JP6126318B2 - Method for producing positive electrode active material for olivine type lithium ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、特殊な条件を要することのない簡便な手段によるオリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a positive electrode active material for an olivine-type lithium ion secondary battery by a simple means that does not require special conditions.

携帯電子機器、ハイブリッド自動車、電気自動車等に用いられる二次電池の開発が行われており、特にリチウムイオン二次電池は広く知られている。こうしたなか、オリビン型構造を有するLi(Fe,Mn)PO4等のリチウム遷移金属リン酸塩化合物からなる正極活物質は、資源的な制約に大きく左右されることがなく、しかも高い安全性を発揮することができるため、高出力で大容量のリチウムイオン二次電池を得るのに最適な正極材料となる。そして、これらの有用な正極活物質を得るべく、従来より種々の開発がなされている。Secondary batteries used for portable electronic devices, hybrid cars, electric cars, and the like have been developed. In particular, lithium ion secondary batteries are widely known. Under these circumstances, the positive electrode active material made of a lithium transition metal phosphate compound such as Li (Fe, Mn) PO 4 having an olivine type structure is not greatly affected by resource constraints and has high safety. Therefore, it is an optimum positive electrode material for obtaining a high-output and large-capacity lithium ion secondary battery. Various developments have been made in the past to obtain these useful positive electrode active materials.

例えば、特許文献1〜2では、リン酸リチウムや金属化合物等の原料化合物、及び導電性炭素材料から得られる混合物を焼成する、いわゆる固相反応法を用いた製造方法が開示されており、特許文献3には、酸化リチウムや所望の希土類酸化物を混合及び溶融することにより得られた前駆体ガラスを、熱処理又はレーザー照射する製造方法が開示されている。
一方、特許文献4には、原料化合物を水熱反応に付することにより得られたスラリーを造粒する、上記固相反応法に依ることのない製造方法が開示されている。
For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a manufacturing method using a so-called solid-phase reaction method in which a mixture obtained from a raw material compound such as lithium phosphate and a metal compound and a conductive carbon material is disclosed. Document 3 discloses a manufacturing method in which a precursor glass obtained by mixing and melting lithium oxide or a desired rare earth oxide is subjected to heat treatment or laser irradiation.
On the other hand, Patent Document 4 discloses a production method that does not depend on the solid phase reaction method, in which a slurry obtained by subjecting a raw material compound to a hydrothermal reaction is granulated.

特開2005−47751号公報JP 2005-47751 A 特開2005−50684号公報JP 2005-50684 A 特開2008−047412号公報JP 2008-047412 A 特開2013−149602号公報JP 2013-149602 A

しかしながら、特許文献1〜2のような固相反応法を用いるのでは、不活性ガス雰囲気下での焼成や粉砕処理のように複雑な操作が必要であり、また特許文献3の方法であっても、過度の昇温を余儀なくされ、レーザー照射のような特殊な処理を要する等、製造工程が煩雑であるとともに、得られる活物質がもたらす性能を十分に高めることが困難である。
一方、特許文献4に記載の水熱反応を用いれば、上記のような従来の製造方法の簡略化を図ることは可能であるものの、100℃以上の加温条件下での加圧を要するため、専用の設備を整備せざるを得ず、依然として改善の余地がある。
However, the use of the solid phase reaction method as in Patent Documents 1 and 2 requires complicated operations such as firing and pulverization in an inert gas atmosphere. However, an excessive temperature rise is required, and a special process such as laser irradiation is required, so that the manufacturing process is complicated and it is difficult to sufficiently enhance the performance provided by the obtained active material.
On the other hand, if the hydrothermal reaction described in Patent Document 4 is used, it is possible to simplify the conventional production method as described above, but it requires pressurization under a heating condition of 100 ° C. or higher. However, there is still room for improvement due to the necessity of developing dedicated equipment.

したがって、本発明の課題は、簡便な手段によって優れた電池物性を実現する正極材料を得ることのできる、オリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法を提供することにある。   Therefore, the subject of this invention is providing the manufacturing method of the positive electrode active material for olivine type lithium ion secondary batteries which can obtain the positive electrode material which implement | achieves the outstanding battery physical property by a simple means.

そこで本発明者らは、種々検討したところ、所望の原料化合物に加え、特定のpH調整剤を含有する混合物スラリーを用いることにより、必要以上の加温や加圧を要することのない簡便な方法によって、オリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。   Therefore, the present inventors have made various studies, and by using a mixture slurry containing a specific pH adjuster in addition to a desired raw material compound, a simple method that does not require more heating or pressurization than necessary. Thus, it was found that a positive electrode active material for olivine type lithium ion secondary battery was obtained, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、(a)遷移金属化合物、(b)リン酸化合物、(c)リチウム化合物、(d)水、並びに(e)NaOH及びKOHから選ばれる1種又は2種のpH調整剤を含有する混合物スラリーを、大気圧以下の雰囲気圧力で撹拌して反応させることを特徴とする、オリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法を提供することにある。   That is, the present invention provides (a) a transition metal compound, (b) a phosphoric acid compound, (c) a lithium compound, (d) water, and (e) one or two kinds of pH adjusting agents selected from NaOH and KOH. It is another object of the present invention to provide a method for producing a positive electrode active material for an olivine-type lithium ion secondary battery, which comprises reacting a slurry containing a mixture slurry with an atmospheric pressure of atmospheric pressure or lower.

本発明の製造方法によれば、大気圧以下の雰囲気圧力で撹拌するのみで、原料化合物の反応を進行させることができるので、特別な製造設備を要することなく簡便な方法によって、オリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質を製造することができる。また、本発明の製造方法により得られるオリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質は、電池特性に優れるリチウムイオン二次電池を得ることのできる正極材料としても、極めて有用である。   According to the production method of the present invention, since the reaction of the raw material compound can proceed only by stirring at atmospheric pressure below atmospheric pressure, the olivine type lithium ion can be obtained by a simple method without requiring special production equipment. A positive electrode active material for a secondary battery can be produced. Moreover, the positive electrode active material for olivine type lithium ion secondary batteries obtained by the production method of the present invention is extremely useful as a positive electrode material from which a lithium ion secondary battery having excellent battery characteristics can be obtained.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のオリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法は、(a)遷移金属化合物、(b)リン酸化合物、(c)リチウム化合物、(d)水、並びに(e)NaOH及びKOHから選ばれる1種又は2種のpH調整剤を含有する混合物スラリーを、大気圧以下の雰囲気圧力で撹拌して反応させることを特徴とする。これにより、目的物であるオリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質として、リチウム遷移金属リン酸塩化合物が得られる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The method for producing a positive electrode active material for an olivine-type lithium ion secondary battery of the present invention comprises (a) a transition metal compound, (b) a phosphoric acid compound, (c) a lithium compound, (d) water, and (e) NaOH and A mixture slurry containing one or two kinds of pH adjusting agents selected from KOH is stirred and reacted at an atmospheric pressure equal to or lower than atmospheric pressure. Thereby, a lithium transition metal phosphate compound is obtained as a positive electrode active material for an olivine-type lithium ion secondary battery, which is a target product.

