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公開番号2024123191
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-10
出願番号2024101609,2021502048
出願日2024-06-25,2020-02-18
発明の名称リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法
出願人住友金属鉱山株式会社,パナソニックエナジー株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 4/525 20100101AFI20240903BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高容量とともに高出力が得られるリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法を提供する。
【解決手段】出発原料であるリチウムニッケル複合酸化物と、リチウムを含有しないタングステン化合物粉末と、を加熱しながら混合してタングステン混合物を得る混合工程と、タングステン混合物を熱処理する熱処理工程とを有し、リチウムニッケル複合酸化物は、Liと、Niと、元素Mと、を含有し、出発原料中の、リチウムニッケル複合酸化物に含まれるニッケル、および前記元素Mの原子数の合計に対する、タングステンの原子数の割合が0.05原子%以上3.00原子%以下、出発原料中の水と、リチウムニッケル複合酸化物とに占める、水の割合である水分率が3.0質量%以上、混合工程の温度が30℃以上65℃以下であるリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
出発原料であるリチウムニッケル複合酸化物と、リチウムを含有しないタングステン化合物粉末と、を加熱しながら混合してタングステン混合物を得る混合工程と、
前記タングステン混合物を熱処理する熱処理工程と、を有し、
前記リチウムニッケル複合酸化物は、リチウム（Ｌｉ）と、ニッケル（Ｎｉ）と、元素Ｍ（Ｍ）と、を含有し（ただし、元素ＭはＭｎ、Ｖ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｏ及びＡｌから選ばれる少なくとも１種の元素）、
前記出発原料中の、前記リチウムニッケル複合酸化物に含まれるニッケル、および前記元素Ｍの原子数の合計に対する、タングステンの原子数の割合が０．０５原子％以上３．００原子％以下であり、
前記出発原料中の水と、前記リチウムニッケル複合酸化物とに占める、前記水の割合である水分率が、３．０質量％以上であり、
前記混合工程の温度が３０℃以上６５℃以下であるリチウムイオン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、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法、リチウムイオン二次電池用正極活物質、リチウムイオン二次電池に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や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、ハイブリット自動車を始めとする電気自動車用の電池として高出力の二次電池の開発も強く望まれている。
【０００３】
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、負極と正極と電解質等で構成され、負極および正極の活物質は、リチウムを脱離および挿入することの可能な材料が用いられている。
【０００４】
このようなリチウムイオン二次電池は、現在研究、開発が盛んに行われているところであるが、中でも、層状またはスピネル型のリチウムニッケル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級の高い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実用化が進んでいる。
【０００５】
これまで主に提案されている材料としては、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物（ＬｉＣｏＯ
２
）や、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
２
）、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ
１／３
Ｃｏ
１／３
Ｍｎ
１／３
Ｏ
２
）、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸化物（ＬｉＭｎ
２
Ｏ
４
）などを挙げることができる。
【０００６】
このうちリチウムニッケル複合酸化物は、サイクル特性が良く、低抵抗で高出力が得られる材料として注目されている。そして、リチウムイオン二次電池用正極活物質に関して、近年ではリチウムイオン二次電池とした際の高出力化に必要な低抵抗化が重要視されている。
【０００７】
上記低抵抗化を実現する方法として異元素の添加が用いられており、とりわけＷ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｅなどの高価数をとることができる遷移金属が有用とされている。
【０００８】
例えば、特許文献１には、所定の組成式を満たし、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、ＴａおよびＲｅから選ばれる１種以上の元素が、上記組成式におけるＭｎ、Ｎｉ及びＣｏの合計モル量に対して０．１モル％以上、５モル％以下の割合で含有されているリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体が提案されている。また、特許文献１では、炭酸リチウムと、Ｎｉ化合物、Ｍｎ化合物、Ｃｏ化合物と、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ及びＲｅから選ばれる少なくとも１種以上の元素を含む金属化合物とを、液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、得られた噴霧乾燥体を焼成する焼成工程とを含むリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法が開示されている。
【０００９】
特許文献１によれば、リチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の低コスト化および高安全性化と高負荷特性、粉体取り扱い性向上の両立を図ることができるとされている。
【００１０】
しかし、特許文献１に開示された上記製造方法によれば、上記リチウム遷移金属系化合物粉体は、原料を液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを噴霧乾燥し、得られた噴霧乾燥体を焼成することで得ている。そのため、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、ＴａおよびＲｅなどの異元素の一部が層状に配置されているＮｉと置換してしまい、電池の容量やサイクル特性などの電池特性が低下してしまう問題があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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