時間とのいずれかが上限値を上回ると、正極活物質が粉砕されて、粒径が小さくなりすぎる可能性がある。 It is preferable to carry out the dry mixing step for 5 to 50 minutes while stirring at a peripheral speed of 5 to 30 m/s. If either the peripheral speed of stirring or the process time in the dry mixing step is below the lower limit, the tungsten compound may not be sufficiently and uniformly dispersed on the surface of the primary particles of the composite oxide. On the other hand, if either the peripheral speed of stirring or the process time in the dry mixing step is above the upper limit, the positive electrode active material may be pulverized, resulting in an excessively small particle size.

乾式混合工程における、攪拌の周速は、6m/秒以上25m/秒以下とすることがより好ましい。乾式混合工程の工程時間は、10分以上30分以下とすることがより好ましい。 In the dry mixing process, the peripheral speed of stirring is preferably 6 m/s or more and 25 m/s or less. The process time of the dry mixing process is preferably 10 minutes or more and 30 minutes or less.

乾式混合工程においては、複合酸化物とタングステン化合物を攪拌しながら混合することが可能な限り、公知の混合装置を用いることができるが、本工程においても、工程の連続性の観点から、後述する真空乾燥混合装置を用いることが好ましい。 In the dry mixing step, a known mixing device can be used as long as it is capable of mixing the composite oxide and the tungsten compound while stirring them. From the viewpoint of process continuity, it is preferable to use a vacuum dry mixing device, which will be described later, in this step as well.

(2)水噴霧混合工程
水噴霧混合工程は、得られた複合酸化物とタングステン化合物との混合物に、該混合物に攪拌を施しながら、該混合物に対して水噴霧を行い、該混合物を混合する工程である。これにより、水の存在下、複合酸化物の一次粒子の表面に遊離した水酸化リチウムなどの余剰リチウムと酸化タングステンなどのタングステン化合物との中和反応を、より均一に進めることができる。
(2) Water spray mixing step The water spray mixing step is a step of spraying water onto the mixture of the obtained composite oxide and the tungsten compound while stirring the mixture, thereby mixing the mixture. This makes it possible to more uniformly proceed with the neutralization reaction between excess lithium such as lithium hydroxide liberated on the surfaces of the primary particles of the composite oxide and the tungsten compound such as tungsten oxide in the presence of water.

水は、純水を用いることが好ましい。混合物中の水に、複合酸化物中に存在する、未反応のリチウム化合物や結晶中に存在する過剰リチウムなどの余剰リチウムが溶解するとともに、混合した酸化タングステンなどのタングステン化合物が溶解する。 It is preferable to use pure water. In the water of the mixture, the unreacted lithium compounds present in the composite oxide and the excess lithium present in the crystals dissolve, and the mixed tungsten compounds such as tungsten oxide also dissolve.

噴霧する水の量(総量)は、複合酸化物全体に対して、1質量%以上30質量%以下とすることが好ましく、4質量%以上20質量%以下とすることがより好ましく、5質量%以上15質量%以下とすることがさらに好ましい。噴霧する水の量が1質量%未満であると、水添加による効果が十分に発揮されず、タングステン化合物が残留することがある。一方、噴霧する水の量が30質量%を超えると、水噴霧から乾燥に至るまでに、母材である複合酸化物から水へと溶出するリチウム量(余剰リチウム量)が過多となり、得られる正極活物質中のリチウム含有量が減少し、抵抗の低減効果が十分に得られなくなる場合がある。また、噴霧する水の量が30質量%を超えると、得られた正極活物質中の水分率を下げるために必要とされる乾燥時間が多く必要となり、生産性が低下する可能性がある。また、混合物が凝集し、その粘度が向上して撹拌時の抵抗が上昇して、正極活物質が粉砕されてしまう可能性がある。 The amount of water to be sprayed (total amount) is preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 4% by mass or more and 20% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or more and 15% by mass or less, based on the entire composite oxide. If the amount of water to be sprayed is less than 1% by mass, the effect of adding water is not fully exerted, and tungsten compounds may remain. On the other hand, if the amount of water to be sprayed exceeds 30% by mass, the amount of lithium (excess lithium amount) eluted from the composite oxide, which is the base material, into the water during the period from water spraying to drying becomes excessive, and the lithium content in the obtained positive electrode active material decreases, and the effect of reducing resistance may not be fully obtained. In addition, if the amount of water to be sprayed exceeds 30% by mass, a long drying time is required to reduce the moisture content in the obtained positive electrode active material, and productivity may decrease. In addition, the mixture may aggregate, the viscosity of the mixture may increase, and the resistance during stirring may increase, resulting in the positive electrode active material being crushed.

噴霧する水の状態は、平均粒径300μm以下の霧状態であることが好ましい。霧状態の水を添加する場合、複合酸化物の一次粒子の表面における、余剰リチウムとタングステン化合物との中和反応をより均一に進めることができ、正極活物質を構成する一次粒子の表面に形成されるWおよびLiを含む微粒子の粒径および被膜の平均膜厚を好適な範囲とすることができる。噴霧する水の平均粒径が300μmよりも大きくなると、噴霧により水分が直接供給された二次粒子と、噴霧後の撹拌で水分が供給された二次粒子との間でリチウム溶出量が異なって、反応に不均一性が生じることがある。 The water to be sprayed is preferably in a mist state with an average particle size of 300 μm or less. When mist water is added, the neutralization reaction between the excess lithium and the tungsten compound on the surface of the primary particles of the composite oxide can proceed more uniformly, and the particle size and average film thickness of the coating of the fine particles containing W and Li formed on the surface of the primary particles constituting the positive electrode active material can be set to a suitable range. If the average particle size of the water to be sprayed is larger than 300 μm, the amount of lithium elution differs between the secondary particles to which moisture is directly supplied by spraying and the secondary particles to which moisture is supplied by stirring after spraying, which may cause non-uniformity in the reaction.

なお、一次粒子の表面に、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜を形成するためには、水噴霧混合後乾燥前の粉末の水分率を3.0質量%以上10質量%以下とすることが好ましく、3.0質量%以上6.5質量%未満とすることがより好ましい。この水分率を上記範囲に規制することにより、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜を、これらが混在した状態で一次粒子の表面に形成することができる。粉末の水分率が6.5質量%以上となると、一次粒子の表面に、WおよびLiを含む化合物の微粒子よりも被膜がより多く形成される傾向となり、10質量%を超えると、WおよびLiを含む化合物の微粒子の粗大化や被膜の厚膜化が起こる場合がある。 In order to form the fine particles and coating of the compound containing W and Li on the surface of the primary particles, the moisture content of the powder after water spray mixing and before drying is preferably 3.0% by mass or more and 10% by mass or less, and more preferably 3.0% by mass or more and less than 6.5% by mass. By restricting this moisture content to the above range, the fine particles and coating of the compound containing W and Li can be formed on the surface of the primary particles in a mixed state. When the moisture content of the powder is 6.5% by mass or more, there is a tendency that the coating is formed more than the fine particles of the compound containing W and Li on the surface of the primary particles, and when it exceeds 10% by mass, the fine particles of the compound containing W and Li may become coarse and the coating may become thick.

水噴霧混合後乾燥前の粉末の水分率は、水噴霧混合後乾燥前の粉末の質量と、それを180℃で3時間乾燥させた後の粉末の質量から式:「水分率=(水噴霧混合後乾燥前の粉末の質量-乾燥後の粉末の質量)/(水噴霧混合後乾燥前の粉末の質量)」により求められる。 The moisture content of the powder before drying after water spray mixing is calculated from the mass of the powder before drying after water spray mixing and the mass of the powder after drying at 180°C for 3 hours using the formula: "moisture content = (mass of powder before drying after water spray mixing - mass of powder after drying) / (mass of powder before drying after water spray mixing)."

特に、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法では、水噴霧混合工程において、真空乾燥混合装置を用い、4m/秒以上30m/秒以下の周速で攪拌しながら、混合物1gあたり0.01ml/分以上0.1ml/分以下の水噴霧速度で水噴霧を行い、水噴霧の後において、前記攪拌を4m/秒以上30m/秒以下の周速で行いつつ、5分以上120分以下の時間で混合を継続することが好ましい。 In particular, in the method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention, in the water spray mixing step, a vacuum dry mixer is used to spray water at a water spray rate of 0.01 ml/min to 0.1 ml/min per 1 g of the mixture while stirring at a peripheral speed of 4 m/sec to 30 m/sec, and after the water spraying, it is preferable to continue mixing for 5 minutes to 120 minutes while stirring at a peripheral speed of 4 m/sec to 30 m/sec.

水噴霧混合工程においては、噴霧時間を短くするために、複数のノズルを用いて水噴霧を行うこともできる。この場合、すべてのノズルの合計で水噴霧速度が0.01ml/分以上0.1ml/分以下となるように、それぞれのノズルの水噴霧速度を設定する。ノズル1本あたりの水噴霧速度を0.005ml/分以上0.05ml/分以下とすることが好ましい。 In the water spray mixing process, water can be sprayed using multiple nozzles to shorten the spray time. In this case, the water spray rate of each nozzle is set so that the total water spray rate of all nozzles is 0.01 ml/min to 0.1 ml/min. It is preferable to set the water spray rate per nozzle to 0.005 ml/min to 0.05 ml/min.

このような処理を行うことで、複合酸化物の一次粒子の表面にタングステン化合物を十分かつ均一に存在させることが可能となり、かつ、水分率の規制も適切に行うことが可能となり、より微細かつより均一に分散したWおよびLiを含む化合物の微粒子およびより適切な厚さかつより均一に形成されたWおよびLiを含む化合物の被膜による被覆が形成される。 By carrying out such a treatment, it becomes possible to ensure that the tungsten compound is present sufficiently and uniformly on the surface of the primary particles of the composite oxide, and it is also possible to appropriately regulate the moisture content, resulting in the formation of finer and more uniformly dispersed microparticles of the compound containing W and Li, and a coating of the compound containing W and Li that is more appropriately thick and more uniformly formed.

水噴霧混合工程、特に、水噴霧後の水を伴った混合物の混合を継続する工程における、攪拌の周速と、水噴霧速度とのいずれかが下限値を下回ると、WおよびLiを含む化合物の微粒子の粒子径が5nm以上400nm以下となる程度まで、あるいは、WおよびLiを含む化合物の被膜の平均膜厚が1nm以上200nm以下となる程度まで、複合酸化物の一次粒子の表面にタングステン化合物を十分かつ均一に分散させることができない、あるいは、リチウムとの反応が不十分となって、酸化タングステンなどのタングステン化合物が大量に残存する可能性がある。一方、水噴霧混合工程における、攪拌の周速と、水噴霧速度とのいずれかが上限値を上回ると、正極活物質が粉砕され、かつ、水が均一に混合物に到達しないため、反応に偏りが生じて、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜の偏析が生ずる可能性がある。 In the water spray mixing process, particularly in the process of continuing to mix the mixture with water after water spraying, if either the peripheral speed of stirring or the water spraying speed falls below the lower limit, the tungsten compound cannot be sufficiently and uniformly dispersed on the surface of the primary particles of the composite oxide until the particle diameter of the W and Li-containing compound fine particles is 5 nm or more and 400 nm or less, or until the average film thickness of the W and Li-containing compound coating is 1 nm or more and 200 nm or less, or the reaction with lithium becomes insufficient, and a large amount of tungsten compounds such as tungsten oxide may remain. On the other hand, if either the peripheral speed of stirring or the water spraying speed in the water spray mixing process exceeds the upper limit, the positive electrode active material is pulverized and the water does not reach the mixture uniformly, which may cause the reaction to become biased and cause segregation of the W and Li-containing compound fine particles and coating.

水噴霧混合工程において、水噴霧における攪拌の周速は、6m/秒以上24m/秒以下とすることが好ましく、6m/秒以上20m/秒以下とすることがより好ましい。 In the water spray mixing process, the peripheral speed of the stirring water spray is preferably 6 m/s or more and 24 m/s or less, and more preferably 6 m/s or more and 20 m/s or less.

水噴霧速度は、0.015ml/分以上0.07ml/分以下とすることが好ましく、0.02ml/分以上0.06ml/分以下とすることがより好ましい。複数のノズルを用いて水噴霧を行う際の水噴霧速度は、すべてのノズルの合計で、0.01ml/分以上0.08ml/分以下とすることが好ましく、0.015ml/分以上0.07ml/分とすることがより好ましい。それぞれのノズルの水噴霧速度は、0.007ml/分以上0.03ml/分以下とすることが好ましい。 The water spray rate is preferably 0.015 ml/min to 0.07 ml/min, more preferably 0.02 ml/min to 0.06 ml/min. When spraying water using multiple nozzles, the total water spray rate of all nozzles is preferably 0.01 ml/min to 0.08 ml/min, more preferably 0.015 ml/min to 0.07 ml/min. The water spray rate of each nozzle is preferably 0.007 ml/min to 0.03 ml/min.

水噴霧を行う工程時間は、噴霧する水の量と水噴霧速度により規定されるが、5分以上30分以下とすることが好ましく、10分以上25分以下とすることがより好ましい。 The process time for water spraying is determined by the amount of water sprayed and the water spraying speed, but is preferably from 5 to 30 minutes, and more preferably from 10 to 25 minutes.

また、その後に継続する混合における攪拌の周速は、6m/秒以上25m/秒以下とすることが好ましく、6m/秒以上20m/秒以下とすることがより好ましい。この混合を継続する工程時間は、5分以上90分以下であることがより好ましく、10分以上45分以下であることがさらに好ましい。 The peripheral speed of the stirring in the subsequent continued mixing is preferably 6 m/s to 25 m/s, more preferably 6 m/s to 20 m/s. The process time for continuing this mixing is more preferably 5 minutes to 90 minutes, even more preferably 10 minutes to 45 minutes.

水噴霧混合工程においても、複合水酸化物とタングステン化合物を攪拌しながら、水噴霧および混合を行うことが可能な限り、公知の混合装置を用いることができるが、本工程においても、工程の連続性の観点から、後述する真空乾燥混合装置を用いることが好ましい。 In the water spray mixing process, a known mixing device can be used as long as it is possible to spray water and mix while stirring the composite hydroxide and the tungsten compound, but from the viewpoint of process continuity, it is preferable to use a vacuum dry mixing device, which will be described later, in this process as well.

(3)熱処理工程
熱処理工程は、後述する減圧乾燥前において、複合酸化物と、タングステン化合物と、水とを混合して得られた混合物に対して、500℃以下の温度で熱処理を施す工程である。熱処理工程においては、大気雰囲気下、4m/秒以上30m/秒以下の周速で攪拌しながら、40℃以上200℃以下の温度で、15分以上120分以下の時間で熱処理を行うことが好ましい。このような処理を行うことで、槽内の水を蒸発させてから減圧乾燥を行うことができるので、より効率的に正極活物質中の水を除去することができる。
(3) Heat Treatment Step The heat treatment step is a step of performing a heat treatment at a temperature of 500° C. or less on a mixture obtained by mixing a composite oxide, a tungsten compound, and water before drying under reduced pressure, which will be described later. In the heat treatment step, it is preferable to perform heat treatment at a temperature of 40° C. or more and 200° C. or less for a time of 15 minutes to 120 minutes in an air atmosphere while stirring at a peripheral speed of 4 m/s to 30 m/s. By performing such a treatment, the water in the tank can be evaporated before drying under reduced pressure, so that the water in the positive electrode active material can be removed more efficiently.

熱処理時における攪拌の周速は、6m/秒以上25m/秒以下であることがより好ましい。熱処理温度は、80℃以上120℃以下であることがより好ましい。熱処理を行う工程時間は、30分以上90分以下であることがより好ましい。 The peripheral speed of the stirring during the heat treatment is more preferably 6 m/s or more and 25 m/s or less. The heat treatment temperature is more preferably 80°C or more and 120°C or less. The process time for carrying out the heat treatment is more preferably 30 minutes or more and 90 minutes or less.

熱処理工程では、公知の熱処理装置を用いることもできるが、処理効率の観点から、乾燥工程で用いる真空乾燥混合装置を用いることが好ましい。 In the heat treatment step, a known heat treatment device can be used, but from the viewpoint of processing efficiency, it is preferable to use the vacuum drying and mixing device used in the drying step.

(4)乾燥工程
乾燥工程は、複合酸化物と、タングステン化合物と、水とを混合して得られた混合物を乾燥して、WおよびLiを含む化合物被覆複合酸化物からなる正極活物質を得るための工程である。WおよびLiを含む化合物被覆複合酸化物は、基本的には、水の存在下、酸化タングステンなどのタングステン化合物と、母材の複合酸化物中の余剰リチウムとが反応して形成された、タングステン酸リチウムなどのWおよびLiを含む化合物からなる。
(4) Drying Step The drying step is a step for obtaining a positive electrode active material made of a compound-coated complex oxide containing W and Li by drying a mixture obtained by mixing a complex oxide, a tungsten compound, and water. The compound-coated complex oxide containing W and Li is basically made of a compound containing W and Li, such as lithium tungstate, formed by reacting a tungsten compound, such as tungsten oxide, with excess lithium in the base compound oxide in the presence of water.

具体的には、乾燥工程では、前記混合物を500℃以下の温度で熱処理して、該混合物を乾燥させ、前記一次粒子の表面にWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜が存在する、前記WおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物を得る。 Specifically, in the drying step, the mixture is heat-treated at a temperature of 500°C or less to dry the mixture, and a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide coated with the compound containing W and Li is obtained, in which fine particles and a coating of the compound containing W and Li are present on the surfaces of the primary particles.

乾燥工程の温度は、水分率が十分に低減されれば、特に限定されないが、500℃以下の温度で乾燥させることが好ましい。乾燥温度が500℃を超えると、一次粒子の内部からさらにリチウムが遊離するため、十分なスラリー安定性が得られない。乾燥温度の下限は、特に限定されないが、効率の観点から、70℃以上であることが好ましい。より好ましい乾燥工程の温度は、70℃以上200℃以下の温度である。 The temperature of the drying process is not particularly limited as long as the moisture content is sufficiently reduced, but it is preferable to dry at a temperature of 500°C or less. If the drying temperature exceeds 500°C, lithium will be further liberated from the inside of the primary particles, and sufficient slurry stability will not be obtained. The lower limit of the drying temperature is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiency, it is preferable that it is 70°C or higher. A more preferable temperature for the drying process is a temperature of 70°C or higher and 200°C or lower.

特に、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法では、真空乾燥混合装置を用いて、真空雰囲気下で乾燥を行うことを特徴とする。真空雰囲気下で、4m/秒以上30m/秒以下の周速で攪拌しながら、70℃以上200℃以下の温度で、60分以上300分以下の時間で減圧乾燥を行うことが好ましい。 In particular, the method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention is characterized in that drying is performed under a vacuum atmosphere using a vacuum drying and mixing device. It is preferable to perform reduced pressure drying under a vacuum atmosphere at a temperature of 70° C. to 200° C. for a time of 60 minutes to 300 minutes while stirring at a peripheral speed of 4 m/s to 30 m/s.

このような処理を行うことで、複合酸化物の二次粒子を構成する一次粒子の表面にタングステン化合物を十分かつ均一に反応させることが可能となり、かつ、減圧乾燥中における攪拌によって生ずる、正極活物質を構成する二次粒子間の摩擦により、WおよびLiを含む化合物の微粒子がより微細かつより均一に分散し、かつ、WおよびLiを含む化合物の被膜が薄く均一に形成された、WおよびLiを含む化合物被覆複合酸化物が形成される。 By carrying out such a treatment, it becomes possible to sufficiently and uniformly react the tungsten compound with the surface of the primary particles that make up the secondary particles of the complex oxide, and the friction between the secondary particles that make up the positive electrode active material, which occurs due to the stirring during reduced pressure drying, causes the fine particles of the compound containing W and Li to be dispersed more finely and more uniformly, and a compound coating containing W and Li is formed in a thin and uniform coating, forming a complex oxide coated with the compound containing W and Li.

減圧乾燥時における、攪拌の周速と、処理温度と、工程時間とのいずれかが下限値を下回ると、複合酸化物の一次粒子の表面にタングステン化合物を十分かつ均一に反応させることができない可能性がある。また、減圧乾燥中に攪拌混合を行わないと、正極活物質に付着している水の蒸発具合にばらつきが生じて、水が蒸発しにくい部分にWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜の偏析が発生しやすく、局所的にWおよびLiを含む化合物の微粒子の粒子径が肥大化したり、WおよびLiを含む化合物の被膜の平均膜厚が厚くなりすぎたりする可能性がある。 If any of the stirring speed, processing temperature, and process time during reduced pressure drying falls below the lower limit, the tungsten compound may not be able to react sufficiently and uniformly with the surface of the primary particles of the composite oxide. Furthermore, if stirring and mixing is not performed during reduced pressure drying, the degree of evaporation of the water attached to the positive electrode active material varies, and segregation of the fine particles and coating of the compound containing W and Li is likely to occur in areas where water is difficult to evaporate, and the particle size of the fine particles of the compound containing W and Li may locally increase, or the average film thickness of the coating of the compound containing W and Li may become too thick.

一方、乾燥工程における、攪拌の周速と、処理温度と、工程時間とのいずれかが上限値を上回ると、正極活物質を構成する二次粒子が粉砕されて、粒子径の小さい粒子の発生により、正極活物質の粒度分布が悪化する可能性がある。 On the other hand, if any of the stirring speed, processing temperature, and processing time in the drying process exceeds the upper limit, the secondary particles that make up the positive electrode active material are pulverized, and particles with small particle diameters are generated, which may deteriorate the particle size distribution of the positive electrode active material.

減圧乾燥時における、攪拌の周速は、6m/秒以上25m/秒以下であることがより好ましく、6m/秒以上20m/秒以下であることがさらに好ましい。 During reduced pressure drying, the peripheral speed of the stirring is preferably 6 m/s or more and 25 m/s or less, and even more preferably 6 m/s or more and 20 m/s or less.

