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JP6428105B2 - Nickel cobalt manganese compound and method for producing the same - Google Patents

Nickel cobalt manganese compound and method for producing the same Download PDF

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JP6428105B2 JP2014198685A JP2014198685A JP6428105B2 JP 6428105 B2 JP6428105 B2 JP 6428105B2 JP 2014198685 A JP2014198685 A JP 2014198685A JP 2014198685 A JP2014198685 A JP 2014198685A JP 6428105 B2 JP6428105 B2 JP 6428105B2
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Description

本発明は、小粒径で粒径均一性が高く、且つ高密度(タップ密度)のニッケルコバルトマンガン化合物、特に、リチウムイオン二次電池の正極活物質の前駆体として用いられるニッケルコバルトマンガン化合物及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a nickel cobalt manganese compound having a small particle size, high particle size uniformity, and high density (tap density), in particular, a nickel cobalt manganese compound used as a precursor of a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, and It relates to the manufacturing method.

近年、携帯電話やノート型パソコン等の携帯電子機器の普及に伴い、高いエネルギー密度を有する小型で軽量な非水系電解質二次電池の開発が強く望まれている。また、モーター駆動用電源等の大型の電池として、高出力の二次電池の開発も強く望まれている。   In recent years, with the widespread use of portable electronic devices such as mobile phones and laptop computers, development of small and lightweight non-aqueous electrolyte secondary batteries having high energy density is strongly desired. In addition, development of a high-power secondary battery is strongly desired as a large battery such as a motor drive power source.

これらの要求を満たす二次電池として、リチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、負極、正極、電解液等で構成され、負極活物質及び正極活物質として、リチウムを脱離及び挿入することが可能な材料が用いられている。   As a secondary battery that satisfies these requirements, there is a lithium ion secondary battery. A lithium ion secondary battery includes a negative electrode, a positive electrode, an electrolytic solution, and the like, and a material capable of desorbing and inserting lithium is used as the negative electrode active material and the positive electrode active material.

リチウムイオン二次電池については、現在、研究開発が盛んに行われているところであるが、その中でも、層状又はスピネル型のリチウム金属複合酸化物を正極材料に用いたリチウムイオン二次電池は、4V級の高い電圧が得られるため、高いエネルギー密度を有する電池として実用化が進んでいる。   The lithium ion secondary battery is currently under active research and development. Among them, a lithium ion secondary battery using a layered or spinel type lithium metal composite oxide as a positive electrode material is 4V. Since a high voltage can be obtained, it has been put to practical use as a battery having a high energy density.

かかるリチウムイオン二次電池の正極材料として、現在、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)や、コバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸化物(LiMn)、リチウムニッケルマンガン複合酸化物(LiNi0.5Mn0.5)、リチウム過剰ニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiMnO−LiNiMnCo)等のリチウム複合酸化物が提案されている。 As a positive electrode material of such a lithium ion secondary battery, currently, lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), which is relatively easy to synthesize, lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ) using nickel cheaper than cobalt, lithium Nickel cobalt manganese composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ), lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) using manganese, lithium nickel manganese composite oxide (LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2), lithium-rich nickel-cobalt-manganese composite oxide (Li 2 MnO 3 -LiNi x Mn y Co z O 2) lithium composite oxide or the like is proposed.

これらの正極活物質の中でも、近年、高容量で熱安定性に優れたリチウム過剰ニッケルコバルトマンガン複合酸化物が注目されている。この複合酸化物は、リチウムコバルト複合酸化物やリチウムニッケル複合酸化物等と同じく層状化合物である(例えば、非特許文献1参照。)。   Among these positive electrode active materials, in recent years, lithium-excess nickel cobalt manganese composite oxides with high capacity and excellent thermal stability have attracted attention. This composite oxide is a layered compound like lithium cobalt composite oxide, lithium nickel composite oxide, and the like (see, for example, Non-Patent Document 1).

ところで、リチウムイオン二次電池が良好な性能(高サイクル特性、低抵抗、高出力)を得る条件として、正極材料には、均一で適度な粒径を有した粒子によって構成されていることが要求されている。   By the way, as a condition for obtaining good performance (high cycle characteristics, low resistance, high output) of the lithium ion secondary battery, the positive electrode material is required to be composed of particles having a uniform and appropriate particle size. Has been.

つまり、正極材料の性能を向上させて、最終製品である高性能のリチウムイオン二次電池を製造する上では、正極材料を形成するリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の原料となる化合物として、小粒径で粒径均一性が高く、且つ高密度(タップ密度)の粒子からなる化合物を使用することが必要となる。   In other words, in producing a high-performance lithium ion secondary battery as the final product by improving the performance of the positive electrode material, small particles are used as a compound as a raw material for the lithium nickel cobalt manganese composite oxide forming the positive electrode material. It is necessary to use a compound composed of particles having a large particle size uniformity and a high density (tap density).

かかる正極活物質の原料として用いるニッケルコバルトマンガン複合酸化物の前駆体としては、例えば、特許文献1及び特許文献2に記載のニッケルコバルトマンガン複合水酸化物が挙げられる。これらの文献には、硫酸ニッケルと硫酸コバルトと硫酸マンガンとを含有する硫酸塩アンモニア水溶液を撹拌機にて撹拌しながら、それぞれ連続的に滴下し、反応槽内に水酸化ナトリウム水溶液を滴下し、得られたスラリーを濾過して、水洗し、乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合酸化物粉体を得る方法が開示されている。   Examples of the precursor of the nickel cobalt manganese composite oxide used as the raw material for the positive electrode active material include the nickel cobalt manganese composite hydroxide described in Patent Document 1 and Patent Document 2. In these documents, a sulfuric acid ammonia aqueous solution containing nickel sulfate, cobalt sulfate and manganese sulfate is continuously dropped while stirring with a stirrer, and a sodium hydroxide aqueous solution is dropped into a reaction vessel, A method of obtaining a nickel cobalt manganese composite oxide powder by filtering the obtained slurry, washing with water and drying is disclosed.

しかしながら、高性能のリチウムイオン二次電池を得るためには、更なる正極材料の性能の向上が求められている。   However, in order to obtain a high-performance lithium ion secondary battery, further improvement in the performance of the positive electrode material is required.

特開2011−105588号公報JP 2011-105588 A 特開2012−252964号公報JP 2012-252964 A

「リチウムイオン電池の高性能化:固溶体正極材料について」、FBテクニカルニュース、No.66、2011年1月、3〜10頁“High performance lithium-ion batteries: solid solution cathode materials”, FB Technical News, No. 66, January 2011, pages 3-10

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、小粒径で粒径均一性が高く、且つ、従来と比較して高密度(タップ密度)のニッケルコバルトマンガン化合物とその製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, in view of such problems, the present invention provides a nickel cobalt manganese compound having a small particle size, high particle size uniformity, and a high density (tap density) compared to the conventional one and a method for producing the same. Objective.

本発明者は、リチウムイオン二次電池の正極材料のリチウム過剰ニッケルコバルトマンガン複合酸化物を製造するためのニッケルコバルトマンガン化合物について、鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者は、ニッケルコバルトマンガン化合物に、一部が炭酸化されたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物が含まれることで、その化合物の一次粒子の粒径が小さくなり、二次粒子の粒径均一性が高く、且つ高密度(タップ密度)となる知見を得た。本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものである。   This inventor repeated earnest examination about the nickel cobalt manganese compound for manufacturing the lithium excess nickel cobalt manganese complex oxide of the positive electrode material of a lithium ion secondary battery. As a result, the inventor of the present invention includes a nickel cobalt manganese compound hydroxide partially carbonated in the nickel cobalt manganese compound, thereby reducing the primary particle size of the compound, The knowledge that the particle size uniformity is high and the density is high (tap density) was obtained. The present invention has been completed based on these findings.

即ち、上記目的を達成するための本発明にかかるニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法は、晶析反応により得られるニッケルコバルトマンガン化合物粒子からニッケルコバルトマンガン化合物を製造するニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法であって、ニッケルコバルトマンガン化合物は、一般式1:NiCoMn(OH)2+aで表されるニッケルコバルトマンガン複合水酸化物と、一般式2:NiCoMnCO3+aで表されるニッケルコバルトマンガン複合炭酸塩との複合物(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.45、0.05≦y≦0.45、0.6≦z≦0.9、0≦t≦0.1、0≦a≦0.5を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種以上の添加元素である。)であり、ニッケルを含有する金属化合物、コバルトを含有する金属化合物及びマンガンを含有する金属化合物を含む混合水溶液と、アルカリ水溶液及び/又はアンモニウムイオン供給体を含有する反応前水溶液とを含む核生成反応水溶液に、炭酸ガスを吹き込みながら核生成を行う核生成工程と、核生成後の核生成反応水溶液を、液温25℃基準におけるpH値が6.5〜10.5となるように制御した粒子成長反応水溶液に、炭酸ガスを吹き込みながら核成長を行い、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子を得る粒子成長工程とを有することを特徴とする。 That is, the method for producing a nickel cobalt manganese compound according to the present invention for achieving the above object is a method for producing a nickel cobalt manganese compound for producing a nickel cobalt manganese compound from nickel cobalt manganese compound particles obtained by a crystallization reaction. Te, nickel-cobalt-manganese compounds have the general formula 1: Ni x Co y Mn z M t (OH) and nickel-cobalt-manganese composite hydroxide represented by 2 + a, formula 2: Ni x Co y Mn z M t CO Composite with nickel cobalt manganese composite carbonate represented by 3 + a (wherein x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.45, 0.05 ≦ y ≦ 0.45, 0.6 ≦ z ≦ 0.9, 0 ≦ t ≦ 0.1, 0 ≦ a ≦ 0.5, M is Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, a mixed aqueous solution containing a metal compound containing nickel, a metal compound containing cobalt, and a metal compound containing manganese, and one or more additional elements selected from r, Nb, Mo, and W. A nucleation step in which nucleation is performed while blowing carbon dioxide into a nucleation reaction aqueous solution containing an aqueous alkali solution and / or a pre-reaction aqueous solution containing an ammonium ion supplier, and a nucleation reaction aqueous solution after nucleation is performed at a liquid temperature. A particle growth step of obtaining nickel cobalt manganese compound particles by performing nucleus growth while blowing carbon dioxide gas into a particle growth reaction aqueous solution controlled so that the pH value at 25 ° C. standard is 6.5 to 10.5. It is characterized by.

ニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法では、炭酸ガスの吹き込み量が、添加金属の全モル量の1〜5倍であることが好ましく、核生成工程では、核生成反応水溶液中のアンモニウムイオン濃度を、0g/L〜15g/Lの範囲内に維持し、粒子成長工程では、粒子成長反応水溶液中のアンモニウムイオン濃度を、0g/L〜20g/Lの範囲内に維持することが好ましく、核生成後の核生成反応水溶液は、5分〜300分間エージングして粒子成長工程で用いることが好ましい。   In the method for producing the nickel cobalt manganese compound, the amount of carbon dioxide blown is preferably 1 to 5 times the total molar amount of the added metal. In the nucleation step, the ammonium ion concentration in the nucleation reaction aqueous solution is set to 0 g. In the particle growth step, it is preferable to maintain the ammonium ion concentration in the particle growth reaction aqueous solution in the range of 0 g / L to 20 g / L. The aqueous nucleation reaction solution is preferably used in the particle growth step after aging for 5 minutes to 300 minutes.

粒子成長工程では、粒子成長反応水溶液として、核生成工程において形成された核を含有する核生成反応水溶液を、核を含有する核生成反応水溶液とは異なる水溶液に対して添加したものを用いることができ、また、核成長反応の開始前から核成長反応中の間の何れかで、粒子成長反応水溶液の液体成分の一部を排出することが好ましい。   In the particle growth step, a solution obtained by adding a nucleation reaction aqueous solution containing nuclei formed in the nucleation step to an aqueous solution different from the nucleation reaction aqueous solution containing nuclei may be used as the particle growth reaction aqueous solution. It is also possible to discharge a part of the liquid component of the aqueous solution for particle growth reaction either before the start of the nucleus growth reaction or during the nucleus growth reaction.

核生成工程及び粒子成長工程では、核生成反応水溶液及び粒子成長反応水溶液の温度を、30℃以上に維持することが好ましい。   In the nucleation step and the particle growth step, the temperature of the nucleation reaction aqueous solution and the particle growth reaction aqueous solution is preferably maintained at 30 ° C. or higher.

核生成工程では、混合水溶液に1種以上の添加元素を含む塩を溶解させた水溶液を添加した後に、又は、混合水溶液と1種以上の添加元素を含む塩を溶解させた水溶液とを同時に、アンモニウムイオン供給体を少なくとも含む反応前水溶液に添加して、核生成反応水溶液とすることができ、粒子成長工程で得られたニッケルコバルトマンガン化合物粒子を、1種以上の添加元素で被覆することが好ましい。   In the nucleation step, after adding an aqueous solution in which a salt containing one or more additional elements is dissolved in a mixed aqueous solution, or simultaneously with an aqueous solution in which a mixed aqueous solution and a salt containing one or more additional elements are dissolved, A nucleation reaction aqueous solution can be added to a pre-reaction aqueous solution containing at least an ammonium ion supplier, and the nickel cobalt manganese compound particles obtained in the particle growth step can be coated with one or more additional elements. preferable.

ニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法では、添加元素の被覆方法は、所定のpHとなるように制御されたニッケルコバルトマンガン化合物粒子が懸濁した液中に、1種以上の添加元素を含む水溶液を添加して、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の表面に1種以上の添加元素を析出させる方法、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子と1種以上の添加元素を含む塩とが懸濁したスラリーを噴霧乾燥させる方法、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子と1種以上の添加元素を含む塩とを固相法で混合する方法等がある。   In the manufacturing method of the nickel cobalt manganese compound, the coating method of the additive element is that an aqueous solution containing one or more additive elements is added to a liquid in which nickel cobalt manganese compound particles controlled to have a predetermined pH are suspended. A method of depositing one or more additional elements on the surface of the nickel cobalt manganese compound particles, a method of spray drying a slurry in which nickel cobalt manganese compound particles and a salt containing one or more additional elements are suspended, nickel There is a method of mixing cobalt manganese compound particles and a salt containing one or more additive elements by a solid phase method.

ニッケルコバルトマンガン化合物は、一般式1:NiCoMn(OH)2+aで表されるニッケルコバルトマンガン複合水酸化物と、一般式2:NiCoMnCO3+aで表されるニッケルコバルトマンガン複合炭酸塩との複合物(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.45、0.05≦y≦0.45、0.6≦z≦0.9、0≦t≦0.1、0≦a≦0.5を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種以上の添加元素である。)で表され、複数の一次粒子が凝集して形成された略球状の二次粒子から構成されてなり、一次粒子は、平均粒径10nm〜100nmであり、二次粒子は、平均粒径が3μm〜10μmであり、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/平均粒径〕が0.55以下であることを特徴とする。

Nickel-cobalt-manganese compounds, one general formula 1: Ni x Co y Mn z M t (OH) and nickel-cobalt-manganese composite hydroxide represented by 2 + a, Formula 2: Ni x Co y Mn z M t CO 3 + a A composite of nickel cobalt manganese composite carbonate represented by the formula (wherein x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.45, 0.05 ≦ y ≦ 0.45, 0.6 ≦ z ≦ 0.9, 0 ≦ t ≦ 0.1, 0 ≦ a ≦ 0.5 is satisfied, and M is selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W It is composed of substantially spherical secondary particles formed by aggregation of a plurality of primary particles, and the primary particles have an average particle size of 10 nm to 100 nm. The secondary particles have an average particle size of 3 μm to 10 μm, [(D90−d10) / average particle diameter] which is an index indicating the spread of the distribution is 0.55 or less.

ニッケルコバルトマンガン化合物では、1種以上の添加元素が、二次粒子の内部に均一に分布及び/又は二次粒子の表面を均一に被覆していることが好ましい。   In the nickel-cobalt-manganese compound, it is preferable that one or more additive elements are uniformly distributed and / or uniformly coated on the surface of the secondary particles.

本発明によれば、一次粒子が小粒径であって、二次粒子の粒径均一性が高く、且つ高密度(タップ密度)のニッケルコバルトマンガン化合物を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a nickel cobalt manganese compound having a small primary particle size, high secondary particle size uniformity, and high density (tap density).

本発明にかかるニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法の一部の工程を示す図である。It is a figure which shows the one part process of the manufacturing method of the nickel cobalt manganese compound concerning this invention. 実施例1の核生成工程で得られた粒子の電子顕微鏡観察像(3000倍)を示す図である。2 is a diagram showing an electron microscope observation image (3000 times) of particles obtained in the nucleation step of Example 1. FIG. 実施例1の粒子成長工程で得られた粒子の電子顕微鏡観察像(1000倍)を示す図である。2 is a diagram showing an electron microscope observation image (1000 times) of particles obtained in the particle growth step of Example 1. FIG. 実施例1の粒子成長工程で得られた粒子の電子顕微鏡観察像(5000倍)を示す図である。It is a figure which shows the electron microscope observation image (5000 times) of the particle | grains obtained at the particle growth process of Example 1. FIG. 実施例4の粒子成長工程で得られた粒子の電子顕微鏡観察像(1000倍)を示す図である。It is a figure which shows the electron microscope observation image (1000 times) of the particle | grains obtained at the particle growth process of Example 4. FIG. 実施例4の粒子成長工程で得られた粒子の電子顕微鏡観察像(5000倍)を示す図である。It is a figure which shows the electron microscope observation image (5000 times) of the particle | grains obtained at the particle growth process of Example 4. FIG. 比較例1の粒子成長工程で得られた粒子の電子顕微鏡観察像(1000倍)を示す図である。It is a figure which shows the electron microscope observation image (1000 times) of the particle | grains obtained at the particle growth process of the comparative example 1. 比較例1の粒子成長工程で得られた粒子の電子顕微鏡観察像(5000倍)を示す図である。It is a figure which shows the electron microscope observation image (5000 times) of the particle | grains obtained at the particle growth process of the comparative example 1.

本発明を適用した具体的な実施の形態(以下、「本実施の形態」という。)について、以下の順序で図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることが可能である。   A specific embodiment to which the present invention is applied (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings in the following order. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

1.ニッケルコバルトマンガン化合物
1−1.組成
1−2.平均粒径
1−3.粒度分布
2.ニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法
2−1.核生成工程
2−2.粒子成長工程
2−3.洗浄工程
2−4.乾燥工程
1. 1. Nickel cobalt manganese compound 1-1. Composition 1-2. Average particle diameter 1-3. Particle size distribution 2. Manufacturing method of nickel cobalt manganese compound 2-1. Nucleation process 2-2. Particle growth step 2-3. Cleaning step 2-4. Drying process

[1.ニッケルコバルトマンガン化合物]
本実施の形態にかかるニッケルコバルトマンガン化合物は、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物と、ニッケルコバルトマンガン複合炭酸塩との複合物であり、微細な一次粒子が凝集して形成された略球状の二次粒子から構成されている。ニッケルコバルトマンガン化合物は、小粒径で粒径均一性が高く、且つ高密度(タップ密度)であるため、非水系電解質二次電池用正極活物質の原料(前駆体)として用いることができる。
[1. Nickel cobalt manganese compound]
The nickel-cobalt-manganese compound according to the present embodiment is a composite of nickel-cobalt-manganese composite hydroxide and nickel-cobalt-manganese composite carbonate, and is a substantially spherical secondary formed by agglomeration of fine primary particles. Consists of particles. Since the nickel cobalt manganese compound has a small particle size, a high particle size uniformity, and a high density (tap density), it can be used as a raw material (precursor) of a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

<1−1.組成>
ニッケルコバルトマンガン化合物は、一般式1:NiCoMn(OH)2+a(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.45、0.05≦y≦0.45、0.6≦z≦0.9、0≦t≦0.1、0≦a≦0.5を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種以上の添加元素である。)で表されるニッケルコバルトマンガン複合水酸化物と、一般式2:NiCoMnCO3+a(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.45、0.05≦y≦0.45、0.6≦z≦0.9、0≦t≦0.1、0≦a≦0.5を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種以上の添加元素である。)で表されるニッケルコバルトマンガン複合炭酸塩との複合物である。
<1-1. Composition>
The nickel-cobalt-manganese compound has the general formula 1: Ni x Co y Mn z M t (OH) 2 + a (where x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.45, 0.05 ≦ y ≦ 0 .45, 0.6 ≦ z ≦ 0.9, 0 ≦ t ≦ 0.1, 0 ≦ a ≦ 0.5, and M is Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, A nickel cobalt manganese composite hydroxide represented by Mo and W, and a general formula 2: Ni x Co y Mn z M t CO 3 + a (wherein X + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.45, 0.05 ≦ y ≦ 0.45, 0.6 ≦ z ≦ 0.9, 0 ≦ t ≦ 0.1, 0 ≦ a ≦ 0.5 And M is one selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, W A added element above.) Is a composite of nickel-cobalt-manganese composite carbonate represented by.

(添加元素)
ニッケルコバルトマンガン化合物は、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種以上の添加元素が、所定の原子数比tの範囲内で、二次粒子の内部に均一に分布及び/又は二次粒子の表面を均一に被覆していることが好ましい。
(Additive elements)
The nickel-cobalt-manganese compound is composed of one or more additional elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W within a predetermined atomic ratio t. It is preferable that the particles are uniformly distributed and / or the surfaces of the secondary particles are uniformly coated.

ニッケルコバルトマンガン化合物は、ニッケルコバルトマンガン化合物を非水系電解質二次電池の正極活物質の前駆体として用いた場合に、サイクル特性や出力特性等の電池特性を向上させるために、1種以上の添加元素を添加するものである。ニッケルコバルトマンガン化合物では、添加元素の原子数比tが0.1を超えると、酸化還元反応(Redox反応)に貢献する金属元素が減少し、電池容量が低下するため好ましくない。従って、添加元素は、原子数比tで0≦t≦0.1の範囲内となるように調整する。   One or more nickel-cobalt-manganese compounds are added to improve battery characteristics such as cycle characteristics and output characteristics when nickel-cobalt-manganese compounds are used as a precursor of a positive electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery. An element is added. In the nickel-cobalt-manganese compound, when the atomic ratio t of the additive elements exceeds 0.1, the metal elements contributing to the oxidation-reduction reaction (Redox reaction) are reduced, and the battery capacity is lowered. Therefore, the additive element is adjusted so that the atomic ratio t falls within the range of 0 ≦ t ≦ 0.1.

ニッケルコバルトマンガン化合物では、上述した原子数比tの範囲内で、1種以上の添加元素を、内部に均一に分布及び/又は表面に均一に被覆させることで、化合物全体で電池特性を向上させる効果を得ることができる。このため、ニッケルコバルトマンガン化合物では、1種以上の添加元素の添加量が少量であっても、電池特性を向上させる効果が得られると共に、電池容量の低下を抑制することができる。更に、ニッケルコバルトマンガン化合物では、より少ない1種以上の添加元素の添加量で、電池特性を向上させる効果を得るために、化合物内部より化合物表面における1種以上の添加元素の濃度を高めることが好ましい。   In the nickel cobalt manganese compound, within the range of the atomic ratio t described above, one or more additional elements are uniformly distributed inside and / or uniformly coated on the surface, thereby improving the battery characteristics of the entire compound. An effect can be obtained. For this reason, in the nickel cobalt manganese compound, even if the addition amount of one or more additional elements is small, the effect of improving the battery characteristics can be obtained and the decrease in the battery capacity can be suppressed. Furthermore, in the nickel cobalt manganese compound, in order to obtain the effect of improving battery characteristics with a smaller addition amount of one or more additional elements, the concentration of the one or more additional elements on the compound surface can be increased from the inside of the compound. preferable.

<1−2.平均粒径>
ニッケルコバルトマンガン化合物の一次粒子は、その平均粒径が10nm〜100nmである。ニッケルコバルトマンガン化合物では、ニッケルコバルトマンガン化合物の一次粒子を10nm〜100nmとすることで、所定の平均粒径を有する略球状の二次粒子を形成することができる。
<1-2. Average particle size>
The primary particles of the nickel cobalt manganese compound have an average particle size of 10 nm to 100 nm. In the nickel-cobalt-manganese compound, by setting the primary particles of the nickel-cobalt-manganese compound to 10 nm to 100 nm, substantially spherical secondary particles having a predetermined average particle diameter can be formed.

ニッケルコバルトマンガン化合物の一次粒子が10nm未満であると、比表面積の増加に伴い表面エネルギーが急激に増大し、略球状の二次粒子の形成に凝集抑制策を講じる必要が出てくるので好ましくない。一方、ニッケルコバルトマンガン化合物の一次粒子が100nmを超えると、表面エネルギーの低下により、略球状の二次粒子を形成し難くなるので好ましくない。   If the primary particle of the nickel cobalt manganese compound is less than 10 nm, the surface energy increases rapidly with an increase in specific surface area, which is not preferable because it is necessary to take measures to suppress aggregation in the formation of substantially spherical secondary particles. . On the other hand, when the primary particle of the nickel cobalt manganese compound exceeds 100 nm, it is difficult to form substantially spherical secondary particles due to a decrease in surface energy, which is not preferable.

ニッケルコバルトマンガン化合物の二次粒子は、その平均粒径が2μm〜10μmである。ニッケルコバルトマンガン化合物では、二次粒子の平均粒径を2μm〜10μmとすることで、例えば、ニッケルコバルトマンガン化合物を原料とすることにより得られる正極活物質を、所定の平均粒径に調整することができる。   The secondary particles of the nickel cobalt manganese compound have an average particle size of 2 μm to 10 μm. In the nickel cobalt manganese compound, by adjusting the average particle size of the secondary particles to 2 μm to 10 μm, for example, the positive electrode active material obtained by using the nickel cobalt manganese compound as a raw material is adjusted to a predetermined average particle size. Can do.

