特許ウォッチ

公開番号2024086255
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-27
出願番号2022201286
出願日2022-12-16
発明の名称金属複合化合物粉末及びリチウム二次電池用正極活物質の製造方法
出願人住友化学株式会社,株式会社田中化学研究所
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C01G 53/00 20060101AFI20240620BHJP(無機化学)
要約【課題】電荷移動抵抗が低い正極活物質を製造可能な金属複合化合物粉末を提供する。
【解決手段】少なくともNi及び元素Mを含み、下記式(A)を満たす金属複合化合物粉末。
L_A/L_av≧1.2 …(A)
(式(A)中、L_Aは、CuKα線を使用した粉末X線回折測定における2θ=38.5±1°の範囲内の回折ピークから算出される結晶子径を表す。
L_avは、粉末X線回折測定で得られる2θ=10°-90°の範囲のX線回折パターンをRietveld解析して算出される平均結晶子径を表す。)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
少なくともＮｉ及び元素Ｍを含み、
前記元素Ｍは、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｇａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、及びＳｉからなる群より選ばれる１種以上の元素であり、
下記式（Ａ）を満たす金属複合化合物粉末。
Ｌ
Ａ
／Ｌ
ａｖ
≧１．２ …（Ａ）
（式（Ａ）中、Ｌ
Ａ
は、ＣｕＫα線を使用した粉末Ｘ線回折測定における２θ＝３８．５±１°の範囲内の回折ピークから算出される結晶子径を表す。
Ｌ
ａｖ
は、前記粉末Ｘ線回折測定で得られる２θ＝１０°－９０°の範囲のＸ線回折パターンをＲｉｅｔｖｅｌｄ解析して算出される平均結晶子径を表す。）
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
少なくともＮｉ及び元素Ｍを含み、
前記元素Ｍは、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｇａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、及びＳｉからなる群より選ばれる１種以上の元素であり、
下記式（Ｂ）を満たす金属複合化合物粉末。
Ｌ
Ｂ
／Ｌ
ａｖ
≦３．２ …（Ｂ）
（式（Ｂ）中、Ｌ
Ｂ
は、ＣｕＫα線を使用した粉末Ｘ線回折測定における２θ＝３３．０±１°の範囲内の回折ピークから算出される結晶子径を表す。
Ｌ
ａｖ
は、前記粉末Ｘ線回折測定で得られる２θ＝１０°－９０°の範囲のＸ線回折パターンをＲｉｅｔｖｅｌｄ解析して算出される平均結晶子径を表す。）
【請求項３】
下記式（Ｃ）を満たす請求項１又は２に記載の金属複合化合物粉末。
Ｌ
Ｃ
／Ｌ
ａｖ
≧１．２ …（Ｃ）
（式（Ｃ）中、Ｌ
Ｃ
は、前記粉末Ｘ線回折測定における２θ＝１９．１±１°の範囲内の回折ピークから算出される結晶子径を表す。）
【請求項４】
下記組成式（Ｉ）で表される請求項１又は２に記載の金属複合化合物粉末。
Ｎｉ
（１－ｘ－ｙ）
Ｃｏ
ｘ
Ｍ
ｙ
Ｏ
ｚ
（ＯＨ）
２－α
…（Ｉ）
（組成式（Ｉ）は、０≦ｘ≦０．５、０＜ｙ≦０．５、０＜ｘ＋ｙ＜１、０≦ｚ≦３、－０．５≦α≦２、及びα－ｚ＜２を満たす。）
【請求項５】
前記組成式（Ｉ）は、０≦ｘ≦０．１、及び０＜ｘ＋ｙ＜０．６を満たす、請求項４に記載の金属複合化合物粉末。
【請求項６】
ＢＥＴ比表面積が１０．０ｍ
２
／ｇより大きい、請求項１又は２に記載の金属複合化合物粉末。
【請求項７】
５０％累積体積粒度であるＤ
５０
が８μｍ以上２０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の金属複合化合物粉末。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の金属複合化合物粉末と、リチウム化合物と、を混合する混合工程と、
得られた混合物を酸素含有雰囲気下、５００℃以上１０００℃以下の温度で焼成する焼成工程と、を有するリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属複合化合物粉末及びリチウム二次電池用正極活物質の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池の正極に含まれる正極活物質は、例えば、リチウム化合物と、Ｌｉ以外の金属元素を含む金属複合化合物とを混合して焼成することで得られる。
