正极活性物质的制造方法及二次电池、以及车辆技术

提供一种充放电容量大的正极活性物质。另外，提供一种新颖的正极活性物质。在利用共沉淀法得到包含镍、钴及锰的钴化合物(还被称为前体)之后，以第一温度对混合锂化合物和钴化合物而得的混合物进行加热，在粉碎或研碎的混合物之后，以比第一温度高的第二温度再进行加热，在混合添加物之后进行第三加热处理，由此制造正极活性物质。第一温度的范围为400℃以上且700℃以下的范围。第二温度的范围为高于700℃且为1050℃以下的范围。700℃且为1050℃以下的范围。700℃且为1050℃以下的范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正极活性物质的制造方法及二次电池、以及车辆


[0001]本专利技术涉及一种正极活性物质、二次电池及其制造方法。另外，本专利技术涉及一种包括二次电池的便携式信息终端、车辆等。
[0002]本专利技术的一个方式涉及一种物品或者制造方法。此外，本专利技术涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition ofmatter)。本专利技术的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、照明装置、电子设备或它们的制造方法。
[0003]注意，在本说明书中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置，因此电光装置、半导体电路以及电子设备都是半导体装置。
[0004]注意，在本说明书中，蓄电装置是指具有蓄电功能的所有元件以及装置。例如，锂离子二次电池等蓄电装置(也称为二次电池)、锂离子电容器及双电层电容器都包括在蓄电装置的范畴内。

技术介绍

[0005]近年来，对锂离子二次电池、锂离子电容器、空气电池或各种蓄电装置的研究开发日益火热。尤其是，伴随以手机、智能手机或笔记本个人计算机为代表的便携式信息终端、便携式音乐播放机、数码相机、医疗设备或者以混合动力汽车(HV)、电动汽车(EV)或插电式混合动力汽车(PHV)为代表的新一代清洁能源汽车等的半导体产业的发展，高输出、高能量密度的锂离子二次电池的需求量剧增，作为能够反复充电的能量供应源，成为现代信息化社会的必需品。
[0006]专利文献1公开了一种容量大且充放电循环优异的锂离子二次电池用正极活性物质。[先行技术文献][专利文献][0007][专利文献1]WO2020/099978