減圧乾燥時における、処理温度は、75℃以上180℃以下の範囲にあることが好ましく、80℃以上160℃以下であることがより好ましい。 During reduced pressure drying, the processing temperature is preferably in the range of 75°C to 180°C, and more preferably 80°C to 160°C.

減圧乾燥時の工程時間は、80分以上200分以下であることがより好ましく、90分以上150分以下であることがさらに好ましい。 The process time for drying under reduced pressure is preferably 80 minutes or more and 200 minutes or less, and more preferably 90 minutes or more and 150 minutes or less.

また、減圧乾燥時における真空雰囲気の圧力は0.5MPa以下、好ましくは0.1MPa以下、より好ましくは0.05MPa以下である。減圧乾燥時の圧力が0.5MPaよりも高いと、上記の範囲の工程時間において、混合物の水分率が十分に下がらないおそれがある。 The pressure of the vacuum atmosphere during reduced pressure drying is 0.5 MPa or less, preferably 0.1 MPa or less, and more preferably 0.05 MPa or less. If the pressure during reduced pressure drying is higher than 0.5 MPa, the moisture content of the mixture may not be sufficiently reduced within the process time range described above.

(5)冷却工程
乾燥工程における減圧乾燥の後、真空乾燥混合装置を用いて、真空雰囲気下で、1m/秒以上20m/秒以下の周速で攪拌しながら、60分以上240分以下の時間で混合物を25℃まで冷却する減圧冷却を行うことが好ましい。このような処理を行うことで、混合物の水分率を最小限に抑えることが可能となる。
(5) Cooling Step After the reduced pressure drying in the drying step, it is preferable to carry out reduced pressure cooling in which the mixture is cooled to 25° C. for 60 to 240 minutes while stirring at a peripheral speed of 1 to 20 m/s in a vacuum atmosphere using a vacuum drying and mixing device. By carrying out such a process, it is possible to minimize the moisture content of the mixture.

真空雰囲気下での減圧冷却時の周速は、2m/秒以上15m/秒以下であることがより好ましい。この減圧冷却を行う工程時間は、90分以上150分以下であることがより好ましい。 It is more preferable that the peripheral speed during reduced pressure cooling in a vacuum atmosphere is 2 m/s or more and 15 m/s or less. It is more preferable that the process time for this reduced pressure cooling is 90 minutes or more and 150 minutes or less.

(6)真空乾燥混合装置
本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法では、混合物を混合するための装置として、真空乾燥混合装置を用いることが好ましい。
(6) Vacuum Drying and Mixing Apparatus In the method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention, it is preferable to use a vacuum drying and mixing apparatus as an apparatus for mixing the mixture.

真空乾燥混合装置は、装置内において、複合酸化物とタングステン化合物を混合でき、水噴霧が可能であって、かつ、0.1MPa以下の真空雰囲気下まで減圧可能な装置であれば、任意の装置を適用することが可能である。 Any vacuum drying and mixing device can be used as long as it can mix the composite oxide and tungsten compound within the device, can spray water, and can reduce the pressure to a vacuum atmosphere of 0.1 MPa or less.

このような真空乾燥装置としては、ヘンシェルミキサー、バキュームミキシングドライヤー、振動乾燥機などを挙げることができる。 Examples of such vacuum drying equipment include a Henschel mixer, a vacuum mixing dryer, and a vibration dryer.

本発明では、母材である、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜が存在することを除く、上述した構造を有する多孔質構造で三元系の複合酸化物を母材として用いる。すなわち、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成され、該二次粒子は、前記凝集した一次粒子により形成された外殻部と、該外殻部の内側に存在し、前記凝集した一次粒子により形成され、かつ、前記外殻部と電気的に導通する凝集部と、および、該凝集部の中に分散して存在する空間部とを備えた多孔質構造を有している、三元系の複合酸化物が、適度な強度を有しつつ、その硬度が真空乾燥混合装置の使用に対して過度ではないため、水噴霧混合工程、熱処理工程、および乾燥工程において、連続して真空乾燥混合装置を適用することが可能である。真空乾燥混合装置を、乾式混合工程、水噴霧混合工程、熱処理工程、乾燥工程、および冷却工程のすべてにおいて連続的に使用することも可能である。 In the present invention, a ternary composite oxide having the porous structure described above, except for the presence of fine particles and coating of a compound containing W and Li, is used as the base material. That is, the ternary composite oxide is composed of secondary particles formed by agglomeration of a plurality of primary particles, and the secondary particles have a porous structure with an outer shell formed by the agglomerated primary particles, an agglomeration part inside the outer shell formed by the agglomerated primary particles and electrically conductive with the outer shell, and a space part dispersed within the agglomeration part. The ternary composite oxide has a moderate strength and its hardness is not excessive for the use of a vacuum dry mixing device, so that the vacuum dry mixing device can be applied continuously in the water spray mixing process, heat treatment process, and drying process. It is also possible to use the vacuum dry mixing device continuously in all of the dry mixing process, water spray mixing process, heat treatment process, drying process, and cooling process.

このように真空乾燥混合装置を用いることで、混合物の水噴霧混合および乾燥をいずれも混合しつつ連続的に行うことで、混合物の攪拌が十分になされるため、複合酸化物の一次粒子の表面にタングステン化合物を十分かつ均一に反応させることが可能となり、かつ、水分率の規制も適切に行うことが可能となり、より微細かつより均一に分散したWおよびLiを含む化合物の微粒子およびより均一に形成されたWおよびLiを含む化合物の被膜による被覆を形成することが可能となる。また、真空乾燥混合装置を用いて、混合物の混合を同じ条件で行うことにより、ロット毎の製品の品質のばらつきを抑えることができる。さらに、真空乾燥混合装置を用いることにより、水を噴霧中に、機械による混合が可能となるため、混合効率が向上し、タングステン化合物を均一に反応させることが可能となる。また、真空乾燥混合装置は、混合機と乾燥機が一体化した装置であり、乾燥中に混合することが可能な装置である。 By using the vacuum dry mixing device in this way, the mixture is mixed and dried continuously while being mixed, so that the mixture is sufficiently stirred, and the tungsten compound can be sufficiently and uniformly reacted on the surface of the primary particles of the composite oxide, and the moisture content can be appropriately regulated, making it possible to form finer and more uniformly dispersed W and Li-containing compound particles and a more uniformly formed coating of the W and Li-containing compound. In addition, by using the vacuum dry mixing device to mix the mixture under the same conditions, it is possible to suppress the variation in product quality from lot to lot. Furthermore, by using the vacuum dry mixing device, mechanical mixing is possible while spraying water, improving the mixing efficiency and making it possible to uniformly react the tungsten compound. In addition, the vacuum dry mixing device is a device that integrates a mixer and a dryer, and is a device that can mix while drying.

本発明では、この2つの特長を活かして、高い分散状態にあるWおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜により被覆された、WおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物を得ることが可能となっている。これにより、従来の製造方法における、乾燥中において攪拌がなされなかったことに起因して低かった、被覆後におけるWおよびLiを含む化合物の微粒子の分散性、および、WおよびLiを含む化合物の被膜の均一性について、飛躍的な改善が図られている。 In the present invention, by taking advantage of these two features, it is possible to obtain a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide coated with a compound containing W and Li, which is coated with fine particles and a coating of the compound containing W and Li in a highly dispersed state. This has resulted in a dramatic improvement in the dispersibility of the fine particles of the compound containing W and Li after coating, and the uniformity of the coating of the compound containing W and Li, which were low in the conventional manufacturing method due to the lack of stirring during drying.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法では、冷却工程の後で、最終的に得られた粉末を篩別することにより、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜により表面が被覆された、WおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなる正極活物質が、最終的に得られる。 In the method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention, the powder finally obtained after the cooling step is sieved to finally obtain a positive electrode active material made of a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide coated with a compound containing W and Li, the surface of which is coated with fine particles and a coating of a compound containing W and Li.

(7)WおよびLiを含む化合物被覆の前後による二次粒子の平均粒径MVの差
本発明の製造方法を適用することにより、WおよびLiを含む化合物被覆前の複合酸化物を構成する二次粒子の平均粒径MVに対する、WおよびLiを含む化合物被覆後の正極活物質を構成する二次粒子の平均粒径MVの比率は、90%以上となる。この比率は、95%以上であることが好ましい。
(7) Difference in average particle size MV of secondary particles before and after coating with compound containing W and Li By applying the manufacturing method of the present invention, the ratio of the average particle size MV of secondary particles constituting the positive electrode active material after coating with the compound containing W and Li to the average particle size MV of secondary particles constituting the complex oxide before coating with the compound containing W and Li is 90% or more. This ratio is preferably 95% or more.

本発明においては、母材にWおよびLiを含む化合物被覆を形成する際に、母材の二次粒子の強度が高いため、真空乾燥混合装置を用いた、乾式混合工程、水噴霧混合工程、および、乾燥工程において、母材の二次粒子がほとんど粉砕されることがない。このため、母材の二次粒子の平均粒径MV、二次粒子の粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径MV〕、および、タップ密度は、母材の特性を概ね引き継ぎ、特に、平均粒径MVが低下することが抑制される。 In the present invention, when forming a compound coating containing W and Li on a base material, the strength of the secondary particles of the base material is high, so that the secondary particles of the base material are hardly pulverized in the dry mixing process, water spray mixing process, and drying process using a vacuum dry mixing device. Therefore, the average particle size MV of the secondary particles of the base material, the index showing the spread of the particle size distribution of the secondary particles [(d90-d10)/average particle size MV], and the tap density generally inherit the characteristics of the base material, and in particular, the decrease in the average particle size MV is suppressed.

(8)母材であるリチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物の製造方法
本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法では、母材として、多孔質構造で三元系の複合酸化物、すなわち、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成され、該二次粒子は、前記凝集した一次粒子により形成された外殻部と、該外殻部の内側に存在し、前記凝集した一次粒子により形成され、かつ、前記外殻部と電気的に導通する凝集部と、および、該凝集部の中に分散して存在する空間部とを備えた多孔質構造を有している、三元系の複合酸化物を用いる点に特徴があるが、この複合酸化物の製造方法について限定されることはない。
(8) Manufacturing Method of Lithium Nickel Manganese Cobalt-Containing Composite Oxide as Base Material The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of the present invention is characterized in that a ternary composite oxide with a porous structure is used as a base material, that is, a ternary composite oxide composed of secondary particles formed by agglomeration of a plurality of primary particles, the secondary particles having a porous structure including an outer shell portion formed by the agglomerated primary particles, an agglomeration portion present inside the outer shell portion, formed by the agglomerated primary particles and electrically conductive with the outer shell portion, and a space portion present and dispersed within the agglomeration portion; however, the manufacturing method of this composite oxide is not limited.

ただし、このような多孔質構造の複合酸化物の製造方法について、以下、簡潔に説明する。 However, the manufacturing method for such porous composite oxides will be briefly explained below.

(8-1)ニッケルマンガンコバルト含有複合水酸化物の製造方法
このような多孔質構造の複合酸化物の粒子構造は、前駆体であるニッケルマンガンコバルト含有複合水酸化物(以下、「複合水酸化物」という)の粒子構造を引き継ぐ。この粒子構造を有する複合水酸化物は、以下のような晶析反応により製造することが好ましい。
(8-1) Method for Producing Nickel Manganese Cobalt-Containing Composite Hydroxide The particle structure of such a composite oxide having a porous structure inherits the particle structure of the precursor nickel manganese cobalt-containing composite hydroxide (hereinafter referred to as "composite hydroxide"). The composite hydroxide having this particle structure is preferably produced by the following crystallization reaction.

(a)晶析反応
複合水酸化物は、反応槽内に、少なくとも遷移金属を含有する原料水溶液と、アンモニウムイオン供給体を含む水溶液を供給することで反応水溶液を形成し、晶析反応によって、得られる。
(a) Crystallization Reaction The composite hydroxide is obtained by supplying a raw material aqueous solution containing at least a transition metal and an aqueous solution containing an ammonium ion donor into a reaction vessel to form a reaction aqueous solution, and then carrying out a crystallization reaction.

晶析反応を行う工程は、前記反応水溶液の液温25℃基準におけるpH値を12.0以上14.0以下に制御することにより、核生成を行う核生成工程と、該核生成工程で得られた核を含む反応水溶液の液温25℃基準におけるpH値を、前記核生成工程のpH値よりも低く、かつ、10.5以上12.0以下に制御することにより、前記核を成長させる、粒子成長工程とを備える。 The process of carrying out the crystallization reaction includes a nucleation process in which nuclei are generated by controlling the pH value of the reaction aqueous solution at a standard liquid temperature of 25°C to 12.0 or more and 14.0 or less, and a particle growth process in which the nuclei are grown by controlling the pH value of the reaction aqueous solution containing the nuclei obtained in the nucleation process at a standard liquid temperature of 25°C to a value lower than the pH value of the nucleation process and to 10.5 or more and 12.0 or less.

そして、(1)前記核生成工程および前記粒子成長工程の第1段階(初期段階)における反応雰囲気を酸素濃度が2容量%以下の非酸化性雰囲気に調整し、(2)前記粒子成長工程の第1段階の後に、前記反応雰囲気を、前記非酸化性雰囲気から酸素の濃度が2容量%を超えて5容量%以下の酸化性雰囲気に切り替えて、前記粒子成長工程の第2段階とし、(3)次に、前記反応雰囲気を、前記酸化性雰囲気から前記非酸化性雰囲気に切り替えて、前記粒子成長工程の第3段階とし、(4)さらに、前記反応雰囲気を、前記非酸化性雰囲気から前記酸化性雰囲気に切り替えて、前記粒子成長工程の第4段階とし、(5)最後に、前記反応雰囲気を、前記酸化性雰囲気から前記非酸化性雰囲気に切り替えて、前記粒子成長工程の第5段階とする。 Then, (1) adjust the reaction atmosphere in the nucleation process and the first stage (initial stage) of the particle growth process to a non-oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 2% by volume or less, (2) switch the reaction atmosphere from the non-oxidizing atmosphere to an oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of more than 2% by volume and not more than 5% by volume after the first stage of the particle growth process, to form a second stage of the particle growth process, (3) switch the reaction atmosphere from the oxidizing atmosphere to the non-oxidizing atmosphere to form a third stage of the particle growth process, (4) switch the reaction atmosphere from the non-oxidizing atmosphere to the oxidizing atmosphere to form a fourth stage of the particle growth process, and (5) finally switch the reaction atmosphere from the oxidizing atmosphere to the non-oxidizing atmosphere to form a fifth stage of the particle growth process.

反応雰囲気の切り替えを、粒子成長工程において添加される全金属量に対しそれぞれの段階で添加される金属量の割合で定義される、粒子成長工程全体に対するそれぞれの段階における晶析反応の割合については、第1段階を8%以上20%以下とし、第2段階を2%以上20%以下とし、第3段階を12%以上40%以下とし、第4段階を3%以上40%以下とし、第5段階を10%以上50%以下とすることが好ましい。 The switching of the reaction atmosphere is defined as the ratio of the amount of metal added at each stage to the total amount of metal added in the particle growth process. The ratio of the crystallization reaction at each stage to the entire particle growth process is preferably 8% to 20% in the first stage, 2% to 20% in the second stage, 12% to 40% in the third stage, 3% to 40% in the fourth stage, and 10% to 50% in the fifth stage.

[核生成工程]
核生成工程では、はじめに、この工程における原料となる遷移金属の化合物を水に溶解し、原料水溶液を調製する。同時に、反応槽内に、アルカリ水溶液と、アンモニウムイオン供給体を含む水溶液を供給および混合して、液温25℃基準で測定するpH値が12.0以上14.0以下、アンモニウムイオン濃度が3g/L以上25g/L以下である反応前水溶液を調製する。なお、反応前水溶液のpH値はpH計により、アンモニウムイオン濃度はイオンメータにより測定することができる。
[Nucleation process]
In the nucleation step, a compound of a transition metal, which is the raw material in this step, is first dissolved in water to prepare a raw material aqueous solution. At the same time, an alkaline aqueous solution and an aqueous solution containing an ammonium ion donor are supplied and mixed into a reaction tank to prepare a pre-reaction aqueous solution having a pH value of 12.0 to 14.0 measured at a liquid temperature of 25° C. and an ammonium ion concentration of 3 g/L to 25 g/L. The pH value of the pre-reaction aqueous solution can be measured by a pH meter, and the ammonium ion concentration can be measured by an ion meter.

次に、この反応前水溶液を撹拌しながら、原料水溶液を供給する。これにより、反応槽内には、核生成工程における反応水溶液である核生成用水溶液が形成される。この核生成用水溶液のpH値は上述した範囲にあるので、核生成工程では、核はほとんど成長することなく、核生成が優先的に起こる。なお、核生成工程では、核生成に伴い、核生成用水溶液のpH値およびアンモニウムイオンの濃度は変化するので、アルカリ水溶液およびアンモニア水溶液を適時供給し、反応槽内液のpH値を液温25℃基準でpH12.0以上14.0以下に、アンモニウムイオンの濃度を3g/L以上25g/L以下に維持することが必要となる。 Next, while stirring this pre-reaction aqueous solution, the raw material aqueous solution is supplied. As a result, an aqueous solution for nucleation, which is the aqueous solution for reaction in the nucleation process, is formed in the reaction tank. Since the pH value of this aqueous solution for nucleation is in the above-mentioned range, in the nucleation process, nuclei do not grow much and nucleation occurs preferentially. In the nucleation process, the pH value and ammonium ion concentration of the aqueous solution for nucleation change with nucleation, so it is necessary to supply an alkaline aqueous solution and an ammonia aqueous solution at an appropriate time to maintain the pH value of the liquid in the reaction tank at pH 12.0 to 14.0 at a liquid temperature of 25°C and the ammonium ion concentration at 3 g/L to 25 g/L.

核生成工程においては、反応槽内に不活性ガスを流通させ、反応雰囲気を酸素濃度が2容量%以下の非酸化性雰囲気に調整することが必要となる。反応雰囲気の調整は、通常、原料水溶液の供給を開始する前に行うことが好ましい。これにより、この複合水酸化物を前駆体とする正極活物質の内部に凝集部が十分に形成され、空間部を形成することによる粒子密度の低下を抑制することが可能となる。 In the nucleation step, it is necessary to circulate an inert gas through the reaction vessel and adjust the reaction atmosphere to a non-oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 2% by volume or less. The reaction atmosphere is usually adjusted preferably before starting to supply the raw material aqueous solution. This allows sufficient formation of agglomerates within the positive electrode active material using this composite hydroxide as a precursor, making it possible to suppress a decrease in particle density due to the formation of voids.

核生成工程では、核生成用水溶液に、原料水溶液、アルカリ水溶液、およびアンモニウムイオン供給体を含む水溶液を供給することにより、連続して新しい核の生成が継続される。そして、核生成用水溶液中に、所定量の核が生成した時点で、核生成工程を終了する。 In the nucleation process, new nuclei are continuously generated by supplying the aqueous solution for nucleation with an aqueous solution containing the raw material aqueous solution, an aqueous alkali solution, and an aqueous solution containing an ammonium ion donor. Then, when a predetermined amount of nuclei are generated in the aqueous solution for nucleation, the nucleation process is terminated.

この際、核の生成量は、核生成用水溶液に供給した原料水溶液に含まれる金属化合物の量から判断することができる。核生成工程における核の生成量は、特に制限されるものではないが、粒度分布の狭い複合水酸化物の二次粒子を得るためには、核生成工程および粒子成長工程を通じて供給する原料水溶液に含まれる金属化合物中の金属元素に対して、0.1原子%以上2原子%以下とすることが好ましく、0.1原子%以上1.5原子%以下とすることがより好ましい。なお、核生成工程における反応時間は、通常0.2分以上5分以下である。 In this case, the amount of nuclei generated can be determined from the amount of metal compounds contained in the raw aqueous solution supplied to the aqueous solution for nucleation. The amount of nuclei generated in the nucleation process is not particularly limited, but in order to obtain secondary particles of composite hydroxides with a narrow particle size distribution, it is preferable to set the amount of nuclei to 0.1 atomic % or more and 2 atomic % or less, and more preferably 0.1 atomic % or more and 1.5 atomic % or less, of the metal elements in the metal compounds contained in the raw aqueous solution supplied through the nucleation process and the particle growth process. The reaction time in the nucleation process is usually 0.2 minutes or more and 5 minutes or less.

[粒子成長工程]
核生成工程終了後、反応槽内の核生成用水溶液のpH値を、液温25℃基準で10.5以上12.0以下に調整し、粒子成長工程における反応水溶液である粒子成長用水溶液を形成する。pH値は、アルカリ水溶液の供給を停止することでも調整可能であるが、粒度分布の狭い複合水酸化物の二次粒子を得るためには、一旦、すべての水溶液の供給を停止してpH値を調整することが好ましい。具体的には、すべての水溶液の供給を停止した後、核生成用水溶液に、原料となる金属化合物を構成する酸と同種の無機酸を供給することにより、pH値を調整することが好ましい。
[Particle growth process]
After the nucleation step is completed, the pH value of the aqueous solution for nucleation in the reaction tank is adjusted to 10.5 or more and 12.0 or less based on a liquid temperature of 25°C, to form an aqueous solution for particle growth, which is a reaction aqueous solution in the particle growth step. The pH value can also be adjusted by stopping the supply of the aqueous alkaline solution, but in order to obtain secondary particles of composite hydroxide with a narrow particle size distribution, it is preferable to stop the supply of all aqueous solutions once and adjust the pH value. Specifically, it is preferable to adjust the pH value by supplying the aqueous solution for nucleation with the same type of inorganic acid as the acid constituting the raw metal compound after stopping the supply of all aqueous solutions.

