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公開番号2025022408
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023126946
出願日2023-08-03
発明の名称リチウム金属複合酸化物の製造方法及び圧粉体
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 20060101AFI20250206BHJP(無機化学)
要約【課題】微粒子が少なく、結晶性が高いリチウム金属複合酸化物を高い生産効率で製造できるリチウム金属複合酸化物の製造方法、及びこの製造方法に用いることができる圧粉体の提供。
【解決手段】リチウム化合物と金属複合化合物との反応物を含む粉末に圧力P[MPa]を加え、圧粉体を得る工程と、前記圧粉体を焼成し、リチウム金属複合酸化物を得る工程と、を含み、前記粉末に含まれるLi以外の金属元素の合計量に対するLiの物質量比が1.00以上1.14未満であり、前記圧力Pと前記粉末の粒子強度S[MPa]との比S/Pが1.0以上である、リチウム金属複合酸化物の製造方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
リチウム化合物と金属複合化合物との反応物を含む粉末に圧力Ｐ［ＭＰａ］を加え、圧粉体を得る工程と、
前記圧粉体を焼成し、リチウム金属複合酸化物を得る工程と、を含み、
前記粉末に含まれるＬｉ以外の金属元素の合計量に対するＬｉの物質量比が１．００以上１．１４未満であり、
前記圧力Ｐと前記粉末の粒子強度Ｓ［ＭＰａ］との比Ｓ／Ｐが１．０以上である、リチウム金属複合酸化物の製造方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記圧粉体の密度が２．０ｇ／ｃｍ
３
以上３．０ｇ／ｃｍ
３
未満である、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】
前記反応物が層状岩塩構造を有する、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４】
前記圧粉体のＣｕＫα線を使用したＸ線回折測定において、２θ＝１８．７±２°の範囲内に存在するピークの半値幅が０．５０°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５】
前記粒子強度Ｓが５０ＭＰａ以上であり、
前記Ｓ／Ｐが１．４以上である、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６】
前記粉末の中和滴定で求められる、前記粉末中のＬｉＯＨ及びＬｉ
２
ＣＯ
３
の割合が、前記粉末の総質量に対しそれぞれ０．６０質量％以上及び０．２０質量％以上である、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７】
前記圧力Ｐが１０ＭＰａ以上１００ＭＰａ未満である、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８】
前記リチウム金属複合酸化物を得る工程において、酸素割合が５０％以上の雰囲気下、７００℃以上１０００℃以下で前記圧粉体を焼成する、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９】
前記粉末が、下記式（１）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：Ｎｉ：Ｍ１：Ｍ２＝（１＋ａ）：（１－ｘ－ｙ）：ｘ：ｙ・・・（１）
（式（１）において、０≦ａ＜０．１４、０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．５、０≦ｘ＋ｙ＜１であり、Ｍ１は、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＡｌ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、Ｍ２は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｂａ、Ｓ及びＰからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。）
【請求項１０】
前記圧粉体を得る工程の前に、前記リチウム化合物と前記金属複合化合物とを混合して焼成し、前記粉末を得る工程をさらに含む、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、リチウム金属複合酸化物の製造方法及び圧粉体に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム金属複合酸化物は、リチウム二次電池用正極活物質として用いられている。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、リチウム金属複合酸化物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】
リチウム金属複合酸化物は、金属複合化合物とリチウム化合物を混合した後、この混合物を焼成することで得られる。
【０００４】
例えば特許文献１では、ニッケル複合酸化物とリチウム化合物との混合物を成形し、この成形体を焼成することで正極活物質を得る方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
ＪＰ－Ａ－２０１９－１７５６９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
正極活物質の生産量の拡大に伴い、微粒子が少なく、且つ結晶性が高いリチウム金属複合酸化物を高い生産効率で製造することが求められる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、微粒子が少なく、結晶性が高いリチウム金属複合酸化物を高い生産効率で製造できるリチウム金属複合酸化物の製造方法、及びこの製造方法に用いることができる圧粉体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】
