[发明专利]镍钴复合氢氧化物和其制造方法

说明书

本申请涉及镍钴复合氢氧化物和其制造方法。目的在于，得到粒度分布窄、且粒径均匀的镍钴复合氢氧化物。本发明的镍钴复合氢氧化物，其特征在于，其为通式：Ni_1‑x‑yCo_xMn_yM_z(OH)₂所示的、非水系电解质二次电池的正极活性物质用的镍钴复合氢氧化物，其中，0.05≤x≤0.95，0≤y≤0.55，0≤z≤0.1，x+y+z<1，M为选自Al、Mg、Ti、Fe、Cu、Zn、Ga中的至少1种以上的金属元素，激光衍射散射式粒度测定中，将作为10％、50％和90％的体积累积值的粒径设为D10、D50、D90时，(D50‑D10)/D50≤0.25、且(D90‑D50)/D50≤0.25。

本申请是申请日为2013年12月18日、申请号为201380071910.2、发明名称为镍钴复合氢氧化物和其制造方法的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及作为粒径均匀的非水系电解质二次电池的正极活性物质的前体使用的镍钴复合氢氧化物和其制造方法。本申请以2013年1月30日在日本申请的日本专利申请号、特愿2013-015036为基础要求优先权，通过参照该申请引入至本申请。

背景技术

近年来，伴随着电子技术的进步，电子设备的小型化、轻量化急速发展。特别是，随着最近的移动电话、笔记本电脑等携带用电子设备的普及和高功能化，作为它们中使用的携带用电源，强烈地期望具有高能量密度、小型、且轻量的电池的开发。

作为非水系电解质二次电池的锂离子二次电池由于小型、且具有高的能量，所以已经作为携带用电子设备的电源被利用。另外，不限定于上述用途，对于锂离子二次电池，以作为混合动力汽车、电动汽车等的大型电源的利用为目标的研究开发也得到推进。

锂离子二次电池的正极活性物质使用有合成较容易的锂钴复合氧化物(LiCoO₂)，锂钴复合氧化物的原料使用有产量低且昂贵的钴化合物，因此成为正极活性物质的成本增高的原因。为了降低正极活性物质的成本、实现更廉价的锂离子二次电池的制造，能够进行现在普及的携带用电子设备的低成本化、锂离子二次电池向将来的大型电源的搭载，因此可以说在工业上有重大意义。

作为能够用作锂离子二次电池用的正极活性物质的其他正极材料，可以举出：使用了比钴还廉价的锰的锂锰复合氧化物(LiMn₂O₄)、使用了镍的锂镍复合氧化物(LiNiO₂)。

锂锰复合氧化物的原料廉价、且热稳定性、特别是对于起火等的安全性优异，因此可以说是锂钴复合氧化物的有力的代替材料。

然而，理论容量仅为锂钴复合氧化物的大致一半左右，因此有难以应对逐年高涨的锂离子二次电池的高容量化的要求的缺点。另外，还有以下缺点：在45℃以上时，自放电剧烈，充放电寿命降低。

另一方面，锂镍复合氧化物与现在主流的锂钴复合氧化物相比，有以下优点：为高容量，作为原料的镍与钴相比廉价，且能够稳定地购买，因此作为下一代的正极材料而期待，对于锂镍复合氧化物，研究和开发活跃地继续。

然而，对于锂镍复合氧化物，使用没有用其他元素置换镍、纯粹地仅由镍构成的锂镍复合氧化物作为正极活性物质来制作锂离子二次电池时，与锂钴复合氧化物相比，有循环特性差的问题。可以认为，其原因在于，对于锂镍复合氧化物，其晶体结构伴随着使锂脱嵌而自六方晶向单斜晶、进而再次向六方晶变化，但该晶体结构的变化的可逆性缺乏，重复充放电反应中，能够嵌入/脱嵌Li的位点缓慢丧失。

作为解决上述问题的方法，提出了将镍的一部分用钴置换(例如参照专利文献1～3)。利用基于钴的置换，伴随着锂的脱嵌，晶体结构的相变被抑制，钴置换量越大，晶相越进一步稳定化，循环特性得到改善。