次に、この粒子成長用水溶液を撹拌しながら、原料水溶液の供給を再開する。この際、粒子成長用水溶液のpH値は上述した範囲にあるため、新たな核はほとんど生成せず、核(粒子)成長が進行し、所定の粒径を有する複合水酸化物の二次粒子が形成される。なお、粒子成長工程においても、粒子成長に伴い、粒子成長用水溶液のpH値およびアンモニウムイオン濃度は変化するので、アルカリ水溶液およびアンモニア水溶液を適時供給し、pH値およびアンモニウムイオン濃度を上記範囲に維持することが必要となる。 Next, while stirring the aqueous solution for particle growth, the supply of the raw material aqueous solution is resumed. At this time, since the pH value of the aqueous solution for particle growth is within the above-mentioned range, almost no new nuclei are generated, and nucleus (particle) growth progresses, forming secondary particles of composite hydroxide having a predetermined particle size. Note that, even during the particle growth process, the pH value and ammonium ion concentration of the aqueous solution for particle growth change with particle growth, so it is necessary to supply an alkaline aqueous solution and an ammonia aqueous solution at appropriate times to maintain the pH value and ammonium ion concentration within the above-mentioned range.

特に、本発明の複合水酸化物の製造方法においては、粒子成長工程の途中で、原料水溶液の供給を継続しながら、雰囲気ガスを導入することにより、反応雰囲気を、非酸化性雰囲気から酸素の濃度が2容量%を超えて5容量%以下の酸化性雰囲気に切り替えたり、この酸化性雰囲気から酸素濃度が2容量%以下の非酸化性雰囲気に切り替えたりする操作を行う。 In particular, in the method for producing a composite hydroxide of the present invention, during the particle growth step, the supply of the raw material aqueous solution is continued while atmospheric gas is introduced to switch the reaction atmosphere from a non-oxidizing atmosphere to an oxidizing atmosphere in which the oxygen concentration is more than 2% by volume and not more than 5% by volume, or from this oxidizing atmosphere to a non-oxidizing atmosphere in which the oxygen concentration is 2% by volume or less.

粒子成長工程においては、散気管を用いて、反応槽内の反応水溶液に不活性ガスおよび/または酸化性ガスを流通させて、酸化性雰囲気から非酸化性雰囲気への切り替え、あるいは、非酸化性雰囲気から酸化性雰囲気への切り替えを速やかに行うことが好ましい。不活性ガスおよび/または酸化性ガスの反応槽内の反応水溶液への供給方法は、反応水溶液と接する反応槽内の空間への供給も可能であるが、散気管を用いて、不活性ガスおよび/または酸化性ガスを反応水溶液中に直接供給する方法を採ることが好ましい。これにより、雰囲気の切り替え時間を短縮することができ、中心部の大きさ、第1の低密度層、高密度層、第2の低密度層、および外殻層の厚さを適切に設定することが可能となる。 In the particle growth process, it is preferable to use an air diffuser to circulate an inert gas and/or an oxidizing gas through the aqueous reaction solution in the reaction tank, and to quickly switch from an oxidizing atmosphere to a non-oxidizing atmosphere, or from a non-oxidizing atmosphere to an oxidizing atmosphere. The inert gas and/or the oxidizing gas can be supplied to the aqueous reaction solution in the reaction tank by supplying it to the space in the reaction tank that is in contact with the aqueous reaction solution, but it is preferable to use an air diffuser to directly supply the inert gas and/or the oxidizing gas into the aqueous reaction solution. This shortens the time required to switch the atmosphere, and makes it possible to appropriately set the size of the center, the thickness of the first low-density layer, the high-density layer, the second low-density layer, and the outer shell layer.

このような複合水酸化物の製造方法では、核生成工程および粒子成長工程において、金属イオンは、核または一次粒子となって析出する。このため、核生成用水溶液および粒子成長用水溶液中の金属成分に対する液体成分の割合が増加する。この結果、見かけ上、原料水溶液の濃度が低下し、特に、粒子成長工程においては、複合水酸化物の二次粒子の成長が停滞する可能性がある。したがって、液体成分の増加を抑制するため、核生成工程終了後から粒子成長工程の途中で、粒子成長用水溶液の液体成分の一部を反応槽外に排出することが好ましい。具体的には、原料水溶液、アルカリ水溶液およびアンモニウムイオン供給体を含む水溶液の供給および攪拌を一旦停止し、粒子成長用水溶液中の核や複合水酸化物を沈降させて、粒子成長用水溶液の上澄み液を排出することが好ましい。このような操作により、粒子成長用水溶液における混合水溶液の相対的な濃度を高めることができるため、粒子成長の停滞を防止し、得られる複合水酸物の二次粒子の粒度分布を好適な範囲に制御することができるばかりでなく、二次粒子全体としての密度も向上させることができる。 In such a method for producing a composite hydroxide, in the nucleation step and the particle growth step, the metal ions precipitate as nuclei or primary particles. Therefore, the ratio of liquid components to metal components in the aqueous solution for nucleation and the aqueous solution for particle growth increases. As a result, the apparent concentration of the raw material aqueous solution decreases, and in particular, in the particle growth step, the growth of secondary particles of the composite hydroxide may stagnate. Therefore, in order to suppress the increase in the liquid components, it is preferable to discharge a part of the liquid components of the aqueous solution for particle growth outside the reaction tank after the end of the nucleation step and during the particle growth step. Specifically, it is preferable to temporarily stop the supply and stirring of the aqueous solution containing the raw material aqueous solution, the alkaline aqueous solution, and the ammonium ion donor, settle the nuclei and composite hydroxide in the aqueous solution for particle growth, and discharge the supernatant of the aqueous solution for particle growth. By such an operation, the relative concentration of the mixed aqueous solution in the aqueous solution for particle growth can be increased, preventing stagnation of particle growth and controlling the particle size distribution of the secondary particles of the obtained composite hydroxide within a suitable range, as well as improving the density of the secondary particles as a whole.

[複合水酸化物の二次粒子の粒径制御]
複合水酸化物の二次粒子の粒径は、粒子成長工程や核生成工程の時間、核生成用水溶液や粒子成長用水溶液のpH値や、原料水溶液の供給量により制御することができる。たとえば、核生成工程を高いpH値で行うことにより、または、粒子生成工程の時間を長くすることにより、供給する原料水溶液に含まれる金属化合物の量を増やし、核の生成量を増加させ、得られる複合水酸化物の二次粒子の粒径を小さくすることができる。反対に、核生成工程における核の生成量を抑制することで、得られる複合水酸化物の二次粒子の粒径を大きくすることができる。
[Particle size control of secondary particles of composite hydroxide]
The particle size of the secondary particles of the composite hydroxide can be controlled by the time of the particle growth step or nucleation step, the pH value of the aqueous solution for nucleation or the aqueous solution for particle growth, or the supply amount of the raw aqueous solution. For example, by performing the nucleation step at a high pH value or by lengthening the time of the particle generation step, the amount of metal compound contained in the raw aqueous solution supplied can be increased, the amount of nuclei generated can be increased, and the particle size of the secondary particles of the composite hydroxide obtained can be reduced. Conversely, by suppressing the amount of nuclei generated in the nucleation step, the particle size of the secondary particles of the composite hydroxide obtained can be increased.

[晶析反応の別実施態様]
本発明の複合水酸化物の製造方法では、核生成用水溶液とは別に、粒子成長工程に適したpH値およびアンモニウムイオン濃度に調整された成分調整用水溶液を用意し、この成分調整用水溶液に、核生成工程後の核生成用水溶液、好ましくは核生成工程後の核生成用水溶液から液体成分の一部を除去したものを添加および混合して、これを粒子成長用水溶液として、粒子成長工程を行ってもよい。
[Another embodiment of the crystallization reaction]
In the method for producing a composite hydroxide of the present invention, a component adjusting aqueous solution adjusted to a pH value and ammonium ion concentration suitable for the particle growth step may be prepared separately from the nucleation aqueous solution, and the nucleation aqueous solution after the nucleation step, preferably the nucleation aqueous solution after the nucleation step from which some of the liquid components have been removed, may be added to and mixed with this component adjusting aqueous solution to form the particle growth aqueous solution, and the particle growth step may be carried out using this aqueous solution.

この場合、核生成工程と粒子成長工程の分離をより確実に行うことができるため、それぞれの工程における反応水溶液を、最適な状態に制御することができる。特に、粒子成長工程の開始時から粒子成長用水溶液のpH値を最適な範囲に制御することができるため、得られる複合水酸化物の二次粒子の粒度分布をより狭いものとすることができる。 In this case, the nucleation process and the particle growth process can be separated more reliably, so that the reaction aqueous solution in each process can be controlled to an optimal state. In particular, the pH value of the aqueous solution for particle growth can be controlled to an optimal range from the start of the particle growth process, so that the particle size distribution of the secondary particles of the resulting composite hydroxide can be made narrower.

(8-2)供給水溶液
a)原料水溶液
本発明においては、原料水溶液中に含まれる金属元素の比率が、概ね、得られる複合水酸化物の組成比となる。
(8-2) Aqueous Solution to be Supplied a) Raw Aqueous Solution In the present invention, the ratio of metal elements contained in the raw aqueous solution is approximately the composition ratio of the resulting composite hydroxide.

原料水溶液を調製するための、遷移金属の化合物は、特に制限されることはないが、取扱いの容易性から、水溶性の硝酸塩、硫酸塩、および塩化物などを用いることが好ましく、コストやハロゲンの混入を防止する観点から、硫酸塩を好適に用いることが特に好ましい。 The transition metal compound used to prepare the raw aqueous solution is not particularly limited, but from the standpoint of ease of handling, it is preferable to use water-soluble nitrates, sulfates, chlorides, etc., and from the standpoint of cost and preventing the inclusion of halogens, it is particularly preferable to use sulfates.

また、複合水酸化物中に添加元素M(Mは、Mg、Al、Si、Ca、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の添加元素)を含有させる場合には、添加元素Mを供給するための化合物としては、同様に水溶性の化合物が好ましく、たとえば、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸チタン、ペルオキソチタン酸アンモニウム、シュウ酸チタンカリウム、硫酸バナジウム、バナジン酸アンモニウム、硫酸クロム、クロム酸カリウム、硫酸ジルコニウム、シュウ酸ニオブ、モリブデン酸アンモニウム、硫酸ハフニウム、タンタル酸ナトリウム、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸アンモニウムなどを好適に用いることができる。 In addition, when the composite hydroxide contains an additive element M (wherein M is one or more additive elements selected from Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W), the compound for supplying the additive element M is preferably a water-soluble compound, such as magnesium sulfate, aluminum sulfate, sodium silicate, calcium sulfate, titanium sulfate, ammonium peroxotitanate, potassium titanium oxalate, vanadium sulfate, ammonium vanadate, chromium sulfate, potassium chromate, zirconium sulfate, niobium oxalate, ammonium molybdate, hafnium sulfate, sodium tantalate, sodium tungstate, and ammonium tungstate.

原料水溶液の濃度は、金属化合物の合計で、好ましくは1mol/L以上2.6mol/L以下、より好ましくは1.5mol/L以上2.2mol/L以下とする。 The concentration of the raw material aqueous solution, in terms of the total metal compounds, is preferably 1 mol/L or more and 2.6 mol/L or less, and more preferably 1.5 mol/L or more and 2.2 mol/L or less.

また、原料水溶液の供給量は、粒子成長工程の終了時点において、粒子成長用水溶液中の生成物の濃度が、好ましくは30g/L以上200g/L以下、より好ましくは80g/L以上150g/L以下となるようにする。 The amount of raw material aqueous solution supplied is preferably such that the concentration of the product in the aqueous solution for particle growth at the end of the particle growth process is 30 g/L or more and 200 g/L or less, more preferably 80 g/L or more and 150 g/L or less.

b)アルカリ水溶液
反応水溶液中のpH値を調整するアルカリ水溶液は、特に制限されることはなく、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの一般的なアルカリ金属水酸化物水溶液を用いることができる。なお、アルカリ金属水酸化物を、直接、反応水溶液に添加することもできるが、pH制御の容易さから、水溶液として添加することが好ましい。この場合、アルカリ金属水酸化物水溶液の濃度を、好ましくは20質量%以上50質量%以下、より好ましくは20質量%以上30質量%以下とする。
b) Alkaline aqueous solution The alkaline aqueous solution for adjusting the pH value in the reaction aqueous solution is not particularly limited, and a general aqueous solution of an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used. The alkali metal hydroxide can be added directly to the reaction aqueous solution, but it is preferable to add it as an aqueous solution from the viewpoint of ease of pH control. In this case, the concentration of the aqueous solution of the alkali metal hydroxide is preferably 20% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 20% by mass or more and 30% by mass or less.

アルカリ水溶液の供給方法は、反応水溶液のpH値が局所的に高くならず、かつ、所定の範囲に維持される限り、特に制限されることはない。たとえば、反応水溶液を十分に撹拌しながら、定量ポンプなどの流量制御が可能なポンプにより供給すればよい。 There are no particular limitations on the method of supplying the alkaline aqueous solution, so long as the pH value of the reaction solution does not become locally high and is maintained within a specified range. For example, the reaction solution may be supplied using a pump capable of flow control, such as a metering pump, while thoroughly stirring the reaction solution.

c)アンモニウム供給体を含む水溶液
アンモニウムイオン供給体を含む水溶液も、特に制限されることはなく、たとえば、アンモニア水、または、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、もしくは、フッ化アンモニウムなどの水溶液を使用することができる。
c) Aqueous Solution Containing Ammonium Donor The aqueous solution containing the ammonium ion donor is not particularly limited, and for example, an aqueous solution of ammonia water, ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium carbonate, ammonium fluoride, or the like can be used.

アンモニウムイオン供給体として、アンモニア水を使用する場合には、その濃度は、好ましくは20質量%以上30質量%以下、より好ましくは22質量%以上28質量%以下とする。アンモニア水の濃度をこのような範囲に規制することにより、揮発などによるアンモニアの損失を最小限に抑制することができるため、生産効率の向上を図ることが可能となる。 When using ammonia water as the ammonium ion donor, its concentration is preferably 20% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 22% by mass or more and 28% by mass or less. By restricting the concentration of ammonia water to this range, it is possible to minimize the loss of ammonia due to evaporation, etc., and therefore it is possible to improve production efficiency.

なお、アンモニウムイオン供給体を含む水溶液の供給方法も、アルカリ水溶液と同様に、流量制御が可能なポンプにより供給することができる。 The aqueous solution containing the ammonium ion donor can be supplied using a pump capable of controlling the flow rate, similar to the alkaline aqueous solution.

[pH値]
本発明の複合水酸化物の製造方法においては、反応水溶液の液温25℃基準におけるpH値を、核生成工程においては12.0以上14.0以下に、粒子成長工程においては10.5以上12.0以下に制御することが必要となる。なお、いずれの工程においても、晶析反応中のpH値の変動幅は、±0.2以内に制御することが好ましい。pH値の変動幅が大きい場合には、核生成量と粒子成長の割合が一定とならず、粒度分布の狭い複合水酸化物の二次粒子を得ることが困難となる。なお、反応水溶液のpH値はpH計により測定することができる。
[pH value]
In the method for producing a composite hydroxide of the present invention, it is necessary to control the pH value of the reaction aqueous solution at a liquid temperature of 25°C to 12.0 or more and 14.0 or less in the nucleation step, and to 10.5 or more and 12.0 or less in the particle growth step. In either step, it is preferable to control the fluctuation range of the pH value during the crystallization reaction within ±0.2. If the fluctuation range of the pH value is large, the ratio of the amount of nucleation and the particle growth will not be constant, making it difficult to obtain secondary particles of a composite hydroxide with a narrow particle size distribution. The pH value of the reaction aqueous solution can be measured by a pH meter.

[反応雰囲気]
a)非酸化性雰囲気
本発明の製造方法においては、複合水酸化物の二次粒子の中心部、高密度層、および外殻層を形成する段階における反応雰囲気は、非酸化性雰囲気である。具体的には、不活性ガスなどの非酸化性ガスを導入することにより、反応雰囲気中における酸素濃度が、2容量%以下、好ましくは1容量%以下である非酸化性雰囲気となるように、酸素と不活性ガスの混合雰囲気に制御する。
[Reaction atmosphere]
a) Non-oxidizing atmosphere In the manufacturing method of the present invention, the reaction atmosphere in the stage of forming the center, high density layer, and outer shell layer of the secondary particle of the composite hydroxide is a non-oxidizing atmosphere. Specifically, by introducing a non-oxidizing gas such as an inert gas, the reaction atmosphere is controlled to a mixed atmosphere of oxygen and inert gas so that the oxygen concentration in the reaction atmosphere is 2% by volume or less, preferably 1% by volume or less.

b)酸化性雰囲気
一方、複合水酸化物の二次粒子の第1の低密度層および第2の低密度層を形成する段階では、反応雰囲気を、酸化性雰囲気に制御する。具体的には、反応雰囲気中における酸素濃度が、2容量%を超えて5容量%以下となるように、好ましくは3容量%以上となるように制御する。反応雰囲気中の酸素濃度をこのような範囲に制御することにより、粒子成長が抑制され、微細一次粒子の平均粒径が0.02μm以上0.3μm以下となるため、中心部、高密度層、および外殻層と十分な密度差を有する第1の低密度層および第2の低密度層を形成することができる。反応雰囲気中における酸素濃度が、5容量%を超えると、少なくともニッケル、マンガン、およびコバルトを含有する組成の三元系の複合水酸化物では、微細一次粒子の平均粒径が0.02μm未満となって、高密度層および外殻層に吸収される微細一次粒子の総量が不十分となって、このような複合水酸化物を前駆体として得られたリチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物において、その粒子強度の向上が十分に図られない。一方、反応雰囲気中における酸素濃度が2容量%以下であると、微細一次粒子の平均粒径が0.3μmを超えてしまい、中心部、高密度層、および外殻層を構成する板状一次粒子と、第1の低密度層および第2の低密度層を構成する微細一次粒子との間でその粒径の差が小さくなりすぎて、低密度層の収縮による、空間部の形成が不十分となるおそれがある。
b) Oxidizing atmosphere On the other hand, in the stage of forming the first low-density layer and the second low-density layer of the secondary particles of the composite hydroxide, the reaction atmosphere is controlled to be an oxidizing atmosphere. Specifically, the oxygen concentration in the reaction atmosphere is controlled to be more than 2% by volume and less than 5% by volume, preferably more than 3% by volume. By controlling the oxygen concentration in the reaction atmosphere to be in such a range, particle growth is suppressed, and the average particle size of the fine primary particles is 0.02 μm or more and 0.3 μm or less, so that the first low-density layer and the second low-density layer having a sufficient density difference with the center, the high-density layer, and the outer shell layer can be formed. When the oxygen concentration in the reaction atmosphere exceeds 5% by volume, in a ternary composite hydroxide having a composition containing at least nickel, manganese, and cobalt, the average particle size of the fine primary particles is less than 0.02 μm, and the total amount of the fine primary particles absorbed in the high-density layer and the outer shell layer becomes insufficient, and in the lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide obtained using such a composite hydroxide as a precursor, the particle strength is not sufficiently improved. On the other hand, if the oxygen concentration in the reaction atmosphere is 2% by volume or less, the average particle size of the fine primary particles will exceed 0.3 μm, and the difference in particle size between the plate-like primary particles constituting the center, high-density layer, and outer shell layer and the fine primary particles constituting the first low-density layer and the second low-density layer will become too small, which may result in insufficient formation of spaces due to shrinkage of the low-density layer.

同様の理由により、非酸化性雰囲気と酸化性雰囲気における酸素の濃度の差は、1.0容量%以上であることが好ましく、2.0容量%以上あることがより好ましい。 For the same reason, the difference in oxygen concentration between the non-oxidizing atmosphere and the oxidizing atmosphere is preferably 1.0% by volume or more, and more preferably 2.0% by volume or more.

c)反応雰囲気の切り替え
粒子成長段階の第1段階(初期段階)における非酸化性雰囲気による晶析反応は、粒子成長工程時間の全体に対して、好ましくは8%以上20%以下、より好ましくは10%以上18%以下とする。
c) Switching of reaction atmosphere The crystallization reaction in a non-oxidizing atmosphere in the first stage (initial stage) of the particle growth stage is preferably 8% or more and 20% or less, more preferably 10% or more and 18% or less, of the entire particle growth process time.

第2段階における酸化性雰囲気による晶析反応(非酸化性雰囲気から酸化性雰囲気への切り替え時間を含む)は、粒子成長工程時間の全体に対して、好ましくは2%以上20%以下、より好ましくは3%以上15%以下とする。ただし、第2段階と第4段階の酸化性雰囲気での晶析反応全体の割合が好ましくは4%以上45%以下、より好ましくは5%以上35%以下の範囲から外れないようにする。 The crystallization reaction in the oxidizing atmosphere in the second stage (including the time to switch from the non-oxidizing atmosphere to the oxidizing atmosphere) is preferably 2% to 20% and more preferably 3% to 15% of the total particle growth process time. However, the proportion of the total crystallization reaction in the oxidizing atmosphere in the second and fourth stages should preferably not deviate from the range of 4% to 45%, and more preferably 5% to 35%.

第3段階における非酸化性雰囲気による晶析反応(酸化性雰囲気から非酸化性雰囲気への切り替え時間を含む)は、粒子成長工程時間の全体に対して、好ましくは12%以上40%以下、より好ましくは14%以上34%以下として、2回目の前記酸化性雰囲気への切り替えを、前記粒子成長工程の開始から該粒子成長工程の全体に対して3%以上40%以下、好ましくは4%以上25%以下で行う。 The crystallization reaction in the non-oxidizing atmosphere in the third stage (including the time for switching from the oxidizing atmosphere to the non-oxidizing atmosphere) is preferably 12% to 40% and more preferably 14% to 34% of the total particle growth process time, and the second switch to the oxidizing atmosphere is performed from the start of the particle growth process for 3% to 40% and more preferably 4% to 25% of the total particle growth process.