これにより、上述の正極活物質を用いた非水系電解質二次電池において、正極の充填密度が高く、電池容量及び出力特性を向上させることができる。このように、ニッケルコバルトマンガン化合物の二次粒子の平均粒径は、得られる正極活物質の粒径と相関するため、この正極活物質を正極材料に用いた電池の特性に影響するものである。   Thereby, in the non-aqueous electrolyte secondary battery using the above-mentioned positive electrode active material, the packing density of the positive electrode is high, and the battery capacity and output characteristics can be improved. Thus, since the average particle diameter of the secondary particles of the nickel cobalt manganese compound correlates with the particle diameter of the obtained positive electrode active material, it affects the characteristics of a battery using this positive electrode active material as the positive electrode material. .

ニッケルコバルトマンガン化合物の二次粒子の平均粒径が2μm未満であると、得られる正極活物質の平均粒径も小さくなり、正極の充填密度が低下して、容積あたりの電池容量が低下する。逆に、ニッケルコバルトマンガン化合物の二次粒子の平均粒径が10μmを超えると、得られる正極活物質の比表面積が低下して、電解液との界面が減少することにより、正極の抵抗が上昇して電池の出力特性が低下する。   When the average particle diameter of the secondary particles of the nickel cobalt manganese compound is less than 2 μm, the average particle diameter of the obtained positive electrode active material is also reduced, the packing density of the positive electrode is lowered, and the battery capacity per volume is lowered. Conversely, when the average particle size of the secondary particles of the nickel cobalt manganese compound exceeds 10 μm, the specific surface area of the obtained positive electrode active material is reduced, and the interface with the electrolyte is reduced, thereby increasing the resistance of the positive electrode. As a result, the output characteristics of the battery deteriorate.

<1−3.粒度分布>
ニッケルコバルトマンガン化合物は、その粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/平均粒径〕が0.55以下である。
<1-3. Particle size distribution>
The nickel-cobalt-manganese compound has an index ((d90-d10) / average particle size) indicating the spread of the particle size distribution of 0.55 or less.

正極活物質の粒度分布は、原料であるニッケルコバルトマンガン化合物の影響を強く受けるため、その化合物中に微粒子及び/又は粗大粒子(大径粒子)が混入していると、正極活物質にも同様の粒子が存在するようになる。即ち、ニッケルコバルトマンガン化合物では、〔(d90−d10)/平均粒径〕が0.55を超えて粒度分布の範囲が広い状態にあると、正極活物質にも微粒子及び/又は粗大粒子が存在するようになる。   Since the particle size distribution of the positive electrode active material is strongly influenced by the raw material nickel cobalt manganese compound, if fine particles and / or coarse particles (large particle) are mixed in the compound, the same applies to the positive electrode active material. Particles will be present. That is, in the nickel cobalt manganese compound, when [(d90-d10) / average particle size] exceeds 0.55 and the range of particle size distribution is wide, fine particles and / or coarse particles are also present in the positive electrode active material. Will come to do.

ニッケルコバルトマンガン化合物中に、微粒子が多く存在する正極活物質を用いて正極を形成した場合には、微粒子の局所的な反応に起因して発熱する可能性があり、電池の安全性が低下すると共に、微粒子が選択的に劣化するため、電池のサイクル特性が悪化してしまう。また、ニッケルコバルトマンガン化合物中に、粗大粒子が多く存在する正極活物質を用いて正極を形成した場合には、電解液と正極活物質との反応面積が十分に取れず、反応抵抗の増加により電池出力が低下する。   When a positive electrode is formed using a positive electrode active material containing a large amount of fine particles in a nickel cobalt manganese compound, heat may be generated due to local reaction of the fine particles, and the safety of the battery is reduced. At the same time, since the fine particles are selectively deteriorated, the cycle characteristics of the battery are deteriorated. In addition, when a positive electrode is formed using a positive electrode active material having a large amount of coarse particles in a nickel cobalt manganese compound, a sufficient reaction area between the electrolyte and the positive electrode active material cannot be obtained, resulting in an increase in reaction resistance. Battery output decreases.

よって、ニッケルコバルトマンガン化合物において、〔(d90−d10)/平均粒径〕を0.55以下とすることで、これを前駆体として用いて得られる正極活物質も粒度分布の範囲が狭い状態となり、その粒子径を均一化することができる。   Therefore, in the nickel cobalt manganese compound, by setting [(d90-d10) / average particle size] to 0.55 or less, the positive electrode active material obtained using this as a precursor also has a narrow particle size distribution range. The particle size can be made uniform.

なお、粒度分布の広がりを示す指標〔(d90−d10)/平均粒径〕において、d10は、各粒径における粒子数を粒径の小さい側から累積し、その累積体積が全粒子の合計体積の10%となる粒径を意味している。また、d90は、d10と同様に粒子数を累積し、その累積体積が全粒子の合計体積の90%となる粒径を意味している。   In the index [(d90−d10) / average particle size] indicating the spread of the particle size distribution, d10 is the number of particles in each particle size accumulated from the smaller particle size side, and the accumulated volume is the total volume of all particles. Means a particle size of 10%. D90 means a particle size in which the number of particles is accumulated as in d10, and the accumulated volume is 90% of the total volume of all particles.

ここでは、平均粒径、d10及びd90を求める方法は特に限定されないが、例えば、レーザー光回折散乱式粒度分析計で測定した体積積算値から求めることができる。また、平均粒径としてはd50を用い、d90と同様に累積体積が全粒子体積の50%となる粒径を用いればよい。   Here, the method for obtaining the average particle diameter, d10 and d90 is not particularly limited, but for example, it can be obtained from the volume integrated value measured with a laser light diffraction / scattering particle size analyzer. Further, d50 is used as the average particle diameter, and a particle diameter in which the cumulative volume is 50% of the total particle volume may be used as in d90.

以上のようなニッケルコバルトマンガン化合物は、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物と、ニッケルコバルトマンガン複合炭酸塩との複合物であり、微細な一次粒子が凝集して形成された略球状の二次粒子から構成されており、小粒径で粒子均一性が高く、且つ密度(タップ密度)の高いものとすることができる。従って、このようなニッケルコバルトマンガン化合物は、非水系電解質二次電池の正極活物質の原料として特に適しており、優れた安全性を有し、小型化、高出力化が可能となる。   The nickel-cobalt-manganese compound as described above is a composite of nickel-cobalt-manganese composite hydroxide and nickel-cobalt-manganese composite carbonate, and is formed from substantially spherical secondary particles formed by aggregation of fine primary particles. It has a small particle size, high particle uniformity, and high density (tap density). Accordingly, such a nickel cobalt manganese compound is particularly suitable as a raw material for the positive electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery, has excellent safety, and can be reduced in size and increased in output.

[2.ニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法]
本実施の形態にかかるニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法(以下、単に「化合物の製造方法」と呼称する場合もある。)では、晶析反応によってニッケルコバルトマンガン化合物粒子を得た後に、その化合物粒子を洗浄及び乾燥することで、ニッケルコバルトマンガン化合物を製造する。より詳細には、化合物の製造方法は、図1に示すように、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の核生成を行う(A)核生成工程と、核生成工程において生成された核を成長させる(B)粒子成長工程とを有している。
[2. Method for producing nickel cobalt manganese compound]
In the method for producing a nickel cobalt manganese compound according to the present embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as “compound production method”), after obtaining nickel cobalt manganese compound particles by crystallization reaction, the compound particles are obtained. The nickel cobalt manganese compound is produced by washing and drying. More specifically, as shown in FIG. 1, the method for producing a compound nucleates nickel cobalt manganese compound particles (A) nucleation step, and grows nuclei generated in the nucleation step (B). A grain growth step.

従来の連続晶析法では、核生成反応と粒子成長反応とが同じ反応槽内において同時に進行するため、得られる化合物粒子の粒度分布が広範囲となっていた。これに対して、化合物粒子の製造方法は、主として核生成反応が生じる時間(核生成工程)と、主として粒子成長反応が生じる時間(粒子成長工程)とを明確に分離することにより、両工程を同じ反応槽内で行ったとしても、狭い粒度分布を持つ化合物粒子を得ることができる点に特徴がある。加えて、化合物粒子の製造方法は、晶析反応時に炭酸ガスを吹き込むことにより、得られる化合物粒子の結晶サイズを制御することができ、更に、晶析反応時のアンモニウムイオン濃度を低くすることができる点に特徴がある。   In the conventional continuous crystallization method, since the nucleation reaction and the particle growth reaction proceed simultaneously in the same reaction tank, the particle size distribution of the obtained compound particles has become wide. On the other hand, the method for producing compound particles clearly separates both the steps by mainly separating the time at which the nucleation reaction occurs (nucleation step) and the time at which the particle growth reaction mainly occurs (particle growth step). Even if it is carried out in the same reaction tank, it is characterized in that compound particles having a narrow particle size distribution can be obtained. In addition, the method for producing compound particles can control the crystal size of the resulting compound particles by blowing carbon dioxide gas during the crystallization reaction, and further reduce the ammonium ion concentration during the crystallization reaction. There is a feature in what can be done.

<2−1.核生成工程>
まず、核生成工程について、図1を参照して説明する。図1に示すように、核生成工程では、反応槽において反応前水溶液と混合水溶液とをそれぞれ作製し、反応前水溶液を作製した反応槽内に混合水溶液を供給し、更に炭酸ガスを吹き込むことにより、核生成反応水溶液を生成して核生成反応を行う。なお、核生成工程では、必要に応じて、混合水溶液を作製した反応槽内に反応前水溶液を供給し、更に炭酸ガスを吹き込んで核生成反応水溶液を生成してもよい。
<2-1. Nucleation process>
First, the nucleation process will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, in the nucleation step, a pre-reaction aqueous solution and a mixed aqueous solution are prepared in a reaction tank, the mixed aqueous solution is supplied into the reaction tank in which the pre-reaction aqueous solution is prepared, and carbon dioxide gas is blown into the reaction tank. Then, a nucleation reaction aqueous solution is generated to carry out a nucleation reaction. In the nucleation step, if necessary, the pre-reaction aqueous solution may be supplied into the reaction tank in which the mixed aqueous solution is prepared, and carbon dioxide gas is blown to produce the nucleation reaction aqueous solution.

核生成工程では、反応前水溶液を作製した反応槽内に混合水溶液を供給することにより、核生成反応水溶液中で、連続して新しいニッケルコバルトマンガン化合物粒子の核生成が継続される。そして、核生成工程では、核生成反応水溶液中に所定の量の核が生成されたところで、核生成反応を終了する。核生成工程では、核生成反応水溶液中に所定量の核が生成したか否かは、混合水溶液に含まれる金属塩の量によって判断する。   In the nucleation step, nucleation of new nickel cobalt manganese compound particles is continued in the nucleation reaction aqueous solution by supplying the mixed aqueous solution into the reaction tank in which the pre-reaction aqueous solution is prepared. In the nucleation step, the nucleation reaction is terminated when a predetermined amount of nuclei is generated in the aqueous nucleation reaction solution. In the nucleation step, whether or not a predetermined amount of nuclei has been generated in the nucleation reaction aqueous solution is determined by the amount of the metal salt contained in the mixed aqueous solution.

核生成工程では、核生成反応を完結させて核生成反応液中の成分を安定させるために、混合水溶液の供給を停止してエージングすることが好ましい。エージングの時間は、5分〜300分程度とすることが好ましく、10分〜60分程度であることがより好ましい。   In the nucleation step, in order to complete the nucleation reaction and stabilize the components in the nucleation reaction solution, it is preferable to stop the supply of the mixed aqueous solution and perform aging. The aging time is preferably about 5 to 300 minutes, more preferably about 10 to 60 minutes.

(反応前水溶液)
核生成工程では、反応槽に、アルカリ水溶液及び/又はアンモニウムイオン供給体と水とを供給し、これらを混合して反応前水溶液を生成する。
(Pre-reaction aqueous solution)
In the nucleation step, an alkaline aqueous solution and / or an ammonium ion supplier and water are supplied to the reaction tank, and these are mixed to produce a pre-reaction aqueous solution.

アルカリ水溶液としては、反応前水溶液の生成に用いることができ、核生成反応水溶液のpH値を調整することができれば特に限定されるものではなく、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の水溶液を用いることができる。核生成工程では、アルカリ金属水酸化物を直接、反応槽内に供給して核生成反応水溶液を作製してもよいが、核生成反応水溶液のpH値の制御の容易さから、水溶液として反応槽内に供給して核生成反応水溶液を作製することが好ましい。   The aqueous alkali solution is not particularly limited as long as it can be used to produce a pre-reaction aqueous solution and the pH value of the aqueous nucleation reaction solution can be adjusted. For example, an alkali metal such as sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used. An aqueous solution of hydroxide can be used. In the nucleation step, an alkali metal hydroxide may be directly supplied into the reaction vessel to produce an aqueous nucleation reaction solution. However, the reaction vessel is used as an aqueous solution because of the ease of controlling the pH value of the nucleation reaction aqueous solution. It is preferable to prepare a nucleation reaction aqueous solution by supplying it inside.