【０００３】
リチウム二次電池の用途が広がる中、リチウム二次電池の電池性能の向上が求められている。リチウム二次電池の電池性能を向上させる技術として、正極活物質の原料となる金属複合化合物の結晶の状態を制御する試みがなされている。特許文献１では、特定の２つの結晶面について、回折ピークの強度比を規定した金属複合化合物が開示されている。特許文献１の金属複合化合物は、得られるリチウム金属複合酸化物の電池特性が良好であることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
ＪＰ－Ａ－２０１５－００３８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リチウム二次電池の応用分野が進む中、金属複合化合物の更なる改善が求められている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、電荷移動抵抗が低い正極活物質を製造可能な金属複合化合物粉末を提供することを目的とする。また、このような金属複合化合物粉末を用いたリチウム二次電池用正極活物質の製造方法を提供することを併せて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、以下の態様を包含する。
【０００８】
［１］少なくともＮｉ及び元素Ｍを含み、元素Ｍは、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｇａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、及びＳｉからなる群より選ばれる１種以上の元素であり、下記式（Ａ）を満たす金属複合化合物粉末。
Ｌ
Ａ
／Ｌ
ａｖ
≧１．２ …（Ａ）
（式（Ａ）中、Ｌ
Ａ
は、ＣｕＫα線を使用した粉末Ｘ線回折測定における２θ＝３８．５±１°の範囲内の回折ピークから算出される結晶子径を表す。
Ｌ
ａｖ
は、前記粉末Ｘ線回折測定で得られる２θ＝１０°－９０°の範囲のＸ線回折パターンをＲｉｅｔｖｅｌｄ解析して算出される平均結晶子径を表す。）
［２］少なくともＮｉ及び元素Ｍを含み、元素Ｍは、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｇａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、及びＳｉからなる群より選ばれる１種以上の元素であり、下記式（Ｂ）を満たす金属複合化合物粉末。
Ｌ
Ｂ
／Ｌ
ａｖ
≦３．２ …（Ｂ）
（式（Ｂ）中、Ｌ
Ｂ
は、ＣｕＫα線を使用した粉末Ｘ線回折測定における２θ＝３３．０±１°の範囲内の回折ピークから算出される結晶子径を表す。
Ｌ
ａｖ
は、前記粉末Ｘ線回折測定で得られる２θ＝１０°－９０°の範囲のＸ線回折パターンをＲｉｅｔｖｅｌｄ解析して算出される平均結晶子径を表す。）
［３］下記式（Ｃ）を満たす［１］又は［２］に記載の金属複合化合物粉末。
Ｌ
Ｃ
／Ｌ
ａｖ
≧１．２ …（Ｃ）
（式（Ｃ）中、Ｌ
Ｃ
は、前記粉末Ｘ線回折測定における２θ＝１９．１±１°の範囲内の回折ピークから算出される結晶子径を表す。）
［４］下記組成式（Ｉ）で表される［１］から［３］のいずれか１項に記載の金属複合化合物粉末。
Ｎｉ
（１－ｘ－ｙ）
Ｃｏ
ｘ
Ｍ
ｙ
Ｏ
ｚ
（ＯＨ）
２－α
…（Ｉ）
（組成式（Ｉ）は、０≦ｘ≦０．５、０＜ｙ≦０．５、０＜ｘ＋ｙ＜１、０≦ｚ≦３、－０．５≦α≦２、及びα－ｚ＜２を満たす。）
［５］前記組成式（Ｉ）は、０≦ｘ≦０．１、及び０＜ｘ＋ｙ＜０．６を満たす、［４］に記載の金属複合化合物粉末。
［６］ＢＥＴ比表面積が１０．０ｍ
２
／ｇより大きい、［１］から［５］のいずれか１項に記載の金属複合化合物粉末。
［７］５０％累積体積粒度であるＤ
５０
が８μｍ以上２０μｍ以下である、［１］から［６］のいずれか１項に記載の金属複合化合物粉末。
［８］［１］から［７］のいずれか１項に記載の金属複合化合物粉末と、リチウム化合物と、を混合する混合工程と、得られた混合物を酸素含有雰囲気下、５００℃以上１０００℃以下の温度で焼成する焼成工程と、を有するリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電荷移動抵抗が低い正極活物質を製造可能な金属複合化合物粉末を提供することができる。また、このような金属複合化合物粉末を用いたリチウム二次電池用正極活物質の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、リチウム二次電池の一例を示す模式図である。
図２は、全固体リチウム二次電池の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許