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公開番号2024128174
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-24
出願番号2023037019
出願日2023-03-10
発明の名称リチウム遷移金属複合酸化物の前駆体粒子の製造方法、およびリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法、ならびにリチウムイオン二次電池の製造方法
出願人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
代理人個人,個人,個人
主分類C01G 53/00 20060101AFI20240913BHJP(無機化学)
要約【課題】高容量のリチウムイオン二次電池を実現できる前駆体粒子の製造方法を提供する。
【解決手段】ここに開示される製造方法は、リチウム元素と遷移金属元素とを含有し、焼成によってリチウム遷移金属複合酸化物に変換される前駆体粒子の製造方法であって、少なくとも水を含む初期液を調製する初期液調製工程S1と、上記初期液に、リチウムの水溶性塩と、遷移金属の水溶性塩と、アンモニウムイオン供与体と、強塩基性化合物と、を添加して反応液を調製し、上記反応液中に前駆体粒子を析出させる晶析工程S2と、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
リチウム元素と遷移金属元素とを含有し、焼成によってリチウム遷移金属複合酸化物に変換される前駆体粒子の製造方法であって、
少なくとも水を含む初期液を調製する初期液調製工程と、
前記初期液に、リチウムの水溶性塩と、遷移金属の水溶性塩と、アンモニウムイオン供与体と、強塩基性化合物と、を添加して反応液を調製し、前記反応液中に前記リチウムと前記遷移金属とを含有する前駆体粒子を析出させる晶析工程と、
を含む、
前駆体粒子の製造方法。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記晶析工程において、
前記反応液のアンモニウムイオンの濃度を、０．３ｍｏｌ／Ｌ以上１．１ｍｏｌ／Ｌ以下とし、かつ
反応時間を、５時間以上４０時間以下とする、
請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記初期液が、アンモニウムイオン供与体をさらに含む、
請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記初期液が、前記リチウムの水溶性塩と、前記遷移金属の水溶性塩と、をさらに含む、
請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記強塩基性化合物が、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩である、
請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項６】
少なくとも前記晶析工程を、ＣＯ
２
雰囲気下で行う、
請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記晶析工程において、前記反応液に超音波を照射する、
請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項８】
請求項１または２に記載の製造方法で得られた前記前駆体粒子を焼成する焼成工程を含む、リチウム遷移金属複合酸化物の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の製造方法によって得られたリチウム遷移金属複合酸化物を用いて正極を作製する正極作製工程を含む、リチウムイオン二次電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム遷移金属複合酸化物の前駆体粒子の製造方法、およびリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法、ならびにリチウムイオン二次電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、正極活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物を用いたリチウムイオン二次電池が知られている。リチウム遷移金属複合酸化物の製造方法に関する先行技術文献として、特許文献１～５が挙げられる。例えば特許文献１には、晶析反応を利用して、リチウムを含まず遷移金属を含有する炭酸塩複合物（前駆体）を得る晶析工程と、この炭酸塩複合物をリチウム源と混合して焼成する焼成工程とを含む、リチウムイオン二次電池用のリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１３６０９６号公報
特開２０１５－０２６５５９号公報
特開２０１５－００２１２０号公報
特開２０１３－１７１７４４号公報
特開２０１７－２２８５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リチウムイオン二次電池は、その普及に伴い、さらなる高容量化が求められている。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、焼成によってリチウム遷移金属複合酸化物に変換される前駆体粒子の製造方法であって、高容量のリチウムイオン二次電池を実現できる前駆体粒子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明により、リチウム元素と遷移金属元素とを含有し、焼成によってリチウム遷移金属複合酸化物に変換される前駆体粒子の製造方法が提供される。この製造方法は、少なくとも水を含む初期液を調製する初期液調製工程と、上記初期液に、リチウムの水溶性塩と、遷移金属の水溶性塩と、アンモニウムイオン供与体と、強塩基性化合物と、を添加して反応液を調製し、上記反応液中に上記リチウムと上記遷移金属とを含有する前駆体粒子を析出させる晶析工程と、を含む。
【０００６】
このような方法で製造された前駆体粒子の焼成物を正極活物質として用いることにより、高容量のリチウムイオン二次電池を好適に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、一実施形態に係る前駆体粒子の製造方法を説明するフローチャートである。
図２は、一実施形態に係る前駆体粒子の焼成物を用いたリチウムイオン二次電池の構成を模式的に示す断面図である。
図３は、図２のリチウムイオン二次電池の捲回電極体の構成を示す模式分解図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、適宜図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、本発明を特徴付けないリチウムイオン二次電池の一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。
【０００９】
なお、本明細書において「リチウムイオン二次電池」とは、電荷担体としてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池全般をいい、リチウムイオンキャパシタ等をも包含する用語である。
【００１０】
〔前駆体粒子〕
まず、ここに開示される製造方法によって得られる前駆体粒子について説明する。本実施形態に係る前駆体粒子は、焼成によってリチウム遷移金属複合酸化物に変換される粒子である。前駆体粒子は、焼成によってリチウム遷移金属複合酸化物に変換されることにより、リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用することができる。したがって、前駆体粒子は、リチウムイオン二次電池の正極活物質に用いられるリチウム含有前駆体粒子ともいえる。前駆体粒子は、好ましくは、焼成によって層状岩塩型結晶構造のリチウム遷移金属複合酸化物に変換される粒子である。なお、粒子の結晶構造は、従来公知の方法（例えば、Ｘ線回折法（ＸＲＤ；X-ray diffraction））により、確認することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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