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公開番号2025013235
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2024108259
出願日2024-07-04
発明の名称金属複合化合物粉末、金属複合化合物粉末の製造方法、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 20060101AFI20250117BHJP(無機化学)
要約【課題】初回効率が高いリチウム二次電池を得ることができる金属複合化合物粉末とその製造方法、及びリチウム二次電池用正極活物質の製造方法の提供。
【解決手段】少なくともNiを含む金属複合水酸化物と水分を含むウェットケーキを、加熱装置内で流動させながら加熱し、前記ウェットケーキに含まれる金属複合水酸化物の表面を削る工程Xを含み、前記工程X直前の前記ウェットケーキに含まれる前記水分の割合は、前記ウェットケーキの総質量に対し5質量%以上25質量%以下であり、前記加熱装置内での前記ウェットケーキの滞留時間に対する、前記工程X直前の前記ウェットケーキに含まれる前記水分の割合が、11質量%/時間以下である、金属複合化合物粉末の製造方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
少なくともＮｉを含む金属複合水酸化物と水分とを含むウェットケーキを、加熱装置内で流動させながら加熱し、前記ウェットケーキに含まれる金属複合水酸化物の表面を削る工程Ｘを含み、
前記工程Ｘ直前の前記ウェットケーキに含まれる前記水分の割合は、前記ウェットケーキの総質量に対し５質量％以上２５質量％以下であり、
前記加熱装置内での前記ウェットケーキの滞留時間に対する、前記工程Ｘ直前の前記ウェットケーキに含まれる前記水分の割合が、１１質量％／時間以下である、金属複合化合物粉末の製造方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記工程Ｘにおける最高保持温度が１００℃以上３００℃以下である、請求項１に記載の金属複合化合物粉末の製造方法。
【請求項３】
前記滞留時間が０．２－８時間である、請求項１又は２に記載の金属複合化合物粉末の製造方法。
【請求項４】
前記工程Ｘ直後の前記金属複合水酸化物を含む粉末に含まれる水分の割合は、前記金属複合水酸化物を含む粉末の総質量に対し１質量％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の製造方法。
【請求項５】
さらに、前記工程Ｘの前に、少なくともニッケル塩溶液を含む溶液をｐＨ１０以上ｐＨ１３以下、２０℃以上８０℃以下の条件で中和する工程を含む、請求項１又は２に記載の金属複合化合物粉末の製造方法。
【請求項６】
さらに、前記工程Ｘの前に、前記ウェットケーキに含まれる水分の割合が前記ウェットケーキの総質量に対し５質量％以上２５質量％以下となるように、ウェットケーキから水分を除去する工程を含む、請求項１又は２に記載の金属複合化合物粉末の製造方法。
【請求項７】
前記金属複合水酸化物は、さらに元素Ｍを含有し、前記元素Ｍは、Ｃｏ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｗ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｚｒ，Ｇａ，Ｖ，Ｂ，Ｓｉ，Ｓ及びＰからなる群より選択される１種以上の元素である、請求項１又は２に記載の金属複合化合物粉末の製造方法。
【請求項８】
複数の第１の一次粒子及び複数の第２の一次粒子の凝集体である二次粒子を含み、少なくともＮｉを含む金属複合化合物粉末であって、
前記二次粒子の断面における前記二次粒子の最表面から前記断面における重心までの寸法を１００％としたとき、前記第１の一次粒子は、前記二次粒子の最表面から１０％未満の領域に位置し、
前記第２の一次粒子は、前記重心から９０％以下の領域に位置し、
前記第１の一次粒子の平均粒子径に対する前記第２の一次粒子の平均粒子径の比が、１．５以上である、金属複合化合物粉末。
【請求項９】
前記第１の一次粒子の平均粒子径は、０．１μｍ以上１．０μｍ以下である、請求項８に記載の金属複合化合物粉末。
【請求項１０】
前記二次粒子の平均粒子径は、５μｍ以上２０μｍ以下である、請求項８又は９に記載の金属複合化合物粉末。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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、金属複合化合物粉末の製造方法、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 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池用正極活物質の性能を向上する目的で、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法を様々な側面から制御することが試みられている。
【０００３】
例えば特許文献１には、金属複合化合物に相当する水酸化物原料粉末を粉砕することにより、金属複合化合物の粒度分布を調整する工程を含む、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
ＷＯ２０１４／０６１５８０Ａ１
