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公開番号2025054574
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-08
出願番号2023163691
出願日2023-09-26
発明の名称リチウム金属複合酸化物の製造方法及び金属複合水酸化物粉末
出願人ビーエーエスエフソシエタス・ヨーロピア,BASF SE
代理人個人
主分類C01G 53/00 20060101AFI20250331BHJP(無機化学)
要約【課題】正極活物質として用いた場合に、これを用いた非水電解質二次電池が高いサイクル特性及び充放電容量を示すリチウム金属複合酸化物の製造方法、及びその製造に用いる金属複合水酸化物を提供すること。
【解決手段】本開示に係るリチウム金属複合酸化物の製造方法は、金属複合水酸化物粉末及びリチウム源の混合物を、700℃以上950℃以下で焼成する工程を含み、金属複合水酸化物粉末は、少なくともニッケルを含有し、一次粒子が凝集してなる二次粒子を含み、二次粒子の体積基準の粒径頻度分布の最大のピークトップに対応する粒子径をDtとするとき、粒子径がDt以上1.2Dt以下の二次粒子のうち個数基準で30%以上は、走査型電子顕微鏡を用いて得られる断面の反射電子像において、長軸の長さが1μm以上の一次粒子が個数基準で10%以上を占め、細孔径0.06μm以下の細孔容積が0.15mL/g以下である
ことを特徴とする。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
金属複合水酸化物粉末及びリチウム源の混合物を、７００℃以上９５０℃以下で焼成する工程を含み、
前記金属複合水酸化物粉末は、少なくともニッケルを含有し、一次粒子が凝集してなる二次粒子を含み、
前記二次粒子の体積基準の粒径頻度分布の最大のピークトップに対応する粒子径をＤｔとするとき、粒子径がＤｔ以上１．２Ｄｔ以下の前記二次粒子のうち個数基準で３０％以上は、走査型電子顕微鏡を用いて得られる断面の反射電子像において、長軸の長さが１μｍ以上の前記一次粒子が個数基準で１０％以上を占め、
細孔径０．０６μｍ以下の細孔容積が０．１５ｍＬ／ｇ以下である
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】
金属複合水酸化物粉末を、２００℃以上７００℃未満で仮焼して仮焼物を得る工程と、
前記仮焼物及びリチウム源の混合物を、７００℃以上９５０℃以下で焼成する工程とを含み、
前記金属複合水酸化物粉末は、少なくともニッケルを含有し、一次粒子が凝集してなる二次粒子を含み、
前記二次粒子の体積基準の粒径頻度分布の最大のピークトップに対応する粒子径をＤｔとするとき、粒子径がＤｔ以上１．２Ｄｔ以下の前記二次粒子のうち個数基準で３０％以上は、走査型電子顕微鏡を用いて得られる断面の反射電子像において、長軸の長さが１μｍ以上の前記一次粒子が個数基準で１０％以上を占め、
細孔径０．０６μｍ以下の細孔容積が０．１５ｍＬ／ｇ以下である
リチウム金属複合酸化物の製造方法。
【請求項３】
前記金属複合水酸化物粉末は、一般式Ｎｉ
１－ｘ－ｙ－ｚ
Ｃｏ
ｘ
Ｍｎ
ｙ
Ｍ
ｚ
（ＯＨ）
２＋α
（式中、Ｍは、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＯ以外の元素、０≦ｘ≦０．４、０≦ｙ≦０．４、０≦ｚ≦０．１、－０．５≦α≦０．５である）で表される金属複合水酸化物を含む
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４】
粒子径がＤｔ以上１．２Ｄｔ以下の前記二次粒子のうち個数基準で３０％以上は、走査型電子顕微鏡を用いて得られる断面の反射電子像において、長軸の長さが２μｍ以上の前記一次粒子が個数基準で８％以上を占める
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】
前記金属複合水酸化物粉末のＢＥＴ比表面積は、１ｍ
２
／ｇ以上１５ｍ
２
／ｇ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６】
少なくともニッケルを含有し、一次粒子が凝集してなる二次粒子を含み、
前記二次粒子の体積基準の粒径頻度分布の最大のピークトップに対応する粒子径をＤｔとするとき、粒子径がＤｔ以上１．２Ｄｔ以下の前記二次粒子のうち個数基準で３０％以上は、走査型電子顕微鏡を用いて得られる断面の反射電子像において、長軸の長さが１μｍ以上の前記一次粒子が個数基準で１０％以上を占め、
細孔径０．０６μｍ以下の細孔容積が０．１５ｍＬ／ｇ以下である
金属複合水酸化物粉末。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、リチウム金属複合酸化物の製造方法及び金属複合水酸化物粉末に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ポータブル化、コードレス化した携帯電話やノートパソコン等の電子機器の普及が急速に進んでおり、これらの駆動用電源として、小型、軽量で高エネルギー密度を有する非水二次電池が挙げられる。その中でも、正極にコバルト酸リチウムやニッケル酸リチウム等のリチウム金属複合酸化物を用いた、リチウムイオン二次電池が多用されている。
【０００３】
コバルト酸リチウムは、高電圧・高電池容量の優れた材料であり、小型電子機器用の正極材料として欠かせないが、希少で高価なコバルト化合物を原料とするため、高コストであるという問題がある。
【０００４】
そこで近年では、汎用性に優れたＮｉ、Ｃｏ及びＭｎの固溶体である層状岩塩構造を有する三元系正極活物質粒子（基本組成Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ
２
）や、ニッケル酸リチウムにＡｌを導入し、コバルトの使用量を低減させたリチウムニッケル複合化合物（基本組成Ｌｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ
２
）の研究が盛んに行われてきた。
【０００５】
これからの正極材料は、リチウムコバルト複合酸化物と同様に高い電池電圧を示すとともに、充放電容量が大きく、電気自動車や定置用蓄電池等のリチウムイオン二次電池の適用範囲を広げることが可能な材料として期待され、さらなる研究開発も盛んに行われている。
【０００６】
しかしながら、リチウムイオン二次電池では、充電／放電を繰り返すサイクルを行ったり、高温環境における充電状態での保存によって電池容量が低減したりする。これらは、層状岩塩構造である正極材料が、充電／放電の繰り返しや、充電状態によって結晶構造の変化や膨張収縮を起こすことに起因すると考えられている。
【０００７】
リチウムイオン二次電池において高安定性を達成するには、例えばリチウムニッケル複合酸化物において、特に結晶構造の不安定化を抑制することが重要と考えられる。その手段としては、組成バランス、結晶子サイズ及び粒度分布を制御する方法、焼成温度を制御して粉末を得る方法、異種元素を添加して結晶構造における結合力を強化する方法、並びに表面処理による構造の破壊や電解液からの反応を防止する方法等が採用されてきた。
【０００８】
例えば、特許文献１には、基本組成がＬｉＭＯ
２
で、Ｍが、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ及びＴｉより選択される少なくとも３種の元素とＮｉとを含む４種以上の元素群であるリチウム金属複合酸化物が提案されている。特許文献１によれば、リチウム含有複合酸化物では、金属サイトがＡｌで置換され、なおかつ金属サイト及びＬｉサイトがＭｇで置換されるようにすることによって、充放電時のＬｉの脱挿入により結晶構造の膨張収縮率を小さくさせることができ、その結果、不可逆反応を緩和させることができるためサイクル特性を高めることができると報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１１－０２３３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載のリチウム金属複合酸化物では、サイクル特性が実用上充分でなく、なお改良の余地がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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