[发明专利]锂离子二次电池用正极活性物质的制造方法及热处理装置

说明书

本发明提供能够在抑制制造成本的同时进行烧成、制造晶体的纯度高、容量高的锂离子二次电池用正极活性物质的锂离子二次电池用正极活性物质的制造方法和热处理装置。锂离子二次电池用正极活性物质的制造方法具有将碳酸锂和包含除Li以外的金属元素的化合物混合的混合工序(S10)和烧成工序(S20)，烧成工序(S20)包括被控制为彼此不同的热处理温度的2个以上的阶段，将被控制为低温的阶段控制至比被控制为高温的阶段低的氧浓度来进行烧成。热处理装置(1)包括被控制为彼此不同的热处理温度的2个以上的烧成炉(10A、10B)，被控制为高温的烧成炉(10B)的气体出口与被控制为低温的烧成炉(10A)连通。

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池用正极活性物质的制造方法及用于其的热处理装置。

背景技术

作为具有高的能量密度、小型且轻质的二次电池，锂离子二次电池已广泛普及。锂离子二次电池与镍氢蓄电池和镍镉蓄电池等其它二次电池相比，具有能量密度高、记忆效应小这样的特征。因此，从便携式电子设备、家用电器等的小型电源到蓄电装置、不间断电源装置、功率调平装置等的固定电源、以及船舶、铁路车辆、混合动力铁路车辆、混合动力汽车、电动汽车等的驱动电源等中型和大型电源，其用途正在扩大。

作为锂离子二次电池用正极活性物质的一种，有具有α-NaFeO₂型晶体结构的锂复合化合物。此种锂复合化合物中，镍含有率高的LiNiO₂系的氧化物显示高的充放电容量，因此期待应用于各种用途。但是，已知镍含有率高的锂复合化合物的结构稳定性低，与充放电循环或高温保存相比而容易劣化。

以往，作为锂复合化合物的制备方法，已广泛地利用固相法。但是，已知当通过固相法合成镍含有率高的锂复合化合物时，如果镍的氧化不充分，则发生二价镍混入锂位点的阳离子混合等，电化学活性降低。因此，关于镍含有率高的锂复合化合物，为了得到非活性相少、纯度高的晶体，广泛地进行了以热处理方法为主的研究。

例如，在专利文献1中，记载了由通式：Li[Li_x(Ni_aM_1-a)_1-x]O₂表示(M是除Li以外和除Ni以外的金属、满足0≤x且0≤a)的含锂过渡金属氧化物的制造方法，其中以规定比例混合按摩尔比a:(1-a)包含Ni和M的过渡金属化合物和碳酸锂，在使得到的混合物的温度反复升温和降温的同时达到规定温度范围，其后，使上述过渡金属化合物和上述碳酸锂在上述规定温度范围内反应。在该方法中，将氧气或空气供给到回转窑的筒状炉中。

另外，在专利文献2中，记载了正极活性物质的制造方法，其具有将碳酸锂和分别包含除Li以外的金属元素的化合物混合的混合工序，和将在上述混合工序中得到的混合物在氧化性气氛下烧成、得到锂复合化合物的烧成工序。烧成工序进行三阶段的热处理，第2热处理工序和第3热处理工序在氧浓度为80％以上的氧化性气氛下进行。

另外，在专利文献3中，记载了含锂复合氧化物的制造方法，其具备：在氧气氛下的反应室内，将包含含锂氢氧化物和含镍氧化物或氢氧化物的原料烧成，合成上述含锂复合氧化物的工序；向上述反应室供给氧气的工序；从上述反应室排出包含上述氧气和在上述工序中生成的水蒸气的混合气体的工序；从上述混合气体中分离水蒸气、回收氧气的工序；和将在上述工序中回收的氧气供给至上述反应室的工序。

现有技术文件

专利文献

专利文献1：国际公开第2009/98835号

专利文献2：日本特开2016-110982号公报

专利文献3：日本特开2010-269947号公报

发明内容

本发明所要解决的问题