核生成工程では、少なくとも、アルカリ水溶液、アンモニウムイオン供給体の何れかを反応槽内に供給して反応前水溶液を形成すればよく、どちらを供給してもニッケルコバルトマンガン化合物粒子の核を生成することができる。なお、アンモニウムイオン供給体としては、アンモニア水溶液等が挙げられる。   In the nucleation step, at least one of an alkaline aqueous solution and an ammonium ion supplier may be supplied into the reaction tank to form a pre-reaction aqueous solution, which will produce nuclei of nickel cobalt manganese compound particles. be able to. Examples of the ammonium ion supplier include an aqueous ammonia solution.

アルカリ水溶液及び/又はアンモニウムイオン供給体を反応槽内に供給する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、核生成反応水溶液を十分に撹拌しながら、定量ポンプ等の流量制御が可能なポンプで、核生成反応水溶液のpH値が所定の範囲に保持されるように、添加すればよい。   The method for supplying the alkaline aqueous solution and / or the ammonium ion supplier into the reaction vessel is not particularly limited. For example, a pump capable of controlling the flow rate such as a metering pump while sufficiently stirring the nucleation reaction aqueous solution. Thus, the nucleation reaction aqueous solution may be added so that the pH value is maintained within a predetermined range.

(混合水溶液)
核生成工程では、反応前水溶液の反応槽とは別の反応槽中で、複数の金属化合物を所定の割合でそれぞれ水に溶解し、混合水溶液を生成する。
(Mixed aqueous solution)
In the nucleation step, a plurality of metal compounds are respectively dissolved in water at a predetermined ratio in a reaction tank different from the reaction tank for the pre-reaction aqueous solution to generate a mixed aqueous solution.

核生成工程では、目的とするニッケルコバルトマンガン化合物粒子の作製に必要な金属を含有する金属化合物として、水溶性の金属化合物を用いることが好ましく、水溶性金属化合物としては、硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩等が挙げられ、例えば、硫酸ニッケル、硫酸コバルト、硫酸マンガン等が好適に利用される。   In the nucleation step, it is preferable to use a water-soluble metal compound as the metal compound containing the metal necessary for the production of the target nickel cobalt manganese compound particles. Examples of the water-soluble metal compound include nitrate, sulfate, hydrochloric acid Examples thereof include nickel sulfate, cobalt sulfate, manganese sulfate and the like.

ニッケルコバルトマンガン化合物粒子中の各金属の組成比は、混合水溶液中の各金属の組成比と同様となる。よって、核生成工程では、混合水溶液中の各金属の組成比が、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子中における各金属の組成比と同じ組成比となるように、水に溶解させる各金属化合物の割合を調節して、混合水溶液を生成する。   The composition ratio of each metal in the nickel cobalt manganese compound particles is the same as the composition ratio of each metal in the mixed aqueous solution. Therefore, in the nucleation step, the ratio of each metal compound dissolved in water is adjusted so that the composition ratio of each metal in the mixed aqueous solution is the same as the composition ratio of each metal in the nickel cobalt manganese compound particles. Thus, a mixed aqueous solution is generated.

ニッケルコバルトマンガン化合物粒子中の各金属の組成比は、ニッケルの原子数比をx、コバルトの原子数比をy、マンガンの原子数比z、後述する1種以上の添加元素の原子数比をtとしたときに、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.45、0.05≦y≦0.45、0.6≦z≦0.9、0≦t≦0.1、0≦a≦0.5を満たす。   The composition ratio of each metal in the nickel-cobalt-manganese compound particles is as follows: the atomic ratio of nickel is x, the atomic ratio of cobalt is y, the atomic ratio of manganese is z, and the atomic ratio of one or more additional elements described later is used. t = x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.45, 0.05 ≦ y ≦ 0.45, 0.6 ≦ z ≦ 0.9, 0 ≦ t ≦ 0.1, 0 ≦ Satisfies a ≦ 0.5.

核生成工程では、必要に応じて、1種以上の添加元素を含む化合物を所定の割合で混合して、混合水溶液を生成することもできる。核生成工程では、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種以上の添加元素を含む水溶性の化合物を用いることが好ましく、例えば、硫酸チタン、ペルオキソチタン酸アンモニウム、シュウ酸チタンカリウム、硫酸バナジウム、バナジン酸アンモニウム、硫酸クロム、クロム酸カリウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、シュウ酸ニオブ、モリブデン酸アンモニウム、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸アンモニウム等を用いることができる。   In the nucleation step, a mixed aqueous solution can be generated by mixing a compound containing one or more additional elements at a predetermined ratio, if necessary. In the nucleation step, it is preferable to use a water-soluble compound containing one or more additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W. For example, titanium sulfate Use ammonium peroxotitanate, potassium potassium oxalate, vanadium sulfate, ammonium vanadate, chromium sulfate, potassium chromate, zirconium sulfate, zirconium nitrate, niobium oxalate, ammonium molybdate, sodium tungstate, ammonium tungstate, etc. Can do.

1種以上の添加元素は、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子における二次粒子の内部に均一に分布及び/又は二次粒子の表面を均一に被覆されていることが好ましい。1種以上の添加元素を、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の内部に均一に分散させるためには、混合水溶液に、上述した1種以上の添加元素を含有する化合物を添加すればよい。これにより、核生成工程では、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の内部に、1種以上の添加元素を均一に分散させた状態で共沈させることができる。   The one or more additive elements are preferably uniformly distributed and / or uniformly coated on the surfaces of the secondary particles in the nickel cobalt manganese compound particles. In order to uniformly disperse one or more kinds of additive elements inside the nickel cobalt manganese compound particles, a compound containing one or more kinds of additive elements described above may be added to the mixed aqueous solution. Thereby, in a nucleation process, it can co-precipitate in the state where one or more sorts of addition elements were uniformly dispersed inside nickel cobalt manganese compound particles.

一方、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の表面を、1種以上の添加元素で被覆するためには、例えば、1種以上の添加元素を含んだ水溶液でニッケルコバルトマンガン化合物粒子をスラリー化し、そのスラリーを生成した反応槽内に、後述する所定のpHとなるように制御しつつ、1種以上の添加元素を含む水溶液を添加して、晶析反応により、1種以上の添加元素を、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の表面に析出させる。   On the other hand, in order to coat the surface of the nickel cobalt manganese compound particles with one or more additive elements, for example, the nickel cobalt manganese compound particles are slurried with an aqueous solution containing one or more additive elements to generate the slurry. In the reaction tank, an aqueous solution containing one or more additional elements is added while controlling to a predetermined pH described later, and one or more additional elements are converted into a nickel cobalt manganese compound by a crystallization reaction. Precipitate on the surface of the particles.

これにより、核生成工程では、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の表面を、1種以上の添加元素で均一に被覆することができる。なお、核生成工程では、1種以上の添加元素を含んだ水溶液に替えて、1種以上の添加元素を含んだアルコキシド溶液を用いてもよい。   Thereby, in the nucleation step, the surface of the nickel cobalt manganese compound particles can be uniformly coated with one or more additional elements. In the nucleation step, an alkoxide solution containing one or more additive elements may be used instead of the aqueous solution containing one or more additive elements.

また、核生成工程では、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子に対して、1種以上の添加元素を含んだ水溶液又はスラリーを吹き付けて乾燥させることによっても、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の表面を、1種以上の添加元素で被覆することができる。   Further, in the nucleation step, the surface of the nickel cobalt manganese compound particles is also sprayed on the nickel cobalt manganese compound particles by spraying and drying an aqueous solution or slurry containing one or more additive elements. It can be coated with additional elements.

更に、核生成工程では、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子と、1種以上の添加元素を含む塩が懸濁したスラリーとを噴霧乾燥させる方法や、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子と、1種以上の添加元素を含む塩とを固相法で混合する方法等により、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の表面を、1種以上の添加元素で被覆することができる。   Further, in the nucleation step, a method in which nickel cobalt manganese compound particles and a slurry in which a salt containing one or more additional elements is suspended is spray-dried, or nickel cobalt manganese compound particles and one or more additional elements are added. The surface of the nickel cobalt manganese compound particles can be coated with one or more additional elements by a method of mixing the contained salt with a solid phase method or the like.

なお、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の表面を、1種以上の添加元素で被覆する場合には、混合水溶液中に存在する1種以上の添加元素イオンの原子数比を被覆する量だけ少なくしておくことで、得られるニッケルコバルトマンガン化合物粒子の金属イオンの原子数比と一致させることができる。また、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の表面を、1種以上の添加元素で被覆する工程は、加熱した後のニッケルコバルトマンガン化合物粒子に対して行ってもよい。   When the surface of the nickel cobalt manganese compound particles is coated with one or more additive elements, the atomic ratio of the one or more additive element ions present in the mixed aqueous solution is reduced by an amount covering the nickel cobalt manganese compound particles. Thus, the atomic ratio of the metal ions of the obtained nickel cobalt manganese compound particles can be matched. Moreover, you may perform the process of coat | covering the surface of nickel cobalt manganese compound particle | grains with 1 or more types of additional elements with respect to the nickel cobalt manganese compound particle | grains after heating.

混合水溶液の濃度は、金属化合物の合計で1mol/L〜2.6mol/Lとし、1.5mol/L〜2.2mol/Lとすることが好ましい。混合水溶液の濃度が1mol/L未満では、反応槽当たりの晶析物量が少なくなるため、生産性が低下して好ましくない。一方、混合水溶液の濃度が2.6mol/Lを超えると、常温での飽和濃度を超えるため、結晶が再析出して設備の配管を詰まらせる等の危険がある。   The concentration of the mixed aqueous solution is 1 mol / L to 2.6 mol / L in total of the metal compounds, and preferably 1.5 mol / L to 2.2 mol / L. When the concentration of the mixed aqueous solution is less than 1 mol / L, the amount of crystallized material per reaction tank is decreased, which is not preferable because productivity is lowered. On the other hand, when the concentration of the mixed aqueous solution exceeds 2.6 mol / L, the saturated concentration at room temperature is exceeded, so there is a risk that crystals re-deposit and clog the equipment piping.

なお、核生成工程では、金属化合物を、必ずしも混合水溶液として反応槽に供給しなくてもよい。例えば、複数の金属化合物を混合することで、特定の金属化合物同士が反応して不要な化合物が生成される場合には、全金属化合物を含む水溶液の合計の濃度が、上述した混合水溶液の濃度の範囲内となるように、個別に金属化合物を含む水溶液を調製して、調整した個々の金属化合物を含む水溶液を、所定の割合で同時に反応槽内に供給してもよい。   In the nucleation step, the metal compound is not necessarily supplied to the reaction vessel as a mixed aqueous solution. For example, by mixing a plurality of metal compounds, when specific metal compounds react with each other to generate an unnecessary compound, the total concentration of the aqueous solution containing all the metal compounds is the concentration of the mixed aqueous solution described above. Alternatively, an aqueous solution containing a metal compound may be prepared individually so as to fall within the range of the above, and the prepared aqueous solution containing each metal compound may be simultaneously supplied into the reaction vessel at a predetermined ratio.

(炭酸ガス)
核生成工程では、反応前水溶液及び混合水溶液が供給された反応槽中に、炭酸ガスを吹き込んで核生成反応水溶液を生成する。これにより、核生成工程では、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の一部を炭酸化して、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物とニッケルコバルトマンガン複合炭酸塩との複合物を得ることができる。
(carbon dioxide gas)
In the nucleation step, carbonic acid gas is blown into the reaction vessel supplied with the pre-reaction aqueous solution and the mixed aqueous solution to produce a nucleation reaction aqueous solution. Thereby, in a nucleation process, a part of nickel cobalt manganese compound hydroxide can be carbonated, and a complex of nickel cobalt manganese compound hydroxide and nickel cobalt manganese compound carbonate can be obtained.

核生成工程では、核生成反応中における炭酸ガスの供給により、従来の方法により得られる板状のニッケルコバルトマンガン複合水酸化物粒子と比べて密な二次粒子が得られ、タップ密度の向上に寄与する。即ち、核生成工程では、得られた複合物において微細な一次粒子が得られ、一次粒子が凝集して形成された略球状の二次粒子の高密度化(タップ密度)を図ることができる。   In the nucleation process, by supplying carbon dioxide during the nucleation reaction, dense secondary particles are obtained compared to the plate-like nickel cobalt manganese composite hydroxide particles obtained by the conventional method, and the tap density is improved. Contribute. That is, in the nucleation step, fine primary particles are obtained in the obtained composite, and the density of the substantially spherical secondary particles formed by aggregation of the primary particles can be increased (tap density).