【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初回効率向上の観点から、リチウム二次電池用正極活物質の原料である金属複合化合物の物性には更なる改善の余地がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、初回効率が高いリチウム二次電池を得ることができる金属複合化合物粉末とその製造方法、及び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、以下の態様を有する。
［１］少なくともＮｉを含む金属複合水酸化物と水分とを含むウェットケーキを、加熱装置内で流動させながら加熱し、前記ウェットケーキに含まれる金属複合水酸化物の表面を削る工程Ｘを含み、前記工程Ｘ直前の前記ウェットケーキに含まれる前記水分の割合は、前記ウェットケーキの総質量に対し５質量％以上２５質量％以下であり、前記加熱装置内での前記ウェットケーキの滞留時間に対する、前記工程Ｘ直前の前記ウェットケーキに含まれる前記水分の割合が、１１質量％／時間以下である、金属複合化合物粉末の製造方法。
［２］前記工程Ｘにおける最高保持温度が１００℃以上３００℃以下である、［１］に記載の金属複合化合物粉末の製造方法。
［３］前記滞留時間が０．２－８時間である、［１］又は［２］に記載の金属複合化合物粉末の製造方法。
［４］前記工程Ｘ直後の前記金属複合水酸化物を含む粉末に含まれる水分の割合は、前記金属複合水酸化物を含む粉末の総質量に対し１質量％以下である、［１］～［３］のいずれか一項に記載の金属複合化合物粉末の製造方法。
［５］さらに、前記工程Ｘの前に、少なくともニッケル塩溶液を含む溶液をｐＨ１０以上ｐＨ１３以下、２０℃以上８０℃以下の条件で中和する工程を含む、［１］～［４］のいずれか一項に記載の金属複合化合物粉末の製造方法。
［６］さらに、前記工程Ｘの前に、前記ウェットケーキに含まれる水分の割合が前記ウェットケーキの総質量に対し５質量％以上２５質量％以下となるように、ウェットケーキから水分を除去する工程を含む、［１］～［５］のいずれか一項に記載の金属複合化合物粉末の製造方法。
［７］前記金属複合水酸化物は、さらに元素Ｍを含有し、前記元素Ｍは、Ｃｏ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｗ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｚｒ，Ｇａ，Ｖ，Ｂ，Ｓｉ，Ｓ及びＰからなる群より選択される１種以上の元素である、［１］～［６］のいずれか一項に記載の金属複合化合物粉末の製造方法。
［８］複数の第１の一次粒子及び複数の第２の一次粒子の凝集体である二次粒子を含み、少なくともＮｉを含む金属複合化合物粉末であって、前記二次粒子の断面における前記二次粒子の最表面から前記断面における重心までの寸法を１００％としたとき、前記第１の一次粒子は、前記二次粒子の最表面から１０％未満の領域に位置し、前記第２の一次粒子は、前記重心から９０％以下の領域に位置し、前記第１の一次粒子の平均粒子径に対する前記第２の一次粒子の平均粒子径の比が、１．５以上である、金属複合化合物粉末。
［９］前記第１の一次粒子の平均粒子径は、０．１μｍ以上１．０μｍ以下である、［８］に記載の金属複合化合物粉末。
［１０］前記二次粒子の平均粒子径は、５μｍ以上２０μｍ以下である、［８］又は［９］に記載の金属複合化合物粉末。
［１１］前記金属複合化合物粉末に含まれる水分の割合は、前記金属複合化合物粉末の総質量に対し１質量％以下である、［８］～［１０］のいずれか一項に記載の金属複合化合物粉末。
［１２］前記金属複合化合物粉末は、さらに元素Ｍを含有し、前記元素Ｍは、Ｃｏ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｗ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｚｒ，Ｇａ，Ｖ，Ｂ，Ｓｉ，Ｓ及びＰからなる群より選択される１種以上の元素である、［８］～［１１］のいずれか一項に記載の金属複合化合物粉末。
［１３］［８］～［１２］のいずれか一項に記載の金属複合化合物粉末とリチウム化合物との混合物を焼成することを含む、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、初回効率が高いリチウム二次電池を得ることができる金属複合化合物粉末とその製造方法、及び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】
【０００９】
本実施形態の一態様における金属複合化合物粉末の二次粒子の模式断面図である。
本実施形態の一態様における金属複合化合物粉末の走査型電子顕微鏡画像である。
第１の一次粒子の平均粒子径に対する第２の一次粒子の平均粒子径の比が１．５未満である金属複合化合物粉末の走査型電子顕微鏡画像である。
リチウム二次電池の一例を示す概略構成図である。
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】
【００１０】
以下、本発明の一態様における金属複合化合物粉末について説明する。以下の複数の実施形態では、好ましい例や条件を共有してもよい。また、本明細書において、各用語を以下に定義する。
（【００１１】以降は省略されています）

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