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公開番号2025101702
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-07
出願番号2024028132
出願日2024-02-28
発明の名称リチウムイオン電池カソード材料の製造方法
出願人南亞塑膠工業股分有限公司,NAN YA PLASTICS CORPORATION
代理人個人
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250630BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本発明は、リチウム元素がリチウムイオン電池カソード材料に均一に分散される、リチウムイオン電池カソード材料の製造方法を提供する。
【解決手段】クエット・テイラー反応作業と、焼成作業と、を含むリチウムイオン電池カソード材料の製造方法において、クエット・テイラー反応作業は、第1の反応液及び第2の反応液をそれぞれ、テイラー・クエット流装置に供給することによって、カソード材料前駆体を含む生成物流を形成することを含む。第1の反応液は、ニッケル化合物、コバルト化合物、及びマンガン化合物を含む多金属溶液である。第2の反応液は、リチウム化合物を含むリチウム源金属溶液である。カソード材料前駆体はリチウム元素を含む。焼成作業は、高温管状炉でカソード材料前駆体を焼成してカソード材料を得ることを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ニッケル（Ｎｉ）化合物、コバルト（Ｃｏ）化合物、及びマンガン化合物（Ｍｎ）を含む多金属溶液である第１の反応液をテイラー・クエット流装置に供給すること、及び、リチウム（Ｌｉ）化合物を含むリチウム源金属溶液である第２の反応液をテイラー・クエット流装置に供給し、前記第１の反応液と反応させることによって、リチウム元素を有するカソード材料前駆体を含む生成物流を形成すること、を含むクエット・テイラー反応作業を行うことと、
高温管状炉で前記生成物流から分離されたカソード材料前駆体を焼成してカソード材料を得ることを含む焼成作業を行うことと、を含むことを特徴とする、リチウムイオン電池カソード材料の製造方法。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記クエット・テイラー反応作業の後、且つ前記焼成作業の前に、前記生成物流をろ過・乾燥させることによって、前記カソード材料前駆体の粉末を分離することを含む精製作業を行うことを更に含む、請求項１に記載のリチウムイオン電池カソード材料の製造方法。
【請求項３】
前記第２の反応液において、前記リチウム化合物は、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、炭酸リチウム（Ｌｉ
２
ＣＯ
３
）、酢酸リチウム（ＣＨ
３
ＣＯＯＬｉ）、シュウ酸リチウム（Ｌｉ
２
Ｃ
２
Ｏ
４
）、硫酸リチウム（Ｌｉ
２
ＳＯ
４
）、及び硝酸リチウム（ＬｉＮＯ
３
）からなる群から選択される少なくとも１つである、請求項１に記載のリチウムイオン電池カソード材料の製造方法。
【請求項４】
前記第１の反応液において、前記ニッケル化合物は硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ
４
）であり、前記コバルト化合物は硫酸コバルト（ＣｏＳＯ
４
）であり、前記マンガン化合物は硫酸マンガン（ＭｎＳＯ
４
）である、請求項１に記載のリチウムイオン電池カソード材料の製造方法。
【請求項５】
前記第２の反応液において、前記リチウム化合物は、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）である、請求項１に記載のリチウムイオン電池カソード材料の製造方法。
【請求項６】
前記第２の反応液における前記リチウム化合物は、前記カソード材料前駆体における前記リチウム元素の供給源である、請求項５に記載のリチウムイオン電池カソード材料の製造方法。
【請求項７】
前記クエット・テイラー反応作業において、前記第２の反応液によって、前記第１の反応液と前記第２の反応液との反応混合液のｐＨ値をｐＨ１０～ｐＨ１２に制御される、請求項６に記載のリチウムイオン電池カソード材料の製造方法。
【請求項８】
前記クエット・テイラー反応作業において、前記反応混合液は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含まない、請求項７に記載のリチウムイオン電池カソード材料の製造方法。
【請求項９】