成分(a)の遷移金属化合物を構成する遷移金属(M)としては、例えば、Fe、Ni、Co、Zn、Mn、V、Zr、Y、Mo、La、Ce及びNd等が挙げられ、これらを含む遷移金属化合物を1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。かかる遷移金属化合物(M)としては、例えばフッ化物、塩化物、ヨウ化物等のハロゲン化遷移金属塩、硫酸遷移金属塩の他、有機酸遷移金属塩、並びにこれらの水和物等が挙げられる。このうち、有機酸遷移金属塩を構成する有機酸としては、炭素数1〜20の有機酸、さらに炭素数2〜12の有機酸が好ましい。さらに好ましくは、シュウ酸、フマル酸等のジカルボン酸、乳酸等のヒドロキシカルボン酸、酢酸等の脂肪酸が挙げられる。   Examples of the transition metal (M) constituting the transition metal compound of component (a) include Fe, Ni, Co, Zn, Mn, V, Zr, Y, Mo, La, Ce, and Nd. One kind of transition metal compound containing may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. Examples of the transition metal compound (M) include halogenated transition metal salts such as fluoride, chloride and iodide, transition metal salts of sulfuric acid, organic acid transition metal salts, and hydrates thereof. . Among these, the organic acid constituting the organic acid transition metal salt is preferably an organic acid having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably an organic acid having 2 to 12 carbon atoms. More preferred are dicarboxylic acids such as oxalic acid and fumaric acid, hydroxycarboxylic acids such as lactic acid, and fatty acids such as acetic acid.

さらに必要に応じて、(f)遷移金属(M)以外の金属(R)化合物を用いてもよい。成分(f)の金属(R)化合物を構成する金属(R)としては、例えば、Al、Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、及びBi等が挙げられ、これらを含む金属化合物を1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。かかる金属化合物(R)としては、例えばフッ化物、塩化物、ヨウ化物等のハロゲン化金属塩、硫酸金属塩の他、有機酸金属塩、並びにこれらの水和物等が挙げられる。このうち、有機酸金属塩を構成する有機酸としては、炭素数1〜20の有機酸、さらに炭素数2〜12の有機酸が好ましい。さらに好ましくは、シュウ酸、フマル酸等のジカルボン酸、乳酸等のヒドロキシカルボン酸、酢酸等の脂肪酸が挙げられる。   Furthermore, you may use metal (R) compounds other than (f) transition metal (M) as needed. Examples of the metal (R) constituting the metal (R) compound of the component (f) include Al, Mg, Ca, Sr, Ba, Pb, Bi, and the like. Or may be used in combination of two or more. Examples of the metal compound (R) include metal halides such as fluorides, chlorides and iodides, sulfate metal salts, organic acid metal salts, and hydrates thereof. Among these, the organic acid constituting the organic acid metal salt is preferably an organic acid having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably an organic acid having 2 to 12 carbon atoms. More preferred are dicarboxylic acids such as oxalic acid and fumaric acid, hydroxycarboxylic acids such as lactic acid, and fatty acids such as acetic acid.

成分(b)のリン酸化合物としては、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム等が用いられる。なかでも、オルトリン酸が好ましい。   As the phosphoric acid compound of component (b), orthophosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, ammonium phosphate, ammonium hydrogenphosphate, and the like are used. Of these, orthophosphoric acid is preferable.

成分(c)のリチウム化合物としては、フッ化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム等のリチウム金属塩、水酸化リチウム、炭酸リチウム等が挙げられ、得られるリチウム遷移金属リン酸塩化合物粒子における比表面積を低減させる観点、及びコスト面等の観点から、炭酸リチウムを使用するのが好ましい。   Examples of the lithium compound of component (c) include lithium metal salts such as lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium hydroxide, lithium carbonate, etc., and lithium transition metal phosphate compounds obtained It is preferable to use lithium carbonate from the viewpoint of reducing the specific surface area of the particles and the cost.

混合物スラリー中における(a)遷移金属化合物、(b)リン酸化合物、(c)リチウム化合物、及び必要に応じて用いる(f)遷移金属以外の金属化合物の含有量は、目的物によって異なる。例えば、目的物がリチウム遷移金属リン酸塩化合物であるリン酸鉄リチウム(LiFePO4)の場合には、(a)遷移金属(鉄)化合物の含有量と(c)リチウム化合物の含有量とのモル比は、鉄イオンとリチウムイオンとの換算比(鉄イオン:リチウムイオン)で1:2.5〜1:3.5が好ましい。また、(c)リチウム化合物の含有量と(b)リン酸化合物の含有量とのモル比は、リチウムイオンとリン酸イオンとの換算比(リチウムイオン:リン酸イオン)で2.5:1〜3.5:1であるのが好ましい。また、目的物がリチウム遷移金属リン酸塩化合物であるリン酸マンガン鉄リチウム(LiFe0.2Mn0.8PO4)の場合には、(a)遷移金属(鉄、マンガン)化合物の合計含有量と(c)リチウム化合物の含有量とのモル比は、遷移金属イオン(鉄イオン)及びマンガンイオンの合計とリチウムイオンとの換算比(遷移金属イオン:リチウムイオン)で1:1〜1:3.5が好ましい。また、(c)リチウム化合物の含有量と(b)リン酸化合物の含有量とのモル比は、リチウムイオンとリン酸イオンとの換算比(リチウムイオン:リン酸イオン)で1:1〜3.5:1であるのが好ましい。The contents of (a) a transition metal compound, (b) a phosphoric acid compound, (c) a lithium compound, and (f) a metal compound other than the transition metal used as necessary in the mixture slurry vary depending on the target product. For example, when the target product is lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), which is a lithium transition metal phosphate compound, the content of (a) the content of the transition metal (iron) compound and (c) the content of the lithium compound The molar ratio is preferably 1: 2.5 to 1: 3.5 in terms of conversion ratio of iron ions to lithium ions (iron ions: lithium ions). The molar ratio of the content of the (c) lithium compound and the content of the (b) phosphate compound is 2.5: 1 in terms of a conversion ratio of lithium ions to phosphate ions (lithium ions: phosphate ions). It is preferably ˜3.5: 1. When the target product is lithium manganese iron phosphate (LiFe 0.2 Mn 0.8 PO 4 ), which is a lithium transition metal phosphate compound, (a) the total content of transition metal (iron, manganese) compounds and (c ) The molar ratio with the lithium compound content is 1: 1 to 1: 3.5 in terms of the conversion ratio of transition metal ions (iron ions) and manganese ions to lithium ions (transition metal ions: lithium ions). preferable. The molar ratio of the content of the (c) lithium compound and the content of the (b) phosphate compound is 1: 1 to 3 in terms of the conversion ratio of lithium ions to phosphate ions (lithium ions: phosphate ions). .5: 1 is preferred.