核生成工程では、核生成反応中における炭酸ガスの供給量を、混合水溶液中に添加する金属の全モル量の1倍〜5倍とすることが好ましい。炭酸ガスの供給量が混合水溶液中に添加する金属の全モル量の1倍を下回った場合には、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の一部を炭酸化するのに不十分であるので好ましくない。一方、炭酸ガスの供給量が混合水溶液中に添加する金属の全モル量の5倍を超えて添加しても反応には寄与せず炭酸ガスとして放出するのみであり、また、液が酸性化するためpH調整用のアルカリ溶液が多量に必要となり、コスト高となる。更には、アルカリ溶液として苛性ソーダ(水酸化ナトリウム)を用いた場合には、多量に添加することとなり不純物となるナトリウムの残存量が多くなる可能性があるので好ましくない。   In the nucleation step, the amount of carbon dioxide supplied during the nucleation reaction is preferably 1 to 5 times the total molar amount of the metal added to the mixed aqueous solution. When the supply amount of carbon dioxide gas is less than 1 times the total molar amount of metals added to the mixed aqueous solution, it is not preferable because it is insufficient to carbonate a part of the nickel cobalt manganese composite hydroxide. . On the other hand, if the supply amount of carbon dioxide exceeds 5 times the total molar amount of metals added to the mixed aqueous solution, it does not contribute to the reaction and is only released as carbon dioxide, and the liquid is acidified. Therefore, a large amount of alkaline solution for pH adjustment is required, resulting in high cost. Further, when caustic soda (sodium hydroxide) is used as the alkaline solution, it is not preferable because it is added in a large amount and the residual amount of sodium as an impurity may increase.

つまり、核生成工程では、炭酸ガスの供給量が上述した範囲から外れた場合には、得られた複合物において、所定の粒径の微細な一次粒子を得ることができず、この一次粒子が凝集して形成された二次粒子の高密度化を図ることが困難となる。従って、このようなニッケルコバルトマンガン化合物粒子を非水系電解質二次電池の正極活物質の前駆体として用いた場合に、サイクル特性や出力特性等の電池特性を向上させることが不十分となる。   That is, in the nucleation step, when the supply amount of carbon dioxide gas deviates from the above-described range, fine primary particles having a predetermined particle diameter cannot be obtained in the obtained composite, and the primary particles are It becomes difficult to increase the density of the secondary particles formed by aggregation. Therefore, when such nickel cobalt manganese compound particles are used as a precursor of the positive electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery, it is insufficient to improve battery characteristics such as cycle characteristics and output characteristics.

核生成工程では、炭酸ガスを通常の方法で核生成反応が完了するまで吹き込む。炭酸ガスを吹き込む際に、例えば、微細な泡状等にすると配管が詰まるので好ましくない。   In the nucleation step, carbon dioxide gas is blown in by a normal method until the nucleation reaction is completed. When carbon dioxide gas is blown in, for example, a fine foam or the like is not preferable because piping is clogged.

(核生成反応水溶液)
核生成工程では、反応前水溶液及び混合水溶液が供給された反応槽中に、炭酸ガスを吹き込んで核生成反応水溶液を生成する。
(Nucleation reaction aqueous solution)
In the nucleation step, carbonic acid gas is blown into the reaction vessel supplied with the pre-reaction aqueous solution and the mixed aqueous solution to produce a nucleation reaction aqueous solution.

核生成反応水溶液中のアンモニウムイオン濃度は、0g/L〜15g/Lの範囲内で一定値に保持することが好ましい。アンモニウムイオン濃度が15g/Lを超えると、アンモニア錯体を形成することで金属イオンの溶解度が大きくなり過ぎ、核生成反応水溶液中に残存する金属イオン量が増えて、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の組成のずれ等が起こる場合がある。   The ammonium ion concentration in the aqueous nucleation reaction solution is preferably maintained at a constant value within a range of 0 g / L to 15 g / L. When the ammonium ion concentration exceeds 15 g / L, the solubility of metal ions becomes too high due to the formation of ammonia complexes, the amount of metal ions remaining in the aqueous nucleation reaction solution increases, and the composition of the nickel cobalt manganese compound particles increases. Misalignment may occur.

核生成反応後に得られたニッケルコバルトマンガン化合物粒子は、アンモニウムイオン濃度が低いほどタップ密度が高くなる傾向にあるが、粒度分布は広がる傾向にある。従って、最適なアンモニウムイオン濃度は、タップ密度と粒度分布の広がりを勘案して決定される。   The nickel cobalt manganese compound particles obtained after the nucleation reaction tend to have a higher tap density as the ammonium ion concentration is lower, but the particle size distribution tends to be wider. Therefore, the optimum ammonium ion concentration is determined in consideration of the tap density and the spread of the particle size distribution.

核生成工程では、アンモニウムイオン濃度が変動すると、金属イオンの溶解度が変動し、均一なニッケルコバルトマンガン化合物粒子が形成されないため、一定値に保持することが好ましい。例えば、アンモニウムイオン濃度は、上限と下限の幅を5g/L程度として所望の濃度に保持することが好ましい。従って、核生成反応水溶液中のアンモニウムイオン濃度は、アンモニウムイオン供給体の供給量を調整することにより、0g/L〜15g/Lとなるように調節することが好ましい。   In the nucleation step, when the ammonium ion concentration varies, the solubility of metal ions varies and uniform nickel cobalt manganese compound particles are not formed. Therefore, it is preferable to maintain a constant value. For example, the ammonium ion concentration is preferably maintained at a desired concentration by setting the upper and lower limits to about 5 g / L. Therefore, the ammonium ion concentration in the aqueous nucleation reaction solution is preferably adjusted to be 0 g / L to 15 g / L by adjusting the supply amount of the ammonium ion supplier.

反応前水溶液の形成にアンモニウムイオン供給体に替えて、アルカリ水溶液を用いた場合には、核生成反応水溶液中のアンモニウムイオン濃度は0g/Lとなるので、核生成反応水溶液中のpH値を、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の核生成における指標とする。この場合では、アルカリ水溶液の供給量により、液温25℃基準における核生成反応水溶液のpH値が6.5〜10.5、好ましくは6.8〜9.5となるように制御する。   When an alkaline aqueous solution is used instead of the ammonium ion supplier for the formation of the aqueous solution before the reaction, the ammonium ion concentration in the nucleation reaction aqueous solution is 0 g / L. It is used as an index for nucleation of nickel cobalt manganese compound particles. In this case, the pH value of the aqueous solution for nucleation reaction at a liquid temperature of 25 ° C. is controlled to be 6.5 to 10.5, preferably 6.8 to 9.5, depending on the supply amount of the alkaline aqueous solution.

なお、核生成工程では、核生成反応水溶液中のpH値、アンモニウムイオン濃度については、それぞれ一般的なpH計、イオンメータによって測定することが可能である。   In the nucleation step, the pH value and ammonium ion concentration in the nucleation reaction aqueous solution can be measured by a general pH meter and ion meter, respectively.

核生成反応水溶液の温度は、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃〜60℃となるように調節する。核生成反応水溶液の温度が30℃未満の場合には、溶解度が低いため、核発生が起こりやすく制御が難しくなる。一方、核生成反応水溶液の温度が60℃を超えると、炭酸ガスが核生成反応水溶液に溶け込まなくなるため、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物の炭酸化の反応が大幅に阻害される。従って、核生成反応水溶液の温度は、30℃〜60℃となるように調節することが好ましい。   The temperature of the aqueous nucleation reaction solution is preferably adjusted to 30 ° C or higher, more preferably 40 ° C to 60 ° C. When the temperature of the aqueous solution of nucleation reaction is less than 30 ° C., the solubility is low, so that nucleation easily occurs and control becomes difficult. On the other hand, when the temperature of the nucleation reaction aqueous solution exceeds 60 ° C., carbon dioxide gas does not dissolve in the nucleation reaction aqueous solution, so that the carbonation reaction of the nickel cobalt manganese composite hydroxide is significantly inhibited. Therefore, it is preferable to adjust the temperature of the nucleation reaction aqueous solution to be 30 ° C to 60 ° C.

核生成工程では、晶析反応を終えた時点(後述する粒子成長工程後)での晶析物の濃度が、概ね30g/L〜200g/L、好ましくは80g/L〜150g/Lになるように、金属化合物や1種以上の添加元素を含む化合物等を供給することが望ましい。晶析物の濃度が30g/L未満の場合には、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子における一次粒子の凝集が不十分となる。一方、晶析物の濃度が200g/Lを超える場合には、添加する混合水溶液の反応槽内での拡散が十分でなく、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の成長に偏りが生じることがある。   In the nucleation step, the concentration of the crystallized product at the time when the crystallization reaction is completed (after the particle growth step described later) is approximately 30 g / L to 200 g / L, preferably 80 g / L to 150 g / L. In addition, it is desirable to supply a metal compound, a compound containing one or more additive elements, and the like. When the concentration of the crystallized product is less than 30 g / L, the aggregation of the primary particles in the nickel cobalt manganese compound particles becomes insufficient. On the other hand, when the concentration of the crystallized substance exceeds 200 g / L, the mixed aqueous solution to be added is not sufficiently diffused in the reaction tank, and the growth of the nickel cobalt manganese compound particles may be biased.

核生成工程では、生成するニッケルコバルトマンガン化合物粒子の核の量は、特に限定されるものではないが、粒度分布の良好なニッケルコバルトマンガン化合物粒子を得るためには、全体量、つまり、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子を得るために供給する全金属塩の0.1%〜10%とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましい。   In the nucleation step, the amount of nuclei of the nickel cobalt manganese compound particles to be generated is not particularly limited, but in order to obtain nickel cobalt manganese compound particles having a good particle size distribution, the total amount, that is, nickel cobalt The total metal salt supplied to obtain manganese compound particles is preferably 0.1% to 10%, more preferably 5% or less.

<2−2.粒子成長工程>
次に、粒子成長工程について、図1を参照して説明する。図1に示すように、粒子成長工程では、核生成工程で得られた核生成反応水溶液のpH値が所定の範囲となるように調整し、更に炭酸ガスを反応槽内に吹き込むことにより、粒子成長反応水溶液を生成して粒子成長反応を行い、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子を得る。
<2-2. Particle growth process>
Next, the particle growth process will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, in the particle growth step, the pH value of the nucleation reaction aqueous solution obtained in the nucleation step is adjusted to be within a predetermined range, and further, carbon dioxide gas is blown into the reaction vessel to thereby form particles. A growth reaction aqueous solution is generated and a particle growth reaction is performed to obtain nickel cobalt manganese compound particles.

粒子成長工程では、核生成反応水溶液のpH値の制御を、アルカリ水溶液の供給量を調整することにより行う。なお、ここで用いるアルカリ水溶液は、核生成工程と同様にして、アルカリ金属水酸化物の水溶液を利用することができる。   In the particle growth step, the pH value of the aqueous nucleation reaction solution is controlled by adjusting the supply amount of the alkaline aqueous solution. In addition, the alkaline aqueous solution used here can utilize the aqueous solution of an alkali metal hydroxide similarly to the nucleation process.

粒子成長工程では、アルカリ水溶液を反応槽内に供給することによるニッケルコバルトマンガン化合物粒子の成長に伴って、粒子成長反応水溶液のpH値及びアンモニウムイオン濃度が変化するので、これらの数値を適正範囲に戻す必要がある。そのため、粒子成長工程では、粒子成長反応水溶液に、必要に応じて、混合水溶液、アルカリ水溶液、アンモニウムイオン供給体の何れかを供給して、粒子成長反応水溶液のpH値及びアンモニウムイオン濃度が所定の範囲を維持するように制御する。   In the particle growth process, the pH value and ammonium ion concentration of the particle growth reaction aqueous solution change with the growth of the nickel cobalt manganese compound particles by supplying the alkaline aqueous solution into the reaction vessel. Need to return. Therefore, in the particle growth step, the mixed solution, alkaline solution, or ammonium ion supplier is supplied to the particle growth reaction aqueous solution as necessary, so that the pH value and ammonium ion concentration of the particle growth reaction aqueous solution are predetermined. Control to maintain range.

その後、粒子成長工程では、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子が所定の粒径まで成長した時点で、粒子成長反応を終了する。なお、粒子成長工程では、予備試験により、核生成工程と粒子成長工程の各工程におけるそれぞれの反応水溶液への金属塩の添加量と、得られるニッケルコバルトマンガン化合物粒子の粒径との関係を求めておけば、各工程での金属塩の添加量から、粒子成長反応の終了時を容易に判断することができる。   Thereafter, in the particle growth step, the particle growth reaction is terminated when the nickel cobalt manganese compound particles have grown to a predetermined particle size. In the particle growth step, the relationship between the amount of metal salt added to each reaction aqueous solution in each step of the nucleation step and particle growth step and the particle size of the obtained nickel cobalt manganese compound particles is determined by preliminary tests. In this case, the end time of the particle growth reaction can be easily determined from the amount of the metal salt added in each step.

