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公開番号2024153278
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-29
出願番号2023067067
出願日2023-04-17
発明の名称リチウム金属複合酸化物の製造方法
出願人住友化学株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C01G 53/00 20060101AFI20241022BHJP(無機化学)
要約【課題】安定な原料供給が可能であるリチウム金属複合酸化物の製造方法の提供。
【解決手段】被処理物を、焼成装置を用いて焼成し焼成物を得る工程を備えるリチウム金属複合酸化物の製造方法であって、前記焼成装置は、被処理物が投入される投入部と、前記投入部から投入された被処理物を搬送する搬送部と、筒状のキルン本体と、焼成物を排出する排出口と、ガス供給手段を備え、前記工程において、加熱手段よりも上流側から、露点が10℃以下の低露点ガスを供給し、加熱手段よりも下流側から酸素含有ガスを供給し、下記式(A)で表される値が0.0001Nm³/kg以上0.30Nm³/kg以下である、リチウム金属複合酸化物の製造方法。
式(A):低露点ガスの供給量(Nm³/時間)/被処理物の供給量(kg/時間)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
被処理物を、焼成装置を用いて焼成し焼成物を得る工程を備えるリチウム金属複合酸化物の製造方法であって、
前記被処理物は、金属複合化合物とリチウム化合物との混合物を含み、
前記焼成装置は、前記被処理物が投入される投入部と、前記投入部から投入された前記被処理物を搬送する搬送部と、筒状のキルン本体と、前記焼成物を排出する排出口と、ガス供給手段を備え、
前記キルン本体は加熱手段を備え、
前記工程において、
前記加熱手段よりも上流側から、露点が１０℃以下の低露点ガスを供給し、
前記加熱手段よりも下流側から酸素含有ガスを供給し、
前記被処理物に前記酸素含有ガスを向流接触させて焼成し、
下記式（Ａ）で表される値が０．０００１Ｎｍ
３
／ｋｇ以上０．３０Ｎｍ
３
／ｋｇ以下である、リチウム金属複合酸化物の製造方法。
式（Ａ）：低露点ガスの供給量（Ｎｍ
３
／時間）／被処理物の供給量（ｋｇ／時間）
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記焼成装置はロータリーキルンである、請求項１に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
【請求項３】
前記リチウム化合物に含まれるＬｉの割合は、５質量％以上５０質量％以下である、請求項１又は２に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
【請求項４】
前記Ｌｉの割合は、５質量％以上３０質量％以下である、請求項３に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
【請求項５】
下記式（Ｃ）で表される値が０．３Ｎｍ
３
／ｋｇ以上１Ｎｍ
３
／ｋｇ以下である、請求項１又は２に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
式（Ｃ）：酸素含有ガスの供給量（Ｎｍ
３
／時間）／被処理物の供給量（ｋｇ／時間）
【請求項６】
前記焼成装置は前記加熱手段よりも上流側に排気口を備え、前記工程において、前記焼成装置内の前記酸素含有ガスを前記排気口から排気しながら焼成する、請求項１又は２に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
【請求項７】
前記リチウム金属複合酸化物は下記組成式（Ｉ）を満たす、請求項１又は２に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
Ｌｉ［Ｌｉ
ａ
（Ｎｉ
（１－ｘ－ｙ）
Ｃｏ
ｘ
Ｍ１
ｙ
）
１－ａ
］Ｏ
２
・・・組成式（Ｉ）
（組成式（Ｉ）において、Ｍ１は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｂ、Ｓｉ、ＳおよびＰからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、組成式（Ｉ）は、－０．１≦ａ≦０．２、０≦ｘ≦０．７、０＜ｙ≦０．７、及びｘ＋ｙ＜１を満たす。）

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム金属複合酸化物の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池用正極活物質として用いられるリチウム金属複合酸化物の製造方法は、前駆体である金属複合化合物とリチウム化合物とを混合し、得られた混合物を焼成する工程を備える。このような焼成工程は、トンネル炉やローラーハースキルンのような連続焼成炉、又はロータリーキルンのような流動式焼成炉等を用いて行われる。