第4段階における酸化性雰囲気による晶析反応(非酸化性雰囲気から酸化性雰囲気への切り替え時間を含む)は、第2段階の晶析反応の割合の好ましくは1.2倍以上2.5倍以下、より好ましくは1.5倍以上2.0倍以下であって、粒子成長工程時間の全体に対して、好ましくは3%以上40%以下、より好ましくは4%以上25%以下とする。 The crystallization reaction in the oxidizing atmosphere in the fourth stage (including the time for switching from a non-oxidizing atmosphere to an oxidizing atmosphere) is preferably 1.2 to 2.5 times, more preferably 1.5 to 2.0 times, the rate of the crystallization reaction in the second stage, and is preferably 3% to 40%, more preferably 4% to 25% of the total particle growth process time.

第5段階における非酸化性雰囲気による晶析反応(酸化性雰囲気から非酸化性雰囲気への切り替え時間を含む)は、粒子成長工程時間の全体に対して、好ましくは10%以上50%以下、より好ましくは25%以上45%以下として、十分な外殻部の骨格を形成することが好ましい。所定時間の経過後、最終的に晶析反応を終了させる。 The crystallization reaction in the non-oxidizing atmosphere in the fifth stage (including the time to switch from the oxidizing atmosphere to the non-oxidizing atmosphere) is preferably 10% to 50%, more preferably 25% to 45%, of the total particle growth process time, so that a sufficient outer shell skeleton is formed. After a predetermined time has elapsed, the crystallization reaction is finally terminated.

なお、それぞれの段階における晶析反応の割合というのは、粒子成長工程において添加される全金属量に対する、それぞれの段階で添加される金属量の割合で定義される。実際の操業においては、これらは、原料水溶液を一定に供給して、添加される金属量を一定にすることで、粒子成長工程全体の時間に対して、それぞれの晶析反応時間が所定の割合となるように制御することができる。 The rate of crystallization reaction at each stage is defined as the ratio of the amount of metal added at each stage to the total amount of metal added in the particle growth process. In actual operation, these can be controlled so that the time of each crystallization reaction is a specified ratio to the total time of the particle growth process by supplying a constant amount of raw material aqueous solution and keeping the amount of metal added constant.

このような晶析反応により、
複数の板状一次粒子および該板状一次粒子よりも小さな微細一次粒子が凝集して形成された二次粒子からなり、
前記二次粒子は、主として前記板状一次粒子が凝集して形成された中心部と、該中心部の外側に、主として前記微細一次粒子が凝集して形成された第1の低密度層と、第1の低密度層の外側に、主として前記板状一次粒子が凝集して形成された高密度層と、該高密度層の外側に、主として前記微細一次粒子が凝集して形成された第2の低密度層と、第2の低密度層の外側に、主として前記板状一次粒子が凝集して形成された外殻層とを備え、および、
タップ密度が、0.95g/cm以上であり、
前記二次粒子の平均粒径MVが、3μm以上12μm以下であり、かつ、前記二次粒子の粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径MV〕が、0.65以下である、
複合水酸化物が得られる。
By such a crystallization reaction,
The secondary particles are formed by agglomeration of a plurality of plate-like primary particles and fine primary particles smaller than the plate-like primary particles,
the secondary particles have a center portion mainly formed by the aggregation of the plate-like primary particles, a first low-density layer formed mainly by the aggregation of the fine primary particles outside the center portion, a high-density layer formed mainly by the aggregation of the plate-like primary particles outside the first low-density layer, a second low-density layer formed mainly by the aggregation of the fine primary particles outside the high-density layer, and an outer shell layer formed mainly by the aggregation of the plate-like primary particles outside the second low-density layer;
The tap density is 0.95 g/ cm3 or more,
The average particle size MV of the secondary particles is 3 μm or more and 12 μm or less, and the index showing the spread of the particle size distribution of the secondary particles, [(d90-d10)/average particle size MV], is 0.65 or less.
A composite hydroxide is obtained.

(9)母材であるリチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物の製造方法
母材である複合酸化物は、前記複合水酸化物とリチウム化合物を混合して、リチウム混合物を形成する混合工程と、前記混合工程で形成された前記リチウム混合物を、酸化性雰囲気中、650℃以上920℃以下の温度で焼成する焼成工程により得られる。
(9) Method for Producing Lithium Nickel Manganese Cobalt-Containing Composite Oxide as Base Material The composite oxide as base material is obtained by a mixing step of mixing the composite hydroxide with a lithium compound to form a lithium mixture, and a firing step of firing the lithium mixture formed in the mixing step at a temperature of 650° C. or higher and 920° C. or lower in an oxidizing atmosphere.

(9-1)熱処理工程
任意的な工程であり、リチウム化合物との混合の前に複合水酸化物を熱処理粒子(余剰水分を除去された複合水酸化物、および/または、酸化物に転換された複合酸化物)とする。
(9-1) Heat Treatment Step This is an optional step in which the composite hydroxide is heat-treated into particles (composite hydroxide from which excess water has been removed and/or composite oxide converted into oxide) before being mixed with the lithium compound.

熱処理温度は、105℃以上750℃以下であり、これにより、熱処理粒子に焼成工程後まで残留する水分を一定量まで減少させることができ、得られる母材である複合酸化物の組成のばらつきを抑制することができる。 The heat treatment temperature is between 105°C and 750°C, which reduces the amount of moisture remaining in the heat-treated particles after the firing process to a certain level and suppresses variation in the composition of the composite oxide, which is the base material obtained.

熱処理時間は、特に制限されないが、複合水酸化物中の余剰水分を十分に除去する観点から、少なくとも1時間とすることが好ましく、5時間以上15時間以下とすることがより好ましい。 The heat treatment time is not particularly limited, but from the viewpoint of sufficiently removing excess water in the composite hydroxide, it is preferable to set it to at least 1 hour, and more preferably to 5 hours or more and 15 hours or less.

(9-2)混合工程
混合工程は、複合水酸化物または熱処理粒子に、リチウム化合物を混合して、リチウム混合物を得る工程である。
(9-2) Mixing Step The mixing step is a step of mixing the composite hydroxide or the heat-treated particles with a lithium compound to obtain a lithium mixture.

混合工程では、リチウム混合物中のリチウム以外の金属原子、具体的には、ニッケルマンガンコバルトおよび添加元素Mとの原子数の和(Me)と、リチウムの原子数(Li)との比(Li/Me)が、0.95以上1.5以下、好ましくは1.0以上1.5以下、より好ましくは1.0以上1.35以下、さらに好ましくは1.0以上1.2以下となるように、複合水酸化物または熱処理粒子とリチウム化合物を混合する。 In the mixing step, the composite hydroxide or heat-treated particles and the lithium compound are mixed so that the ratio (Li/Me) of the sum of the number of atoms of metal atoms other than lithium in the lithium mixture, specifically, nickel manganese cobalt and the added element M (Me) to the number of lithium atoms (Li) is 0.95 or more and 1.5 or less, preferably 1.0 or more and 1.5 or less, more preferably 1.0 or more and 1.35 or less, and even more preferably 1.0 or more and 1.2 or less.

混合工程で使用するリチウム化合物は、特に制限されることはないが、入手の容易性から、水酸化リチウム、硝酸リチウム、炭酸リチウム、またはこれらの混合物を用いることが好ましい。特に、取り扱いの容易さや品質の安定性を考慮すると、水酸化リチウムまたは炭酸リチウムを用いることが好ましい。 The lithium compound used in the mixing step is not particularly limited, but it is preferable to use lithium hydroxide, lithium nitrate, lithium carbonate, or a mixture of these because of their ease of availability. In particular, it is preferable to use lithium hydroxide or lithium carbonate because of their ease of handling and quality stability.

複合水酸化物または熱処理粒子とリチウム化合物は、微粉が生じない程度に十分に混合することが好ましい。混合が不十分であると、個々の粒子間でLi/Meにばらつきが生じ、十分な電池特性を得ることができない場合がある。なお、混合には、一般的な混合機を使用することができる。たとえば、シェーカーミキサー、レーディゲミキサー、ジュリアミキサー、Vブレンダーなどを用いることができる。 It is preferable to mix the composite hydroxide or heat-treated particles and the lithium compound thoroughly enough to avoid the formation of fine powder. If the mixing is insufficient, the Li/Me ratio will vary between individual particles, and sufficient battery characteristics may not be obtained. A general mixer can be used for mixing. For example, a shaker mixer, a Loedige mixer, a Julia mixer, a V blender, etc. can be used.

(9-3)仮焼工程
リチウム化合物として、水酸化リチウムや炭酸リチウムを使用する場合には、混合工程後、焼成工程の前に、リチウム混合物を、後述する焼成温度よりも低温、かつ、350℃以上800℃以下、好ましくは450℃以上780℃以下で仮焼する仮焼工程を行ってもよい。これにより、複合水酸化物または熱処理粒子中に、リチウムを十分に拡散させることができ、より均一なリチウム複合酸化物を得ることができる。
(9-3) Calcination Step When lithium hydroxide or lithium carbonate is used as the lithium compound, after the mixing step and before the calcination step, a calcination step may be performed in which the lithium mixture is calcined at a temperature lower than the calcination temperature described below and at 350° C. or higher and 800° C. or lower, preferably 450° C. or higher and 780° C. or lower. This allows lithium to be sufficiently diffused in the composite hydroxide or heat-treated particles, and a more uniform lithium composite oxide can be obtained.

上記温度での保持時間は、1時間以上10時間以下とすることが好ましく、3時間以上6時間以下とすることがより好ましい。また、仮焼工程における雰囲気は、後述する焼成工程と同様に、酸化性雰囲気とすることが好ましく、酸素濃度が18容量%以上100容量%以下の雰囲気とすることがより好ましい。 The holding time at the above temperature is preferably 1 hour to 10 hours, more preferably 3 hours to 6 hours. The atmosphere in the calcination step is preferably an oxidizing atmosphere, similar to the firing step described below, and more preferably an atmosphere with an oxygen concentration of 18% by volume to 100% by volume.

(9-4)焼成工程
焼成工程は、混合工程で得られたリチウム混合物を所定条件の下で焼成し、複合水酸化物または熱処理粒子中にリチウムを拡散させて、リチウム複合酸化物を得る工程である。
(9-4) Calcination Step The calcination step is a step in which the lithium mixture obtained in the mixing step is calcined under predetermined conditions to diffuse lithium into the composite hydroxide or the heat-treated particles, thereby obtaining a lithium composite oxide.

この焼成工程において、複合水酸化物および熱処理粒子の中心部、高密度層、および高密度層を構成する板状一次粒子は、微細一次粒子を吸収しつつ、焼結収縮し、焼結後の一次粒子が、正極活物質における外殻部および凝集部を形成する。なお微細一次粒子は、板状一次粒子よりも低温域から焼結し始め、かつ、板状一次粒子よりも収縮量が大きいため、第1の低密度層および第2の低密度層は、焼結の進行が遅い中心部、高密度層、および外殻層に吸収され、適度な大きさの空間部が気孔として形成される。この際、板状一次粒子同士は隣接する板状一次粒子との連結を維持したまま、焼結収縮するため、得られる正極活物質においては、外殻部と凝集部との間で電気的に導通し、かつ、その経路の断面積を十分に確保することができる。この結果、正極活物質の内部抵抗が大幅に減少し、二次電池を構成した場合に、電池容量やサイクル特性を損ねることなく、出力特性を改善することが可能となる。 In this firing process, the central portion, the high density layer, and the plate-like primary particles constituting the high density layer of the composite hydroxide and heat-treated particles shrink during sintering while absorbing the fine primary particles, and the primary particles after sintering form the outer shell and aggregate portions of the positive electrode active material. Note that the fine primary particles begin to sinter at a lower temperature range than the plate-like primary particles, and shrink more than the plate-like primary particles, so the first low density layer and the second low density layer are absorbed by the central portion, the high density layer, and the outer shell layer, where sintering progresses more slowly, and moderately sized spaces are formed as pores. At this time, the plate-like primary particles shrink during sintering while maintaining the connection with the adjacent plate-like primary particles, so that in the obtained positive electrode active material, electrical conduction is established between the outer shell and the aggregate portions, and the cross-sectional area of the path can be sufficiently secured. As a result, the internal resistance of the positive electrode active material is significantly reduced, and when a secondary battery is constructed, it is possible to improve the output characteristics without impairing the battery capacity or cycle characteristics.

このような複合酸化物の粒子構造は、基本的に、前駆体である複合水酸化物の粒子構造に応じて定まるものであるが、その組成や焼成条件などの影響を受けることがあるため、予備試験を行った上で、所望の構造となるように、それぞれの条件を適宜調整することが好ましい。 The particle structure of such composite oxides is basically determined by the particle structure of the precursor composite hydroxide, but it can be affected by the composition and sintering conditions, so it is preferable to conduct preliminary tests and then adjust the respective conditions appropriately to obtain the desired structure.

なお、焼成工程に用いられる炉は、特に制限されないが、バッチ式あるいは連続式の電気炉を用いることが好ましい。熱処理工程および仮焼工程に用いる炉についても同様である。 The furnace used in the firing step is not particularly limited, but it is preferable to use a batch or continuous electric furnace. The same applies to the furnaces used in the heat treatment step and the calcination step.

a)焼成温度
リチウム混合物の焼成温度は、650℃以上920℃以下とすることが必要となる。焼成温度が650℃未満では、複合水酸化物または熱処理粒子中にリチウムが十分に拡散せず、余剰のリチウムや未反応の複合水酸化物または熱処理粒子が残存したり、得られる正極活物質の結晶性が不十分なものとなったりする。一方、焼成温度が920℃を超えると、正極活物質の二次粒子中の気孔が潰れてしまう可能性があり、また、正極活物質の二次流粒子間が激しく焼結し、異常粒成長が引き起こされ、不定形な粗大粒子の割合が増加することとなる。二次粒子を構成する凝集部および空間部をそれぞれ適切な大きさの範囲内に制御する観点からは、リチウム混合物の焼成温度を700℃以上920℃以下とすることが好ましく、750℃以上900℃以下とすることがより好ましい。
a) Firing temperature The firing temperature of the lithium mixture needs to be 650°C or more and 920°C or less. If the firing temperature is less than 650°C, lithium does not diffuse sufficiently in the composite hydroxide or heat-treated particles, and excess lithium or unreacted composite hydroxide or heat-treated particles remain, or the crystallinity of the resulting positive electrode active material becomes insufficient. On the other hand, if the firing temperature exceeds 920°C, the pores in the secondary particles of the positive electrode active material may be crushed, and the secondary particles of the positive electrode active material may be sintered violently, causing abnormal grain growth, and increasing the proportion of amorphous coarse particles. From the viewpoint of controlling the agglomeration and space constituting the secondary particles within the appropriate size range, the firing temperature of the lithium mixture is preferably 700°C or more and 920°C or less, and more preferably 750°C or more and 900°C or less.

また、焼成工程における昇温速度は、1.5℃/分以上10℃/分以下とすることが好ましく、5℃/分以上10℃/分以下とすることがより好ましい。さらに、焼成工程中、リチウム化合物の融点付近の温度に、好ましくは1時間以上5時間以下、より好ましくは2時間以上5時間以下の時間、保持することがより好ましい。 The heating rate in the baking step is preferably 1.5 ° C./min to 10° C./min, more preferably 5° C./min to 10° C./min. Furthermore, during the baking step, it is more preferable to maintain the temperature near the melting point of the lithium compound for preferably 1 hour to 5 hours, more preferably 2 hours to 5 hours.

b)焼成時間
焼成時間のうち、上述した焼成温度での保持時間は、少なくとも2時間とすることが好ましく、4時間以上24時間以下とすることがより好ましい。焼成温度における保持時間が2時間未満では、複合水酸化物または熱処理粒子中にリチウムが十分に拡散せず、余剰のリチウムや未反応の複合水酸化物または熱処理粒子が残存したり、得られる正極活物質の結晶性が不十分なものとなったりするおそれがある。
b) Firing Time During the firing time, the holding time at the above-mentioned firing temperature is preferably at least 2 hours, and more preferably 4 hours to 24 hours. If the holding time at the firing temperature is less than 2 hours, lithium does not sufficiently diffuse into the composite hydroxide or heat-treated particles, and excess lithium or unreacted composite hydroxide or heat-treated particles may remain, or the crystallinity of the obtained positive electrode active material may be insufficient.

なお、保持時間終了後、焼成温度から少なくとも200℃までの冷却速度は、2℃/分以上10℃/分以下とすることが好ましく、3℃/分以上7℃/分以下とすることがより好ましい。 After the holding time has ended, the cooling rate from the firing temperature to at least 200° C. is preferably 2° C./min to 10° C./min, more preferably C./min to C./min.

c)焼成雰囲気
焼成時の雰囲気は、酸化性雰囲気とすることが好ましく、酸素濃度が18容量%以上100容量%以下の雰囲気とすることがより好ましく、上記酸素濃度の酸素と不活性ガスの混合雰囲気(大気または酸素気流)とすることが特に好ましい。酸素濃度が18容量%未満では、正極活物質の結晶性が不十分なものとなるおそれがある。
c) Firing atmosphere The firing atmosphere is preferably an oxidizing atmosphere, more preferably an atmosphere with an oxygen concentration of 18% by volume or more and 100% by volume or less, and particularly preferably a mixed atmosphere of oxygen and an inert gas (air or oxygen stream) with the above oxygen concentration. If the oxygen concentration is less than 18% by volume, the crystallinity of the positive electrode active material may be insufficient.

(9-5)解砕工程
焼成工程によって得られた複合酸化物を構成する二次粒子は、凝集または軽度の焼結が生じている場合に、凝集体または焼結体を解砕する任意的な工程である。これによって、得られる正極活物質の平均粒径や粒度分布を好適な範囲に調整することができる。
(9-5) Crushing step This is an optional step for crushing the aggregates or sintered bodies when the secondary particles constituting the composite oxide obtained by the firing step are aggregated or lightly sintered. This allows the average particle size and particle size distribution of the obtained positive electrode active material to be adjusted to a suitable range.

解砕には、公知の手段、たとえば、ピンミルやハンマーミルなどを使用して、二次粒子を破壊しないように解砕力を適切な範囲に調整することで行われる。 Disintegration is carried out using known means, such as a pin mill or hammer mill, by adjusting the disintegration force to an appropriate range so as not to destroy the secondary particles.

3.リチウムイオン二次電池
本発明のリチウムイオン二次電池は、正極、負極、セパレーター、および非水電解質などの構成部材を備える、一般的な非水電解質二次電池と同様の構成を採ることができる。あるいは、本発明のリチウムイオン二次電池は、正極、負極、および固体電解質などの構成部材を備える、一般的な固体電解質二次電池と同様の構成を採ることができる。すなわち、本発明は、リチウムイオンの脱離および挿入により、充放電を行う二次電池であれば、非水電解液二次電池から全固体リチウム二次電池まで広く適用可能である。なお、以下に説明する実施形態は例示にすぎず、本発明は、本明細書に記載されている実施形態に基づいて、種々の変更、改良を施した形態のリチウムイオン二次電池に適用することが可能である。
3. Lithium-ion secondary battery The lithium-ion secondary battery of the present invention can have the same configuration as a general non-aqueous electrolyte secondary battery, including components such as a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte. Alternatively, the lithium-ion secondary battery of the present invention can have the same configuration as a general solid electrolyte secondary battery, including components such as a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte. That is, the present invention can be widely applied to non-aqueous electrolyte secondary batteries and all-solid-state lithium secondary batteries, as long as the secondary battery is one that charges and discharges by desorption and insertion of lithium ions. Note that the embodiments described below are merely examples, and the present invention can be applied to lithium-ion secondary batteries in various forms that have been modified and improved based on the embodiments described in this specification.

(1)構成部材
a)正極
上述した正極活物質を用いて、たとえば、以下のようにしてリチウムイオン二次電池の正極を作製する。
(1) Constituent Members a) Positive Electrode Using the above-mentioned positive electrode active material, a positive electrode of a lithium ion secondary battery is produced, for example, as follows.

まず、本発明の正極活物質に、導電材および結着剤を混合し、さらに必要に応じて活性炭や、粘度調整などの溶剤を添加し、これらを混練して正極合材ペーストを作製する。その際、正極合材ペースト中のそれぞれの混合比も、リチウムイオン二次電池の性能を決定する重要な要素となる。たとえば、溶剤を除いた正極合材の固形分を100質量部とした場合には、一般のリチウムイオン二次電池の正極と同様に、正極活物質の含有量を60質量部以上95質量部以下、導電材の含有量を1質量部以上20質量部以下、および、結着剤の含有量を1質量部以上20質量部以下とすることができる。 First, the conductive material and binder are mixed with the positive electrode active material of the present invention, and activated carbon and a solvent for viscosity adjustment, etc. are added as necessary, and these are kneaded to prepare a positive electrode composite paste. At this time, the mixing ratio of each in the positive electrode composite paste is also an important factor that determines the performance of the lithium ion secondary battery. For example, if the solid content of the positive electrode composite excluding the solvent is 100 parts by mass, the content of the positive electrode active material can be 60 parts by mass or more and 95 parts by mass or less, the content of the conductive material can be 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less, and the content of the binder can be 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less, as in the case of the positive electrode of a general lithium ion secondary battery.

得られた正極合材ペーストを、たとえば、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布し、乾燥して、溶剤を飛散させる。必要に応じて、電極密度を高めるべく、ロールプレスなどにより加圧することもある。このようにして、シート状の正極を作製することができる。シート状の正極は、目的とする電池に応じて適当な大きさに裁断などをして、電池の作製に供することができる。なお、正極の作製方法は、前記例示のものに限られることはなく、他の方法によってもよい。 The obtained positive electrode composite paste is applied to the surface of a current collector made of, for example, aluminum foil, and dried to evaporate the solvent. If necessary, pressure may be applied using a roll press or the like to increase the electrode density. In this manner, a sheet-shaped positive electrode can be produced. The sheet-shaped positive electrode can be cut to an appropriate size depending on the desired battery and used to produce the battery. The method for producing the positive electrode is not limited to the above-mentioned example, and other methods may also be used.

