[发明专利]小粒径的镍锂金属复合氧化物粉体的制造方法

说明书

本发明提供一种小粒径的镍锂金属复合氧化物粉体的制造方法。在小粒径的镍锂金属复合氧化物粉体的制造方法中，将碳酸锂作为锂源，以碳酸锂的熔点以下的温度进行烧成，从而不会引起粒子的凝聚，无粒子的过度粉碎，因此不会产生微粉或粒子的裂纹。

技术领域

本发明涉及一种镍锂金属复合氧化物粉体的制造方法、通过该制造方法获得的镍锂金属复合氧化物粉体、包括镍锂金属复合氧化物粉体的正极活性物质、使用了该正极活性物质的锂离子电池正极及锂离子电池。

背景技术

个人计算机、移动电话等在室外可移动地使用的信息终端设备的普及主要是由于导入了小型轻量且高容量的电池。由于混合动力车的普及，高性能且安全性和耐久性较高的车载用电池的需求也增加。进而通过所搭载的电池的小型化和高容量化也实现了电动汽车。已经有很多企业、研究机构加入了搭载于信息终端设备和车辆的电池、尤其是锂离子电池的技术开发中，展开了激烈的竞争，随着信息终端设备和混合动力车、EV车的市场竞争的加剧，当前强烈要求更低成本的锂离子电池，质量与成本的平衡成为了课题。

作为用于降低最终的工业产品的制造成本的方法，首先可举出构成产品的部件或材料的低成本化。在锂离子电池中也正在研究作为其必要构成部件的正极、负极、电解质、隔膜各自的低成本化。其中，正极为将称为正极活性物质的含锂金属氧化物配置于电极上的部件。正极活性物质的低成本化是正极的低成本化甚至是电池的低成本化所不可缺少的。

目前，作为锂离子电池的正极活性物质能够期待高容量的镍系活性物质备受瞩目。典型的高镍系活性物质之一为除了含有锂和镍之外还含有钴和铝的复合金属氧化物(NCA)。作为以NCA为代表的镍系活性物质的锂源，通常使用氢氧化锂。

制造作为锂离子电池用正极活性物质的代表的钴酸锂时，使用碳酸锂作为锂原料，但在该情况下，进行烧成时通常以碳酸锂的分解温度以上进行烧成。另一方面，制造如LNCAO这样的高镍系正极活性物质时使用碳酸锂并以高温进行烧成时，有引起所谓的阳离子混合的问题，为了避免该问题，制造高镍系正极活性物质时，通常使用氢氧化锂(独立行政法人石油天然气体、金属矿物资源机构2012年报告书148-154页)。作为氢氧化锂，专门使用通过由以下式表示的反应以碳酸锂为原料而工业合成的物质。(“月刊精细化工”2009年11月号81-82页、CMC出版)。当然，氢氧化锂的价格高于作为其原料的碳酸锂的价格。

(以碳酸锂为原料的氢氧化锂的制造)

Li₂CO₃(水溶液)+Ca(OH)₂(水溶液)→2LiOH(水溶液)+CaCO₃(固体)

如上所述，对锂离子电池的高性能化和低成本化的要求越来越高，并且需要锂离子电池的各部件、构成各部件的材料的高性能化和低成本化。对于含有LNO的正极活性物质也同样要求高品质化和低成本化。

另一方面，对锂离子电池的要求除了低成本化之外还始终要求为高容量，尤其是体积容量密度提高的要求压力非常大。为了提高体积容量密度，要求将活性物质更致密地填充于电极内，但若粒度分布为单分散，则高密度化存在极限。作为用于打破该极限的方法通常为如下方法：使用容易压碎的粒子或者混合使用粒度分布不同的粒子的方法、使用所谓的双模态混合物。

双模态混合物是将大粒子所具有的平均粒径的约20分之1至10分之1左右的小粒子相对于大粒子以8:2～6:4左右的比例进行混合而成的多分散的粒子混合物，并且通过在大粒子所成的空隙中填充小粒子而实现增大粒子的填充密度。例如，日本特开2001-196197号公报中公开了一种锂二次电池，其使用无机氧化物作为正极活性物质，使用碳作为负极活性物质，所述锂二次电池的特征在于，作为上述正极活性物质的无机氧化物、或作为负极活性物质的碳的平均粒径由至少两种以上构成，将大粒子的粒径设为1时，小粒子的粒径的比率为0.3以下。