混合物スラリー中における成分(d)の水の含有量は、原料化合物の溶解性、撹拌の容易性、合成の効率等の点から、成分(b)のリン酸化合物のリンイオン1モルに対し、10〜50モルが好ましく、さらに13〜30モルが好ましい。   The water content of component (d) in the mixture slurry is 10 with respect to 1 mol of phosphorus ions of the phosphate compound of component (b) from the viewpoints of solubility of raw material compounds, ease of stirring, synthesis efficiency, and the like. -50 mol is preferable, and 13-30 mol is more preferable.

成分(e)のNaOH及びKOHから選ばれる1種又は2種のpH調整剤は、混合物スラリー中において成分(d)の水が介在するなか、必要以上の加温や加圧を要することなく、上記成分(a)〜(c)の反応を良好に促進する作用をもたらすものと考えられる。成分(e)のなかでも、得られる電池特性をより高める観点から、NaOHであるのが好ましい。   One or two kinds of pH adjusting agents selected from NaOH and KOH of the component (e) do not require heating or pressurization more than necessary while the water of the component (d) is present in the mixture slurry. It is thought that it brings about the effect | action which accelerates | stimulates reaction of said component (a)-(c) favorably. Among the components (e), NaOH is preferable from the viewpoint of further improving the obtained battery characteristics.

混合物スラリー中における成分(c)のリチウム化合物の含有量と成分(e)のNaOH及びKOHから選ばれる1種又は2種のpH調整剤の含有量とのモル比は、リチウムイオンと水酸化物イオンとの換算比(リチウムイオン:水酸化物イオン)で2.5:0.5〜1:2であるのが好ましく、2:1〜1:1.5であるのがより好ましい。   The molar ratio of the content of the lithium compound of component (c) and the content of one or two pH adjusters selected from NaOH and KOH of component (e) in the mixture slurry is lithium ion and hydroxide. It is preferably 2.5: 0.5 to 1: 2 in terms of conversion ratio (lithium ion: hydroxide ion), more preferably 2: 1 to 1: 1.5.

混合物スラリーを得るにあたり、これら成分(a)〜(e)、及び必要に応じて用いる成分(f)の添加順序は特に限定されないが、リチウム遷移金属リン酸塩化合物を目的物とする場合には、副反応を防止し、反応を容易に進行させる観点から、少なくとも予め(b)リン酸化合物、(c)リチウム化合物、(d)水、及び(e)pH調整剤を混合して前駆体スラリーを調製した後、(a)遷移金属化合物、及び必要に応じて用いる(f)遷移金属以外の金属化合物を添加して、混合物スラリーを得るのが好ましい。すなわち、このような順序で原料を添加すると、過度に粘性が上昇することなく、撹拌も容易となり、必要以上の加温や加圧を要することなく反応を良好に進行させることができる。   In order to obtain a mixture slurry, the order of addition of these components (a) to (e) and component (f) used as necessary is not particularly limited. From the viewpoint of preventing side reactions and facilitating the reaction, at least (b) a phosphate compound, (c) a lithium compound, (d) water, and (e) a pH adjuster are mixed in advance to form a precursor slurry. After preparing (a), it is preferable to add (a) a transition metal compound and (f) a metal compound other than the transition metal used as necessary to obtain a mixture slurry. That is, when the raw materials are added in this order, the viscosity does not increase excessively, stirring is facilitated, and the reaction can proceed favorably without requiring unnecessary heating or pressurization.

(c)リチウム化合物、(b)リン酸化合物、(d)水、及び(e)pH調整剤の添加順序は特に限定されないが、得られる混合物スラリーの分散性等を高める観点、及び反応を良好に進行させる観点から、予め(c)リチウム化合物、(e)pH調整剤、及び(d)水を混合し、スラリー水を得るのが好ましい。かかるスラリー水は、(d)水100質量部に対し、20〜50質量部の(c)リチウム化合物を含有するのが好ましく、25〜45質量部の(c)リチウム化合物を含有するのがより好ましく、30〜40質量部の(c)リチウム化合物を含有するのがさらに好ましい。次いで、得られたスラリー水に(b)リン酸化合物を滴下しながら撹拌して、上記前駆体スラリーを得るのが好ましい。(b)リン酸化合物を滴下して少量ずつ加えながら撹拌することで、得られる前駆体スラリー中における反応が良好に進行して、生成する前駆体粒子が均一に分散しつつ生成され、かかる粒子が不要に凝集するのを効果的に抑制することができる。
なお、(b)リン酸化合物としてオルトリン酸(H3PO4)を用いる場合、70〜90質量%濃度の水溶液として用いるのが好ましい。(b)リン酸化合物の上記スラリー水への滴下速度は、好ましくは15〜50mL/分であり、より好ましくは20〜45mL/分であり、さらに好ましくは28〜40mL/分である。また、スラリー水の撹拌時間は、好ましくは1〜24時間であり、より好ましくは5〜15時間である。
The order of addition of (c) lithium compound, (b) phosphoric acid compound, (d) water, and (e) pH adjuster is not particularly limited, but the viewpoint of improving the dispersibility of the resulting mixture slurry and the like are favorable. From the viewpoint of proceeding to (1), it is preferable to previously mix (c) a lithium compound, (e) a pH adjuster, and (d) water to obtain slurry water. Such slurry water preferably contains 20 to 50 parts by mass of (c) lithium compound, and more preferably contains 25 to 45 parts by mass of (c) lithium compound with respect to (d) 100 parts by mass of water. Preferably, 30 to 40 parts by mass of (c) a lithium compound is contained. Next, it is preferable to stir while dropping the phosphoric acid compound (b) into the obtained slurry water to obtain the precursor slurry. (B) By adding dropwise the phosphoric acid compound and stirring while adding little by little, the reaction in the resulting precursor slurry proceeds well, and the resulting precursor particles are produced while being uniformly dispersed. Can be effectively prevented from aggregating.
Incidentally, (b) the case of using orthophosphoric acid (H 3 PO 4) as a phosphate compound, preferably used as an aqueous solution of 70 to 90% strength by weight. (B) The dropping rate of the phosphoric acid compound into the slurry water is preferably 15 to 50 mL / min, more preferably 20 to 45 mL / min, and further preferably 28 to 40 mL / min. The stirring time of the slurry water is preferably 1 to 24 hours, more preferably 5 to 15 hours.

スラリー水を撹拌する際における、スラリー水の温度は、好ましくは20〜60℃であり、より好ましくは20〜50℃である。
なお、スラリー水を撹拌する際、さらにスラリー水の沸点温度以下に冷却するのが好ましい。具体的には、70℃以下に冷却するのが好ましく、20〜60℃に冷却するのがより好ましい。
The temperature of the slurry water when stirring the slurry water is preferably 20 to 60 ° C, more preferably 20 to 50 ° C.
In addition, when stirring slurry water, it is preferable to cool to below the boiling point temperature of slurry water. Specifically, cooling to 70 ° C. or lower is preferable, and cooling to 20 to 60 ° C. is more preferable.