導電材としては、たとえば、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛など)や、アセチレンブラックやケッチェンブラックなどのカーボンブラック系材料を用いることができる。 Examples of conductive materials that can be used include graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, etc.) and carbon black-based materials such as acetylene black and ketjen black.

結着剤は、活物質粒子をつなぎ止める役割を果たすもので、たとえば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂またはポリアクリル酸を用いることができる。 The binder serves to hold the active material particles together, and may be, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, cellulose-based resin, or polyacrylic acid.

このほか、必要に応じて、正極活物質、導電材および活性炭を分散させ、結着剤を溶解する溶剤を正極合材に添加することができる。溶剤としては、具体的に、N-メチル-2-ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。また、正極合材には、電気二重層容量を増加させるために、活性炭を添加することもできる。 In addition, if necessary, a solvent that disperses the positive electrode active material, conductive material, and activated carbon and dissolves the binder can be added to the positive electrode mixture. Specifically, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used as the solvent. Activated carbon can also be added to the positive electrode mixture to increase the electric double layer capacity.

b)負極
負極には、金属リチウムやリチウム合金などを使用することができる。また、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる負極活物質に、結着剤を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状にした負極合材を、銅などの金属箔集電体の表面に塗布し、乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものを使用することができる。
b) Negative electrode For the negative electrode, metallic lithium, lithium alloys, etc. may be used. In addition, a negative electrode active material capable of absorbing and desorbing lithium ions may be mixed with a binder, and an appropriate solvent may be added to form a paste of the negative electrode mixture, which may be applied to the surface of a metal foil collector such as copper, dried, and compressed to increase the electrode density as necessary.

負極活物質としては、たとえば、金属リチウムやリチウム合金などのリチウムを含有する物質、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる天然黒鉛、人造黒鉛、およびフェノール樹脂などの有機化合物焼成体ならびにコークスなどの炭素物質の粉状体を用いることができる。この場合、負極結着剤としては、正極同様、PVDFなどの含フッ素樹脂を用いることができ、これらの活物質および結着剤を分散させる溶剤としては、N-メチル-2-ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。 As the negative electrode active material, for example, a material containing lithium such as metallic lithium or a lithium alloy, natural graphite capable of absorbing and desorbing lithium ions, artificial graphite, baked organic compounds such as phenolic resin, and powdered carbon materials such as coke can be used. In this case, as with the positive electrode, a fluorine-containing resin such as PVDF can be used as the negative electrode binder, and an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used as the solvent for dispersing these active materials and binders.

c)セパレーター
セパレーターは、非水電解質二次電池において、正極と負極との間に挟み込んで配置されるものであり、正極と負極とを分離し、非水電解質を保持する機能を有する。このようなセパレーターとしては、たとえば、ポリエチレンやポリプロピレンなどの薄い膜で、微細な孔を多数有する膜を用いることができるが、上記機能を有するものであれば、特に限定されることはない。
c) Separator In a non-aqueous electrolyte secondary battery, a separator is disposed between a positive electrode and a negative electrode, and has a function of separating the positive electrode and the negative electrode and retaining the non-aqueous electrolyte. As such a separator, for example, a thin membrane such as polyethylene or polypropylene having a large number of fine pores can be used, but there is no particular limitation as long as it has the above function.

d)電解質
非水電解質二次電池に用いられる非水電解質には、支持塩であるリチウム塩を有機溶媒に溶解してなる非水電解液などが用いられる。
d) Electrolyte The nonaqueous electrolyte used in the nonaqueous electrolyte secondary battery is, for example, a nonaqueous electrolytic solution obtained by dissolving a lithium salt, which serves as a supporting electrolyte, in an organic solvent.

非水電解液に用いられる有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネートなどの環状カーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタンなどのエーテル化合物、エチルメチルスルホン、ブタンスルトンなどの硫黄化合物、リン酸トリエチル、リン酸トリオクチルなどのリン化合物などから選ばれる1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いることができる。 The organic solvent used in the non-aqueous electrolyte may be one selected from the following: cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and trifluoropropylene carbonate; chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and dipropyl carbonate; ether compounds such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, and dimethoxyethane; sulfur compounds such as ethyl methyl sulfone and butane sultone; and phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate. These may be used alone or in combination of two or more.

支持塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiN(CFSO、およびそれらの複合塩などを用いることができる。 As the supporting salt, LiPF6 , LiBF4 , LiClO4 , LiAsF6 , LiN( CF3SO2 ) 2 , and composite salts thereof can be used.

非水電解液は、ラジカル捕捉剤、界面活性剤および難燃剤などを含んでいてもよい。 The non-aqueous electrolyte may contain radical scavengers, surfactants, flame retardants, etc.

一方、全固体リチウム二次電池などの固体電解質二次電池に用いられる固体電解質としては、Li1.3Al0.3Ti1.7(POやLiS-SiSなどを用いることができる。固体電解質は、高電圧に耐えうる性質を有する。固体電解質には、無機固体電解質および有機固体電解質がある。 On the other hand, as a solid electrolyte used in a solid electrolyte secondary battery such as an all-solid-state lithium secondary battery, Li1.3Al0.3Ti1.7 ( PO4 ) 3 or Li2S - SiS2 can be used. The solid electrolyte has a property of being able to withstand high voltage. The solid electrolyte includes an inorganic solid electrolyte and an organic solid electrolyte.

無機固体電解質には、酸化物固体電解質、硫化物固体電解質などがある。 Inorganic solid electrolytes include oxide solid electrolytes and sulfide solid electrolytes.

酸化物固体電解質としては、酸素(O)を含有し、かつ、リチウムイオン伝導性と電子絶縁性とを有する酸化物を用いることができる。たとえば、リン酸リチウム(LiPO)、LiPO、LiBO、LiNbO、LiTaO、LiSiO、LiSiO-LiPO、LiSiO-LiVO、LiO-B-P、LiO-SiO、LiO-B-ZnO、Li1+XAlTi2-X(PO(0≦X≦1)、Li1+XAlGe2-X(PO(0≦X≦1)、LiTi(PO、Li3XLa2/3-XTiO(0≦X≦2/3)、LiLaTa12、LiLaZr12、LiBaLaTa12、Li3.6Si0.60.4などを用いることができる。 As the oxide solid electrolyte, an oxide that contains oxygen (O) and has lithium ion conductivity and electronic insulation properties can be used. For example, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), Li 3 PO 4 N x , LiBO 2 N x , LiNbO 3 , LiTaO 3 , Li 2 SiO 3 , Li 4 SiO 4 -Li 3 PO 4 , Li 4 SiO 4 -Li 3 VO 4 , Li 2 O-B 2 O 3 -P 2 O 5 , Li 2 O-SiO 2 , Li 2 O-B 2 O 3 -ZnO, Li 1+X Al X Ti 2-X (PO 4 ) 3 (0≦X≦1), Li 1+X Al X Ge 2-X (PO 4 ) 3 (0≦X≦1), LiTi 2 ( PO4 ) 3 , Li3XLa2 /3-XTiO3 ( 0 X≦ 2 / 3 ) , Li5La3Ta2O12 , Li7La3Zr2O12 , Li6BaLa2Ta2O12, Li3.6Si0.6P0.4O4 , and the like can be used .

硫化物固体電解質としては、硫黄(S)を含有し、かつ、リチウムイオン伝導性と電子絶縁性とを有する硫化物を用いることができる。たとえば、LiS-P、LiS-SiS、LiI-LiS-SiS、LiI-LiS-P、LiI-LiS-B、LiPO-LiS-SiS、LiPO-LiS-SiS、LiPO-LiS-SiS、LiI-LiS-P、LiI-LiPO-Pなどを用いることができる。 As the sulfide solid electrolyte, a sulfide containing sulfur (S) and having lithium ion conductivity and electronic insulation can be used. For example, Li 2 S-P 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 S-P 2 S 5 , LiI-Li 2 S- B 2 S 3 , Li 3 PO 4 -Li 2 S-Si 2 S, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , LiPO 4 -Li 2 S-SiS, LiI-Li 2 S-P 2 O 5 , LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5 and the like can be used.

酸化物固体電解質および硫化物固体電解質以外の無機固体電解質としては、たとえば、LiN、LiI、LiN-LiI-LiOHなどを用いることができる。 As the inorganic solid electrolyte other than the oxide solid electrolyte and the sulfide solid electrolyte, for example, Li 3 N, LiI, Li 3 N-LiI-LiOH, etc. can be used.

有機固体電解質としては、イオン伝導性を示す高分子化合物を用いることができる。たとえば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、これらの共重合体などを用いることができる。また、有機固体電解質は、支持塩(リチウム塩)を含むことができる。 As the organic solid electrolyte, a polymeric compound exhibiting ion conductivity can be used. For example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, and copolymers thereof can be used. The organic solid electrolyte can also contain a supporting salt (lithium salt).

なお、固体電解質を用いる場合には、電解質と正極活物質の接触を確保するため、正極材中にも固体電解質を混合させることができる。 When using a solid electrolyte, the solid electrolyte can be mixed into the positive electrode material to ensure contact between the electrolyte and the positive electrode active material.

(2)リチウムイオン二次電池の構成
リチウムイオン二次電池の構成は、特に限定されず、非水電解質二次電池における、正極、負極、セパレーター、非水電解質などからなる構成や、固体電解質二次電池における、正極、負極、固体電解質などからなる構成を採りうる。また、二次電池の形状は、特に限定されず、円筒形や積層形など、種々の形状に採ることができる。
(2) Structure of Lithium-Ion Secondary Battery The structure of the lithium-ion secondary battery is not particularly limited, and may be a non-aqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, a separator, a non-aqueous electrolyte, etc., or a solid electrolyte secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, a solid electrolyte, etc. The shape of the secondary battery is not particularly limited, and may be a cylindrical shape, a laminated shape, or various other shapes.

非水電解質二次電池の場合、たとえば、正極および負極を、セパレーターを介して積層させて電極体とし、得られた電極体に、非水電解質を含浸させ、正極集電体と外部に通じる正極端子との間、および、負極集電体と外部に通ずる負極端子との間を、集電用リードなどを用いて接続し、電池ケースに密閉して、リチウムイオン二次電池を完成させる。 In the case of a non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, a positive electrode and a negative electrode are laminated with a separator between them to form an electrode body, the resulting electrode body is impregnated with a non-aqueous electrolyte, and the positive electrode current collector and the positive electrode terminal connected to the outside, and the negative electrode current collector and the negative electrode terminal connected to the outside are connected using current collecting leads or the like, and the battery is sealed in a battery case to complete the lithium ion secondary battery.

(3)リチウムイオン二次電池の特性
本発明のリチウムイオン二次電池は、上述したように、二次粒子を構成する少なくとも一部の一次粒子の少なくとも一部の表面に存在し、WおよびLiを含む化合物の微粒子がより微細かつより均一に、かつ、WおよびLiを含む化合物の被膜がより適切な厚さでかつより均一に形成された、多孔質構造で三元系の正極活物質を正極材料として用いているため、容量特性、出力特性、およびサイクル特性に優れる。したがって、従来のWおよびLiを含む化合物被覆を備えない多孔質構造で三元系の正極活物質、あるいは、WおよびLiを含む化合物被覆を備えながら、多孔質構造を有しない三元系の正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池との比較において、より低抵抗で高出力という電池特性を発揮することが可能である。
(3) Characteristics of Lithium-Ion Secondary Battery As described above, the lithium-ion secondary battery of the present invention uses a ternary positive electrode active material with a porous structure in which the W- and Li-containing compound particles are present on at least a part of the surface of at least a part of the primary particles constituting the secondary particles, the W- and Li-containing compound particles are finer and more uniform, and the W- and Li-containing compound coating is more appropriately thick and more uniform, and therefore has excellent capacity characteristics, output characteristics, and cycle characteristics. Therefore, compared with a conventional lithium-ion secondary battery using a ternary positive electrode active material with a porous structure that does not have a compound coating containing W and Li, or a ternary positive electrode active material that has a compound coating containing W and Li but does not have a porous structure, it is possible to exhibit battery characteristics of lower resistance and higher output.

(4)リチウムイオン二次電池の用途
本発明のリチウムイオン二次電池は、上述のように、容量特性、出力特性、およびサイクル特性に優れており、これらの特性が高いレベルで要求される小型携帯電子機器(ノート型パーソナルコンピューター、スマートフォン、タブレット端末、デジタルカメラなど)の電源に好適に利用することができる。また、本発明のリチウムイオン二次電池は、小型化および高出力化が可能であるばかりでなく、安全性および耐久性にも優れており、高価な保護回路を簡略することができるため、搭載スペースに制約を受ける電気自動車などの輸送用機器の電源としても好適に利用することができる。
(4) Uses of Lithium-Ion Secondary Battery As described above, the lithium-ion secondary battery of the present invention has excellent capacity characteristics, output characteristics, and cycle characteristics, and can be suitably used as a power source for small portable electronic devices (such as notebook personal computers, smartphones, tablet terminals, and digital cameras) that require a high level of these characteristics. In addition, the lithium-ion secondary battery of the present invention can be not only miniaturized and has high output, but also has excellent safety and durability, and can simplify expensive protection circuits, so that it can also be suitably used as a power source for transportation equipment such as electric vehicles that are limited in mounting space.

以下、実施例および比較例を用いて、本発明を詳細に説明する。なお、以下の実施例および比較例では、特に断りがない限り、複合水酸化物および正極活物質の作製には、和光純薬工業株式会社製試薬特級の試料を使用した。また、核生成工程および粒子成長工程を通じて、反応水溶液のpH値は、pHコントローラー(株式会社日伸理化製、NPH-690D)により測定し、この測定値に基づき、水酸化ナトリウム水溶液の供給量を調整することで、それぞれの工程における反応水溶液のpH値の変動幅を±0.2の範囲に制御した。 The present invention will be described in detail below using examples and comparative examples. In the following examples and comparative examples, unless otherwise specified, special-grade reagent samples manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. were used to prepare the composite hydroxide and the positive electrode active material. In addition, throughout the nucleation process and particle growth process, the pH value of the reaction aqueous solution was measured using a pH controller (NPH-690D manufactured by Nisshin Rika Co., Ltd.), and the supply amount of the sodium hydroxide aqueous solution was adjusted based on this measurement value to control the fluctuation range of the pH value of the reaction aqueous solution in each process to within the range of ±0.2.

(実施例1)
a)複合水酸化物の製造
[核生成工程]
はじめに、反応槽内に、水を14L入れて撹拌しながら、槽内温度を40℃に設定した。この際、反応槽内に窒素ガスを30分間流通させ、反応雰囲気を、酸素濃度が2容量%以下の非酸化性雰囲気とした。続いて、反応槽内に、25質量%水酸化ナトリウム水溶液と25質量%アンモニア水を適量供給し、pH値が、液温25℃基準で12.6、アンモニウムイオン濃度が10g/Lとなるように調整することで反応前水溶液を形成した。
Example 1
a) Production of composite hydroxide [Nucleation step]
First, 14 L of water was put into the reaction tank and the temperature in the tank was set to 40° C. while stirring. At this time, nitrogen gas was circulated in the reaction tank for 30 minutes, and the reaction atmosphere was made a non-oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 2% by volume or less. Next, an appropriate amount of 25% by mass aqueous sodium hydroxide solution and 25% by mass aqueous ammonia were supplied into the reaction tank, and the pH value was adjusted to 12.6 at a liquid temperature of 25° C. and the ammonium ion concentration was adjusted to 10 g/L to form a pre-reaction aqueous solution.

同時に、硫酸ニッケル、硫酸マンガン、および硫酸コバルトを、それぞれの金属元素のモル比がNi:Mn:Co=1:1:1となるように水に溶解し、2mol/Lの原料水溶液を調製した。 At the same time, nickel sulfate, manganese sulfate, and cobalt sulfate were dissolved in water so that the molar ratio of each metal element was Ni:Mn:Co = 1:1:1 to prepare a 2 mol/L raw material aqueous solution.

次に、原料水溶液を、反応前水溶液に115ml/分で供給することで、核生成工程用水溶液を形成し、1分間の核生成を行った。この際、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液と25質量%のアンモニア水を適時供給し、核生成用水溶液のpH値およびアンモニウムイオン濃度を上述した範囲に維持した。 Next, the raw material aqueous solution was fed to the pre-reaction aqueous solution at 115 ml/min to form an aqueous solution for the nucleation process, and nucleation was carried out for 1 minute. At this time, 25% by mass of sodium hydroxide aqueous solution and 25% by mass of ammonia water were fed at appropriate times to maintain the pH value and ammonium ion concentration of the aqueous solution for nucleation within the above-mentioned ranges.

[粒子成長工程]
核生成終了後、すべての水溶液の供給を一旦停止するとともに、硫酸を加えて、pH値が、液温25℃基準で11.2となるように調整することで、粒子成長用水溶液を形成した。pH値が所定の値になったことを確認した後、核生成工程と同様の115ml/分と一定の割合で、原料水溶液を供給し、核生成工程で生成した核(粒子)を成長させた。
[Particle growth process]
After the nucleation was completed, the supply of all the aqueous solutions was temporarily stopped, and sulfuric acid was added to adjust the pH value to 11.2 at a liquid temperature of 25° C., thereby forming an aqueous solution for particle growth. After it was confirmed that the pH value had reached a predetermined value, the raw material aqueous solution was supplied at a constant rate of 115 ml/min, the same as in the nucleation step, to grow the nuclei (particles) generated in the nucleation step.

第1段階として、粒子成長工程の開始時から非酸化性雰囲気での晶析を35分(粒子成長工程全体に対して14.6%)継続させた後、原料水溶液の供給を継続したまま、孔径が20μm~30μmであるセラミック製の散気管(木下理化工業株式会社製)を用いて反応槽内に空気を流通させ、反応雰囲気を、酸素濃度が5容量%の酸化性雰囲気に調整した(切替操作1)。 In the first stage, crystallization in a non-oxidizing atmosphere was continued for 35 minutes (14.6% of the entire particle growth process) from the start of the particle growth process, and then, while continuing to supply the raw material aqueous solution, air was circulated into the reaction tank using a ceramic air diffuser with a pore size of 20 μm to 30 μm (manufactured by Kinoshita Rika Kogyo Co., Ltd.) to adjust the reaction atmosphere to an oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 5% by volume (switching operation 1).

第2段階として、切替操作1から酸化性雰囲気での晶析を20分(粒子成長工程全体に対して8.3%)継続させた後、原料水溶液の供給を継続したまま、散気管を用いて反応槽内に窒素を流通させ、反応雰囲気を、酸素濃度が2容量%以下の非酸化性雰囲気に調整した(切替操作2)。 In the second stage, crystallization in an oxidizing atmosphere was continued for 20 minutes (8.3% of the entire particle growth process) from switching operation 1, and then, while continuing to supply the raw material aqueous solution, nitrogen was circulated into the reaction tank using an aeration tube to adjust the reaction atmosphere to a non-oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 2% by volume or less (switching operation 2).

第3段階として、切替操作2から非酸化性雰囲気での晶析を65分(粒子成長工程全体に対して27.1%)継続させた後、原料水溶液の供給を継続したまま、散気管を用いて反応槽内に空気を流通させ、酸素濃度が5容量%の酸化性雰囲気に調整した(切替操作3)。 In the third stage, crystallization in a non-oxidizing atmosphere was continued for 65 minutes (27.1% of the entire particle growth process) from switching operation 2, and then, while continuing to supply the raw material aqueous solution, air was circulated into the reaction tank using an air diffuser to adjust the atmosphere to an oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 5% by volume (switching operation 3).

第4段階として、切替操作3から酸化性雰囲気での晶析反応を25分(粒子成長工程全体に対して10.4%)継続させた後、原料水溶液の供給を継続したまま、散気管を用いて反応槽内に窒素を流通させ、反応雰囲気を、酸素濃度が2容量%以下の非酸化性雰囲気に調整した(切替操作4)。 In the fourth step, the crystallization reaction in an oxidizing atmosphere was continued for 25 minutes (10.4% of the entire particle growth process) from switching operation 3, and then, while continuing to supply the raw material aqueous solution, nitrogen was circulated into the reaction tank using an aeration tube to adjust the reaction atmosphere to a non-oxidizing atmosphere with an oxygen concentration of 2% by volume or less (switching operation 4).

第5段階として、切替操作4から非酸化性雰囲気での晶析反応を95分(粒子成長工程全体に対して39.6%)継続させた後、原料水溶液を含むすべての水溶液の供給を停止することで、粒子成長工程を終了した。その後、得られた生成物を、水洗、ろ過および乾燥させることにより、粉末状の複合水酸化物を4500g得た。酸化性雰囲気全体の晶析反応の割合は、18.7%であった。 In the fifth stage, the crystallization reaction in the non-oxidizing atmosphere was continued from switching operation 4 for 95 minutes (39.6% of the entire particle growth process), and then the supply of all aqueous solutions, including the raw aqueous solution, was stopped to terminate the particle growth process. The resulting product was then washed with water, filtered, and dried to obtain 4,500 g of powdered composite hydroxide. The proportion of the crystallization reaction in the entire oxidizing atmosphere was 18.7%.