(pH値)
粒子成長工程では、粒子成長反応水溶液のpH値が、液温25℃基準で6.5〜10.5、好ましくは6.8〜9.5の範囲となるように制御する必要がある。粒子成長反応水溶液のpH値が10.5を超える場合には、不純物カチオンが残留しやすくなるため、好ましくない。また、粒子成長反応水溶液のpH値が6.5未満では、不純物アニオンが残留しやすくなるため、好ましくない。
(PH value)
In the particle growth step, it is necessary to control the pH value of the particle growth reaction aqueous solution to be in the range of 6.5 to 10.5, preferably 6.8 to 9.5, based on the liquid temperature of 25 ° C. When the pH value of the particle growth reaction aqueous solution exceeds 10.5, impurity cations are likely to remain, such being undesirable. Moreover, when the pH value of the particle growth reaction aqueous solution is less than 6.5, impurity anions tend to remain, which is not preferable.

即ち、粒子成長工程では、上述の範囲に粒子成長反応水溶液のpH値を制御することで、不純物残量の少ないニッケルコバルトマンガン化合物粒子を得ることができる。なお、pH値の変動幅は、設定値の上下0.2以内とすることが好ましい。粒子成長反応水溶液のpH値の変動幅が大きい場合には、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の成長が一定とならず、粒度分布の範囲の狭い均一な化合物粒子が得られない場合がある。   That is, in the particle growth step, nickel cobalt manganese compound particles with a small amount of remaining impurities can be obtained by controlling the pH value of the particle growth reaction aqueous solution within the above range. The fluctuation range of the pH value is preferably within 0.2 above and below the set value. When the fluctuation range of the pH value of the particle growth reaction aqueous solution is large, the growth of nickel cobalt manganese compound particles is not constant, and uniform compound particles with a narrow particle size distribution range may not be obtained.

(アンモニウムイオン濃度)
粒子成長反応水溶液中のアンモニウムイオン濃度は、0g/L〜20g/Lの範囲内で一定値に保持することが好ましい。アンモニウムイオン濃度が20g/Lを超えると、均質にニッケルコバルトマンガン化合物粒子の核を成長させることができなくなる場合がある。また、アンモニウムイオン濃度が変動すると、金属イオンの溶解度が変動し、均一な化合物粒子の核の成長が阻害されるため、一定値に保持することが好ましい。なお、アンモニウムイオン濃度の下限値は、必要に応じて適宜調整することができ、特に限定されない。従って、反応水溶液中のアンモニウムイオン濃度は、アンモニウムイオン供給体の供給量を調整することにより、0g/L〜20g/Lとなるように調節することが好ましい。
(Ammonium ion concentration)
The ammonium ion concentration in the aqueous particle growth reaction solution is preferably maintained at a constant value within the range of 0 g / L to 20 g / L. If the ammonium ion concentration exceeds 20 g / L, the nuclei of nickel cobalt manganese compound particles may not be able to grow uniformly. In addition, when the ammonium ion concentration varies, the solubility of metal ions varies, and the growth of uniform nuclei of compound particles is inhibited. Therefore, it is preferable to maintain a constant value. The lower limit value of the ammonium ion concentration can be appropriately adjusted as necessary, and is not particularly limited. Therefore, the ammonium ion concentration in the reaction aqueous solution is preferably adjusted to be 0 g / L to 20 g / L by adjusting the supply amount of the ammonium ion supplier.

なお、粒子成長工程では、上述した通り、粒子成長反応水溶液のpH値及び粒子成長反応水溶液中のアンモニウムイオン濃度については説明したが、炭酸ガスの添加量、混合水溶液の濃度、粒子成長反応時の温度等の条件は、核生成工程と実質的に同一であるので、ここでの説明は省略する。   In the particle growth process, as described above, the pH value of the particle growth reaction aqueous solution and the ammonium ion concentration in the particle growth reaction aqueous solution have been described. However, the amount of carbon dioxide added, the concentration of the mixed aqueous solution, Since conditions such as temperature are substantially the same as those in the nucleation step, description thereof is omitted here.

(粒径制御)
ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の粒径は、粒子成長反応の時間により制御することができる。即ち、粒子成長工程では、所望の粒径に成長するまで粒子成長反応を継続すれば、所望の粒径を有するニッケルコバルトマンガン化合物粒子を得ることができる。
(Particle size control)
The particle diameter of the nickel cobalt manganese compound particles can be controlled by the time of the particle growth reaction. That is, in the particle growth step, nickel cobalt manganese compound particles having a desired particle size can be obtained by continuing the particle growth reaction until the particle grows to a desired particle size.

また、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の粒径は、粒子成長工程のみならず、核生成工程のpH値の制御と核生成のために投入した原料の供給量でも制御することができる。即ち、核生成工程において、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の核の生成時における核生成反応水溶液のpH値を高pH値側にシフトさせることにより、又は、核生成時間を長くして投入する原料の供給量を増やすことにより、生成するニッケルコバルトマンガン化合物粒子の核の数を多くする。   Further, the particle diameter of the nickel cobalt manganese compound particles can be controlled not only by the particle growth process but also by controlling the pH value of the nucleation process and the amount of raw material supplied for nucleation. That is, in the nucleation process, the supply of raw materials to be added by shifting the pH value of the aqueous solution of nucleation reaction at the time of nucleation of nickel cobalt manganese compound particles to the high pH value side or extending the nucleation time By increasing the amount, the number of nuclei of the nickel cobalt manganese compound particles to be generated is increased.

これにより、粒子成長工程を同条件とした場合でも、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の核生成数を増加させるように制御することで、その粒径を小さくすることができる。一方、化合物の製造方法では、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の核生成数を減少させるように制御することで、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の粒径を大きくすることができる。   Thereby, even when a particle growth process is made into the same conditions, the particle diameter can be made small by controlling so that the nucleation number of nickel cobalt manganese compound particle | grains may be increased. On the other hand, in the method for producing a compound, the particle diameter of the nickel cobalt manganese compound particles can be increased by controlling the number of nucleation of the nickel cobalt manganese compound particles to be reduced.

(製造設備)
化合物の製造方法では、粒子成長工程における反応が完了するまで生成物であるニッケルコバルトマンガン化合物粒子を回収しない方式の装置を用いる。そのような装置としては、例えば、撹拌機が設置された通常に用いられるバッチ反応槽等である。化合物の製造方法において、かかる装置を採用すると、一般的なオーバーフローによって生成物を回収する連続晶析装置のように、成長中の粒子がオーバーフロー液と同時に回収されるという問題が生じないため、粒度分布が狭く、粒径の揃った粒子を得ることができる。
(production equipment)
In the method for producing a compound, an apparatus is used that does not collect nickel cobalt manganese compound particles as a product until the reaction in the particle growth step is completed. Such an apparatus is, for example, a normally used batch reaction tank equipped with a stirrer. When such an apparatus is used in a compound production method, there is no problem that the growing particles are recovered simultaneously with the overflow liquid unlike a continuous crystallization apparatus that recovers a product by a general overflow. Particles with a narrow distribution and uniform particle size can be obtained.

また、化合物の製造方法では、反応雰囲気を制御する必要があるため、密閉式の装置等の雰囲気を制御することが可能な装置を用いる。化合物の製造方法では、このような装置を用いることで、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子を、上述した通りの構造のものとすることができると共に、核生成反応や粒子成長反応をほぼ均一に進めることができるので、粒度分布の優れた粒子、即ち、粒度分布の範囲の狭い粒子を得ることができる。   Further, in the method for producing a compound, since it is necessary to control the reaction atmosphere, an apparatus capable of controlling the atmosphere, such as a sealed apparatus, is used. In the compound production method, by using such an apparatus, the nickel cobalt manganese compound particles can have the structure as described above, and the nucleation reaction and the particle growth reaction can be advanced almost uniformly. Therefore, particles having excellent particle size distribution, that is, particles having a narrow particle size distribution range can be obtained.

以上のように、化合物の製造方法における核生成工程では、核生成が優先して起こり、核の成長は殆ど生じず、逆に、粒子成長工程では、核成長のみが生じ、殆ど新しい核は生成されない。このため、核生成工程では、粒度分布の範囲が狭く均質な核を形成させることができ、また、粒子成長工程では、均質に核を成長させることができる。従って、化合物の製造方法では、粒度分布の範囲が狭く、均質なニッケルコバルトマンガン化合物粒子を得ることができる。   As described above, in the nucleation step in the compound production method, nucleation occurs preferentially and almost no nucleation occurs. Conversely, in the particle growth step, only nucleation occurs and almost new nuclei are generated. Not. For this reason, in the nucleation step, homogeneous nuclei with a narrow particle size distribution range can be formed, and in the particle growth step, nuclei can be grown homogeneously. Therefore, in the method for producing a compound, the range of the particle size distribution is narrow, and uniform nickel cobalt manganese compound particles can be obtained.

化合物の製造方法では、両工程において、金属イオンは、核又は複合物粒子となって晶出するので、それぞれの反応水溶液中の金属成分に対する液体成分の割合が増加する。この場合、見かけ上、供給する混合水溶液の濃度が低下したようになり、特に粒子成長工程において、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子が十分に成長しない可能性がある。   In the method for producing a compound, in both steps, metal ions are crystallized as nuclei or composite particles, so that the ratio of the liquid component to the metal component in each reaction aqueous solution increases. In this case, apparently, the concentration of the mixed aqueous solution to be supplied is lowered, and there is a possibility that the nickel cobalt manganese compound particles are not sufficiently grown particularly in the particle growth step.

このため、化合物の製造方法では、両工程におけるそれぞれの反応水溶液中の液体成分の増加を抑制するため、粒子成長工程の開始時点から途中までの間の何れかで、粒子成長反応水溶液中の液体成分の一部を反応槽外に排出することが好ましい。例えば、化合物の製造方法では、粒子成長反応水溶液に対する混合水溶液、アルカリ水溶液、アンモニウムイオン供給体の供給及び撹拌を停止して、核やニッケルコバルトマンガン化合物粒子を沈降させて、粒子成長反応水溶液の上澄み液を排出する。   For this reason, in the method for producing a compound, in order to suppress an increase in the liquid component in each reaction aqueous solution in both steps, the liquid in the particle growth reaction aqueous solution is somewhere between the start of the particle growth step and midway. It is preferable to discharge some of the components out of the reaction vessel. For example, in the method for producing the compound, the supply of the mixed aqueous solution, the alkaline aqueous solution, and the ammonium ion supplier to the particle growth reaction aqueous solution is stopped and the core and nickel cobalt manganese compound particles are allowed to settle, and the supernatant of the particle growth reaction aqueous solution is obtained. Drain the liquid.

これにより、ニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法では、粒子成長反応水溶液における混合水溶液の相対的な濃度を高めることができる。そして、混合水溶液の相対的な濃度が高い状態で、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子を成長させることができるので、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の粒度分布をより狭めることができ、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の二次粒子全体としての密度も高めることができる。   Thereby, in the manufacturing method of a nickel cobalt manganese compound, the relative density | concentration of the mixed aqueous solution in particle growth reaction aqueous solution can be raised. Since the nickel cobalt manganese compound particles can be grown in a state where the relative concentration of the mixed aqueous solution is high, the particle size distribution of the nickel cobalt manganese compound particles can be further narrowed, and the secondary particles of the nickel cobalt manganese compound particles can be narrowed. The density of the entire particle can also be increased.

また、化合物の製造方法では、核生成工程が終了した核生成反応水溶液のpHを調整して粒子成長反応水溶液を形成して、核生成工程から引き続いて粒子成長工程を行っているので、粒子成長工程への移行を迅速に行うことができるという利点がある。なお、それぞれの反応水溶液のpH値は、金属化合物を構成する酸と同種の無機酸、例えば、硫酸塩の場合、硫酸をそれぞれの反応水溶液に添加することでも調整することができる。   In the method for producing a compound, the pH of the nucleation reaction aqueous solution after the nucleation step is adjusted to form a particle growth reaction aqueous solution, and the particle growth step is subsequently performed from the nucleation step. There is an advantage that the transition to the process can be performed quickly. In addition, the pH value of each reaction aqueous solution can also be adjusted by adding sulfuric acid to each reaction aqueous solution in the case of the inorganic acid of the same kind as the acid which comprises a metal compound, for example, a sulfate.

化合物の製造方法では、核生成工程と粒子成長工程との分離を、より確実に行うことができるので、各工程におけるそれぞれの反応水溶液の状態を、各工程に最適な条件とすることができる。特に、粒子成長工程の開始時点から、粒子成長反応水溶液のpHを最適な条件とすることができる。粒子成長工程で形成されるニッケルコバルトマンガン化合物粒子を、より粒度分布の範囲が狭く、且つ、均質なものとすることができる。   In the compound production method, the nucleation step and the particle growth step can be more reliably separated, so that the state of each reaction aqueous solution in each step can be set to the optimum condition for each step. In particular, the pH of the aqueous solution for particle growth can be adjusted to the optimum condition from the start of the particle growth process. The nickel cobalt manganese compound particles formed in the particle growth step can have a narrower particle size distribution range and be uniform.

