[發明專利]鎳錳復合氫氧化物及其制造方法、非水系電解質二次電池用正極活性物質及其制造方法

有效

• 申請號: 201780047291.1
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN109803927B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 中村拓真;金田治輝;本間剛秀;安藤孝晃;山地浩司
• 申請（專利權）人: 住友金屬礦山株式會社
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發明提供：作為正極活性物質的前體使用時，具有高的顆粒填充性、能得到具有優異的電池特性的二次電池的鎳錳復合氫氧化物及其制造方法等。提供一種鎳錳復合氫氧化物及其制造方法，所述鎳錳復合氫氧化物用通式：Ni_xMn_yM_z(OH)_2+α表示，且由多個一次顆粒聚集而成的二次顆粒構成，一次顆粒的長徑比為3以上，且前述一次顆粒的至少一部分沿著從前述二次顆粒的中心部朝向外周的方向以放射狀配置，二次顆粒的由X射線衍射測定得到的101面的衍射峰強度I(101)與001面的峰強度I(001)之比I(101)/I(001)為0.15以下。

技術領域

本發明涉及鎳錳復合氫氧化物及其制造方法、非水系電解質二次電池用正極活性物質及其制造方法、和非水系電解質二次電池。

背景技術

近年來，隨著移動電話、筆記本型個人電腦等便攜式電子設備的普及，強烈期望開發出具有高的能量密度的小型且輕量的非水系電解質二次電池。作為這樣的非水系電解質二次電池，可以舉出鋰離子二次電池。鋰離子二次電池的負極材料中使用有鋰金屬、鋰合金、金屬氧化物、或碳等。這些材料為能脫嵌·嵌入鋰的材料。

對于這樣的鋰離子二次電池，目前，研究開發已經盛行。其中，將鋰過渡金屬復合氧化物、特別是合成較容易的鋰鈷復合氧化物(LiCoO₂)用于正極材料的鋰離子二次電池可以得到4V級的高的電壓，因此，期待作為具有高的能量密度的電池而被實用化。另外，也推進了使用比鈷廉價的鎳的鋰鎳復合氧化物(LiNiO₂)、鋰鎳鈷錳復合氧化物(LiNi_0.33Co_0.33Mn_0.33O₂)等的開發。其中，鋰鎳鈷錳復合氧化物較廉價，熱穩定性·耐久性等的均衡性優異，因此，備受關注。然而，容量比鎳系差，因此，要求提高容量(能量密度)。另外，鋰離子二次電池不僅要求具有電池容量，還要求具有優異的輸出特性、循環特性。

為了提高容量，重要的是，提高活性物質的每單位重量的容量，以及提高單位體積的能量密度。作為提高活性物質的每單位重量的容量的研究，例如專利文獻1中提出了：粒度分布窄、具有均一的粒徑的活性物質。這樣的活性物質的特征在于，由于均勻地引起電化學反應，因此，為高容量·高壽命，但另一方面，有顆粒填充性變低的傾向，因此就體積能量密度而言不能說高。

作為提高單位重量的容量方法的其他研究，可以舉出顆粒結構的控制。例如專利文獻2中示出：通過將前體氫氧化物輕輕地粉碎，以包含孔隙的方式進行造粒·球狀化，從而可以得到開孔比率高的正極活性物質。然而，存在將前體粉碎的工序、之后制作漿料的工序等，不具備工業性，不適于大量生產。

為了提高單位體積的能量密度，研究了提高顆粒填充性的方法。例如專利文獻3中提出了如下方法：將粒徑不同的顆粒混合。通過將粒徑大者與粒徑小者分離，改變將它們混合的重量比，從而可以得到具有高的填充性、兼顧優異的倍率特性和容量的正極活性物質。然而，制作2種粒徑不同的顆粒的工藝等增加，因此，耗費成本。

如以上，目前，還沒有開發出能充分提高鋰離子電池的性能的鋰金屬復合氧化物、成為上述復合氧化物的原材料的復合氫氧化物。另外，對于制造復合氫氧化物的方法也進行了各種研究，但目前，在工業規模上，尚未開發出可以制造成為能充分提高鋰離子二次電池的性能的鋰金屬復合氧化物的原料的復合氫氧化物的方法。面對這樣的背景，要求開發出高容量且具有高的顆粒填充性的正極活性物質，要求開發出成本上也廉價且能大量生產的工業上有利的制造方法。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-187419號公報

專利文獻2：日本特開2003-051311號公報

專利文獻3：日本特開2015-76397號公報

發明內容