なお、粒子成長工程においては、この工程を通じて、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液と25質量%のアンモニア水を適時供給し、粒子成長用水溶液のpH値およびアンモニウムイオン濃度を上述した範囲に維持した。 In addition, during the particle growth process, 25% by mass of sodium hydroxide aqueous solution and 25% by mass of ammonia water were supplied at appropriate times throughout the process to maintain the pH value and ammonium ion concentration of the aqueous solution for particle growth within the above-mentioned ranges.

b)複合水酸化物の評価
[組成]
ICP発光分光分析装置(株式会社島津製作所製、ICPE-9000)を用いた分析により、この複合水酸化物の組成は、一般式:Ni0.33Mn0.33Co0.33(OH)で表されるものであることが確認された。
b) Evaluation of composite hydroxide [Composition]
Analysis using an ICP optical emission spectrometer (Shimadzu Corporation, ICPE-9000) confirmed that the composition of this composite hydroxide was represented by the general formula: Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 (OH) 2 .

[粒子構造]
複合水酸化物の一部を樹脂に埋め込み、クロスセクションポリシャ(日本電子株式会社製、IB-19530CP)加工によって断面観察可能な状態とした上で、10個以上の複合水酸化物の二次粒子を電界放出型走査型電子顕微鏡(FE-SEM:日本電子株式会社製、JSM-6360LA)により観察した。この結果、この複合水酸化物は、板状一次粒子が凝集して形成された中心部を有し、中心部の外側に、微細一次粒子が凝集して形成された第1の低密度層と、板状一次粒子が凝集して形成された高密度層と、微細一次粒子が凝集して形成された第2の低密度層と、板状一次粒子が凝集して形成された外殻層からなり、また、中心部、高密度層、および外殻層を構成する板状一次粒子の一部は、相互に連結していることが確認された。二次粒子の断面に存在する10個以上の微細一次粒子および板状一次粒子の最大外径(長軸径)を測定し、その平均値を求め、この値を、この二次粒子における微細一次粒子または板状一次粒子の粒径とし、次に、10個以上の二次粒子について、同様に微細一次粒子および板状一次粒子の粒径を求め、これらの二次粒子について得られた粒径の平均を求めた。板状一次粒子の平均粒径は、0.53μmであり、微細一次粒子の平均粒径は、0.09μmであった。
[Particle structure]
A part of the composite hydroxide was embedded in a resin, and processed with a cross-section polisher (IB-19530CP, manufactured by JEOL Ltd.) to make it possible to observe the cross section, and then 10 or more secondary particles of the composite hydroxide were observed with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM: JSM-6360LA, manufactured by JEOL Ltd.). As a result, it was confirmed that this composite hydroxide has a center portion formed by the aggregation of plate-like primary particles, and that outside the center portion, the composite hydroxide is composed of a first low-density layer formed by the aggregation of fine primary particles, a high-density layer formed by the aggregation of plate-like primary particles, a second low-density layer formed by the aggregation of fine primary particles, and an outer shell layer formed by the aggregation of plate-like primary particles, and that some of the plate-like primary particles constituting the center portion, the high-density layer, and the outer shell layer are mutually connected. The maximum outer diameters (major axis diameters) of 10 or more fine primary particles and plate-like primary particles present in the cross section of the secondary particle were measured, their average values were calculated, and this value was taken as the particle diameter of the fine primary particles or plate-like primary particles in this secondary particle. Next, the particle diameters of the fine primary particles and plate-like primary particles of 10 or more secondary particles were calculated in the same manner, and the average particle diameters obtained for these secondary particles were calculated. The average particle diameter of the plate-like primary particles was 0.53 μm, and the average particle diameter of the fine primary particles was 0.09 μm.

二次粒子の粒径に対する、中心部の半径、並びに、第1の低密度層、高密度層、第2の低密度層、および外殻層の厚さの比率についても計測および算出を行ったところ、それぞれ、25%、10%、5%、4%、および6%であった。 The ratios of the radius of the center to the diameter of the secondary particles, as well as the thicknesses of the first low-density layer, the high-density layer, the second low-density layer, and the outer shell layer, were also measured and calculated to be 25%, 10%, 5%, 4%, and 6%, respectively.

[平均粒径MVおよび粒度分布]
レーザ光回折散乱式粒度分析計(マイクロトラック・ベル株式会社製、マイクロトラックMT3300EXII)を用いて、複合水酸化物の二次粒子の平均粒径MVを測定するとともに、d10およびd90を測定し、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径MV〕を算出した。この結果、平均粒径MVは、5.4μmであり、〔(d90-d10)/平均粒径MV〕は0.50であることが確認された。
[Average particle size MV and particle size distribution]
Using a laser light diffraction scattering type particle size analyzer (Microtrac MT3300EXII, manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.), the average particle size MV of the secondary particles of the composite hydroxide was measured, and d10 and d90 were measured to calculate [(d90-d10)/average particle size MV], which is an index showing the spread of the particle size distribution. As a result, it was confirmed that the average particle size MV was 5.4 μm and [(d90-d10)/average particle size MV] was 0.50.

[タップ密度]
タッピングマシン(株式会社蔵持科学器械製作所製、KRS-406)によりタップ密度を測定した。この結果、タップ密度は1.15g/cmであることが確認された。
[Tap density]
The tap density was measured using a tapping machine (KRS-406, manufactured by Kuramochi Scientific Instruments Manufacturing Co., Ltd.) and was found to be 1.15 g/ cm3 .

c)母材としての複合酸化物の作製
上述のようにして得られた複合水酸化物を、空気(酸素濃度:21容量%)気流中、120℃で12時間熱処理した後(熱処理工程)、Li/Meが1.10となるように、シェーカーミキサー装置(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製、TURBULA TypeT2C)を用いて水酸化リチウムと十分に混合し、リチウム混合物を得た(混合工程)。
c) Preparation of composite oxide as base material The composite hydroxide obtained as described above was heat-treated in an air stream (oxygen concentration: 21% by volume) at 120° C. for 12 hours (heat treatment step), and then thoroughly mixed with lithium hydroxide using a shaker mixer (TURBULA Type T2C, manufactured by WAB) so that the Li/Me ratio was 1.10, thereby obtaining a lithium mixture (mixing step).

このリチウム混合物を、酸素(酸素濃度:100容量%)気流中、昇温速度を1.5℃/分として800℃まで昇温し、この温度で3時間保持することにより焼成し、冷却速度を約4℃/分として室温まで冷却した(焼成工程)。このようにして得られたリチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物は、凝集または軽度の焼結が生じていた。このため、この複合酸化物を解砕し、平均粒径および粒度分布を調整した(解砕工程)。 This lithium mixture was heated to 800°C at a heating rate of 1.5°C/min in an oxygen (oxygen concentration: 100% by volume) stream, sintered by holding at this temperature for 3 hours, and then cooled to room temperature at a cooling rate of about 4°C/min (sintering process). The lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide thus obtained had agglomerated or lightly sintered. For this reason, the composite oxide was crushed to adjust the average particle size and particle size distribution (crushing process).

d)複合酸化物の評価
[組成]
ICP発光分光分析装置(株式会社島津製作所製、ICPE-9000)を用いた分析により、この複合酸化物の組成は、一般式:Li1.10Ni0.33Mn0.33Co0.33で表されるものであることが確認された。
d) Evaluation of composite oxide [Composition]
Analysis using an ICP emission spectrometer (Shimadzu Corporation, ICPE-9000) confirmed that the composition of this composite oxide was represented by the general formula: Li 1.10 Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 .

[粒子構造]
複合酸化物の一部を樹脂に埋め込み、クロスセクションポリシャ(日本電子株式会社製、IB-19530CP)加工によって断面観察可能な状態とした上で、SEM(FE-SEM:日本電子株式会社製、JSM-6360LA)により観察した。この結果、この複合酸化物は、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成され、この二次粒子は、外殻部と、外殻部の内側に分散して存在し、外殻部と電気的に導通する凝集部と、および、外殻部の内側で凝集部の間に存在する、一次粒子の存在しない気孔構造からなる空間部とを備えていることが確認された。また、上記SEM観察から得た、任意の10個以上の二次粒子を含む断面画像の観察から、二次粒子の外殻部の平均厚さは、0.8μmであった。
[Particle structure]
A part of the complex oxide was embedded in resin, processed with a cross-section polisher (IB-19530CP, manufactured by JEOL Ltd.) to make it possible to observe the cross section, and then observed with a SEM (FE-SEM: JSM-6360LA, manufactured by JEOL Ltd.). As a result, it was confirmed that this complex oxide is composed of secondary particles formed by agglomeration of multiple primary particles, and that this secondary particle has an outer shell part, an agglomeration part that exists in a dispersed state inside the outer shell part and is electrically conductive with the outer shell part, and a space part consisting of a pore structure in which no primary particles exist and exists between the agglomerations inside the outer shell part. In addition, from the observation of a cross-sectional image including any 10 or more secondary particles obtained from the above SEM observation, the average thickness of the outer shell part of the secondary particle was 0.8 μm.

[平均粒径MVおよび粒度分布]
レーザ光回折散乱式粒度分析計(マイクロトラック・ベル株式会社製、マイクロトラックMT3300EXII)を用いて、複合酸化物の二次粒子の平均粒径MVを測定するとともに、d10およびd90を測定し、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径MV〕を算出した。この結果、平均粒径MVは、5.1μmであり、〔(d90-d10)/平均粒径MV〕は0.42であることが確認された。
[Average particle size MV and particle size distribution]
Using a laser light diffraction/scattering particle size analyzer (Microtrack MT3300EXII, manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd.), the average particle size MV of the secondary particles of the composite oxide was measured, and d10 and d90 were measured to calculate [(d90-d10)/average particle size MV], which is an index showing the spread of the particle size distribution. As a result, it was confirmed that the average particle size MV was 5.1 μm and [(d90-d10)/average particle size MV] was 0.42.

[BET比表面積、タップ密度、および粒子強度]
流動方式ガス吸着法比表面積測定装置(株式会社マウンテック製、マックソーブ1200シリーズ)によりBET比表面積を、タッピングマシン(株式会社蔵持科学器械製作所製、KRS-406)によりタップ密度を、それぞれ測定した。この結果、BET比表面積は2.6m/gであり、タップ密度は1.5g/cmであることが確認された。
[BET specific surface area, tap density, and particle strength]
The BET specific surface area was measured using a flow type gas adsorption specific surface area measuring device (Maxsorb 1200 series, manufactured by Mountec Co., Ltd.), and the tap density was measured using a tapping machine (KRS-406, manufactured by Kuramochi Scientific Instruments Manufacturing Co., Ltd.) As a result, it was confirmed that the BET specific surface area was 2.6 m 2 /g and the tap density was 1.5 g/cm 3 .

e)正極活物質の作製
上述のようにして得られた複合酸化物(3000g)を母材とし、該複合酸化物含まれるNi、Mn、およびCoの原子数の合計に対して、0.35原子%となるW量の酸化タングステン(56g)を添加し、ヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM10C/I)を用い、大気圧下、ヘンシェルミキサーの周速を8m/秒として、10分間、複合酸化物と酸化タングステンとを十分に混合し、混合物を得た(乾式混合工程)。
e) Preparation of Positive Electrode Active Material The composite oxide (3000 g) obtained as described above was used as a base material, and tungsten oxide (56 g) was added in an amount of W of 0.35 atomic % relative to the total number of Ni, Mn, and Co atoms contained in the composite oxide. Using a Henschel mixer (FM10C/I, manufactured by Nippon Coke and Engineering Co., Ltd.), the composite oxide and tungsten oxide were thoroughly mixed under atmospheric pressure at a peripheral speed of the Henschel mixer of 8 m/sec for 10 minutes to obtain a mixture (dry mixing step).

乾式混合工程が終了した後、ヘンシェルミキサーの周速を6m/秒として、大気圧下、混合物の混合を行いつつ、水噴霧ノズル(株式会社いけうち製、空円錐ノズルK010)を用い、水噴霧速度を混合物1gあたり0.025ml/分として、純水を混合物に対して、平均粒径100μm以下の霧状態で、混合物全体の質量に対して12.3質量%となる量だけ噴霧し、その後、ヘンシェルミキサーの周速を8m/秒として、さらに10分間、混合物の混合を継続した(水噴霧混合工程)。水噴霧混合後、一部の混合物を試料として、その水分率の測定を行ったところ、その水分率は、5%であった。 After the dry mixing process was completed, the peripheral speed of the Henschel mixer was set to 6 m/sec and the mixture was mixed under atmospheric pressure. At the same time, a water spray nozzle (Ikeuchi Corporation, hollow cone nozzle K010) was used to spray pure water into the mixture in a mist with an average particle size of 100 μm or less at a water spray rate of 0.025 ml/min per 1 g of mixture, in an amount that was 12.3% by mass of the total mass of the mixture. The peripheral speed of the Henschel mixer was then set to 8 m/sec and mixing of the mixture was continued for another 10 minutes (water spray mixing process). After water spray mixing, a portion of the mixture was used as a sample and its moisture content was measured, which was 5%.

水噴霧混合工程が終了した後、ヘンシェルミキサーの周速を8m/秒に維持して、大気圧下、120℃の温度で、30分間、混合物の熱処理を行った。その後、ヘンシェルミキサーの容器内が0.1MPa以下の真空雰囲気となるようにヘンシェルミキサーの設定を変更した後、真空雰囲気下、150℃の温度で、90分間、混合物の減圧乾燥を行い、その後、ヘンシェルミキサーの周速を2m/秒に低下させて、真空雰囲気下、90分で25℃まで混合物に減圧冷却を施した(乾燥工程)。 After the water spray mixing process was completed, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 8 m/s and the mixture was heat-treated at atmospheric pressure and at a temperature of 120°C for 30 minutes. After that, the settings of the Henschel mixer were changed so that the inside of the Henschel mixer container was a vacuum atmosphere of 0.1 MPa or less, and the mixture was dried under reduced pressure at a temperature of 150°C for 90 minutes in a vacuum atmosphere. After that, the peripheral speed of the Henschel mixer was reduced to 2 m/s and the mixture was cooled under reduced pressure to 25°C in a vacuum atmosphere for 90 minutes (drying process).

その後、篩目38μmの条件で、得られた正極活物質に対して篩別を施した。 Then, the obtained positive electrode active material was sieved using a sieve with a mesh size of 38 μm.

f)正極活物質の評価
[平均粒径MVおよび粒度分布]
レーザ光回折散乱式粒度分析計(マイクロトラック・ベル株式会社製、マイクロトラックMT3300EXII)を用いて、正極活物質の平均粒径MVを測定するとともに、d10およびd90を測定し、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径MV〕を算出した。この結果、平均粒径MVは、4.8μm(WおよびLiを含む化合物被覆前の複合酸化物の平均粒径MVに対する比率:94%)であり、〔(d90-d10)/平均粒径MV〕は0.42であることが確認された。
f) Evaluation of Positive Electrode Active Material [Average Particle Size MV and Particle Size Distribution]
Using a laser light diffraction scattering type particle size analyzer (Microtrack MT3300EXII, manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd.), the average particle size MV of the positive electrode active material was measured, and d10 and d90 were measured to calculate [(d90-d10)/average particle size MV], which is an index showing the spread of the particle size distribution. As a result, it was confirmed that the average particle size MV was 4.8 μm (a ratio to the average particle size MV of the composite oxide before coating with the compound containing W and Li: 94%), and [(d90-d10)/average particle size MV] was 0.42.

[BET比表面積およびタップ密度]
流動方式ガス吸着法比表面積測定装置(株式会社マウンテック製、マックソーブ1200シリーズ)によりBET比表面積を、タッピングマシン(株式会社蔵持科学器械製作所製、KRS-406)によりタップ密度を、それぞれ測定した。この結果、BET比表面積は3.1m/gであり、タップ密度は1.5g/cmであることが確認された。
[BET specific surface area and tap density]
The BET specific surface area was measured using a flow type gas adsorption specific surface area measuring device (Maxsorb 1200 series, manufactured by Mountec Co., Ltd.), and the tap density was measured using a tapping machine (KRS-406, manufactured by Kuramochi Scientific Instruments Manufacturing Co., Ltd.) As a result, it was confirmed that the BET specific surface area was 3.1 m2 /g and the tap density was 1.5 g/ cm3 .

[組成]
得られた正極活物質の組成をICP発光分析法により分析したところ、W含有量はNi、Mn、およびCoの原子数の合計に対して0.35原子%の組成であることを確認した。
[composition]
The composition of the obtained positive electrode active material was analyzed by ICP emission spectrometry, and it was confirmed that the W content was 0.35 atomic % based on the total number of Ni, Mn, and Co atoms.

[微粒子および被膜]
X線回折(XRD)装置(スペクトリス株式会社製、X‘Pert PRO)を用いた粉末XRD分析の結果から、一次粒子の表面にあるWおよびLiを含む化合物の微粒子は、タングステン酸リチウム(7LiWO・4HO)からなることを確認した。
[Microparticles and Coatings]
From the results of powder XRD analysis using an X-ray diffraction (XRD) device (Spectris, X'Pert PRO), it was confirmed that the fine particles of a compound containing W and Li on the surface of the primary particles consisted of lithium tungstate ( 7Li2WO4.4H2O ).

この正極活物質について、走査型透過電子顕微鏡(STEM:株式会社日立ハイテクノロジース製、走査型電子顕微鏡S-4700)による表面観察が可能な状態とした後、二次粒子の表面付近をSEMにより観察したところ、二次粒子の表面に均一に、平均粒径が66nm、粒子径が26nm以上301nm以下の範囲にある微粒子が存在していることが確認された。なお、得られたSEM画像を図3に示す。また、走査型透過電子顕微鏡による断面観察が可能な状態とした後、二次粒子の断面をSEMにより観察したところ、二次粒子の表面全体および内部の一部に、平均膜厚が3nmの被膜が存在していることが確認された。 After this positive electrode active material was prepared so that the surface could be observed using a scanning transmission electron microscope (STEM: Hitachi High-Technologies Corporation, scanning electron microscope S-4700), the vicinity of the surface of the secondary particles was observed using SEM, confirming that fine particles with an average particle size of 66 nm and particle sizes in the range of 26 nm to 301 nm were present uniformly on the surface of the secondary particles. The SEM image obtained is shown in Figure 3. Furthermore, after the cross-section was prepared so that it could be observed using a scanning transmission electron microscope, the cross-section of the secondary particles was observed using SEM, confirming that a coating with an average thickness of 3 nm was present on the entire surface and part of the interior of the secondary particles.

[空隙率]
走査型透過電子顕微鏡による二次粒子の断面画像について、画像解析ソフト(WinRoof 6.1.1など)を用いた画像解析により、二次粒子の空隙率を測定したところ、32%であった。
[Porosity]
Cross-sectional images of the secondary particles taken with a scanning transmission electron microscope were analyzed using image analysis software (WinRoof 6.1.1, etc.) to measure the porosity of the secondary particles, which was found to be 32%.

g)二次電池の作製
図5に示すような2032型コイン形電池を作成した。具体的には、上述のようにして得られた正極活物質:52.5mgと、アセチレンブラック:15mgと、PTEE:7.5mgとを混合し、100MPaの圧力で、直径11mm、厚さ100μmにプレス成形して、図に示すような正極11(評価用電極)を作製した。得られた正極11を、真空乾燥機中、120℃で12時間乾燥した。
g) Preparation of secondary battery A 2032-type coin-shaped battery as shown in Fig. 5 was prepared. Specifically, 52.5 mg of the positive electrode active material obtained as described above, 15 mg of acetylene black, and 7.5 mg of PTFE were mixed and pressed at a pressure of 100 MPa to prepare a positive electrode 11 (electrode for evaluation) as shown in Fig . 5 with a diameter of 11 mm and a thickness of 100 µm. The obtained positive electrode 11 was dried in a vacuum dryer at 120°C for 12 hours.

次に、この正極11を用いて2032型コイン形電池を、露点が-80℃に管理されたAr雰囲気のグローブボックス内で作製した。負極12には、直径14mmの円盤状に打ち抜かれた、平均粒径が20μm程度の黒鉛粉末とポリフッ化ビニリデンが銅箔に塗布された負極シートを用い、非水電解液には、1MのLiPFを支持電解質とするエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の等量混合液(富山薬品工業株式会社製)を用いた。セパレーター13には、膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用いた。このようにして、ガスケット14とウェーブワッシャー15とを有し、正極缶16と負極缶17とを備える、2032型コイン形電池を組み立てた。 Next, a 2032-type coin battery was produced using this positive electrode 11 in a glove box in an Ar atmosphere with a dew point controlled at -80°C. For the negative electrode 12, a negative electrode sheet was used in which graphite powder with an average particle size of about 20 μm and polyvinylidene fluoride were applied to copper foil, punched into a disk shape with a diameter of 14 mm, and an equal mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) with 1M LiPF 6 as the supporting electrolyte (manufactured by Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.) was used for the non-aqueous electrolyte. For the separator 13, a polyethylene porous film with a thickness of 25 μm was used. In this way, a 2032-type coin battery having a gasket 14 and a wave washer 15, a positive electrode can 16, and a negative electrode can 17 was assembled.

f)電池評価
[正極界面抵抗]
正極界面抵抗の測定は、インピーダンス測定法を用い、2032型コイン形電池を充電電位4.4Vで充電し、周波数応答アナライザおよびポテンショガルバノスタット(ソーラトロン製、1255B)を使用することで、図6に示すナイキストプロットを得た。図6に示すナイキストプロットは、溶液抵抗、負極抵抗とその容量、および、正極抵抗(界面抵抗)とその容量を示す特性曲線の和として表されているため、このナイキストプロットに基づき、図6に示す等価回路を用いてフィッティング計算して、正極界面抵抗の値を算出した。なお、正極界面抵抗については、後述する比較例1の正極活物質を基準とし、これに対する抵抗減少率を示す。その結果、正極界面抵抗は、比較例1に対して12%低減していた。
f) Battery Evaluation [Positive Electrode Interface Resistance]
The positive electrode interface resistance was measured by an impedance measurement method, and a 2032-type coin battery was charged at a charging potential of 4.4 V, and a Nyquist plot shown in FIG. 6 was obtained by using a frequency response analyzer and a potentiogalvanostat (manufactured by Solartron, 1255B). The Nyquist plot shown in FIG. 6 is expressed as the sum of the characteristic curves showing the solution resistance, the negative electrode resistance and its capacity, and the positive electrode resistance (interface resistance) and its capacity. Therefore, based on this Nyquist plot, a fitting calculation was performed using the equivalent circuit shown in FIG. 6 to calculate the value of the positive electrode interface resistance. Note that the positive electrode interface resistance is based on the positive electrode active material of Comparative Example 1 described later, and the resistance reduction rate relative to this is shown. As a result, the positive electrode interface resistance was reduced by 12% compared to Comparative Example 1.