上記前駆体スラリーは、リン1モルに対し、リチウムを2.7〜3.3モル含有するのが好ましく、2.79〜2.97モル含有するのがより好ましい。リチウムのモル量が上記下限値に満たない場合は、未反応のリン酸の増大によって必要以上のpH低下を招き、続く工程中に不要な金属水和物が生成して混合物の粘度が増大してしまい、反応を良好に進行させることができなくなるおそれがある。一方、リチウムのモル量が上記上限値を超えると、良好な性能をもたらすリチウム遷移金属リン酸塩化合物が得られないおそれがある。   The precursor slurry preferably contains 2.7 to 3.3 moles of lithium, more preferably 2.79 to 2.97 moles per mole of phosphorus. When the molar amount of lithium is less than the above lower limit, an increase in unreacted phosphoric acid causes a pH drop more than necessary, and unnecessary metal hydrates are generated during the subsequent process, increasing the viscosity of the mixture. Therefore, there is a possibility that the reaction cannot proceed well. On the other hand, when the molar amount of lithium exceeds the upper limit, a lithium transition metal phosphate compound that provides good performance may not be obtained.

上記調製した前駆体スラリーに、(a)遷移金属化合物、及び必要に応じて用いる(f)遷移金属以外の金属化合物を添加すればよい。これら(a)遷移金属化合物や(f)遷移金属以外の金属化合物の添加順序は特に制限されない。また、これらの化合物を添加するとともに、必要に応じて酸化防止剤を添加してもよい。かかる酸化防止剤としては、亜硫酸ナトリウム(Na2SO3)、ハイドロサルファイトナトリウム(Na224)、アンモニア水等を使用することができる。酸化防止剤の添加量は、過剰に添加されることでリチウム遷移金属リン酸塩化合物の生成が抑制されるのを防止する観点から、(a)遷移金属化合物及び(f)遷移金属以外の金属化合物合計1モルに対し、好ましくは0.01〜1モルであり、より好ましくは0.03〜0.5モルである。What is necessary is just to add metal compounds other than (a) transition metal compound and (f) transition metal used as needed to the prepared precursor slurry. The order of addition of these (a) transition metal compounds and (f) metal compounds other than transition metals is not particularly limited. Moreover, while adding these compounds, you may add antioxidant as needed. As such an antioxidant, sodium sulfite (Na 2 SO 3 ), hydrosulfite sodium (Na 2 S 2 O 4 ), aqueous ammonia and the like can be used. The addition amount of the antioxidant is (a) a transition metal compound and (f) a metal other than the transition metal from the viewpoint of preventing the formation of a lithium transition metal phosphate compound by being added in excess. Preferably it is 0.01-1 mol with respect to 1 mol of total compounds, More preferably, it is 0.03-0.5 mol.

上記成分(a)〜(e)、及び必要に応じて成分(f)を含有する混合物スラリーの25℃におけるpHは、副反応を防止する観点、及び反応を良好に進行させる観点から、好ましくは3.5〜9.0であり、より好ましくは4.0〜8.0であり、さらに好ましくは4.5〜7.5である。   The pH at 25 ° C. of the mixture slurry containing the components (a) to (e) and, if necessary, the component (f) is preferably from the viewpoint of preventing side reactions and allowing the reaction to proceed well. It is 3.5-9.0, More preferably, it is 4.0-8.0, More preferably, it is 4.5-7.5.

得られた混合物スラリーは、大気圧以下の雰囲気圧力で撹拌して、目的物を生成させるための反応を進行させる。大気圧以下とは、具体的には0.1MPa以下であればよい。すなわち、本発明の製造方法は、特段加圧する必要なく、また大がかりな装置を要することなく、反応を良好に進行させることができる。撹拌する時間は、好ましくは6〜48時間であり、より好ましくは12〜24時間である。
また、反応させる際の温度は、好ましくは100℃未満であり、より好ましくは65〜95℃であり、さらに好ましくは70〜90℃である。したがって、過度の加熱を要することがないため、例えば、少なくとも100℃以上の加熱を要する水熱反応よりも簡便な手段によって、反応を良好に進行させることができる。
なお、混合物スラリー撹拌する際に用いる装置としては、特に制限されず、バッチ式、連続式のいずれであってもよく、加熱方式(間接又は直接)のものも使用することができる。
The obtained mixture slurry is stirred at an atmospheric pressure equal to or lower than atmospheric pressure, and a reaction for generating a target product proceeds. Specifically, the atmospheric pressure or lower may be 0.1 MPa or lower. That is, the production method of the present invention allows the reaction to proceed satisfactorily without the need for special pressurization and without requiring a large-scale apparatus. The stirring time is preferably 6 to 48 hours, and more preferably 12 to 24 hours.
Moreover, the temperature at the time of making it react becomes like this. Preferably it is less than 100 degreeC, More preferably, it is 65-95 degreeC, More preferably, it is 70-90 degreeC. Therefore, since excessive heating is not required, for example, the reaction can be favorably progressed by a simpler means than a hydrothermal reaction that requires heating of at least 100 ° C. or more.
In addition, it does not restrict | limit especially as an apparatus used when stirring a mixture slurry, Any of a batch type and a continuous type may be sufficient, and the thing of a heating system (indirect or direct) can also be used.

上記混合物スラリーを撹拌して反応させ、次いでろ過することにより、オリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質の粒子が高収率で得られ、その結晶度も高い。かかる粒子の平均粒径は、リチウムイオン電池の電池特性を高める観点から、好ましくは10〜500nmであり、より好ましくは10〜100nmである。   By stirring and reacting the mixture slurry and then filtering, particles of the positive electrode active material for olivine type lithium ion secondary battery can be obtained in high yield, and the crystallinity thereof is also high. The average particle diameter of such particles is preferably 10 to 500 nm, more preferably 10 to 100 nm, from the viewpoint of improving the battery characteristics of the lithium ion battery.

得られたオリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質は、洗浄後にろ過し、次いで乾燥することにより、単離することができる。洗浄する際における水の使用量は、オリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質1質量部に対し、好ましくは5〜100質量部であり、より好ましくは5〜50質量部である。乾燥手段としては、真空乾燥、噴霧乾燥、箱型乾燥、流動床乾燥、外熱式乾燥、凍結乾燥が挙げられる。なかでも、真空乾燥が好ましい。また、乾燥する際、予めオリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質を用いて調製したスラリーを用いるのがよい。かかるスラリーにおけるオリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質の含有量(固形分濃度)は、電池特性を高める観点から、好ましくは20〜60質量%であり、より好ましくは30〜50質量%であり、さらに好ましくは35〜45質量%である。   The obtained positive electrode active material for olivine type lithium ion secondary battery can be isolated by filtering after washing and then drying. The amount of water used for washing is preferably 5 to 100 parts by mass, and more preferably 5 to 50 parts by mass with respect to 1 part by mass of the positive electrode active material for olivine type lithium ion secondary battery. Examples of the drying means include vacuum drying, spray drying, box drying, fluidized bed drying, external heat drying, and freeze drying. Of these, vacuum drying is preferred. Moreover, when drying, it is good to use the slurry previously prepared using the positive electrode active material for olivine type lithium ion secondary batteries. The content (solid content concentration) of the positive electrode active material for the olivine type lithium ion secondary battery in the slurry is preferably 20 to 60% by mass, more preferably 30 to 50% by mass, from the viewpoint of improving battery characteristics. Yes, and more preferably 35 to 45% by mass.