前記クエット・テイラー反応作業は、アンモニア水溶液であるキレート剤液を前記テイラー・クエット流装置に供給して、前記反応混合液と混合すること、を更に含む、請求項７に記載のリチウムイオン電池カソード材料の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の反応液を前記テイラー・クエット流装置に供給する第１の反応液流量は、１．５ｍＬ／ｍｉｎ～２．０ｍＬ／ｍｉｎであり、前記第２の反応液を前記テイラー・クエット流装置に供給する第２の反応液流量は、２．３ｍＬ／ｍｉｎ～３．０ｍＬ／ｍｉｎであり、前記第１の反応液流量：前記第２の反応液流量（流量比）は、１：１．２～１：２である、請求項１に記載のリチウムイオン電池カソード材料の製造方法。
（【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、カソード材料の製造方法に関し、特に、リチウムイオン電池カソード材料の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ニッケルリッチの三元カソード材料又は四元カソード材料には、高いエネルギー密度と低いコストという利点があるため、今主流のリチウムイオン電池カソード材料である。製造方法としては、共沈法でカソード材料前駆体を合成した後に、更にリチウム塩と均一に混合して、高温固相焼結によってカソード材料を得る方法があるが、この製造方法の製造プロセスが複雑で、製造コストが高いという欠点がある。
【０００３】
現在、リチウム塩の混合方法としては主に固体－固体粉砕混合方法が採用されており、即ち、まずリチウム塩をボールミルに投入してボールミル粉砕し、次に粉砕、微粉化したリチウム塩と前駆体とを所定の比率でミキサーで均一に混合して焼結する。
【０００４】
リチウム塩と前駆体とは比重と粒子径に大きな違いがあるため、この固体的に機械的な方法によって、材料を均一に混合することは困難である。その結果、焼成した酸化物は局所的にリチウムが多くなるか、局所的にリチウムが不足する傾向があり、電気化学的性能の低下、製品のバッチ間の安定性の低下に繋がる。
【０００５】
故に、プロセス及び材料の改良により、反応物の反応効率を向上することによって、上述した欠点を克服することは、本事業にとって重要な課題となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする技術の課題は、従来技術の不足に対し、リチウム元素がリチウムイオン電池カソード材料に均一に分散される、リチウムイオン電池カソード材料の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の技術的課題を解決するために、本発明が採用する一つの技術的手段は、リチウムイオン電池カソード材料の製造方法を提供する。前記リチウムイオン電池カソード材料の製造方法は、ニッケル（Ｎｉ）化合物、コバルト（Ｃｏ）化合物、及び、マンガン化合物（Ｍｎ）を含む多金属溶液である第１の反応液をテイラー・クエット流装置に供給すること、及びリチウム（Ｌｉ）化合物を含むリチウム源金属溶液である第２の反応液をテイラー・クエット流装置に供給し、前記第１の反応液と反応させることによって、リチウム元素を有するカソード材料前駆体を含む生成物流を形成すること、を含むクエット・テイラー反応作業を行うことと、高温管状炉で前記生成物流から分離されたカソード材料前駆体を焼成してカソード材料を得ることを含む焼成作業を行うことと、を含む。
【０００８】
好ましくは、前記リチウムイオン電池カソード材料の製造方法は、前記クエット・テイラー反応作業の後、且つ前記焼成作業の前に、前記生成物流をろ過・乾燥させることによって、前記カソード材料前駆体の粉末を分離することを含む精製作業を行うことを更に含む。
【０００９】
好ましくは、前記第２の反応液において、前記リチウム化合物は、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、炭酸リチウム（Ｌｉ
２
ＣＯ
３
）、酢酸リチウム（ＣＨ
３
ＣＯＯＬｉ）、シュウ酸リチウム（Ｌｉ
２
Ｃ
２
Ｏ
４
）、硫酸リチウム（Ｌｉ
２
ＳＯ
４
）、及び硝酸リチウム（ＬｉＮＯ
３
）からなる群から選択される少なくとも１つである。
【００１０】
好ましくは、前記第１の反応液において、前記ニッケル化合物は硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ
４
）であり、前記コバルト化合物は硫酸コバルト（ＣｏＳＯ
４
）であり、前記マンガン化合物は硫酸マンガン（ＭｎＳＯ
４
）である。
（【００１１】以降は省略されています）

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