[放電容量維持率]
2032型コイン形電池を作製してから24時間程度放置し、開回路電圧OCV(Open Circuit Voltage)が安定した後、正極に対する電流密度を0.1mA/cmとして、カットオフ電圧が4.3Vとなるまで充電し、1時間の休止後、カットオフ電圧が3.0Vになるまで放電したときの放電容量を測定する充放電試験を行なって、初期放電容量を求めた。さらに、充電と放電を繰り返し100回行い、初期放電容量に対する2回目の放電容量の比率を放電容量維持率とした。その結果、放電容量維持率は、88%であった。
[Discharge capacity retention rate]
After the 2032-type coin battery was prepared, it was left for about 24 hours, and after the open circuit voltage OCV (Open Circuit Voltage) was stabilized, the current density to the positive electrode was set to 0.1 mA/ cm2 , and the battery was charged until the cutoff voltage reached 4.3 V. After one hour of rest, a charge-discharge test was performed to measure the discharge capacity when the battery was discharged until the cutoff voltage reached 3.0 V, and the initial discharge capacity was obtained. Furthermore, the battery was repeatedly charged and discharged 100 times, and the ratio of the second discharge capacity to the initial discharge capacity was taken as the discharge capacity retention rate. As a result, the discharge capacity retention rate was 88%.

乾式混合工程、水噴霧混合工程、および乾燥工程の条件、正極活物質の二次粒子の表面に存在する微粒子の平均粒径、粒径範囲、被膜の平均膜厚、空隙率、並びに、得られたリチウムイオン二次電池の正極界面抵抗の低減率および放電容量維持率について、表1および表2に示す。なお、これらについて、実施例2~6、参考例7および8、並びに、比較例1についても、同様に表1および表2に示す。 The conditions of the dry mixing step, the water spray mixing step, and the drying step, the average particle size, particle size range, average film thickness, and porosity of the fine particles present on the surface of the secondary particles of the positive electrode active material, as well as the reduction rate of the positive electrode interface resistance and the discharge capacity retention rate of the obtained lithium ion secondary battery are shown in Tables 1 and 2. These are also shown in Tables 1 and 2 for Examples 2 to 6, Reference Examples 7 and 8 , and Comparative Example 1.

(実施例2)
水噴霧混合工程において、水噴霧時のヘンシェルミキサーの周速を18m/秒とし、水噴霧速度を混合物1gあたり0.016ml/分として、混合物全体の質量に対して12.3質量%となる量の水噴霧を行い、その後、ヘンシェルミキサーの周速を18m/秒に維持して、5分間混合を継続したこと、および、冷却工程において、減圧冷却時におけるヘンシェルミキサーの周速を8m/秒としたこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
Example 2
In the water spray mixing step, the peripheral speed of the Henschel mixer during water spraying was 18 m/sec, the water spray rate was 0.016 ml/min per 1 g of mixture, and water was sprayed in an amount of 12.3 mass % with respect to the mass of the entire mixture, and thereafter, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 18 m/sec and mixing was continued for 5 minutes, and in the cooling step, the peripheral speed of the Henschel mixer during reduced pressure cooling was 8 m/sec. Except for this, a positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1, and its evaluation was performed.

(実施例3)
乾式混合工程において、混合時間を20分間としたこと、および、水噴霧混合工程において、水噴霧時のヘンシェルミキサーの周速を10m/秒とし、水噴霧速度を混合物1gあたり0.033ml/分として、混合物全体の質量に対して13.1質量%となる量の水噴霧を行い、その後、ヘンシェルミキサーの周速を8m/秒として、20分間混合を継続したこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
Example 3
A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1, except that in the dry mixing step, the mixing time was 20 minutes, and in the water spray mixing step, the peripheral speed of the Henschel mixer during water spraying was 10 m/sec, the water spray rate was 0.033 ml/min per 1 g of the mixture, and water was sprayed in an amount of 13.1 mass % with respect to the mass of the entire mixture, and then the peripheral speed of the Henschel mixer was set to 8 m/sec, and mixing was continued for 20 minutes.

(実施例4)
乾式混合工程において、ヘンシェルミキサーの周速を15m/秒としたこと、および、水噴霧混合工程において、水噴霧時のヘンシェルミキサーの周速を8m/秒とし、水噴霧速度を混合物1gあたり0.025ml/分として、混合物全体の質量に対して12.3質量%となる量の水噴霧を行い、その後、ヘンシェルミキサーの周速を8m/秒に維持して、15分間混合を継続したこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
Example 4
A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1, except that in the dry mixing step, the peripheral speed of the Henschel mixer was 15 m/sec, and in the water spray mixing step, the peripheral speed of the Henschel mixer during water spraying was 8 m/sec, the water spray rate was 0.025 ml/min per 1 g of mixture, and water was sprayed in an amount of 12.3 mass % with respect to the mass of the entire mixture, and then the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 8 m/sec and mixing was continued for 15 minutes.

(実施例5)
熱処理工程において、ヘンシェルミキサーの周速を6m/秒として、大気圧下、50℃の温度で、20分間、混合物の熱処理を行ったこと、および、乾燥工程において、ヘンシェルミキサーの周速を6m/秒に維持して、真空雰囲気下、100℃の温度で、90分間、混合物の減圧乾燥を行ったこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
Example 5
A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1, except that in the heat treatment step, the mixture was heat-treated at a temperature of 50° C. under atmospheric pressure for 20 minutes with the peripheral speed of the Henschel mixer set to 6 m/sec, and in the drying step, the mixture was dried under reduced pressure at a temperature of 100° C. for 90 minutes in a vacuum atmosphere with the peripheral speed of the Henschel mixer maintained at 6 m/sec.

(実施例6)
水噴霧混合工程において、水噴霧後の混合時間を15分間としたこと、熱処理工程において、ヘンシェルミキサーの周速を10m/秒として、大気圧下、150°Cの温度で、90分間、混合物の熱処理を行ったこと、乾燥工程において、ヘンシェルミキサーの周速を10m/秒に維持して、真空雰囲気下、160°Cの温度で、180分間、混合物の減圧乾燥を行ったこと、および、冷却工程において、120分間減圧冷却を行ったこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った
Example 6
A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1, except that in the water spray mixing step, the mixing time after water spraying was 15 minutes, in the heat treatment step, the peripheral speed of the Henschel mixer was set to 10 m/s, and the mixture was heat-treated at atmospheric pressure and a temperature of 150° C. for 90 minutes, in the drying step, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 10 m/s, and the mixture was dried under reduced pressure at a temperature of 160° C. for 180 minutes in a vacuum atmosphere, and in the cooling step, reduced pressure cooling was performed for 120 minutes.

参考例7)
水噴霧混合工程において、水噴霧時のヘンシェルミキサーの周速を4m/秒とし、水噴霧速度を混合物1gあたり0.039ml/分として、混合物全体の質量に対して11.8質量%となる量の水噴霧を行い、その後、ヘンシェルミキサーの周速を4m/秒に維持して、10分間の混合を継続したこと、熱処理工程において、ヘンシェルミキサーの周速を4m/秒に維持して、大気圧下、120℃の温度で、30分間、混合物の熱処理を行ったこと、および、乾燥工程において、ヘンシェルミキサーの周速を4m/秒に維持して、真空雰囲気下、150℃の温度で、90分間、混合物の減圧乾燥を行ったこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
( Reference Example 7)
In the water spray mixing step, the peripheral speed of the Henschel mixer during water spraying was 4 m/sec, the water spray rate was 0.039 ml/min per 1 g of the mixture, and water was sprayed in an amount of 11.8 mass% with respect to the mass of the entire mixture. Thereafter, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 4 m/sec and mixing was continued for 10 minutes. In the heat treatment step, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 4 m/sec and the mixture was heat-treated at atmospheric pressure at a temperature of 120° C. for 30 minutes. In the drying step, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 4 m/sec and the mixture was dried under reduced pressure at a temperature of 150° C. for 90 minutes in a vacuum atmosphere. Except for this, a positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1, and its evaluation was performed.

参考例8)
水噴霧混合工程において、水噴霧時のヘンシェルミキサーの周速を30m/秒とし、水噴霧速度を混合物1gあたり0.066ml/分として、混合物全体の質量に対して11.8質量%となる量の水噴霧を行い、その後、ヘンシェルミキサーの周速を20m/秒に低下させて、10分間の混合を継続したこと、熱処理工程において、ヘンシェルミキサーの周速を20m/秒に維持して、大気圧下、120℃の温度で、30分間、混合物の熱処理を行ったこと、および、乾燥工程において、ヘンシェルミキサーの周速を16m/秒に低下させて、真空雰囲気下、150℃の温度で、300分間、混合物の減圧乾燥を行ったこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
( Reference Example 8)
In the water spray mixing step, the peripheral speed of the Henschel mixer during water spraying was 30 m/sec, the water spray rate was 0.066 ml/min per 1 g of the mixture, and water was sprayed in an amount of 11.8 mass% with respect to the mass of the entire mixture. Thereafter, the peripheral speed of the Henschel mixer was reduced to 20 m/sec, and mixing was continued for 10 minutes. In the heat treatment step, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 20 m/sec, and the mixture was heat-treated at atmospheric pressure and at a temperature of 120° C. for 30 minutes. In the drying step, the peripheral speed of the Henschel mixer was reduced to 16 m/sec, and the mixture was dried under reduced pressure at a temperature of 150° C. for 300 minutes in a vacuum atmosphere. Except for this, a positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1, and its evaluation was performed.

(比較例1)
水噴霧混合工程において、水噴霧を静置状態の混合物に対して行い、混合物全体の質量に対して10質量%となる量だけ噴霧し、その後、ゴムヘラを使って手で混合した。その後、混合物を60分間静置して、上記混合物を大気圧下、120℃で12時間乾燥して、大気圧下、90分間で25℃まで冷却したこと以外は、実施例1と同様にして、正極活物質を得て、その評価を行った。
(Comparative Example 1)
In the water spray mixing step, water was sprayed onto the mixture in a stationary state, in an amount equivalent to 10% by mass relative to the mass of the entire mixture, and then mixed by hand using a rubber spatula. The mixture was then left to stand for 60 minutes, dried at 120° C. under atmospheric pressure for 12 hours, and cooled to 25° C. under atmospheric pressure for 90 minutes. The positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1.

得られた二次粒子の表面付近をSTEMにより観察したところ、一次粒子の表面に均一に、平均粒径が650nm、粒子径が62nm以上696nm以下の範囲にある微粒子が存在していることが確認された。なお、得られたSTEM画像を図4に示す。 When the surface of the obtained secondary particles was observed by STEM, it was confirmed that fine particles with an average particle size of 650 nm and particle sizes in the range of 62 nm to 696 nm were uniformly present on the surface of the primary particles. The obtained STEM image is shown in Figure 4.

Figure 0007484283000001
Figure 0007484283000001

Figure 0007484283000002
Figure 0007484283000002

(実施例9)
第4段階として、切替操作3から酸化性雰囲気での晶析反応を40分(粒子成長工程全体に対して16.7%)継続させたこと、第5段階として、切替操作4から非酸化性雰囲気での晶析反応を80分(粒子成長工程全体に対して33.3%)継続させたこと、このため、酸化性雰囲気全体の晶析反応の割合が25.0%であったこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
Example 9
As a fourth step, the crystallization reaction in the oxidizing atmosphere was continued for 40 minutes (16.7% of the entire particle growth process) from switching operation 3, and as a fifth step, the crystallization reaction in the non-oxidizing atmosphere was continued for 80 minutes (33.3% of the entire particle growth process) from switching operation 4. Therefore, the proportion of the crystallization reaction in the entire oxidizing atmosphere was 25.0%. Except for this, a positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1, and its evaluation was performed.

複合水酸化物における、二次粒子の粒径に対する、中心部の半径、並びに、第1の低密度層、高密度層、第2の低密度層、および外殻層の厚さの比率は、それぞれ、25%、10%、5%、5%、および5%であった。その平均粒径MVは5.5μmであり、〔(d90-d10)/平均粒径MV〕は0.50であり、タップ密度は1.05g/cmであった。 In the composite hydroxide, the ratios of the radius of the center and the thicknesses of the first low-density layer, the high-density layer, the second low-density layer, and the outer shell layer to the particle diameter of the secondary particles were 25%, 10%, 5%, 5%, and 5%, respectively. The average particle diameter MV was 5.5 μm, [(d90-d10)/average particle diameter MV] was 0.50, and the tap density was 1.05 g/ cm3 .

母材としての複合酸化物における、二次粒子の外殻部の平均厚さは0.6μmであり、平均粒径MVは5.0μmであり、〔(d90-d10)/平均粒径MV〕は0.42であり、BET比表面積は3.0m/gであり、タップ密度は1.4g/cmであった。 In the composite oxide used as the base material, the average thickness of the outer shell of the secondary particles was 0.6 μm, the average particle size MV was 5.0 μm, [(d90-d10)/average particle size MV] was 0.42, the BET specific surface area was 3.0 m2 /g, and the tap density was 1.4 g/ cm3 .

正極活物質における、平均粒径MVは4.6μm(WおよびLiを含む化合物被覆前の複合酸化物の平均粒径MVに対する比率:92%)であり、〔(d90-d10)/平均粒径MV〕は0.44であった。BET比表面積は3.7m/gであり、タップ密度は1.4g/cmであった。また、SEM観察により、二次粒子の表面に均一に、平均粒径が66nm、粒子径が21nm以上279nm以下の範囲にある微粒子が存在していることが確認され、二次粒子の表面全体および内部の一部に、平均膜厚が2nmの被膜が存在していることが確認された。さらに、二次粒子の空隙率は36%であった。 The positive electrode active material had an average particle size MV of 4.6 μm (a ratio of 92% to the average particle size MV of the composite oxide before coating with the compound containing W and Li), and [(d90-d10)/average particle size MV] was 0.44. The BET specific surface area was 3.7 m 2 /g, and the tap density was 1.4 g/cm 3. In addition, SEM observation confirmed that fine particles with an average particle size of 66 nm and a particle size in the range of 21 nm to 279 nm were uniformly present on the surface of the secondary particles, and that a coating with an average film thickness of 2 nm was present on the entire surface and part of the inside of the secondary particles. Furthermore, the porosity of the secondary particles was 36%.

乾式混合工程、水噴霧混合工程、および乾燥工程の条件、正極活物質の二次粒子の表面に存在する微粒子の平均粒径、粒径範囲、被膜の平均膜厚、空隙率、並びに、得られたリ
チウムイオン二次電池の正極界面抵抗の低減率および放電容量維持率について、表3および表4に示す。なお、これらについて、実施例10~14および17、参考例15および16、並びに、比較例2についても、同様に表1および表2に示す。
The conditions of the dry mixing step, the water spray mixing step, and the drying step, the average particle size, particle size range, average film thickness, and porosity of the fine particles present on the surface of the secondary particles of the positive electrode active material, as well as the reduction rate of the positive electrode interface resistance and the discharge capacity retention rate of the obtained lithium ion secondary battery are shown in Tables 3 and 4. These are also shown in Tables 1 and 2 for Examples 10 to 14 and 17, Reference Examples 15 and 16 , and Comparative Example 2.

(実施例10)
水噴霧混合工程において、水噴霧時のヘンシェルミキサーの周速を5m/秒とし、水噴霧速度を混合物1gあたり0.016ml/分として、混合物全体の質量に対して12.3質量%となる量の水噴霧を行い、その後、ヘンシェルミキサーの周速を5m/秒に維持して、5分間混合を継続したこと以外は、実施例9と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
Example 10
In the water spray mixing step, the peripheral speed of the Henschel mixer during water spraying was 5 m/sec, the water spray rate was 0.016 ml/min per 1 g of the mixture, and water was sprayed in an amount of 12.3 mass % with respect to the mass of the entire mixture. Thereafter, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 5 m/sec, and mixing was continued for 5 minutes. Except for this, a positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 9, and its evaluation was performed.

(実施例11)
水噴霧混合工程において、水噴霧時のヘンシェルミキサーの周速を10m/秒とし、水噴霧速度を混合物1gあたり0.033ml/分として、混合物全体の質量に対して13.1質量%となる量の水噴霧を行い、その後、ヘンシェルミキサーの周速を8m/秒として、10分間混合を継続したこと以外は、実施例9と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
(Example 11)
In the water spray mixing step, the peripheral speed of the Henschel mixer during water spraying was 10 m/sec, the water spray rate was 0.033 ml/min per 1 g of the mixture, and water was sprayed in an amount of 13.1 mass % with respect to the mass of the entire mixture. Thereafter, the peripheral speed of the Henschel mixer was set to 8 m/sec, and mixing was continued for 10 minutes. Except for this, a positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 9, and its evaluation was performed.

(実施例12)
水噴霧混合工程において、水噴霧時のヘンシェルミキサーの周速を8m/秒とし、水噴霧速度を混合物1gあたり0.025ml/分として、混合物全体の質量に対して12.3質量%となる量の水噴霧を行い、その後、ヘンシェルミキサーの周速を8m/秒に維持して、10分間混合を継続したこと以外は、実施例9と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
Example 12
In the water spray mixing step, the peripheral speed of the Henschel mixer during water spraying was 8 m/sec, the water spray rate was 0.025 ml/min per 1 g of the mixture, and water was sprayed in an amount of 12.3 mass % with respect to the mass of the entire mixture. Thereafter, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 8 m/sec, and mixing was continued for 10 minutes. Except for this, a positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 9, and its evaluation was performed.

(実施例13)
熱処理工程において、ヘンシェルミキサーの周速を5m/秒として、大気圧下、50℃の温度で、20分間、混合物の熱処理を行ったこと、および、乾燥工程において、ヘンシェルミキサーの周速を5m/秒に維持して、真空雰囲気下、100℃の温度で、90分間、混合物の減圧乾燥を行ったこと以外は、実施例9と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
(Example 13)
A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 9, except that in the heat treatment step, the mixture was heat-treated at a temperature of 50° C. under atmospheric pressure for 20 minutes with the peripheral speed of the Henschel mixer set to 5 m/sec, and in the drying step, the mixture was dried under reduced pressure at a temperature of 100° C. for 90 minutes in a vacuum atmosphere with the peripheral speed of the Henschel mixer maintained at 5 m/sec.

(実施例14)
熱処理工程において、ヘンシェルミキサーの周速を10m/秒として、大気圧下、150℃の温度で、90分間、混合物の熱処理を行ったこと、および、乾燥工程において、ヘンシェルミキサーの周速を10m/秒に維持して、真空雰囲気下、200℃の温度で、180分間、混合物の減圧乾燥を行ったこと以外は、実施例9と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
(Example 14)
A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 9, except that in the heat treatment step, the peripheral speed of the Henschel mixer was set to 10 m/sec and the heat treatment of the mixture was performed at atmospheric pressure and a temperature of 150° C. for 90 minutes, and in the drying step, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 10 m/sec and the mixture was dried under reduced pressure at a temperature of 200° C. for 180 minutes in a vacuum atmosphere.

参考例15)
水噴霧混合工程において、水噴霧時のヘンシェルミキサーの周速を4m/秒とし、水噴霧速度を混合物1gあたり0.039ml/分として、混合物全体の質量に対して11.8質量%となる量の水噴霧を行い、その後、ヘンシェルミキサーの周速を4m/秒に維持して、10分間混合を継続したこと、熱処理工程において、ヘンシェルミキサーの周速を4m/秒に維持して、大気圧下、120℃の温度で、30分間、混合物の熱処理を行ったこと、および、乾燥工程において、ヘンシェルミキサーの周速を4m/秒に維持して、真空雰囲気下、150℃の温度で、90分間、混合物の減圧乾燥を行ったこと以外は、実施例9と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
( Reference Example 15)
In the water spray mixing step, the peripheral speed of the Henschel mixer during water spraying was 4 m/sec, the water spray rate was 0.039 ml/min per 1 g of the mixture, and water was sprayed in an amount of 11.8 mass% with respect to the mass of the entire mixture. Thereafter, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 4 m/sec and mixing was continued for 10 minutes. In the heat treatment step, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 4 m/sec and the mixture was heat-treated at atmospheric pressure at a temperature of 120° C. for 30 minutes. In the drying step, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 4 m/sec and the mixture was dried under reduced pressure at a temperature of 150° C. for 90 minutes in a vacuum atmosphere. Except for this, a positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 9 and its evaluation was performed.

参考例16)
水噴霧混合工程において、水噴霧時のヘンシェルミキサーの周速を16m/秒とし、水噴霧速度を混合物1gあたり0.013ml/分として、混合物全体の質量に対して11.8質量%となる量の水噴霧を行い、その後、ヘンシェルミキサーの周速を16m/秒に維持して、10分間混合を継続したこと、熱処理工程において、ヘンシェルミキサーの周速を16m/秒に維持して、大気圧下、120℃の温度で、30分間、混合物の熱処理を行ったこと、および、乾燥工程で、ヘンシェルミキサーの周速を16m/秒に維持して、真空雰囲気下、150℃の温度で、300分間、混合物の減圧乾燥を行ったこと以外は、実施例9と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
( Reference Example 16)
In the water spray mixing step, the peripheral speed of the Henschel mixer during water spraying was 16 m/sec, the water spray rate was 0.013 ml/min per 1 g of the mixture, and water was sprayed in an amount of 11.8% by mass with respect to the mass of the entire mixture. Thereafter, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 16 m/sec and mixing was continued for 10 minutes. In the heat treatment step, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 16 m/sec and the mixture was heat-treated at atmospheric pressure at a temperature of 120° C. for 30 minutes. In the drying step, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 16 m/sec and the mixture was dried under reduced pressure at a temperature of 150° C. for 300 minutes in a vacuum atmosphere. Except for this, a positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 9, and its evaluation was performed.

