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公開番号2025038683
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-19
出願番号2023145433
出願日2023-09-07
発明の名称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
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250312BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】初回放電容量が高いリチウム二次電池を製造できる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】層状構造を有し少なくともLiとNiを含むリチウム金属複合酸化物と、水を含む液体とを混合し、スラリーを得る工程Aと、前記スラリーを固液分離し、第1ウェットケーキを得る工程Bと、前記第1ウェットケーキに2.0×10⁵N/m²以上10×10⁵N/m²以下の圧力をかけながら、元素Xを含む化合物が溶解した溶液を送液して、第2ウェットケーキを得る工程Cと、前記第2ウェットケーキを熱処理してリチウム二次電池用正極活物質を得る工程Dとを有し、前記元素Xは、Mo、V、B、Al、Nb、Ti、Y及びSiからなる群より選択される1種以上の元素である、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
層状構造を有し少なくともＬｉとＮｉを含むリチウム金属複合酸化物と、水を含む液体とを混合し、スラリーを得る工程Ａと、
前記スラリーを固液分離し、第１ウェットケーキを得る工程Ｂと、
前記第１ウェットケーキに２．０×１０
５
Ｎ／ｍ
２
以上１０×１０
５
Ｎ／ｍ
２
以下の圧力をかけながら、元素Ｘを含む化合物が溶解した溶液を送液して、第２ウェットケーキを得る工程Ｃと、
前記第２ウェットケーキを熱処理してリチウム二次電池用正極活物質を得る工程Ｄとを有し、
前記元素Ｘは、Ｍｏ、Ｖ、Ｂ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｙ及びＳｉからなる群より選択される１種以上の元素である、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記リチウム金属複合酸化物は、下記組成式（Ｉ）で表される化合物である、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
Ｌｉ［Ｌｉ
ａ
（Ｎｉ
（１－ｙ－ｚ）
Ｍ１
ｙ
Ｍ２
ｚ
）
１－ａ
］Ｏ
２・・・
（Ｉ）
（組成式（Ｉ）中、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種以上の元素を表し、
Ｍ２は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ｖ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｇａ、Ｙ、Ｂ、Ｓｉ、Ｓ及びＰからなる群から選択される少なくとも１種以上の元素を表し、
組成式（Ｉ）は、－０．１≦ａ≦０．２、０＜ｙ≦０．３、０≦ｚ≦０．１、及び０＜ｙ＋ｚ≦０．３を満たす。）
【請求項３】
前記工程Ｃにおける前記第１ウェットケーキが含有するリチウム金属複合酸化物の重量Ｔ［ｋｇ］に対する、前記工程Ｃで回収される元素Ｘを含む化合物が溶解した溶液の量Ｌ［ｋｇ］の比であるＬ／Ｔは０以上３以下である、請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項４】
前記工程Ｄで得られる前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子強度は、１５ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である、請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項５】
前記工程Ａで用いる前記水を含む液体の温度は１０℃未満である、請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。

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 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池用正極活物質の物性は、リチウム二次電池の電池特性に大きな影響を及ぼす重要な要素である。このため、リチウム二次電池の特性改善を目的としたリチウム二次電池用正極活物質の開発が活発に行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、リチウム化合物とニオブ錯体が溶解している水溶液を、リチウムイオン二次電池用正極活物質の粉末粒子が混合媒体中に分散している液の中に、継続的に添加することにより、析出物質で被覆された粉末粒子を含むスラリーを得る工程と、前記スラリーを固液分離する工程とを有する正極活物質粉末の製造方法が開示されている。この製造方法によれば、カーボンの残留を低減して粉末自体の電気抵抗を低く抑えたニオブ酸リチウム被覆層を有する正極活物質粉末において、より均一性の高いニオブ酸リチウム被覆層を有するものを提供することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１４－２３８９５７号公報
【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応用分野が広がる中、初回放電容量のさらなる向上が求められている。
電池特性のなかでも、初回放電容量の向上は主要な課題である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、初回放電容量が高いリチウム二次電池を製造できる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課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は以下の態様を包含する。
［１］層状構造を有し少なくともＬｉとＮｉを含むリチウム金属複合酸化物と、水を含む液体とを混合し、スラリーを得る工程Ａと、前記スラリーを固液分離し、第１ウェットケーキを得る工程Ｂと、前記第１ウェットケーキに２．０×１０
５
Ｎ／ｍ
２
以上１０×１０
５
Ｎ／ｍ
２
以下の圧力をかけながら、元素Ｘを含む化合物が溶解した溶液を送液して、第２ウェットケーキを得る工程Ｃと、前記第２ウェットケーキを熱処理してリチウム二次電池用正極活物質を得る工程Ｄとを有し、前記元素Ｘは、Ｍｏ、Ｖ、Ｂ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｙ及びＳｉからなる群より選択される１種以上の元素である、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
［２］前記リチウム金属複合酸化物は、下記組成式（Ｉ）で表される化合物である、［１］に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
Ｌｉ［Ｌｉ
ａ
（Ｎｉ
（１－ｙ－ｚ）
Ｍ１
ｙ
Ｍ２
ｚ
）
１－ａ
］Ｏ
２・・・
（Ｉ）
（組成式（Ｉ）中、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種以上の元素を表し、Ｍ２は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｇａ、Ｙ、Ｂ、Ｓｉ、Ｓ及びＰからなる群から選択される１種以上の元素を表し、
組成式（Ｉ）は、－０．１≦ａ≦０．２、０＜ｙ≦０．３、０≦ｚ≦０．１、及び０＜ｙ＋ｚ≦０．３を満たす。）
［３］前記工程Ｃにおける前記第１ウェットケーキが含有するリチウム金属複合酸化物の重量Ｔ［ｋｇ］に対する、前記工程Ｃで回収される元素Ｘを含む化合物が溶解した溶液の量Ｌ［ｋｇ］の比であるＬ／Ｔが０以上３以下である、［１］又は［２］に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
［４］前記工程Ｄで得られる前記リチウム二次電池用正極活物質の粒子強度は、１５ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である、［１］～［３］のいずれか一項に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
［５］前記工程Ａで用いる前記水を含む液体の温度は１０℃未満である、［１］～［４］のいずれか一項に記載の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、初回放電容量が高いリチウム二次電池を製造できる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】
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全体構成を示す模式図である。
【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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