JP2008159300A - 非水二次電池用正極活物質の製造方法 - Google Patents
非水二次電池用正極活物質の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】金属元素化合物の混合物を焼成することによる非水二次電池用正極活物質の製造方法において、該混合物として、粉砕メディアと振動乾燥機によって混合、乾燥、粉砕を同時に行って得られる混合物を用いることを特徴とし、好ましくは混合、乾燥、粉砕を、振動乾燥機内に水分が凝縮する個所を無くして行うことを特徴とする非水二次電池用正極活物質の製造方法である。
【選択図】なし
Description
この方法は、金属元素の化合物を、ボールミルを用いて混合および粉砕する際には、付着水分や結晶水、分解反応によって生成する水がボールミルで凝縮し、粉末の固着を起こし不均一な混合となることがある。不均一な混合物を用いて作製した正極活物質は、不均一性を解消できず、充放電容量などの振れが大きく、性能が安定しなくなる。従って、不均一な混合物とならないように予備混合、乾燥、粉砕を単独で行うものである。
本発明の非水二次電池用正極活物質の製造方法は、金属元素化合物の混合物を焼成することによる非水二次電池用正極活物質の製造方法において、該混合物として、粉砕メディアと振動乾燥機によって混合、乾燥、粉砕を同時に行って得られる混合物を用いることを特徴とする。更に、混合、乾燥、粉砕を、振動乾燥機内に水分が凝縮する個所を無くして行うことを特徴とする。
乾燥、混合、粉砕は、常圧下または減圧下に行う。また窒素、空気等のイナートガスの通気下に行っても良い。
従って、乾燥機内で水分が凝縮する個所が無いように保温およびトレース等により結露しない対策を講じることが望ましい。例えば、覗き窓は周囲を保温しただけでは不十分であり、無くしてしまうとか、温風等を吹き込む等の対策が必要である。
正極活物質であり、アルカリ金属イオンをドープ・脱ドープ可能な化合物と導電材アセチレンブラックの混合物に、バインダーとしてPVDFの1−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPということがある。)溶液を、活物質:導電材:バインダー=86:10:4(重量比)の組成となるように加えて混練することによりペーストとし、集電体となる#100ステンレスメッシュに該ペーストを塗布して150℃で8時間真空乾燥を行い、正極を得た。
(1)正極活物質の合成
水酸化リチウム(LiOH・H2O、本荘ケミカル株式会社製、平均粒径250μm)と、水酸化ニッケル(Ni(OH)2:関西触媒化学(株)製、平均粒径25μm)と、四三酸化コバルト(Co3O4、正同化学工業(株)製、平均粒径1.0μm)を、各金属元素のモル比がLi:Ni:Co=1.02:0.90:0.10となるよう計量し、振動乾燥機(中央化工機株式会社製、VH30型)にて下記の条件で振動させながら温度を上げ、混合、乾燥、粉砕を同時に行い、金属元素化合物の混合物1を得た。なお、振動乾燥機は覗き窓を無くし、保温、トレースによって水分が凝縮する個所を無くして行った。
粉砕メディア : 25mmφアルミナボール (20kg)
計量金属元素化合物 : 16kg
イナートガス量 : 窒素 10L/分
圧力 : 大気圧
乾燥温度 : 内温 101〜107℃
運転時間 : 6時間
得られた金属元素化合物の混合物1の重量は13.4kgであった。
この金属元素化合物の混合物1をアルミナ炉芯管を有した管状炉に入れ、酸素気流中において720℃で15時間保持して焼成することで、非水二次電池用正極活物質となる粉末状の化合物(以下、化合物Aと呼ぶ)を得た。得られた化合物Aは、粉末X線回折によりα−NaFeO2型構造を有することを確認した。
得られた化合物Aを用いて上記の方法によって平板型電池を作製し、以下の条件で定電流定電圧充電、定電流放電による充放電試験を実施した。
充電最大電圧4.3V、充電時間8時間、充電電流0.8mA/cm2
放電最小電圧3.0V、放電電流0.8mA/cm2
1サイクル目の充電容量、放電容量は、それぞれ246、213mAh/gと高容量であった。10および20サイクル目の放電容量は、それぞれ197および185mAh/gと高容量で良好なサイクル特性を示した。この特性は、従来の方法で得られた正極活物質を用いた時(特許文献1)の特性と同等であった。
(1)正極活物質の合成
実施例1と同様に水酸化リチウム、水酸化ニッケルと四三酸化コバルトを計量し、振動乾燥機(中央化工機株式会社製、VH30型)にて下記の条件で振動させながら温度を上げ混合、乾燥、粉砕を同時に行い、金属元素化合物の混合物2を得た。
粉砕メディア : 25mmφアルミナボール (20kg)
計量金属元素化合物 : 16kg
圧力 : 60Torr
乾燥温度 : 内温 70〜87℃
運転時間 : 6時間
得られた金属元素化合物の混合物2の重量は13.6kgであった。
この金属元素化合物の混合物2用いて実施例1と同様にして、非水二次電池用正極活物質となる粉末状の化合物(以下、化合物Bと呼ぶ)を得た。
得られた化合物Bを用いて上記の方法によって平板型電池を作製し、以下の条件で定電流定電圧充電、定電流放電による充放電試験を実施した。
充電最大電圧4.3V、充電時間8時間、充電電流0.8mA/cm2
放電最小電圧3.0V、放電電流0.8mA/cm2
1サイクル目の充電容量、放電容量は、それぞれ248、213mAh/gと高容量であった。10および20サイクル目の放電容量は、それぞれ205および192mAh/gと高容量で良好なサイクル特性を示した。
Claims (5)
- 金属元素化合物の混合物を焼成することによる非水二次電池用正極活物質の製造方法において、該混合物として、粉砕メディアと振動乾燥機によって混合、乾燥、粉砕を同時に行って得られる混合物を用いることを特徴とする非水二次電池用正極活物質の製造方法。
- 混合、乾燥、粉砕を、振動乾燥機内に水分が凝縮する個所を無くして行うことを特徴とする請求項1記載の製造方法。
- 混合、乾燥、粉砕を、イナートガスの通気下または減圧下に行うことを特徴とする請求項1または2記載の製造方法。
- 混合物が、ニッケル化合物および/またはコバルト化合物とリチウム化合物とを含有する混合物である請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 混合物が、ニッケル化合物および/またはコバルト化合物とリチウム化合物とマンガン化合物とを含有する混合物である請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
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