[發明專利]復合金屬氧化物燒成體及其制造方法

無效

• 申請號: 200880122965.0
• 申請日: 2008-12-03
• 公開（公告）號: CN101910067A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 隱岐一雄;澤井實;北山博昭;齋藤崇實;三浦環;渡邊恭一
• 申請（專利權）人: 花王株式會社
• 主分類號: C01G45/00
• 分類號: C01G45/00;C01G49/00;C01G51/00;C01G53/00;H01M4/48;H01M4/50;H01M4/52
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 白麗;陳建全

技術領域

本發明涉及一種含有過渡金屬等和堿金屬等的復合金屬氧化物燒成體及其制造方法，特別是涉及一種能夠適合用作鋰電池的正極活性物質的復合金屬氧化物燒成體及其制造方法。

背景技術

非水電解質二次電池與以往的鎳鎘二次電池等相比，具有工作電壓高、且能量密度高的特征，被廣泛用作電子設備的電源。作為該非水電解質二次電池的正極活性物質，一直使用以LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄等為代表的鋰過渡金屬復合氧化物。

其中，LiMn₂O₄或LiMn₂O₄中的一部分Mn被其它金屬置換而得到的化合物(以下也統稱為錳酸鋰)由于構成元素錳作為資源大量地存在，所以具有容易廉價地獲得原料、且對環境的負荷也少的優點。為了有效利用該優點，使用了錳酸鋰的非水電解質二次電池以往一直以來被用于以手機、筆記本型個人電腦、數字照相機等為代表的移動電子設備的用途中。

近年來，移動電子設備由于被賦予各種功能等的高功能化以及高溫或低溫下的使用等，所以要求特性變得更加嚴格。另外，在電動汽車用電池等電源中的應用受到期待，希望有可實現能夠追隨汽車的突然起動突然加速的高輸出功率高速放電的電池。

因此，希望開發能夠順利地進行Li的嵌入和脫嵌的錳酸鋰，作為實現該想法的一個粒子設計，可以考慮用一次粒子被微細化了的錳酸鋰構成的正極活性物質。

作為通過將錳酸鋰的一次粒子微細化而得到的正極活性物質，例如有專利文獻1中所記載的使用干式珠磨機等粉碎錳酸鋰等而得到的正極活性物質。

另外，在專利文獻2中提出了一種由二次粒子構成的球狀的中空粒子，所述二次粒子是通過噴霧熱分解法等方法在球狀表面聚集一次粒子而得到的。此時，作為噴霧熱分解法，公開了如下方法：將硝酸鋰和硝酸錳的溶液(不是料漿)以霧狀吹入到立式熱分解爐內使其熱分解，得到復合氧化物的粉末后，在規定溫度下進行退火。

另外，在專利文獻3中提出了如下技術：將球狀的錳化合物在維持其形狀的情況下與鋰化合物混合，將該混合物進行熱處理，由此得到活性物質材料塞滿到球狀粒子內部的密度較高的活性物質。

另外，在專利文獻4中公開了一種非水電解液二次電池用活性物質，其是以鋰和過渡金屬為主體的利用非水電解液二次電池用活性物質的制造方法得到的正極活性物質，其中，在液體介質中將鋰化合物和過渡金屬化合物粉碎，使粉碎后的固體化合物的平均粒徑為2μm以下，然后，使用具備旋轉圓盤型的霧化器或噴嘴霧化器的噴霧干燥機將得到的固液混合物進行噴霧干燥，進而，將通過干燥得到的粉末固體在氧的存在下進行燒成。其中，作為鋰化合物，記載了在液體介質水中具有溶解性的物質作為優選例，另外作為燒成工序，記載了將通過噴霧干燥得到的粉末固體直接燒成的方法。

專利文獻1：日本特開2003-48719號公報

專利文獻2：日本特開平10-83816號公報

專利文獻3：日本特開2002-151079號公報

專利文獻4：日本特開平10-106562號公報

但是，通過上述的現有技術得到的錳酸鋰均未實現充分的高功能化。

即，對于專利文獻1那樣的對錳酸鋰進行粉碎的方法來說，根據粉碎形態的不同，有可能引起結晶性的降低，此外，由于粒子變得非常細，所以例如在形成非水電解質二次電池(以下也僅稱為電池)用的正極時，成形性容易變差。

另一方面，盡管如專利文獻2那樣提出了由一次粒子聚集而成的二次粒子所構成的中空粒子，但作為二次粒子，無法得到中空且具有充分密度的粒子，從而成為能量密度較低的電極。

另外，對于如將其改良的專利文獻3那樣的活性物質材料塞滿到球狀粒子內部的密度較高的活性物質來說，由于高密度的緣故，Li向活性物質內部擴散的速度變慢，所以顯然結果是高速放電特性下降。

另外，對于專利文獻4記載的制造方法，在燒成后得到的燒成體上未形成適當大小的微細孔，顯然作為正極活性物質的高速放電特性變得不充分。

發明內容

因此，本發明提供一種多孔性且粒子狀的復合金屬氧化物燒成體及其制造方法，所述復合金屬氧化物燒成體可成為形成正極時的成形性優良、且高速放電特性優良的正極活性物質。

本發明的發明人發現，通過在使用溶劑中分散有過渡金屬氧化物等、以及堿金屬鹽等金屬化合物的料漿進行噴霧造粒后，將造粒體在特定的溫度下加熱，然后通過燒成而進行多孔化，可以得到能實現Li的順利移動的正極活性物質，從而完成了本發明。