この際、分散剤や増粘剤をスラリーに少量添加しても良く、分散剤としては、例えば、ポリカルボン酸系、ポリエーテル系、ポリアクリル酸系などを用いることができる。
増粘剤としては、例えば、酢酸、クエン酸などの有機酸を用いることができる。
At this time, a small amount of a dispersant or a thickener may be added to the slurry, and as the dispersant, for example, a polycarboxylic acid type, a polyether type, a polyacrylic acid type, or the like can be used.
As the thickener, for example, organic acids such as acetic acid and citric acid can be used.

こうして得られる乾燥物については、乾燥時又は乾燥後にセパレータ、サイクロン、篩等で分級してもよく、また乳鉢ピンミル、ロールミル、クラッシャー等を用いて粉砕してもよい。また、より優れた電池特性を発揮させる観点から、得られた粒子の表面に炭素を担持させるべく、炭素源としてグルコース、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、カーボンブラック等の導電性炭素材料を用い、得られたオリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質及び導電性炭素材料を含有するスラリーを調製し、造粒後に焼成する処理を施してもよい。かかるスラリーには、適宜、有機バインダー、無機バインダーを含有させてもよい。
なお、かかる焼成する処理を施す場合、不活性ガス雰囲気下又は還元条件下で、好ましくは500〜800℃で10分〜24時間、より好ましくは600〜750℃で0.5〜3時間焼成するのが好ましい。焼成に用いる装置としては、焼成雰囲気及び温度の調整が可能なものであれば特に制限されず、バッチ式、連続式、加熱方式(間接又は直接)のいずれの方式のものも使用することができる。かかる装置としては、例えば、外熱キルンやローラーハース等の管状電気炉が挙げられる。
The dried product thus obtained may be classified with a separator, cyclone, sieve or the like during or after drying, or may be pulverized with a mortar pin mill, roll mill, crusher or the like. In addition, from the viewpoint of exhibiting more excellent battery characteristics, in order to carry carbon on the surface of the obtained particles, a conductive carbon material such as glucose, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, carbon black or the like is used as a carbon source. In addition, a slurry containing a positive electrode active material for an olivine type lithium ion secondary battery and a conductive carbon material may be prepared and subjected to a firing process after granulation. Such a slurry may appropriately contain an organic binder and an inorganic binder.
In addition, when performing the process which carries out such baking, it bakes by an inert gas atmosphere or reducing conditions, Preferably it is 500-800 degreeC for 10 minutes-24 hours, More preferably, it is 0.5-3 hours at 600-750 degreeC. Is preferred. The apparatus used for firing is not particularly limited as long as the firing atmosphere and temperature can be adjusted, and any of a batch system, a continuous system, and a heating system (indirect or direct) can be used. . Examples of such an apparatus include tubular electric furnaces such as an external heat kiln and a roller hearth.

得られたオリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質の平均粒径は、電池特性を高める観点から、好ましくは3〜150μmであり、より好ましくは3〜100μmであり、さらに好ましくは5〜50μmである。   The average particle diameter of the obtained positive electrode active material for the olivine type lithium ion secondary battery is preferably 3 to 150 μm, more preferably 3 to 100 μm, and further preferably 5 to 50 μm, from the viewpoint of improving battery characteristics. It is.

本発明の製造方法により得られるオリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質としては、具体的には、例えば以下のような態様が含まれる。
LiFeaMn1-aPO4 ・・・(I)
(式中、aは0≦a<0.5を満たす数を示す。)
LiFea1Mnb11 cPO4 ・・・(II)
(式中、M1はNi、Co、Zn、V、Zr、Y、Mo、La、Ce及びNdから選ばれる1種又は2種以上を示す。a1、b1及びcは、0<a1<0.5、0.5<b1<1、及び0<c≦0.2を満たし、かつ2a1+2b1+(M1の価数)×c=2を満たす数を示す。)
LiFea2Mnb2dPO4 ・・・(III)
(式中、RはAl、Mg、Ca、Sr、Y、Zr、Mo、Ba、Pb、Bi、La、Ce、Nd、及びGdから選ばれる1種又は2種以上を示す。a2、b2及びdは、0<a2<0.5、0.5<b2<1、及び0<d≦0.2を満たし、かつ2a2+2b2+(Rの価数)×d=2を満たす数を示す。)
LiFea3Mnb31 c1d1PO4 ・・・(IV)
(式中、M1はNi、Co、Zn、V、Zr、Y、Mo、La、Ce及びNdから選ばれる1種又は2種以上を、RはAl、Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、及びBiから選ばれる1種又は2種以上を示す。a3、b3、c1及びd1は、0<a3<0.5、0.5<b3<1、及び0<(c1+d1)≦0.2を満たし、かつ2a3+2b3+(M1の価数)×c1+(Rの価数)×d1=2を満たす数を示す。)
Specific examples of the positive electrode active material for an olivine type lithium ion secondary battery obtained by the production method of the present invention include the following embodiments.
LiFe a Mn 1-a PO 4 (I)
(In the formula, a represents a number satisfying 0 ≦ a <0.5.)
LiFe a1 Mn b1 M 1 c PO 4 (II)
(In the formula, M 1 represents one or more selected from Ni, Co, Zn, V, Zr, Y, Mo, La, Ce and Nd. A1, b1 and c are 0 <a1 <0. .5,0.5 <b1 <1, and meet 0 <c ≦ 0.2, and shows a number satisfying 2a1 + 2b1 + (valence of M 1) × c = 2. )
LiFe a2 Mn b2 R d PO 4 (III)
(In the formula, R represents one or more selected from Al, Mg, Ca, Sr, Y, Zr, Mo, Ba, Pb, Bi, La, Ce, Nd, and Gd. A2, b2, and d represents a number satisfying 0 <a2 <0.5, 0.5 <b2 <1, and 0 <d ≦ 0.2, and satisfying 2a2 + 2b2 + (R valence) × d = 2.)
LiFe a3 Mn b3 M 1 c1 R d1 PO 4 (IV)
(In the formula, M 1 represents one or more selected from Ni, Co, Zn, V, Zr, Y, Mo, La, Ce and Nd, and R represents Al, Mg, Ca, Sr, Ba, Pb. 1 or 2 or more selected from Bi, a3, b3, c1 and d1 are 0 <a3 <0.5, 0.5 <b3 <1, and 0 <(c1 + d1) ≦ 0.2 the filled, and shows a number satisfying 2a3 + 2b3 + (valence of M 1) × c1 + (valence of R) × d1 = 2.)

本発明のオリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質を含むリチウムイオン電池用正極を適用できるリチウムイオン電池としては、正極と負極と電解液とセパレータを必須構成とするものであれば特に限定されない。   The lithium ion battery to which the positive electrode for a lithium ion battery including the positive electrode active material for an olivine type lithium ion secondary battery of the present invention can be applied is not particularly limited as long as it has a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator as essential components. .

