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公開番号2025016457
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-04
出願番号2024171298,2021549516
出願日2024-09-30,2019-02-26
発明の名称三元カソード材料を製造するための方法及び装置
出願人リンデゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング,Linde GmbH
代理人弁理士法人浅村特許事務所
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250128BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】より良好なリチウム電池を提供するための三元カソード材料を製造する方法を提供する。
【解決手段】焙焼窯(120)において原材料(110)を焙焼することにより、リチウム電池用三元カソード材料(130)を製造する方法であって、焙焼窯(120)に雰囲気が提供され、雰囲気のガス成分(a)の焙焼窯(120)への注入は、測定されている少なくとも1つのプロセス影響パラメータ、並びに三元カソード材料(130)を製造するための装置に基づいて、閉ループ制御方式で制御される、方法とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
焙焼窯（１２０）において原材料（１１０）を焙焼することにより、リチウム電池用三元カソード材料（１３０）を製造する方法であって、前記焙焼窯（１２０）に雰囲気が提供され、
前記雰囲気のガス成分（ａ）の前記焙焼窯（１２０）への注入が、測定されている少なくとも１つのプロセス影響パラメータに基づいて閉ループ制御方式で制御されることを特徴とする、
方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、焙焼窯中の原材料を焙焼することによってリチウム電池用三元カソード材料を製造するための方法及び装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
電気自動車及びハイブリッド自動車の市場は急速に成長している。これにより、自動車産業で一般的に使用されるリチウム又はリチウムイオン電池に対する需要が高まっている。リチウム電池は、他の成分の中でもとりわけカソード材料及びアノード材料を含有する。これらの材料及びそれらの成分を製造するプロセスは、一般的には、酸素、窒素、及びアルゴンなどのガスを使用する。
【０００３】
長距離電気自動車及びハイブリッド自動車に対する要求により、リチウム電池産業は、より高いエネルギー比のカソード材料及び対応する解決策を追求することが求められている。より高いエネルギー密度を有するいわゆる三元カソード材料は、この業界における趨勢となっている。リチウム電池用のこのような三元カソード材料は、一般的には、焙焼窯内に雰囲気を提供する、焙焼窯の中で原材料を焙焼することによって製造される。
【０００４】
本発明は、焙焼窯で焙焼された原材料から生成物を得る可能性を改善し、したがって、より良好なリチウム電池を提供することを目的とする。
【０００５】
この目的は、独立請求項による方法及び装置を提供することによって達成される。
【０００６】
本発明による方法は、焙焼窯内で原材料を焙焼することにより、リチウム電池（又はリチウムイオン電池）用の三元カソード材料を製造するための方法であって、焙焼窯内には雰囲気が提供される。焙焼窯としては、連続ローラーハース窯又はプッシャ窯を用いることが好ましい。一般的かつ好ましい三元カソード材料は、ニッケルコバルトマンガン及びニッケルコバルトアルミニウムである。このような焙焼プロセスに使用される一般的な温度は、７００℃から１０００℃の間であり、焙焼プロセスは、一般的には１０時間から１８時間の間持続する。
【０００７】
その焙焼プロセスで生じる化学反応は、以下の式によって説明することができ、式中、Ｍは、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｏ（コバルト）及び／又はＡｌ（アルミニウム）を表す。
Ｍ（ＯＨ）
２
＋０．５Ｌｉ
２
ＣＯ
３
＋０．２５Ｏ
２
＝Ｌ
ｉ
ＭＯ
２
＋０．５ＣＯ
２
＋Ｈ
２
Ｏ
Ｍ（ＯＨ）
２
＋ＬｉＯＨ．Ｈ
２
Ｏ＋０．２５Ｏ
２
＝ＬｉＭＯ
２
＋２．５Ｈ
２
Ｏ
【０００８】
特に、酸素は、例えばＮｉ
２＋
をＮｉ
３＋
に酸化するのに役立つため、そのプロセスにおいて重要な役割を果たす。しかしながら、Ｎｉ
３＋
は、焙焼窯に行き渡る温度が高過ぎると分解の問題に直面する。したがって、三元カソード材料は、高温又は高過ぎる温度で容易に分解され得る。そのため、焙焼プロセスは、Ｎｉ
３＋
が分解を受けないことを確実にするために、その温度を可能な限り低く保つべきである。更に、窯内のすべての原材料を同一のプロセス条件に曝すことを可能にするために、窯内の均一な温度分布及び／又は均一な雰囲気を提供することが目的となる。
【０００９】
本発明によれば、雰囲気、好ましくは酸素のガス成分を焙焼窯に注入することは、閉ループ制御方式で、すなわち測定される少なくとも１つのプロセス影響パラメータに基づいて閉ループ制御によって制御される。特に、閉ループ制御は、制御モジュールなどによって自動的に実行される。
【００１０】
このようなプロセス影響パラメータは、プロセスに影響を与える任意のパラメータであり得る。好ましくは、少なくとも１つのプロセス影響パラメータは、原材料、例えば、原材料の具体的な組成を特徴付けるパラメータ、及び／又は、雰囲気、例えば、存在するガス成分（酸素、二酸化炭素など）とそれらの具体的な比率若しくは湿度を特徴付けるパラメータ、及び／又は、三元カソード材料、例えば、その具体的な組成を特徴付けるパラメータから選択される。そのようなパラメータを測定するために、対応する測定及び／又は分析手段を適切な位置に提供することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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