化合物の製造方法では、粒子成長反応水溶液として、核生成工程において形成された核を含有する核生成反応水溶液を、核生成反応水溶液とは異なる水溶液に対して添加したものを用いることができる。例えば、化合物の製造方法では、核生成反応水溶液とは別に、粒子成長工程に適したpH値、アンモニウムイオン濃度に調整された成分調整水溶液を形成しておき、この成分調整水溶液に、別の反応槽で核生成反応を行って生成した核を含有する核生成反応水溶液を添加して粒子成長反応水溶液とし、この粒子成長反応水溶液において粒子成長反応を行ってもよい。   In the method for producing a compound, a particle growth reaction aqueous solution obtained by adding a nucleation reaction aqueous solution containing nuclei formed in the nucleation step to an aqueous solution different from the nucleation reaction aqueous solution can be used. For example, in the compound production method, a component adjusted aqueous solution adjusted to a pH value and ammonium ion concentration suitable for the particle growth step is formed separately from the nucleation reaction aqueous solution, and another reaction solution is added to this component adjusted aqueous solution. A nucleation reaction aqueous solution containing nuclei generated by performing a nucleation reaction in a tank may be added to form a particle growth reaction aqueous solution, and the particle growth reaction may be performed in this particle growth reaction aqueous solution.

化合物の製造方法では、この場合、核生成工程と粒子成長工程の分離をより確実に行うことができるので、各工程における反応水溶液の状態を、各工程に最適な条件とすることができる。特に、化合物の製造方法では、粒子成長工程を開始する初期から、粒子成長反応水溶液のpH値を最適な条件とすることができる。   In this case, in the compound production method, the nucleation step and the particle growth step can be more reliably separated, so that the state of the reaction aqueous solution in each step can be set to an optimum condition for each step. In particular, in the method for producing a compound, the pH value of the aqueous solution for particle growth can be set to the optimum condition from the beginning of starting the particle growth process.

<2−3.洗浄工程>
洗浄工程では、上述した通りの粒子成長工程で得られたニッケルコバルトマンガン化合物粒子を含むスラリーを洗浄する。まず、洗浄工程では、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子を含むスラリーを濾過した後、水洗し、再度濾過する。濾過は、通常用いられる方法で行えばよく、例えば、遠心機、吸引濾過機が用いられる。
<2-3. Cleaning process>
In the washing step, the slurry containing the nickel cobalt manganese compound particles obtained in the particle growth step as described above is washed. First, in the washing step, the slurry containing nickel cobalt manganese compound particles is filtered, washed with water, and filtered again. Filtration may be performed by a commonly used method. For example, a centrifuge or a suction filter is used.

水洗は、通常行われる方法で行えばよく、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子に含まれる余剰の塩を除去できればよい。水洗で用いる水は、不純物の混入を防止するため、可能な限り不純物の含有量が少ない水を用いることが好ましく、純水を用いることがより好ましい。   Washing with water may be performed by a usual method as long as it can remove excess salt contained in the nickel cobalt manganese compound particles. The water used in the water washing is preferably water having as little impurity content as possible, and more preferably pure water, in order to prevent contamination of impurities.

<2−4.乾燥工程>
乾燥工程では、洗浄工程で洗浄したニッケルコバルトマンガン化合物粒子を乾燥する。まず、乾燥工程では、例えば、乾燥温度を100℃〜230℃として、洗浄済みのニッケルコバルトマンガン化合物粒子を乾燥する。この乾燥を終えると、乾燥工程では、ニッケルコバルトマンガン化合物を得ることができる。
<2-4. Drying process>
In the drying step, the nickel cobalt manganese compound particles washed in the washing step are dried. First, in the drying step, for example, the washed nickel cobalt manganese compound particles are dried at a drying temperature of 100 ° C. to 230 ° C. When this drying is finished, a nickel cobalt manganese compound can be obtained in the drying step.

以上の通り説明した化合物の製造方法では、主として核生成反応が生じる時間(核生成工程)と、主として粒子成長反応が生じる時間(粒子成長工程)とを明確に分離することにより、両工程を同じ反応槽内で行ったとしても、狭い粒度分布を持つニッケルコバルトマンガン化合物粒子を得ることができる。加えて、ニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法では、晶析反応時に炭酸ガスを吹き込むことにより、得られる化合物粒子の結晶サイズを制御することができ、更に、晶析反応時のアンモニウムイオン濃度を低くすることができる。   In the method for producing a compound described above, both steps are the same by clearly separating mainly the time at which the nucleation reaction occurs (nucleation step) and the time at which the particle growth reaction mainly occurs (particle growth step). Even when carried out in the reaction vessel, nickel cobalt manganese compound particles having a narrow particle size distribution can be obtained. In addition, in the method for producing a nickel cobalt manganese compound, by blowing carbon dioxide during the crystallization reaction, the crystal size of the resulting compound particles can be controlled, and the ammonium ion concentration during the crystallization reaction is further reduced. be able to.

従って、ニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法では、一次粒子が小粒径であって、二次粒子の粒径均一性が高く、且つ高密度(タップ密度)のニッケルコバルトマンガン化合物を得ることができる。   Therefore, in the method for producing a nickel cobalt manganese compound, it is possible to obtain a nickel cobalt manganese compound having a small primary particle size, high secondary particle size uniformity, and high density (tap density).

また、化合物の製造方法では、反応雰囲気の制御と反応溶液のpHの調整をするだけで、1つの反応槽内において核生成工程と粒子成長工程を分離して行うことができる。従って、ニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法は、容易で且つ大規模生産に適したものであることから、その工業的価値はきわめて大きいといえる。   In the method for producing a compound, the nucleation step and the particle growth step can be performed separately in one reaction tank by simply controlling the reaction atmosphere and adjusting the pH of the reaction solution. Therefore, the manufacturing method of the nickel cobalt manganese compound is easy and suitable for large-scale production, so that it can be said that its industrial value is extremely large.

以下、実施例及び比較例を用いて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例及び比較例に限定されるものではない。なお、全ての実施例及び比較例を通じて、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の作製には、市販の試薬品を使用した。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example and a comparative example, this invention is not limited to these Examples and a comparative example. Note that, through all the examples and comparative examples, commercially available reagent products were used for the production of nickel cobalt manganese compound particles.

(実施例1)
実施例1では、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子を、以下のようにして作製した。
(Example 1)
In Example 1, nickel cobalt manganese compound particles were produced as follows.

<核生成工程>
まず、核生成工程では、反応槽(5L)内に、水を約1Lの量まで入れて撹拌しながら、槽内温度を40℃に設定した。このときの反応槽内は、大気雰囲気(酸素濃度:21容量%)とした。核生成工程では、この反応槽内の水に、25質量%アンモニア水を適量加えて、反応液中のアンモニウムイオン濃度を15g/Lに調節して反応前水溶液とした。
<Nucleation process>
First, in the nucleation step, the temperature in the tank was set to 40 ° C. while stirring the water up to about 1 L in the reaction tank (5 L). The inside of the reaction tank at this time was an air atmosphere (oxygen concentration: 21% by volume). In the nucleation step, an appropriate amount of 25% by mass ammonia water was added to the water in the reaction tank, and the ammonium ion concentration in the reaction solution was adjusted to 15 g / L to obtain a pre-reaction aqueous solution.

次に、核生成工程では、硫酸ニッケル、硫酸コバルト及び硫酸マンガンを水に溶かして、2.0mol/Lの混合水溶液を調製した。核生成工程では、この混合水溶液における各金属の元素モル比が、Ni:Co:Mn=0.167:0.167:0.666となるように調整した。   Next, in the nucleation step, nickel sulfate, cobalt sulfate and manganese sulfate were dissolved in water to prepare a 2.0 mol / L mixed aqueous solution. In the nucleation step, the element molar ratio of each metal in the mixed aqueous solution was adjusted to be Ni: Co: Mn = 0.167: 0.167: 0.666.

核生成工程では、この混合水溶液を、反応槽内の反応前水溶液に10mL/min.の割合で40mLを加えると同時に、炭酸ガスを1.4L/min.で液中に吹き込み、その後、約30分間撹拌(エージング)して核生成を行った。このとき、核生成工程では、電子顕微鏡により3000倍で観察したところ、図2に示すような核となる微細な粒子が得られた。   In the nucleation step, this mixed aqueous solution was added to the pre-reaction aqueous solution in the reaction vessel at 10 mL / min. At the same time, 40 mL of carbon dioxide was added at a rate of 1.4 L / min. And then nucleated by stirring (aging) for about 30 minutes. At this time, in the nucleation step, when observed with an electron microscope at a magnification of 3000, fine particles serving as nuclei as shown in FIG. 2 were obtained.

<粒子成長工程>
粒子成長工程では、核生成工程における核生成終了後、反応水溶液のpH値が液温25℃基準で9.0になるように、硫酸を徐々に添加し調整した後、25質量%水酸化ナトリウム水溶液の供給を開始し、アンモニア水溶液を添加しアンモニウムイオン濃度を15g/Lに保持してpH値を液温25℃基準で9.0に制御したまま、3時間の晶析を継続し粒子成長を行い、撹拌を止めて、晶析を終了させた。そして、粒子成長工程では、晶析により得られた生成物を、水洗、濾過、乾燥させて化合物を得た。
<Particle growth process>
In the particle growth step, after completion of nucleation in the nucleation step, sulfuric acid is gradually added and adjusted so that the pH value of the reaction aqueous solution becomes 9.0 based on the liquid temperature of 25 ° C., and then 25 mass% sodium hydroxide. Start supplying aqueous solution, add aqueous ammonia solution, maintain ammonium ion concentration at 15 g / L, and continue crystallization for 3 hours while controlling pH value to 9.0 based on liquid temperature of 25 ° C. And the stirring was stopped to complete the crystallization. In the particle growth step, the product obtained by crystallization was washed with water, filtered and dried to obtain a compound.

粒子成長工程における晶析において、pHは、pHコントローラにより、25質量%水酸化ナトリウム水溶液の供給流量を調整することで制御され、その変動幅は、設定値の上下0.2の範囲内であった。   In the crystallization in the particle growth process, the pH is controlled by adjusting the supply flow rate of the 25% by mass sodium hydroxide aqueous solution by the pH controller, and the fluctuation range is within the range of 0.2 above and below the set value. It was.

粒子成長工程では、その後、タップ密度を測定するため、得られた化合物を500℃で熱処理した後、解砕してタップ密度と粒度分布を測定し、その結果を表1に示した。更に、粒子成長工程では、得られた化合物の形状を電子顕微鏡により1000倍及び5000倍で観察したところ、図3及び図4に示すように、緻密な球状粒子をなしていた。   In the particle growth process, in order to measure the tap density, the obtained compound was heat-treated at 500 ° C. and then crushed to measure the tap density and the particle size distribution. The results are shown in Table 1. Further, in the particle growth step, the shape of the obtained compound was observed at 1000 times and 5000 times with an electron microscope, and as a result, dense spherical particles were formed as shown in FIGS.

(実施例2)
実施例2では、核生成工程及び粒子成長工程におけるアンモニウムイオン濃度を10g/Lとした以外は、実施例1と同様にして、化合物を得ると共にタップ密度と粒度分布を測定し、その結果を表1に示した。
(Example 2)
In Example 2, except that the ammonium ion concentration in the nucleation step and the particle growth step was set to 10 g / L, a compound was obtained and the tap density and the particle size distribution were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2. It was shown in 1.

(実施例3)
実施例3では、核生成工程及び粒子成長工程におけるアンモニウムイオン濃度を5g/Lとした以外は、実施例1と同様にして、化合物を得ると共にタップ密度と粒度分布を測定し、その結果を表1に示した。
Example 3
In Example 3, except that the ammonium ion concentration in the nucleation step and the particle growth step was changed to 5 g / L, a compound was obtained and the tap density and the particle size distribution were measured in the same manner as in Example 1. It was shown in 1.

(実施例4)
実施例4では、核生成工程において、25質量%アンモニア水に替えて25質量%水酸化ナトリウム水溶液により、pH値を液温25℃基準で8.5としたことと、粒子成長工程において、アンモニアを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、化合物を得ると共にタップ密度と粒度分布を測定し、その結果を表1に示した。更に、実施例4では、得られた化合物の形状を電子顕微鏡により1000倍及び5000倍で観察したところ、図5及び図6に示すように、実施例1で得られた粒子よりも更に緻密な球状粒子をなしていた。
(Example 4)
In Example 4, in the nucleation step, the pH value was set to 8.5 based on the liquid temperature of 25 ° C. with a 25% by mass aqueous sodium hydroxide solution instead of 25% by mass ammonia water. The compound was obtained and the tap density and particle size distribution were measured in the same manner as in Example 1 except that was not added. The results are shown in Table 1. Furthermore, in Example 4, when the shape of the obtained compound was observed with an electron microscope at 1000 times and 5000 times, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, the particles obtained in Example 1 were more dense. It formed spherical particles.