ここで、負極については、リチウムイオンを充電時には吸蔵し、かつ放電時には放出することができれば、その材料構成で特に限定されるものではなく、公知の材料構成のものを用いることができる。たとえば、リチウム金属、グラファイト又は非晶質炭素等の炭素材料等である。そしてリチウムを電気化学的に吸蔵・放出し得るインターカレート材料で形成された電極、特に炭素材料を用いることが好ましい。   Here, as long as lithium ions can be occluded at the time of charging and released at the time of discharging, the material structure is not particularly limited, and a known material structure can be used. For example, a carbon material such as lithium metal, graphite, or amorphous carbon. It is preferable to use an electrode formed of an intercalating material capable of electrochemically inserting and extracting lithium, particularly a carbon material.

電解液は、有機溶媒に支持塩を溶解させたものである。有機溶媒は、通常リチウムイオン二次電池の電解液の用いられる有機溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、カーボネート類、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ケトン類、ニトリル類、ラクトン類、オキソラン化合物等を用いることができる。   The electrolytic solution is obtained by dissolving a supporting salt in an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it is an organic solvent that is usually used for an electrolyte solution of a lithium ion secondary battery. For example, carbonates, halogenated hydrocarbons, ethers, ketones, nitriles, lactones An oxolane compound or the like can be used.

支持塩は、その種類が特に限定されるものではないが、LiPF6、LiBF4、LiClO4及びLiAsF6から選ばれる無機塩、該無機塩の誘導体、LiSO3CF3、LiC(SO3CF32及びLiN(SO3CF32、LiN(SO2252及びLiN(SO2CF3)(SO249)から選ばれる有機塩、並びに該有機塩の誘導体の少なくとも1種であることが好ましい。The type of the supporting salt is not particularly limited, but an inorganic salt selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 , a derivative of the inorganic salt, LiSO 3 CF 3 , LiC (SO 3 CF 3 ) 2 and LiN (SO 3 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 and LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), and organic salt derivatives It is preferable that it is at least 1 type of these.

セパレータは、正極及び負極を電気的に絶縁し、電解液を保持する役割を果たすものである。たとえば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン、ポリプロピレン)の多孔膜を用いればよい。   The separator plays a role of electrically insulating the positive electrode and the negative electrode and holding the electrolytic solution. For example, a porous synthetic resin film, particularly a polyolefin polymer (polyethylene, polypropylene) porous film may be used.

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

[実施例1]
LiOH・H2O 2.569g(60mmol)、NaOH 4.4g(110mmol)、水 30mLを混合してスラリー水を得た。次いで、得られたスラリー水を、25℃の温度に保持しながら10分間撹拌しつつ85%のリン酸水溶液 6.918gを35mL/分で滴下し、続いて12時間撹拌することにより前駆体スラリーを得た。かかる前駆体スラリーは、リン1モルに対し、1モルのリチウムを含有していた。
[Example 1]
The slurry water was obtained by mixing 2.569 g (60 mmol) of LiOH.H 2 O, 4.4 g (110 mmol) of NaOH, and 30 mL of water. Next, the slurry water obtained was stirred for 10 minutes while maintaining the temperature at 25 ° C., and 6.918 g of 85% phosphoric acid aqueous solution was added dropwise at 35 mL / min, and then the precursor slurry was stirred for 12 hours. Got. Such precursor slurry contained 1 mole of lithium per mole of phosphorus.

次に、得られた前駆体スラリー全量に対し、MnSO4・5H2O 11.572g、FeSO4・7H2O 3.336gを添加して、pH4.3の混合物スラリーを得た。このとき、添加したMnSO4とFeSO4のモル比(マンガン化合物:鉄化合物)は、4:1であった。また、混合物スラリー中におけるリチウム化合物の含有量とNaOHの含有量とのモル比(リチウムイオン:水酸化物イオン)は0.545:1であった。
続いて、得られた混合物スラリーを0.1MPaの雰囲気圧力下、90℃で12時間撹拌し、反応を進行させた。生成した結晶をろ過し、次いで結晶1質量部に対し、12質量部の水により洗浄した。洗浄した結晶を60℃1Torrの条件で真空乾燥して、正極活物質であるリン酸マンガン鉄リチウム化合物(LiMn0.8Fe0.2PO4)を得た。
Next, 11.572 g of MnSO 4 .5H 2 O and 3.336 g of FeSO 4 .7H 2 O were added to the total amount of the obtained precursor slurry to obtain a mixture slurry having a pH of 4.3. At this time, the molar ratio of MnSO 4 and FeSO 4 added (manganese compound: iron compound) was 4: 1. Moreover, the molar ratio (lithium ion: hydroxide ion) of the lithium compound content and the NaOH content in the mixture slurry was 0.545: 1.
Subsequently, the resulting mixture slurry was stirred at 90 ° C. for 12 hours under an atmospheric pressure of 0.1 MPa to allow the reaction to proceed. The produced crystal was filtered, and then washed with 12 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the crystal. The washed crystal was vacuum-dried at 60 ° C. and 1 Torr to obtain a lithium iron manganese phosphate compound (LiMn 0.8 Fe 0.2 PO 4 ) as a positive electrode active material.

[実施例2]
NaOHを4.8g(120mmol)とし、混合物スラリー(リチウム化合物の含有量とNaOHの含有量とのモル比(リチウムイオン:水酸化物イオン)=0.5:1、pH=6.0)を得た以外、実施例1と同様にして正極活物質を得た。
[Example 2]
4.8 g (120 mmol) of NaOH, and the mixture slurry (molar ratio of lithium compound content to NaOH content (lithium ion: hydroxide ion) = 0.5: 1, pH = 6.0) A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was obtained.

[実施例3]
NaOHを5.6g(140mmol)とし、混合物スラリー(リチウム化合物の含有量とNaOHの含有量とのモル比(リチウムイオン:水酸化物イオン)=0.429:1、pH=8.0)を得た以外、実施例1と同様にして正極活物質を得た。
[Example 3]
5.6 g (140 mmol) of NaOH, and the mixture slurry (molar ratio of lithium compound content to NaOH content (lithium ions: hydroxide ions) = 0.429: 1, pH = 8.0) A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was obtained.

[実施例4]
NaOHの代わりにKOHを6.727g(120mmol)を用い、混合物スラリー(リチウム化合物の含有量とNaOHの含有量とのモル比(リチウムイオン:水酸化物イオン)=0.5:1、pH=5.3)を得た以外、実施例1と同様にして正極活物質を得た。
[Example 4]
6.727 g (120 mmol) of KOH was used instead of NaOH, and the mixture slurry (molar ratio of lithium compound content to NaOH content (lithium ion: hydroxide ion) = 0.5: 1, pH = A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that 5.3) was obtained.