【０００３】
焼成反応の促進を目的として、特許文献１は２系統の給気系統を備えた焼成炉を用いる正極活物質の製造方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
ＪＰ－Ａ－２０１９－７５２５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
流動式焼成炉は、リチウム金属複合酸化物を安定に生産し難いという問題がある。
【０００６】
本発明は、安定な生産が可能であるリチウム金属複合酸化物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下の［１］～［７］を包含する。
［１］被処理物を、焼成装置を用いて焼成し焼成物を得る工程を備えるリチウム金属複合酸化物の製造方法であって、前記被処理物は、金属複合化合物とリチウム化合物との混合物を含み、前記焼成装置は、前記被処理物が投入される投入部と、前記投入部から投入された前記被処理物を搬送する搬送部と、筒状のキルン本体と、前記焼成物を排出する排出口と、ガス供給手段を備え、前記キルン本体は加熱手段を備え、前記工程において、前記加熱手段よりも上流側から、露点が１０℃以下の低露点ガスを供給し、前記加熱手段よりも下流側から酸素含有ガスを供給し、前記被処理物に前記酸素含有ガスを向流接触させて焼成し、下記式（Ａ）で表される値が０．０００１Ｎｍ
３
／ｋｇ以上０．３０Ｎｍ
３
／ｋｇ以下である、リチウム金属複合酸化物の製造方法。
式（Ａ）：低露点ガスの供給量（Ｎｍ
３
／時間）／被処理物の供給量（ｋｇ／時間）
［２］前記焼成装置はロータリーキルンである、［１］に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
［３］前記リチウム化合物に含まれるＬｉの割合は、５質量％以上５０質量％以下である、［１］又は［２］に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
［４］前記Ｌｉの割合は、５質量％以上３０質量％以下である、［３］に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
［５］下記式（Ｃ）で表される値が０．３Ｎｍ
３
／ｋｇ以上１Ｎｍ
３
／ｋｇ以下である、［１］～［４］のいずれか１つに記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
式（Ｃ）：酸素含有ガスの供給量（Ｎｍ
３
／時間）／被処理物の供給量（ｋｇ／時間）
［６］前記焼成装置は前記加熱手段よりも上流側に排気口を備え、前記工程において、前記焼成装置内の前記酸素含有ガスを前記排気口から排気しながら焼成する、［１］～［５］のいずれか１つに記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
［７］前記リチウム金属複合酸化物は下記組成式（Ｉ）を満たす、［１］～［６］のいずれか１つに記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
Ｌｉ［Ｌｉ
ａ
（Ｎｉ
（１－ｘ－ｙ）
Ｃｏ
ｘ
Ｍ１
ｙ
）
１－ａ
］Ｏ
２
・・・組成式（Ｉ）
（組成式（Ｉ）において、Ｍ１は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｂ、Ｓｉ、ＳおよびＰからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、組成式（Ｉ）は、－０．１≦ａ≦０．２、０≦ｘ≦０．７、０＜ｙ≦０．７、及びｘ＋ｙ＜１を満たす。）
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、安定な生産が可能であるリチウム金属複合酸化物の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本実施形態の一態様におけるリチウム金属複合酸化物の製造方法において用いられる焼成装置の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本願明細書において、金属複合化合物（ＭｅｔａｌＣｏｍｐｏｓｉｔｅＣｏｍｐｏｕｎｄ）を以下「ＭＣＣ」と称し、リチウム金属複合酸化物（ＬｉｔｈｉｕｍＭｅｔａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅＯｘｉｄｅ）を以下「ＬｉＭＯ」と称し、リチウム二次電池用正極活物質（ＣａｔｈｏｄｅＡｃｔｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍｓｅｃｏｎｄａｒｙｂａｔｔｅｒｉｅｓ）を以下「ＣＡＭ」と称す。
（【００１１】以降は省略されています）

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