【０００８】
本発明は、以下の態様を包含する。
［１］リチウム化合物と金属複合化合物との反応物を含む粉末に圧力Ｐ［ＭＰａ］を加え、圧粉体を得る工程と、
前記圧粉体を焼成し、リチウム金属複合酸化物を得る工程と、を含み、
前記粉末に含まれるＬｉ以外の金属元素の合計量に対するＬｉの物質量比が１．００以上１．１４未満であり、
前記圧力Ｐと前記粉末の粒子強度Ｓ［ＭＰａ］との比Ｓ／Ｐが１．０以上である、リチウム金属複合酸化物の製造方法。
［２］前記圧粉体の密度が２．０ｇ／ｃｍ
３
以上３．０ｇ／ｃｍ
３
未満である、［１］に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
［３］前記反応物が層状岩塩構造を有する、［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］前記圧粉体のＣｕＫα線を使用したＸ線回折測定において、２θ＝１８．７±２°の範囲内に存在するピークの半値幅が０．５０°以下である、［１］～［３］のいずれか一項に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
［５］前記粒子強度Ｓが５０ＭＰａ以上であり、
前記Ｓ／Ｐが１．４以上である、［１］～［４］のいずれか一項に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
［６］前記粉末の中和滴定で求められる前記粉末中のＬｉＯＨ及びＬｉ
２
ＣＯ
３
の割合が、前記粉末の総質量に対しそれぞれ０．６０質量％以上及び０．２０質量％以上である、［１］～［５］のいずれか一項に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
［７］前記圧力Ｐが１０ＭＰａ以上１００ＭＰａ未満である、［１］～［６］のいずれか一項に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
［８］前記リチウム金属複合酸化物を得る工程において、酸素割合が５０％以上の雰囲気下、７００℃以上１０００℃以下で前記圧粉体を焼成する、［１］～［７］のいずれか一項に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
［９］前記粉末が、下記式（１）を満たす、［１］～［８］のいずれか一項に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
Ｌｉ：Ｎｉ：Ｍ１：Ｍ２＝（１＋ａ）：（１－ｘ－ｙ）：ｘ：ｙ・・・（１）
（式（１）において、０≦ａ＜０．１４、０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．５、０≦ｘ＋ｙ＜１であり、Ｍ１は、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＡｌ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、Ｍ２は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｂａ、Ｓ及びＰからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。）
［１０］前記圧粉体を得る工程の前に、前記リチウム化合物と前記金属複合化合物とを混合して焼成し、前記粉末を得る工程をさらに含む、［１］～［９］のいずれか一項に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
［１１］前記粉末を得る工程において、酸素割合が５０％以上の雰囲気下、３００℃以上７００℃以下で前記リチウム化合物と前記金属複合化合物とを焼成する、［１０］に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
［１２］前記圧粉体が重力以外の外力無しに自立する成形体である、［１］～［１１］のいずれか一項に記載のリチウム金属複合酸化物の製造方法。
［１３］リチウム化合物と金属複合化合物との反応物を含む圧粉体であり、
前記圧粉体に含まれるＬｉ以外の金属元素の合計量に対するＬｉの物質量比が１．００以上１．１４未満であり、
前記圧粉体の密度が２．０ｇ／ｃｍ
３
以上３．０ｇ／ｃｍ
３
未満であり、
前記圧粉体のＣｕＫα線を使用したＸ線回折測定において、２θ＝１８．７±２°の範囲内に存在するピークの半値幅が０．５０°以下である、圧粉体。
［１４］前記Ｘ線回折測定において、２θ＝１８．７±２°の範囲内に存在するピークの結晶子サイズＬ
００３
と２θ＝４４．６±２°の範囲内に存在するピークの結晶子サイズＬ
１０４
との比Ｌ
００３
／Ｌ
１０４
が１．２以下である、［１３］に記載の圧粉体。
［１５］前記圧粉体が、下記式（１）を満たす、［１３］又は［１４］に記載の圧粉体。
Ｌｉ：Ｎｉ：Ｍ１：Ｍ２＝（１＋ａ）：（１－ｘ－ｙ）：ｘ：ｙ・・・（１）
（式（１）において、０≦ａ＜０．１４、０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．５、０≦ｘ＋ｙ＜１であり、Ｍ１は、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＡｌからなる群から選択される少なくとも１種であり、Ｍ２は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｂａ、Ｓ及びＰからなる群から選択される少なくとも１種である。）
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、微粒子が少なく、結晶性が高いリチウム金属複合酸化物を高い生産効率で製造できるリチウム金属複合酸化物の製造方法、及びこの製造方法に用いることができる圧粉体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
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】
（【００１１】以降は省略されています）

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