[実施例5]
LiOH・H2Oを5.138g(120mmol)、NaOHを2.4g(60mmol)とし、混合物スラリー(リチウム化合物の含有量とNaOHの含有量とのモル比(リチウムイオン:水酸化物イオン)=2.0:1、pH=5.6、リン1モルに対して2モルのリチウムを含有)を得た以外、実施例1と同様にして正極活物質を得た。
[Example 5]
5.138 g (120 mmol) of LiOH.H 2 O and 2.4 g (60 mmol) of NaOH, and mixture slurry (molar ratio of lithium compound content to NaOH content (lithium ions: hydroxide ions) = A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1, except that 2.0: 1, pH = 5.6, and 2 mol of lithium per mol of phosphorus were obtained.

[実施例6]
LiOH・H2Oを6.295g(150mmol)、NaOHを1.2g(30mmol)とし、混合物スラリー(リチウム化合物の含有量とNaOHの含有量とのモル比(リチウムイオン:水酸化物イオン)=5.0:1、pH=6.5、リン1モルに対して2.5モルのリチウムを含有)を得た以外、実施例1と同様にして正極活物質を得た。
[Example 6]
6.295 g (150 mmol) of LiOH.H 2 O and 1.2 g (30 mmol) of NaOH, mixture slurry (molar ratio of lithium compound content to NaOH content (lithium ions: hydroxide ions) = A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1, except that 5.0: 1, pH = 6.5, and 2.5 mol of lithium per mol of phosphorus were obtained.

[実施例7]
MnSO4・5H2Oを10.849g(45mmol)、FeSO4・7H2Oを2.502g(9mmol)とし、MgSO4・7H2Oを1.486g(6mmol)を添加し、混合物スラリー(リチウム化合物の含有量とNaOHの含有量とのモル比(リチウムイオン:水酸化物イオン)=0.545:1、pH=5.8、リン1モルに対して1モルのリチウムを含有)を得た以外、実施例1と同様にして正極活物質を得た。
[Example 7]
10.4849 g (45 mmol) of MnSO 4 .5H 2 O, 2.502 g (9 mmol) of FeSO 4 .7H 2 O, 1.486 g (6 mmol) of MgSO 4 .7H 2 O were added, and the mixture slurry (lithium The molar ratio of the compound content to the NaOH content (lithium ions: hydroxide ions) = 0.545: 1, pH = 5.8, containing 1 mol of lithium per mol of phosphorus) A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that.

[実施例8]
MnSO4・5H2Oを10.849g(45mmol)、FeSO4・7H2Oを3.169g(11.4mmol)とし、Zr(SO42・4H2Oを0.640g(1.8mmol)を添加し、混合物スラリー(リチウム化合物の含有量とNaOHの含有量とのモル比(リチウムイオン:水酸化物イオン)=0.545:1、pH=5.9、リン1モルに対して1モルのリチウムを含有)を得た以外、実施例1と同様にして正極活物質を得た。
[Example 8]
10.4849 g (45 mmol) of MnSO 4 .5H 2 O, 3.169 g (11.4 mmol) of FeSO 4 .7H 2 O, and 0.640 g (1.8 mmol) of Zr (SO 4 ) 2 .4H 2 O The mixture slurry (molar ratio of lithium compound content to NaOH content (lithium ion: hydroxide ion) = 0.545: 1, pH = 5.9, 1 for 1 mole of phosphorus A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that a molar amount of lithium was obtained.

[実施例9]
反応温度を80℃とした以外、実施例1と同様にして正極活物質を得た。
[Example 9]
A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was 80 ° C.

[実施例10]
反応温度を70℃とした以外、実施例1と同様にして正極活物質を得た。
[Example 10]
A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was 70 ° C.

[比較例1]
LiOH・H2O 7.707g(180mmol)と水 30mLを混合してスラリー水を得た。次いで、得られたスラリー水を、25℃の温度に保持しながら10分間撹拌しつつ85%のリン酸水溶液 6.918gを35mL/分で滴下し、続いて12時間撹拌することにより前駆体スラリーを得た。かかるスラリーは、リン1モルに対し、3.0モルのリチウムを含有していた。
[Comparative Example 1]
7.707 g (180 mmol) of LiOH.H 2 O and 30 mL of water were mixed to obtain slurry water. Next, the slurry water obtained was stirred for 10 minutes while maintaining the temperature at 25 ° C., and 6.918 g of 85% phosphoric acid aqueous solution was added dropwise at 35 mL / min, and then the precursor slurry was stirred for 12 hours. Got. Such a slurry contained 3.0 moles of lithium per mole of phosphorus.

次に、得られた前駆体スラリー全量に対し、MnSO4・5H2O 11.572g、FeSO4・7H2O 3.336gを添加して、pH5.3の混合物スラリーを得た。このとき、添加したMnSO4とFeSO4のモル比(マンガン化合物:鉄化合物)は、4:1であった。
次いで、得られた混合物スラリーをオートクレーブに投入し、170℃で0.5時間水熱反応を行った。オートクレーブ内の雰囲気圧力は、0.8MPaであった。生成した結晶をろ過し、次いで結晶1質量部に対し、12質量部の水により洗浄した。洗浄した結晶を60℃1Torrの条件で真空乾燥して、正極活物質であるリン酸マンガン鉄リチウム化合物(LiMn0.8Fe0.2PO4)を得た。
Next, 11.572 g of MnSO 4 .5H 2 O and 3.336 g of FeSO 4 .7H 2 O were added to the total amount of the obtained precursor slurry to obtain a mixture slurry having a pH of 5.3. At this time, the molar ratio of MnSO 4 and FeSO 4 added (manganese compound: iron compound) was 4: 1.
Subsequently, the obtained mixture slurry was put into an autoclave and subjected to a hydrothermal reaction at 170 ° C. for 0.5 hour. The atmospheric pressure in the autoclave was 0.8 MPa. The produced crystal was filtered, and then washed with 12 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the crystal. The washed crystal was vacuum-dried at 60 ° C. and 1 Torr to obtain a lithium iron manganese phosphate compound (LiMn 0.8 Fe 0.2 PO 4 ) as a positive electrode active material.

[比較例2]
オートクレーブ内の雰囲気圧力を0.1MPaの雰囲気圧力とした以外、比較例1と同様にして正極活物質を得た。
[Comparative Example 2]
A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the atmospheric pressure in the autoclave was changed to an atmospheric pressure of 0.1 MPa.

[比較例3]
NaOHの代わりにNH4OHを7.299g(120mmol)を用い、混合物スラリー(リチウム化合物の含有量とNaOHの含有量とのモル比(リチウムイオン:水酸化物イオン)=0.5:1、pH=4.4)を得た以外、実施例1と同様にして正極活物質を得た。
実施例1〜10、比較例1〜3の上記諸条件等を表1に示す。
[Comparative Example 3]
7. 299 g (120 mmol) of NH 4 OH was used instead of NaOH, and a mixture slurry (molar ratio of lithium compound content to NaOH content (lithium ion: hydroxide ion) = 0.5: 1, A positive electrode active material was obtained in the same manner as in Example 1 except that pH = 4.4) was obtained.
The above conditions and the like of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in Table 1.

Figure 0006126318
Figure 0006126318

《試験例1:生成相の観察》
実施例1〜10及び比較例1〜3で得られた正極活物質を用い、XRD分析により生成相を観察し、評価した。
結果を表2に示す。
<< Test Example 1: Observation of Formation Phase >>
Using the positive electrode active materials obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3, the generated phase was observed and evaluated by XRD analysis.
The results are shown in Table 2.

