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公開番号2025151942
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024053583
出願日2024-03-28
発明の名称リサイクル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C22B 7/00 20060101AFI20251002BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】結晶子サイズの大きなリサイクル正極活物質を得ることが可能なリサイクル正極活物質の製造方法を提供する。
【解決手段】下記工程を備える、リサイクル正極活物質の製造方法。
工程(1):正極活物質を含有する正極合材と、1種又は2種以上のアルカリ金属化合物を含む活性化処理剤と、を混合して混合物を得る工程
工程(2):加熱空間1Lあたり合計流量0.100L/min以上の酸素及び窒素の存在下で、前記混合物を前記活性化処理剤の溶融開始温度以上の温度に加熱して加熱後の混合物を得る工程
工程(3):前記加熱後の混合物から加熱後の正極活物質を回収する工程
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
下記工程を備える、リサイクル正極活物質の製造方法。
工程（１）：正極活物質を含有する正極合材と、１種又は２種以上のアルカリ金属化合物を含む活性化処理剤と、を混合して混合物を得る工程
工程（２）：加熱空間１Ｌあたり合計流量０．１００Ｌ／ｍｉｎ以上の酸素及び窒素の存在下で、前記混合物を前記活性化処理剤の溶融開始温度以上の温度に加熱して加熱後の混合物を得る工程
工程（３）：前記加熱後の混合物から加熱後の正極活物質を回収する工程
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記工程（２）における前記酸素の流量が０．０２０～０．１５０Ｌ／ｍｉｎである、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記工程（２）の雰囲気ガスにおける前記酸素の割合が２０体積％以上３０体積％未満である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記工程（２）における前記窒素の流量が０．０７０～０．６００Ｌ／ｍｉｎである、請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記工程（２）の雰囲気ガスにおける前記窒素の割合が７０体積％超８０体積％以下である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
前記工程（２）において前記混合物を６００～１０００℃に加熱する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項７】
前記活性化処理剤が、カリウム化合物及びナトリウム化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記正極活物質がリチウム化合物を含み、
前記活性化処理剤が、カリウム化合物及びナトリウム化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物と、リチウム化合物とを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記正極活物質が、下記元素群１から選択される少なくとも１種の元素と、下記元素群２から選択される少なくとも１種の元素とを含有する複合酸化物を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の製造方法。
元素群１：Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、及びＰ
元素群２：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＭｇ
【請求項１０】
前記正極活物質が、下記式（Ａ）で表される化合物を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の製造方法。
Ｌｉ
１＋ａ
Ｍ
２
ｂ
Ｍ
１
Ｍ
Ｔ
ｃ
Ｏ
２＋ｄ
Ｘ
ｅ
（Ａ）
ただし、Ｍ
２
は、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＭｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素を表し、
Ｍ
１
は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、及びＰからなる群から選択される少なくとも１種の元素を表し、
Ｍ
Ｔ
は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＦｅを除く遷移金属元素からなる群から選択される少なくとも１種の元素を表し、
Ｘは、Ｏ及びＰを除く非金属元素からなる群から選択される少なくとも１種の元素を表し、
－０．４＜ａ＜１．５、０≦ｂ＜０．５、０≦ｃ＜０．５、－０．５＜ｄ＜１．５、及び０≦ｅ＜０．５を満たす。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リサイクル正極活物質の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