(実施例17)
水噴霧混合工程において、2個の噴霧ノズルからそれぞれ水噴霧速度を混合物1gあたり0.020ml/分(2個のノズルの合計で0.039ml/分)として、混合物全体の質量に対して11.8質量%となる量の水噴霧を行い、その後、ヘンシェルミキサーの周速を8m/秒に維持して、15分間混合を継続したこと以外は、実施例9と同様にして正極活物質を得て、その評価を行った。
(Example 17)
In the water spray mixing step, a water spray rate of 0.020 ml/min per 1 g of the mixture from each of the two spray nozzles (total of 0.039 ml/min from the two nozzles) was set to 11.8% by mass of water relative to the total mass of the mixture, and thereafter, the peripheral speed of the Henschel mixer was maintained at 8 m/sec. Except for this, a positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 9, and its evaluation was performed.

(比較例2)
水噴霧混合工程において、水噴霧を静置状態の混合物に対して行い、混合物全体の質量に対して10質量%となる量だけ噴霧し、その後、ゴムヘラを使って手で混合した。その後、混合物を60分間静置して、上記混合物を大気圧下、120℃で12時間乾燥して、大気圧下、90分間で25℃まで冷却したこと以外は、実施例9と同様にして、正極活物質を得て、その評価を行った。
(Comparative Example 2)
In the water spray mixing step, water was sprayed onto the mixture in a stationary state, in an amount equivalent to 10% by mass relative to the mass of the entire mixture, and then mixed by hand using a rubber spatula. The mixture was then left to stand for 60 minutes, dried at 120° C. under atmospheric pressure for 12 hours, and cooled to 25° C. under atmospheric pressure for 90 minutes. The positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 9.

得られた二次粒子の表面付近をSTEMにより観察したところ、一次粒子の表面に均一に、平均粒径が650nm、粒子径が62nm~696nmの範囲にある微粒子が存在していることが確認された。 When the surface of the obtained secondary particles was observed using STEM, it was confirmed that fine particles with an average particle size of 650 nm and particle sizes in the range of 62 nm to 696 nm were uniformly distributed on the surface of the primary particles.

Figure 0007484283000003
Figure 0007484283000003

Figure 0007484283000004
Figure 0007484283000004

本発明の範囲にある実施例1~6、9~14、および17の正極活物質では、その二次粒子を構成する一次粒子の表面に、タングステン酸リチウムなどのWおよびLiを含む化合物の薄い被膜とともに、WおよびLiを含む化合物の微粒子が、より微細であって、かつ、均一に存在しているため、比較例1の正極活物質との比較で、正極界面抵抗が顕著に減少しており、高出力化が実現されるとともに、放電容量維持率も改善されていることが理解される。 In the positive electrode active materials of Examples 1 to 6, 9 to 14, and 17 within the scope of the present invention, finer and more uniform fine particles of a compound containing W and Li are present on the surfaces of the primary particles constituting the secondary particles, together with a thin coating of a compound containing W and Li, such as lithium tungstate. Therefore, compared with the positive electrode active material of Comparative Example 1, it is understood that the positive electrode interface resistance is significantly reduced, high output is achieved, and the discharge capacity retention rate is also improved.

1 外殻部
2 凝集部
3 空間部
4 WおよびLiを含む化合物の微粒子
5 WおよびLiを含む化合物の被膜
11 正極(評価用電極)
12 負極
13 セパレーター
14 ガスケット
15 ウェーブワッシャー
16 正極缶
17 負極缶
REFERENCE SIGNS LIST 1 Outer shell portion 2 Aggregation portion 3 Space portion 4 Fine particles of compound containing W and Li 5 Coating of compound containing W and Li 11 Positive electrode (electrode for evaluation)
12 Negative electrode 13 Separator 14 Gasket 15 Wave washer 16 Positive electrode can 17 Negative electrode can

Claims (20)

複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成され、該二次粒子を構成する少なくとも一部の一次粒子の少なくとも一部の表面に、WおよびLiを含む化合物の微粒子および被膜が存在する、WおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなるリチウムイオン二次電池用正極活物質であって、
前記二次粒子は、前記凝集した一次粒子により形成された外殻部と、該外殻部の内側に存在し、前記凝集した一次粒子により形成され、かつ、前記外殻部と電気的に導通する凝集部と、および、該凝集部の中に分散して存在する空間部とを備えた、多孔質構造を有し、
前記二次粒子の断面観察によって測定される空隙率は、10%以上50%以下であり
査型電子顕微鏡を用いた前記二次粒子の表面観察から求められる、前記二次粒子の表面に存在するWおよびLiを含む化合物の微粒子の粒子径が、10nm以上360nm以下であ
前記微粒子の平均粒径は、30nm以上100nm以下であり、および、
透過型電子顕微鏡を用いた前記二次粒子の断面観察から求められる、前記二次粒子の表面に存在するWおよびLiを含む化合物の被膜の平均膜厚は、1nm以上80nm以下である、
リチウムイオン二次電池用正極活物質。
A positive electrode active material for a lithium ion secondary battery is made of a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide coated with a compound containing W and Li, the composite oxide being composed of secondary particles formed by agglomeration of a plurality of primary particles, and fine particles and a coating of a compound containing W and Li being present on at least a portion of the surfaces of at least a portion of the primary particles constituting the secondary particles,
the secondary particles have a porous structure including an outer shell portion formed by the aggregated primary particles, an aggregate portion present inside the outer shell portion, formed by the aggregated primary particles and electrically conductive with the outer shell portion, and spaces present and dispersed within the aggregate portion;
The porosity of the secondary particles measured by cross-sectional observation is 10% or more and 50% or less ,
a particle diameter of fine particles of a compound containing W and Li present on the surface of the secondary particles, which is determined by observing the surfaces of the secondary particles using a scanning electron microscope, is 10 nm or more and 360 nm or less;
The average particle size of the fine particles is 30 nm or more and 100 nm or less, and
the average thickness of the coating of the compound containing W and Li present on the surface of the secondary particles, as determined by cross-sectional observation of the secondary particles using a transmission electron microscope, is 1 nm or more and 80 nm or less;
Positive electrode active material for lithium-ion secondary batteries.
前記WおよびLiを含む化合物の被膜の平均膜厚は、nm以上nm以下である、請求項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 2. The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1 , wherein the coating of the compound containing W and Li has an average thickness of 2 nm or more and 5 nm or less. 前記微粒子の平均粒径は、40nm以上80nm以下である、請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2 , wherein the fine particles have an average particle size of 40 nm or more and 80 nm or less. 前記WおよびLiを含む化合物は、タングステン酸リチウムである、請求項1~のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 4. The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1 , wherein the compound containing W and Li is lithium tungstate. 前記タングステン酸リチウムは、7LiWO・4HOを含む、請求項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 4 , wherein the lithium tungstate comprises 7Li 2 WO 4 .4H 2 O. 前記二次粒子の平均粒径MVは、3μm以上10μm以下であり、かつ、前記二次粒子の粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90-d10)/平均粒径MV〕は、0.7以下である、請求項1~のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the average particle size MV of the secondary particles is 3 μm or more and 10 μm or less, and an index showing the spread of the particle size distribution of the secondary particles, [(d90- d10 )/average particle size MV], is 0.7 or less. 前記二次粒子の外殻部の厚さは、0.1μm以上1.5μm以下である、請求項1~のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 7. The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1 , wherein the thickness of the outer shell of the secondary particle is 0.1 μm or more and 1.5 μm or less. タップ密度は、1.0g/cm以上である、請求項1~のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 7 , having a tap density of 1.0 g/ cm3 or more. BET比表面積は、2.0m/g以上5.0m/g以下である、請求項1~のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 9. The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1 , wherein the BET specific surface area is 2.0 m 2 /g or more and 5.0 m 2 /g or less. 一般式(A):Li1+uNiMnCo(-0.05≦u≦0.50、x+y+z+s+t=1、0.3≦x≦0.7、0.15≦y≦0.4、0.15≦z≦0.4、0.0005≦s≦0.03、0≦t≦0.1、Mは、Mg、Al、Si、Ca、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の添加元素)で表され、六方晶層状岩塩構造の結晶構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなる、請求項1~のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 10. The positive electrode active material for lithium ion secondary batteries according to claim 1 , which is composed of a lithium nickel manganese cobalt -containing composite oxide represented by general formula (A): Li1 + uNixMnyCozWsMtO2 (-0.05≦u≦0.50, x+y+z+s+t=1, 0.3≦x≦0.7, 0.15≦y≦0.4, 0.15≦z≦0.4, 0.0005≦s≦0.03, 0≦t≦0.1, M is one or more added elements selected from Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W), and has a crystal structure of a hexagonal layered rock salt structure. WおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物からなるリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法であって、
複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子から構成され、該二次粒子は、前記凝集した一次粒子により形成された外殻部と、該外殻部の内側に存在し、前記凝集した一次粒子により形成され、かつ、前記外殻部と電気的に導通する凝集部と、および、該凝集部の中に分散して存在する空間部とを備えた多孔質構造を有している、母材であるリチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物に、該複合酸化物の総質量に対して0.1質量%以上5質量%以下の量のタングステン化合物を混合して、混合物を得る、乾式混合工程と、
前記混合物に攪拌を施しながら、該混合物に対して該混合物の総質量に対して1質量%以上30質量%以下の量の水噴霧を行い、該混合物の混合を行う、水噴霧混合工程と、
前記水噴霧混合工程後の前記混合物に、500℃以下の温度で熱処理を施す、熱処理工程と、および、
前記熱処理工程後の前記混合物に500℃以下の温度で乾燥を施して、前記一次粒子の表面にWおよびLiを含む化合物の微粒子が存在する、前記WおよびLiを含む化合物被覆リチウムニッケルマンガンコバルト含有複合酸化物を得る乾燥工程と、
を備え、
少なくとも前記乾燥工程において、真空乾燥混合装置を用い、真空雰囲気下で、前記乾燥を行う、
リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
A method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, comprising a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide coated with a compound containing W and Li, comprising:
a dry mixing step of mixing a tungsten compound in an amount of 0.1 mass % or more and 5 mass % or less with respect to a total mass of a lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide as a base material, the secondary particles being composed of secondary particles formed by agglomeration of a plurality of primary particles, the secondary particles having a porous structure including an outer shell portion formed by the agglomerated primary particles, an agglomeration portion present inside the outer shell portion, formed by the agglomerated primary particles and electrically conductive with the outer shell portion, and a space portion present in a dispersed state within the agglomeration portion;
a water spray mixing step of spraying water onto the mixture in an amount of 1% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total mass of the mixture while stirring the mixture, thereby mixing the mixture;
A heat treatment step of subjecting the mixture after the water spray mixing step to a heat treatment at a temperature of 500° C. or less; and
a drying step of drying the mixture after the heat treatment step at a temperature of 500° C. or less to obtain the lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide coated with the compound containing W and Li, in which fine particles of the compound containing W and Li are present on the surfaces of the primary particles;
Equipped with
At least in the drying step, a vacuum drying and mixing device is used to perform the drying under a vacuum atmosphere.
A method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery.
前記水噴霧混合工程において、前記水噴霧時における前記攪拌を4m/秒以上30m/秒以下の周速で行い、前記水噴霧を混合物1gあたり0.01ml/分以上0.1ml/分以下の水噴霧速度で行い、前記水噴霧の後において、前記攪拌を4m/秒以上30m/秒の範囲にある周速で行いつつ、5分以上120分以下の時間で前記混合を継続する、請求項11に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。 12. The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 11, wherein, in the water spray mixing step, the stirring during the water spraying is performed at a peripheral speed of 4 m/sec to 30 m/sec, the water spraying is performed at a water spray rate of 0.01 ml/min to 0.1 ml/min per 1 g of the mixture, and after the water spraying, the stirring is performed at a peripheral speed in the range of 4 m/sec to 30 m/sec, while the mixing is continued for a time of 5 minutes to 120 minutes. 前記水噴霧を複数のノズルを用いて行い、該複数のノズルのそれぞれの水噴霧速度を混合物1gあたり0.005ml/分以上0.02ml/分以下とする、請求項12に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。 13. The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 12 , wherein the water spraying is performed using a plurality of nozzles, and the water spraying rate of each of the plurality of nozzles is 0.005 ml/min or more and 0.02 ml/min or less per 1 g of the mixture. 前記熱処理工程において、4m/秒以上30m/秒以下の周速で前記混合物に攪拌を施しながら、40℃以上200℃以下の温度で、15分以上120分以下の時間で前記熱処理を行う、請求項1113のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。 14. The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 11, wherein in the heat treatment step, the heat treatment is carried out at a temperature of 40° C. or more and 200° C. or less for a time period of 15 minutes or more and 120 minutes or less while stirring the mixture at a peripheral speed of 4 m /sec or more and 30 m/sec or less. 前記乾燥工程において、4m/秒以上30m/秒以下の周速で前記混合物に攪拌を施しながら、70℃以上200℃以下の温度で、60分以上240分以下の時間で、前記乾燥を行う、請求項1114のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。 15. The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 11, wherein in the drying step, the drying is performed at a temperature of 70° C. or more and 200° C. or less for a time of 60 minutes or more and 240 minutes or less while stirring the mixture at a peripheral speed of 4 m / s or more and 30 m/s or less. 前記乾燥工程の後、真空雰囲気下で、1m/秒以上20m/秒以下の周速で前記複合酸化物を攪拌しながら、60分以上240分以下の時間で前記混合物を25℃まで冷却する冷却工程を備える、請求項1115のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 11 to 15, further comprising a cooling step of cooling the mixture to 25°C for a period of 60 minutes to 240 minutes in a vacuum atmosphere while stirring the composite oxide at a peripheral speed of 1 m /sec to 20 m /sec after the drying step. 前記乾式混合工程を、5m/秒以上30m/秒以下の周速で攪拌しながら、5分以上50分以下の時間で行う、請求項1116のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 11 to 16 , wherein the dry mixing step is carried out for a time period of 5 minutes to 50 minutes while stirring at a peripheral speed of 5 m/sec to 30 m/sec. 前記乾式混合工程を、前記真空乾燥混合装置を用いて行う、請求項1117のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 11 , wherein the dry mixing step is carried out using the vacuum dry mixer. 前記リチウムイオン二次電池用正極活物質は、一般式(A):Li1+uNiMnCo(-0.05≦u≦0.50、x+y+z+s+t=1、0.3≦x≦0.7、0.15≦y≦0.4、0.15≦z≦0.4、0.0005≦s≦0.03、0≦t≦0.1、Mは、Mg、Al、Si、Ca、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の添加元素)で表され、六方晶層状岩塩構造の結晶構造を有するリチウムニッケルマンガン複合酸化物からなる、請求項1118のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 11 to 18 , wherein the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery is represented by general formula (A): Li1 + uNixMnyCozWsMtO2 (-0.05≦u≦0.50, x+y+z+s+t=1, 0.3≦x≦0.7, 0.15≦y≦0.4, 0.15≦z≦0.4, 0.0005≦s≦0.03, 0≦t≦ 0.1 , M is one or more added elements selected from Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W), and is made of a lithium nickel manganese composite oxide having a crystal structure of a hexagonal layered rock salt structure. 正極、負極、セパレーター、および非水電解質を備え、あるいは、正極、負極、および固体電解質を備え、前記正極に用いられる正極活物質として、請求項1~10のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質が用いられている、リチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte, or comprising a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte, the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries according to any one of claims 1 to 10 being used as a positive electrode active material for the positive electrode.
JP2020051908A 2019-06-25 2020-03-23 Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery Active JP7484283B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/022534 WO2020261962A1 (en) 2019-06-25 2020-06-08 Positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, method for producing same, and lithium ion secondary battery
CN202311189593.6A CN117080405A (en) 2019-06-25 2020-06-08 Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing same, and lithium ion secondary battery
EP20833061.3A EP3992150A4 (en) 2019-06-25 2020-06-08 Positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, method for producing same, and lithium ion secondary battery
CN202080046469.2A CN114026045B (en) 2019-06-25 2020-06-08 Cathode active material for lithium ion secondary batteries and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary batteries
US17/622,485 US20220271272A1 (en) 2019-06-25 2020-06-08 Positive electrode active material for lithium-ion secondary batteries, method for producing same, and lithium-ion secondary battery

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019117941 2019-06-25
JP2019117941 2019-06-25

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2021005548A JP2021005548A (en) 2021-01-14
JP2021005548A5 JP2021005548A5 (en) 2022-11-09
JP7484283B2 true JP7484283B2 (en) 2024-05-16

Family

ID=74099481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020051908A Active JP7484283B2 (en) 2019-06-25 2020-03-23 Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7484283B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7503591B2 (en) 2022-05-11 2024-06-20 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 Positive electrode active material, its manufacturing method, and non-aqueous electrolyte secondary battery including positive electrode active material
KR20240172316A (en) * 2023-05-30 2024-12-10 (주)포스코퓨처엠 Method for preparing cathode active material, cathode active material prepared using the same and lithium secondary battery comprising the same
WO2025187506A1 (en) * 2024-03-08 2025-09-12 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for lithium-ion secondary battery

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014197556A (en) 2011-05-30 2014-10-16 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery using positive electrode active material
JP2016127004A (en) 2014-12-26 2016-07-11 住友金属鉱山株式会社 Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the cathode active material
WO2017018099A1 (en) 2015-07-30 2017-02-02 住友金属鉱山株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery positive electrode active material and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2017084513A (en) 2015-10-26 2017-05-18 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery arranged by use thereof
JP2018032543A (en) 2016-08-25 2018-03-01 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2018104273A (en) 2016-12-27 2018-07-05 住友金属鉱山株式会社 Transition metal-containing composite hydroxide particle and production method of the same, and positive electrode active substance for non-aqueous electrolyte secondary cell and production method of the same
JP2018186065A (en) 2017-04-26 2018-11-22 住友金属鉱山株式会社 Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102164006B1 (en) * 2017-11-16 2020-10-12 삼성에스디아이 주식회사 Positive electrode for rechargeable lithium battery, rechargeable lithium battery including same and battery module

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014197556A (en) 2011-05-30 2014-10-16 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery using positive electrode active material
JP2016127004A (en) 2014-12-26 2016-07-11 住友金属鉱山株式会社 Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the cathode active material
WO2017018099A1 (en) 2015-07-30 2017-02-02 住友金属鉱山株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery positive electrode active material and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2017084513A (en) 2015-10-26 2017-05-18 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery arranged by use thereof
JP2018032543A (en) 2016-08-25 2018-03-01 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2018104273A (en) 2016-12-27 2018-07-05 住友金属鉱山株式会社 Transition metal-containing composite hydroxide particle and production method of the same, and positive electrode active substance for non-aqueous electrolyte secondary cell and production method of the same
JP2018186065A (en) 2017-04-26 2018-11-22 住友金属鉱山株式会社 Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021005548A (en) 2021-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7578122B2 (en) Transition metal-containing composite hydroxide and method for producing same, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing same, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP7379856B2 (en) Nickel manganese cobalt-containing composite hydroxide and its manufacturing method, lithium nickel manganese cobalt-containing composite oxide and its manufacturing method, positive electrode active material for lithium ion secondary battery and its manufacturing method, and lithium ion secondary battery
JP6596978B2 (en) Transition metal composite hydroxide particles and production method thereof, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and production method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6380711B1 (en) Transition metal-containing composite hydroxide, method for producing the same, and method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP7773954B2 (en) Transition metal composite hydroxide particles, positive electrode active material for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP2016204239A (en) Aluminum-coated nickel-cobalt composite hydroxide particles and production method thereof, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and production method thereof, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP7272134B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery
CN114521300A (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
JP2018095505A (en) Composite hydroxide containing transition metal and process for manufacturing the same and cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and process for manufacturing the same
JP7452569B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries
JP7114876B2 (en) Transition metal composite hydroxide particles and manufacturing method thereof, positive electrode active material for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery
JP6511965B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery
CN114424369B (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP2017188211A (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing the same, positive electrode mixture paste for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP7447401B2 (en) Nickel manganese cobalt-containing composite hydroxide and its manufacturing method, positive electrode active material for lithium ion secondary battery and its manufacturing method, and lithium ion secondary battery
JP2015140292A (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP7183813B2 (en) Nickel-manganese-cobalt-containing composite hydroxide and manufacturing method thereof, positive electrode active material for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery
JP7183815B2 (en) Nickel-manganese-cobalt-containing composite hydroxide and manufacturing method thereof, positive electrode active material for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery
CN114026045B (en) Cathode active material for lithium ion secondary batteries and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary batteries
WO2019087503A1 (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for producing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries
JP7661675B2 (en) Positive electrode active material precursor for lithium ion secondary battery and method for producing same, Positive electrode active material for lithium ion secondary battery and method for producing same
JP7484283B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery
JP7183812B2 (en) Nickel-manganese-cobalt-containing composite hydroxide and manufacturing method thereof, positive electrode active material for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery
JP7183814B2 (en) Nickel-manganese-cobalt-containing composite hydroxide and manufacturing method thereof, positive electrode active material for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery
JP7167491B2 (en) Method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary battery, positive electrode active material for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A80 Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80

Effective date: 20200407

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200608

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221031

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221031

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240402

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240415

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7484283

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150