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0008]本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种充放电容量大的正极活性物质。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种充放电电压高的正极活性物质。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种不容易劣化的正极活性物质。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖的正极活性物质。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种充放电容量大的二次电池。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种充放电电压高的二次电池。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种安全性或可靠性高的二次电池。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种不容易劣化的二次电池。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种长寿命的二次电池。此外，本专利技术的一个方式的目的
之一是提供一种新颖的二次电池。
[0009]另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖的物质、活性物质、蓄电装置或它们的制造方法。
[0010]注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。注意，本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述目的。注意，可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。解决技术问题的手段
[0011]在涉及本说明书所公开的方法的专利技术结构中，在利用共沉淀法得到包含镍、钴及锰的钴化合物(还被称为前体)之后，以第一温度对混合该钴化合物和锂化合物而成的混合物进行加热，在粉碎或研碎加热的混合物之后，以比第一温度高的第二温度再进行加热，由此制造正极活性物质。
[0012]在以第一温度进行加热使水分脱离之后，以比第一温度高的第二温度进行加热，即总共进行加热处理两次，由此混合物的混合状态得到改善，可以在制造二次电池时减少二次粒子中的空隙。另外，通过总共进行加热处理两次，可以提高结晶性。
[0013]第一温度的范围为400℃以上且700℃以下的范围。
[0014]第二温度的范围为高于700℃且为1050℃以下的范围。
[0015]当对混合物加入铝作为添加元素时，在第一温度的加热处理之前加入锂化合物，在两次的加热处理之后添加铝化合物且进行第三加热处理。
[0016]本专利技术是一种正极活性物质的制造方法，包括如下步骤：将溶解有水溶性镍盐、水溶性钴盐及水溶性锰盐的水溶液及碱性溶液供应到反应池中，在所述反应池内部进行混合来使钴化合物析出；以第一温度对混合钴化合物和锂化合物而得的第一混合物进行加热；在研碎或粉碎第一混合物之后，以比第一温度高的第二温度再进行加热；以及以第三温度对混合第一混合物和铝化合物而得的第二混合物进行加热来制造正极活性物质。
[0017]作为上述使钴化合物析出的共沉淀法，将溶解有水溶性镍盐、水溶性钴盐及水溶性锰盐的水溶液及碱性溶液供应到反应池中，在所述反应池内部进行混合来使钴化合物(包含钴、锰及镍的氢氧化物)析出。有时将该反应记为中和反应、酸碱反应或共沉淀反应，不论钴含量多或少，有时将该至少包含镍、钴、锰的化合物记为钴化合物或钴酸锂的前体。有时将通过共沉淀反应得到的钴化合物(包含钴、锰及镍的氢氧化物)称为前体。然后，得到混合钴化合物和锂化合物而得的混合物。
[0018]作为溶解有水溶性镍盐的水溶液，可以使用硫酸镍水溶液或硝酸镍水溶液。
[0019]作为溶解有水溶性钴盐的水溶液，可以使用硫酸钴水溶液或硝酸钴水溶液。
[0020]作为溶解有水溶性锰盐的水溶液，可以使用硫酸锰水溶液或硝酸锰水溶液。
[0021]并且，当作为包含于混合物中的添加元素添加铝时，还将包含铝的水溶液供应到反应池中。另外，当作为包含于混合物中的添加元素添加镁时，还将包含镁的水溶液供应到反应池中。当作为包含于混合物中的添加元素添加钙时，还将包含钙的水溶液供应到反应池中。
[0022]另外，反应池内部的pH优选为9.0以上且11.0以下，更优选为10.0以上且10.5以下。
[0023]在混合水溶液和碱性溶液来使钴化合物析出时，添加螯合剂。作为螯合剂，例如可
以举出甘氨酸、喔星、1
‑
亚硝基
‑2‑
萘酚、2
‑
巯基苯并噻唑或EDTA(乙烯二胺四乙酸)。另外，也可以使用选自甘氨酸、喔星、1
‑
亚硝基
‑2‑
萘酚和2
‑
巯基苯并噻唑中的多种。将螯合剂溶解于纯水而用作螯合水溶液。螯合剂是形成螯合化合物的络合剂，是比一般络合剂优选的。当然，也可以使用络合剂而不使用螯合剂，可以使用一般络合剂，诸如氨水溶液。
[0024]通过使用螯合水溶液可以容易控制得到钴化合物时的反应池的pH，所以是优选的。通过使用螯合水溶液可以抑制不需的结晶核的产生并可以促进成长，所以是优选的。当不需的核的产生得到抑制时微粒子的生成得到抑制，所以可以得到粒度分布优异的氢氧化物。另外，通过使用螯合水溶液可以使酸碱反应延迟，因反应逐渐地进行而可以得到几乎呈球状的二次粒子。甘氨酸具有在9.0以上且10.0以下及其附近的pH下将该pH值保持为一定的作用，通过作为螯合水溶液使用甘氨酸水溶液，易于控制得到上述钴化合物时的反应池的pH，所以是优选的。并且，在溶解有过渡金属盐的水溶液中甘氨酸水溶液的甘氨酸浓度优选为0.05mol/L以上且0.09mol/L以下。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种正极活性物质的制造方法，包括如下步骤：将溶解有水溶性镍盐、水溶性钴盐及水溶性锰盐的水溶液及碱性溶液供应到反应池中，在所述反应池内部进行混合来使钴化合物析出；以第一温度对混合所述钴化合物和锂化合物而得的第一混合物进行加热；在研碎或粉碎所述加热的第一混合物之后，以比所述第一温度高的第二温度再进行加热；以及以第三温度对混合所述第一混合物和铝化合物而得的第二混合物进行加热来制造正极活性物质。2.根据权利要求1所述的正极活性物质的制造方法，其中所述第三温度比所述第一温度高。3.根据权利要求1或2所述的正极活性物质的制造方法，其中还将包含镁的水溶液供应到所述反应池中。4.根据权利要求1或2所述的正极活性物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉谷友辅，平原誉士，宫入典子，早川昌彦，门马洋平，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：