電池の正極活物質にはコバルト、ニッケル、マンガン、リチウム等の希少金属成分が含有されており、特に非水電解質二次電池の正極活物質には、上記希少金属成分を主成分とする化合物が利用されている。希少金属成分の資源を保全するために、二次電池の電池廃材から希少金属成分をリサイクル（再生産）する方法が求められている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－３４０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
正極活物質における希少金属成分をリサイクルする観点から、廃正極から得られる正極活物質に対して各種処理を施すことによりリサイクル正極活物質を得ることが考えられる。この場合、リサイクル正極活物質を用いて優れた電池特性を得る観点から、結晶子サイズの大きなリサイクル正極活物質を得ることが求められる。
【０００５】
本発明の一側面に係る課題は、結晶子サイズの大きなリサイクル正極活物質を得ることが可能なリサイクル正極活物質の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、いくつかの側面において、下記の［１］～［１０］等に関する。
［１］下記工程を備える、リサイクル正極活物質の製造方法。
工程（１）：正極活物質を含有する正極合材と、１種又は２種以上のアルカリ金属化合物を含む活性化処理剤と、を混合して混合物を得る工程
工程（２）：加熱空間１Ｌあたり合計流量０．１００Ｌ／ｍｉｎ以上の酸素及び窒素の存在下で、前記混合物を前記活性化処理剤の溶融開始温度以上の温度に加熱して加熱後の混合物を得る工程
工程（３）：前記加熱後の混合物から加熱後の正極活物質を回収する工程
［２］前記工程（２）における前記酸素の流量が０．０２０～０．１５０Ｌ／ｍｉｎである、［１］に記載の製造方法。
［３］前記工程（２）の雰囲気ガスにおける前記酸素の割合が２０体積％以上３０体積％未満である、［１］又は［２］に記載の製造方法。
［４］前記工程（２）における前記窒素の流量が０．０７０～０．６００Ｌ／ｍｉｎである、［１］～［３］のいずれか一つに記載の製造方法。
［５］前記工程（２）の雰囲気ガスにおける前記窒素の割合が７０体積％超８０体積％以下である、［１］～［４］のいずれか一つに記載の製造方法。
［６］前記工程（２）において前記混合物を６００～１０００℃に加熱する、［１］～［５］のいずれか一つに記載の製造方法。
［７］前記活性化処理剤が、カリウム化合物及びナトリウム化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を含む、［１］～［６］のいずれか一つに記載の製造方法。
［８］前記正極活物質がリチウム化合物を含み、前記活性化処理剤が、カリウム化合物及びナトリウム化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物と、リチウム化合物とを含む、［１］～［６］のいずれか一つに記載の製造方法。
［９］前記正極活物質が、下記元素群１から選択される少なくとも１種の元素と、下記元素群２から選択される少なくとも１種の元素とを含有する複合酸化物を含む、［１］～［８］のいずれか一つに記載の製造方法。
元素群１：Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、及びＰ
元素群２：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＭｇ
［１０］前記正極活物質が、下記式（Ａ）で表される化合物を含む、［１］～［９］のいずれか一つに記載の製造方法。
Ｌｉ
１＋ａ
Ｍ
２
ｂ
Ｍ
１
Ｍ
Ｔ
ｃ
Ｏ
２＋ｄ
Ｘ
ｅ
（Ａ）
ただし、Ｍ
２
は、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＭｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素を表し、
Ｍ
１
は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、及びＰからなる群から選択される少なくとも１種の元素を表し、
Ｍ
Ｔ
は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＦｅを除く遷移金属元素からなる群から選択される少なくとも１種の元素を表し、
Ｘは、Ｏ及びＰを除く非金属元素からなる群から選択される少なくとも１種の元素を表し、
－０．４＜ａ＜１．５、０≦ｂ＜０．５、０≦ｃ＜０．５、－０．５＜ｄ＜１．５、及び０≦ｅ＜０．５を満たす。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一側面によれば、結晶子サイズの大きなリサイクル正極活物質を得ることが可能なリサイクル正極活物質の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【０００９】
本実施形態に係るリサイクル正極活物質の製造方法は、下記工程を備える。
工程（１）：正極活物質を含有する正極合材と、１種又は２種以上のアルカリ金属化合物を含む活性化処理剤と、を混合して混合物を得る工程
工程（２）：加熱空間１Ｌあたり合計流量０．１００Ｌ／ｍｉｎ以上の酸素及び窒素の存在下で、前記混合物を前記活性化処理剤の溶融開始温度（Ｔｍｐ）以上の温度に加熱して加熱後の混合物を得る工程
工程（３）：前記加熱後の混合物から加熱後の正極活物質を回収する工程
【００１０】
本実施形態に係るリサイクル正極活物質の製造方法によれば、結晶子サイズの大きなリサイクル正極活物質を得ることができる。本実施形態に係るリサイクル正極活物質の製造方法によれば、後述の実施例に記載の評価方法において、例えば６０ｎｍ以上（好ましくは、８０ｎｍ以上、８５ｎｍ以上、９０ｎｍ以上、９５ｎｍ以上、１００ｎｍ以上等）の結晶子サイズを得ることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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