Figure 0006126318
Figure 0006126318

《試験例2:充放電特性の評価》
実施例1〜10及び比較例1〜3で得られた正極活物質を用い、リチウムイオン二次電池の正極を作製した。具体的には、得られた正極活物質、ケッチェンブラック、ポリフッ化ビニリデンを重量比75:15:10の配合割合で混合し、これにN−メチル−2−ピロリドンを加えて充分混練し、正極スラリーを調製した。正極スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔からなる集電体に塗工機を用いて塗布し、80℃で12時間の真空乾燥を行った。その後、φ14mmの円盤状に打ち抜いてハンドプレスを用いて16MPaで2分間プレスし、正極とした。
次いで、上記の正極を用いてコイン型リチウムイオン二次電池を構築した。負極には、φ15mmに打ち抜いたリチウム箔を用いた。電解液には、エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒に、LiPF6を1mol/Lの濃度で溶解したものを用いた。セパレータには、ポリプロピレンなどの高分子多孔フィルムなど、公知のものを用いた。これらの電池部品を露点が−50℃以下の雰囲気で常法により組み込み収容し、コイン型リチウム二次電池(CR−2032)を製造した。
<< Test Example 2: Evaluation of charge / discharge characteristics >>
The positive electrode of the lithium ion secondary battery was produced using the positive electrode active material obtained in Examples 1-10 and Comparative Examples 1-3. Specifically, the obtained positive electrode active material, ketjen black, and polyvinylidene fluoride were mixed at a mixing ratio of 75:15:10 by weight, and N-methyl-2-pyrrolidone was added thereto and kneaded sufficiently. A positive electrode slurry was prepared. The positive electrode slurry was applied to a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm using a coating machine, and vacuum dried at 80 ° C. for 12 hours. Thereafter, it was punched into a disk shape of φ14 mm and pressed at 16 MPa for 2 minutes using a hand press to obtain a positive electrode.
Next, a coin-type lithium ion secondary battery was constructed using the positive electrode. A lithium foil punched to φ15 mm was used for the negative electrode. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L in a mixed solvent in which ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1 was used. As the separator, a known one such as a polymer porous film such as polypropylene was used. These battery components were assembled and housed in a conventional manner in an atmosphere with a dew point of −50 ° C. or lower to produce a coin-type lithium secondary battery (CR-2032).

製造したリチウム二次電池を用い、放電容量測定装置(HJ−1001SD8、北斗電工製)にて充放電を1サイクル行った。充電条件は、電流0.1CA(17mAh/g)、電圧4.5Vの定電流電圧充電とし、放電条件は電流3CA(510mAh/g)、電圧2.0Vの定電流電圧放電とした。
結果を表3に示す。
Using the manufactured lithium secondary battery, one cycle of charge and discharge was performed with a discharge capacity measuring device (HJ-1001SD8, manufactured by Hokuto Denko). The charging conditions were constant current voltage charging with a current of 0.1 CA (17 mAh / g) and a voltage of 4.5 V, and the discharging conditions were constant current voltage discharging with a current of 3 CA (510 mAh / g) and a voltage of 2.0 V.
The results are shown in Table 3.

Figure 0006126318
Figure 0006126318

表1〜3の結果より、pH調整剤を用いることなく、100℃未満の温度、大気圧雰囲気下で水熱合成を行った比較例2、及びpH調整剤としてNH4OHを用いた比較例3は、不純物相が確認された上、十分な電池特性を発揮することができなかったことがわかる。
これに比して、実施例1〜10は、単相の活物質が得られ、水熱反応を経ることにより得られる従来の正極活物質(比較例1)と同等の電池特性を発揮できることがわかる。
From the results of Tables 1 to 3, Comparative Example 2 in which hydrothermal synthesis was performed at a temperature below 100 ° C. and atmospheric pressure without using a pH adjusting agent, and Comparative Example using NH 4 OH as a pH adjusting agent 3 shows that the impurity phase was confirmed and sufficient battery characteristics could not be exhibited.
On the other hand, Examples 1 to 10 can obtain a battery characteristic equivalent to that of a conventional positive electrode active material (Comparative Example 1) obtained by obtaining a single-phase active material and undergoing a hydrothermal reaction. Recognize.

Claims (3)

(a)少なくともMnSO4及びFeSO4を含有する遷移金属化合物、(b)リン酸化合物、(c)リチウム化合物、(d)水、並びに(e)NaOH及びKOHから選ばれる1種又は2種のpH調整剤を含有する混合物スラリーであって、混合物スラリー中における、(c)リチウム化合物の含有量と(e)NaOH及びKOHから選ばれる1種又は2種のpH調整剤の含有量とのモル比が、リチウムイオンと水酸化物イオンとの換算比(リチウムイオン:水酸化物イオン)で0.5:1〜5:1であり、かつ25℃におけるpHが3.5〜6.0である混合物スラリーを、大気圧以下の雰囲気圧力で100℃未満で撹拌して反応させることを特徴とする、オリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。 (A) a transition metal compound containing at least MnSO 4 and FeSO 4 , (b) a phosphate compound, (c) a lithium compound, (d) water, and (e) one or two selected from NaOH and KOH A mixture slurry containing a pH adjuster, the moles of (c) the content of the lithium compound and (e) the content of one or two pH adjusters selected from NaOH and KOH in the mixture slurry ratio, in terms of ratio between the lithium ions and hydroxide ions: in (Li-ion hydroxide ion) 0.5: 1 to 5: 1 der is, and pH at 25 ° C. is 3.5 to 6.0 the der Ru mixture slurry, which comprises reacting by stirring at less than 100 ° C. the following ambient atmospheric pressure, method for producing a cathode active material for the olivine-type lithium ion secondary battery. 大気圧以下の雰囲気圧力での撹拌が、0.1MPa以下の雰囲気圧力で65〜95℃の撹拌である請求項に記載のオリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。 2. The method for producing a positive electrode active material for an olivine-type lithium ion secondary battery according to claim 1 , wherein the stirring at atmospheric pressure of atmospheric pressure or lower is 65 to 95 ° C. at atmospheric pressure of 0.1 MPa or lower. 予め(c)リチウム化合物、(d)水、並びに(e)NaOH及びKOHから選ばれる1種又は2種のpH調整剤を混合した後、(b)リン酸化合物を添加して前駆体スラリーを調製し、
得られた前駆体スラリーに(a)遷移金属化合物を添加して混合物スラリーを得る請求項1又は2に記載のオリビン型リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
In advance, (c) a lithium compound, (d) water, and (e) one or two kinds of pH adjusting agents selected from NaOH and KOH are mixed, and then (b) a phosphoric acid compound is added to form a precursor slurry. Prepared,
The manufacturing method of the positive electrode active material for olivine type lithium ion secondary batteries of Claim 1 or 2 which adds a transition metal compound to the obtained precursor slurry, and obtains a mixture slurry.
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