JP2016051503A - リチウムイオン電池用正極物質及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 以下の一般式 (1)で表されるニッケルリチウム金属複合酸化物の表面にコバルト化合物が被覆されたものである、リチウムイオン電池用正極活物質。
LixNi1-y-zMyNzO1.7-2.2 ・・・(1)(ただし式(1)中、Mは、Co,Mn,Fe、Cuから選ばれる1つ以上の金属元素であり、NはAl、W、Ta、Bから選ばれる1つ以上の金属元素であり、0.90<x<1.10、0.01<y<0.15、0.005<z<0.10である。)
【選択図】なし
Description
(発明1)以下の一般式(1)で表されるニッケルリチウム金属複合酸化物の表面にコバルト化合物が被覆されたものである、リチウムイオン電池用正極活物質。
(発明2)一般式(1)におけるMがCoである、発明1のリチウムイオン電池用正極活物質。
(発明10)一般式(1)におけるMがCoであることを特徴とする、発明9に記載のリチウムイオン電池用正極活物質の製造方法。
本発明のリチウムイオン電池用正極活物質を構成するニッケルリチウム金属複合酸化物は、好ましくは、上記一般式(1)においてMがCo、NがAlである、以下の一般式(2)で表される化合物である。(ただし式(2)中、0.90<x<1.10、0.01<y<0.15、0.005<z<0.10である。)
[実施例1]
焼成後のニッケルリチウム金属複合酸化物150gを秤量した。これに対して0.25モル%に相当する硝酸コバルトを含む硝酸コバルト六水和物を、50mlエタノール溶液に溶解し、硝酸コバルトのエタノール溶液を調整した。ニッケルリチウム金属複合酸化物と上記硝酸コバルトのエタノール溶液を混合し、80℃で1時間加熱した。液状成分が揮発して混合物が粉状になってから、温度80℃において混合物を2時間乾燥した。乾燥された混合物を酸素ガス中、750℃で4時間焼成した。本発明の正極活物質を得た。
[実施例2]
焼成後のニッケルリチウム金属複合酸化物に対して1モル%に相当する硝酸コバルトを含む硝酸コバルト六水和物を用いた点以外は実施例と同じ条件で、本発明の正極活物質を得た。
[実施例3]
焼成後のニッケルリチウム金属複合酸化物に対して4モル%に相当する硝酸コバルトを含む硝酸コバルト六水和物を用いた点以外は実施例と同じ条件で、本発明の正極活物質を得た。
[比較例1]
被覆前のニッケルリチウム金属複合酸化物を比較用の正極活物質とした。
[比較例2]
(酸化ジルコニウム被覆正極活物質の製造)焼成後のニッケルリチウム金属複合酸化物150gと、これに対して4モル%に相当する酸化ジルコニウムを含む酸化ジルコニウム水ゾル150gを混合した。混合物をろ過し、得られた固形物を90℃に保ち、8時間乾燥した。乾燥された混合物を酸素ガス中、750℃で4時間焼成した。酸化ジルコニウムで表面が被覆されたニッケルリチウム金属複合酸化物が得られた。
[比較例3]
(アルミナ被覆正極活物質の製造)焼成後のニッケルリチウム金属複合酸化物150gと、これに対して5モル%に相当するアルミナを混合した。混合物を酸素ガス中、700℃で4時間焼成した。アルミナで表面が被覆されたニッケルリチウム金属複合酸化物が得られた。
実施例、比較例で得られた正極活物質の環境暴露に対する耐性を以下の方法で評価した。
表1に示すように、ニッケルリチウム金属複合酸化物の表面が硝酸コバルト由来のコバルト化合物で被覆されている実施例1,2,3は、比較例1,2,3に比べ総水分量の変化が少ない。すなわち、ニッケルリチウム金属複合酸化物の表面が硝酸コバルト由来のコバルト化合物で被覆されることにより、外気中の水分によるニッケルリチウム金属複合酸化物を含む正極活物質の性能劣化が起こりにくい。
表2に示すように、ニッケルリチウム金属複合酸化物の表面が硝酸コバルト由来のコバルト化合物で被覆されている実施例1,2,3は、比較例1,2,3に比べ炭酸イオン量の変化が少ない。すなわち、ニッケルリチウム金属複合酸化物の表面が硝酸コバルト由来のコバルト化合物で被覆されることにより、外気中の炭酸ガスによるニッケルリチウム金属複合酸化物を含む正極活物の性能劣化が起こりにくい。
表3に示すように、ニッケルリチウム金属複合酸化物の表面が硝酸コバルト由来のコバルト化合物で被覆されている実施例1,2,3は、比較例1,2と同等かあるいはそれを上回る充放電効率を示す。すなわち、ニッケルリチウム金属複合酸化物の表面が硝酸コバルト由来のコバルト化合物で被覆されても、ニッケルリチウム金属複合酸化物を含む正極活物質の初期電気特性は損なわれないか、あるいは向上する。
Claims (15)
- 一般式(1)におけるMがCoである、請求項1に記載のリチウムイオン電池用正極活物質。
- 一般式(1)におけるNがAlであることを特徴とする、請求項1または2のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用正極活物質。
- 一般式(1)におけるMがCoであり、かつ、NがAlであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用正極活物質。
- ニッケルリチウム金属複合酸化物に対して0.1〜10.0モル%のコバルト化合物で表面が被覆されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用正極活物質。
- コバルト化合物が硝酸コバルト由来であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用正極活物質。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用正極活物質を用いることを特徴とする、リチウムイオン電池用正極。
- 請求項7に記載のリチウムイオン電池用正極を備えることを特徴とする、リチリウムイオン電池。
- 一般式(1)におけるMがCoであることを特徴とする、請求項9に記載のリチウムイオン電池用正極活物質の製造方法。
- 一般式(1)におけるNがAlであることを特徴とする、請求項9または10に記載のリチウムイオン電池用正極活物質の製造方法。
- 一般式(1)における一般式(1)におけるMがCoであり、かつ、NがAlであることを特徴とする、請求項9〜11のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用正極活物質の製造方法。
- ニッケルリチウム金属複合酸化物に対して0.1〜10.0モル%のコバルト化合物で表面を被覆することを特徴とする、請求項9〜12のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用正極活物質の製造方法。
- ニッケルリチウム金属複合酸化物の表面にコバルト化合物を被覆する工程において、硝酸コバルトとニッケルリチウム金属複合酸化物とを接触させることを特徴とする、請求項9〜13のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用正極活物質の製造方法。
- ニッケルリチウム金属複合酸化物の表面にコバルト化合物を被覆する工程において、硝酸コバルトのエタノール溶液にニッケルリチウム金属複合酸化物を混合し、得られた混合物を乾燥、次いで焼成することを特徴とする、請求項9〜14のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用正極活物質の製造方法。
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