(比較例1)
比較例1では、核生成工程及び粒子成長工程において、炭酸ガスを吹き込まなかったこと、アンモニウムイオン濃度を13g/Lとしたこと、及びpH値を液温25℃基準で11.0としたこと以外は、実施例1と同様にして、化合物を得ると共にタップ密度と粒度分布を測定し、その結果を表1に示した。更に、比較例1では、得られた化合物の形状を電子顕微鏡により1000倍及び5000倍で観察したところ、図7及び図8に示すように、粗密な板状結晶の凝集粒子をなしていた。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, except that carbon dioxide gas was not blown in the nucleation step and the particle growth step, the ammonium ion concentration was 13 g / L, and the pH value was 11.0 based on the liquid temperature of 25 ° C. Was the same as in Example 1 to obtain a compound and measure the tap density and particle size distribution. The results are shown in Table 1. Further, in Comparative Example 1, when the shape of the obtained compound was observed with an electron microscope at 1000 times and 5000 times, aggregated particles of coarse plate crystals were formed as shown in FIGS.

(評価)
実施例1〜実施例4において得られたニッケルコバルトマンガン化合物は、表1に示す通り、平均粒径及び粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/平均粒径〕値の何れもが、好ましい範囲にあった。
(Evaluation)
As shown in Table 1, the nickel cobalt manganese compound obtained in Examples 1 to 4 is an index indicating the average particle size and the spread of the particle size distribution [(d90-d10) / average particle size] Was in the preferred range.

また、これらの化合物は、表1に示す通り、粒度分布が良好で粒径がほぼ揃った粒子となり、且つタップ密度が向上して高密度であった。特に、実施例4では、アンモニアを添加しないことで、表1に示す通り、より高いタップ密度のニッケルコバルトマンガン化合物が得られた。   Further, as shown in Table 1, these compounds were particles having a good particle size distribution and substantially uniform particle sizes, and the tap density was improved and the compounds were high in density. In particular, in Example 4, a nickel cobalt manganese compound having a higher tap density was obtained as shown in Table 1 by not adding ammonia.

一方、比較例1において得られたニッケルコバルトマンガン化合物は、表1に示す通り、平均粒径及び〔(d90−d10)/平均粒径〕値の何れもが、好ましい範囲にあった。しかしながら、比較例1では、実施例1〜実施例4と比較して、表1に示す通り、タップ密度が向上した高密度のニッケルコバルトマンガン化合物が得られなかった。   On the other hand, as shown in Table 1, the nickel cobalt manganese compound obtained in Comparative Example 1 had both an average particle size and a value of [(d90-d10) / average particle size] within a preferable range. However, in Comparative Example 1, as shown in Table 1, compared with Examples 1 to 4, a high-density nickel cobalt manganese compound with improved tap density was not obtained.

本発明にかかるニッケルコバルトマンガン化合物を正極活物質として非水系電解質二次電池に適用した場合に、その二次電池は、常に高容量を要求される小型携帯電子機器(ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話端末等)の電源として好適に利用することができる。   When the nickel cobalt manganese compound according to the present invention is applied as a positive electrode active material to a non-aqueous electrolyte secondary battery, the secondary battery is a small portable electronic device (a notebook personal computer or a mobile phone) that always requires a high capacity. It can be suitably used as a power source for a terminal or the like.

また、本発明にかかるニッケルコバルトマンガン化合物を正極活物質として適用した非水系電解質二次電池は、優れた安全性を有し、小型化及び高出力化が可能であることから、搭載スペースに制約を受ける輸送用機器の電源として好適に利用することができる。   In addition, the non-aqueous electrolyte secondary battery in which the nickel cobalt manganese compound according to the present invention is applied as a positive electrode active material has excellent safety, and can be reduced in size and output. It can be suitably used as a power source for transportation equipment that receives the power.

Claims (12)

晶析反応により得られるニッケルコバルトマンガン化合物粒子からニッケルコバルトマンガン化合物を製造するニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法であって、
前記ニッケルコバルトマンガン化合物は、一般式1:NiCoMn(OH)2+aで表されるニッケルコバルトマンガン複合水酸化物と、一般式2:NiCoMnCO3+aで表されるニッケルコバルトマンガン複合炭酸塩との複合物(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.45、0.05≦y≦0.45、0.6≦z≦0.9、0≦t≦0.1、0≦a≦0.5を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種以上の添加元素である。)であり、
ニッケルを含有する金属化合物、コバルトを含有する金属化合物及びマンガンを含有する金属化合物を含む混合水溶液と、アルカリ水溶液及び/又はアンモニウムイオン供給体を含有する反応前水溶液とを含む核生成反応水溶液に、炭酸ガスを吹き込みながら核生成を行う核生成工程と、
前記核生成後の前記核生成反応水溶液を、液温25℃基準におけるpH値が6.5〜10.5となるように制御した粒子成長反応水溶液に、炭酸ガスを吹き込みながら核成長を行い、ニッケルコバルトマンガン化合物粒子を得る粒子成長工程とを有することを特徴とするニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法。
A nickel cobalt manganese compound production method for producing a nickel cobalt manganese compound from nickel cobalt manganese compound particles obtained by a crystallization reaction,
The nickel cobalt manganese compound includes a general formula 1: nickel cobalt manganese composite hydroxide represented by Ni x Co y Mn z M t (OH) 2 + a and a general formula 2: Ni x Co y Mn z M t CO 3 + a. A composite of nickel cobalt manganese composite carbonate represented by the formula (wherein x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.45, 0.05 ≦ y ≦ 0.45, 0.6 ≦ z ≦ 0.9, 0 ≦ t ≦ 0.1, 0 ≦ a ≦ 0.5 is satisfied, and M is selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W It is an additive element more than seeds.)
In a nucleation reaction aqueous solution comprising a mixed aqueous solution containing a metal compound containing nickel, a metal compound containing cobalt and a metal compound containing manganese, and a pre-reaction aqueous solution containing an alkaline aqueous solution and / or an ammonium ion supplier, A nucleation step for nucleation while blowing carbon dioxide gas;
The nucleation aqueous solution after the nucleation is subjected to nucleation while blowing carbon dioxide into a particle growth reaction aqueous solution controlled so that the pH value at a liquid temperature of 25 ° C. is 6.5 to 10.5, A method for producing a nickel cobalt manganese compound, comprising a particle growth step of obtaining nickel cobalt manganese compound particles.
前記炭酸ガスの吹き込み量が、添加金属の全モル量の1倍〜5倍であることを特徴とする請求項1に記載のニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法。   2. The method for producing a nickel cobalt manganese compound according to claim 1, wherein the blowing amount of the carbon dioxide gas is 1 to 5 times the total molar amount of the added metal. 前記核生成工程では、前記核生成反応水溶液中のアンモニウムイオン濃度を、0g/L〜15g/Lの範囲内に維持し、前記粒子成長工程では、前記粒子成長反応水溶液中のアンモニウムイオン濃度を、0g/L〜20g/Lの範囲内に維持することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法。   In the nucleation step, the ammonium ion concentration in the nucleation reaction aqueous solution is maintained within a range of 0 g / L to 15 g / L. In the particle growth step, the ammonium ion concentration in the particle growth reaction aqueous solution is It maintains within the range of 0g / L-20g / L, The manufacturing method of the nickel cobalt manganese compound of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. 前記核生成後の前記核生成反応水溶液は、5分〜300分間エージングして前記粒子成長工程で用いることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法。   4. The nickel cobalt manganese compound according to claim 1, wherein the nucleation reaction aqueous solution after the nucleation is aged for 5 to 300 minutes and used in the particle growth step. 5. Manufacturing method. 前記粒子成長工程では、前記粒子成長反応水溶液として、前記核生成工程において形成された核を含有する前記核生成反応水溶液を、該核を含有する核生成反応水溶液とは異なる水溶液に対して添加したものを用いることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法。   In the particle growth step, as the particle growth reaction aqueous solution, the nucleation reaction aqueous solution containing the nuclei formed in the nucleation step is added to an aqueous solution different from the nucleation reaction aqueous solution containing the nuclei. The method for producing a nickel cobalt manganese compound according to any one of claims 1 to 4, wherein a material is used. 前記粒子成長工程では、核成長反応の開始前から該核成長反応中の間の何れかで、前記粒子成長反応水溶液の液体成分の一部を排出することを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法。   6. The particle growth step, wherein a part of the liquid component of the particle growth reaction aqueous solution is discharged either before the nucleus growth reaction is started or during the nucleus growth reaction. The manufacturing method of the nickel cobalt manganese compound of any one. 前記核生成工程及び前記粒子成長工程では、前記核生成反応水溶液及び前記粒子成長反応水溶液の温度を、30℃以上に維持することを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載のニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法。   The temperature in the said nucleation reaction aqueous solution and the said particle growth reaction aqueous solution is maintained at 30 degreeC or more in the said nucleation process and the said particle growth process, The any one of Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. The manufacturing method of the nickel cobalt manganese compound of description. 前記核生成工程では、前記混合水溶液に前記1種以上の添加元素を含む塩を溶解させた水溶液を添加した後に、又は、前記混合水溶液と前記1種以上の添加元素を含む塩を溶解させた水溶液とを同時に、前記アンモニウムイオン供給体を少なくとも含む反応前水溶液に添加して、前記核生成反応水溶液とすることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載のニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法。   In the nucleation step, after adding an aqueous solution in which the salt containing the one or more additional elements is dissolved in the mixed aqueous solution, or after dissolving the salt containing the mixed aqueous solution and the one or more additional elements. The nickel cobalt according to any one of claims 1 to 7, wherein an aqueous solution is simultaneously added to a pre-reaction aqueous solution containing at least the ammonium ion supplier to form the nucleation reaction aqueous solution. A method for producing a manganese compound. 前記粒子成長工程で得られた前記ニッケルコバルトマンガン化合物粒子を、前記1種以上の添加元素で被覆することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載のニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法。   The nickel cobalt manganese compound particles according to any one of claims 1 to 8, wherein the nickel cobalt manganese compound particles obtained in the particle growth step are coated with the one or more additional elements. Manufacturing method. 前記添加元素の被覆方法は、
所定のpHとなるように制御された前記ニッケルコバルトマンガン化合物粒子が懸濁した液中に、前記1種以上の添加元素を含む水溶液を添加して、前記ニッケルコバルトマンガン化合物粒子の表面に前記1種以上の添加元素を析出させる方法、
前記ニッケルコバルトマンガン化合物粒子と前記1種以上の添加元素を含む塩とが懸濁したスラリーを噴霧乾燥させる方法、
前記ニッケルコバルトマンガン化合物粒子と前記1種以上の添加元素を含む塩とを固相法で混合する方法
の何れかであることを特徴とする請求項9に記載のニッケルコバルトマンガン化合物の製造方法。
The coating method of the additive element is:
An aqueous solution containing the one or more additional elements is added to a liquid in which the nickel cobalt manganese compound particles controlled to have a predetermined pH are suspended, and the surface of the nickel cobalt manganese compound particles is added with the 1 A method of precipitating additional elements of seeds or more,
A method of spray drying a slurry in which the nickel cobalt manganese compound particles and the salt containing one or more additional elements are suspended;
The method for producing a nickel cobalt manganese compound according to claim 9, wherein the nickel cobalt manganese compound particles and the salt containing one or more additional elements are mixed by a solid phase method.
般式1:NiCoMn(OH)2+aで表されるニッケルコバルトマンガン複合水酸化物と、一般式2:NiCoMnCO3+aで表されるニッケルコバルトマンガン複合炭酸塩との複合物(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.45、0.05≦y≦0.45、0.6≦z≦0.9、0≦t≦0.1、0≦a≦0.5を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種以上の添加元素である。)で表され、複数の一次粒子が凝集して形成された略球状の二次粒子から構成されてなり、
前記一次粒子は、平均粒径10nm〜100nmであり、前記二次粒子は、平均粒径が3μm〜10μmであり、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/平均粒径〕が0.55以下であることを特徴とするニッケルコバルトマンガン化合物。
One general formula 1: Ni x Co y Mn z M t (OH) and nickel-cobalt-manganese composite hydroxide represented by 2 + a, Formula 2: Ni x Co y Mn z M t CO nickel cobalt represented by 3 + a Compound with manganese complex carbonate (wherein x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.45, 0.05 ≦ y ≦ 0.45, 0.6 ≦ z ≦ 0.9, 0 ≦ t ≦ 0.1, 0 ≦ a ≦ 0.5, M is one or more additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W And is composed of substantially spherical secondary particles formed by aggregation of a plurality of primary particles,
The primary particles have an average particle size of 10 nm to 100 nm, and the secondary particles have an average particle size of 3 μm to 10 μm, which is an index indicating the spread of the particle size distribution [(d90−d10) / average particle size]. Is a nickel cobalt manganese compound, characterized in that it is 0.55 or less.
前記1種以上の添加元素が、前記二次粒子の内部に均一に分布及び/又は該二次粒子の表面を均一に被覆していることを特徴とする請求項11に記載のニッケルコバルトマンガン化合物。   The nickel-cobalt-manganese compound according to claim 11, wherein the one or more additive elements are uniformly distributed in the secondary particles and / or uniformly cover the surfaces of the secondary particles. .
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