特許 7319026 非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体、非水系電解質二次電池用正極活物質、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-24

(45)【発行日】2023-08-01

(54)【発明の名称】非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体、非水系電解質二次電池用正極活物質、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/505 20100101AFI20230725BHJP

   C01G 53/00 20060101ALI20230725BHJP

   H01M 4/525 20100101ALI20230725BHJP

【ＦＩ】

H01M4/505

C01G53/00 A

H01M4/525

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2017136522

(22)【出願日】2017-07-12

(65)【公開番号】P2019021422

(43)【公開日】2019-02-07

【審査請求日】2020-03-23

【審判番号】

【審判請求日】2021-12-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】植草 吉幸男

【合議体】

【審判長】井上 信一

【審判官】畑中 博幸

【審判官】山本 章裕

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／１０８１６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１０８５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７２１７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H01M4/00-4/62

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一般式Ｎｉ_ｘＣｏ_ｙＭｎ_ｚＣＯ_３（但し、式中において、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦０．４、０．５５≦ｚ≦０．８を満たす。）で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、
水素を含有する官能基と、を含んでおり、
含有する水素Ｈと、含有する金属成分Ｍｅとの物質量比であるＨ／Ｍｅが１．６０以上であり、
複数の一次粒子が凝集した二次粒子を含み、
前記二次粒子は、平均粒径が１５μｍ以上４５μｍ以下である非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体。

【請求項2】

リチウム金属複合酸化物を含む非水系電解質二次電池用正極活物質であって、
前記リチウム金属複合酸化物は、一般式Ｌｉ_１＋αＮｉ_ｘＣｏ_ｙＭｎ_ｚＯ_２（０．２５≦α≦０．５５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦０．４、０．５５≦ｚ≦０．８）で表され、
複数の一次粒子が凝集した、二次粒子を含み、
前記二次粒子は、平均粒径が１２μｍ以上４０μｍ以下であり、
前記二次粒子は多孔質な二次粒子を含んでおり、前記多孔質な二次粒子のうち、前記二次粒子の内部の空隙率が１０％以上３０％以下である二次粒子の個数割合が８０％以上あり、
タップ密度が１．９ｇ／ｃｃ以上である非水系電解質二次電池用正極活物質。

【請求項3】

比表面積が、１．５ｍ^２／ｇ以上である請求項２に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。

【請求項4】

前記非水系電解質二次電池用正極活物質５２．５ｍｇ、アセチレンブラック１５ｍｇ、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）７．５ｍｇをＮ－メチル－２－ピロリドンと共に混合し、１００ＭＰａの圧力で直径１１ｍｍ、厚さ１００μｍにプレス成形し、さらに真空乾燥機中、１２０℃で１２時間乾燥して得られた正極と、
直径１４ｍｍの円盤状に打ち抜かれた、黒鉛粉末と、ポリフッ化ビニリデンが銅箔に塗布された負極と、
膜厚２５μｍのポリエチレン多孔膜であるセパレータと、
１ＭのＬｉＣｌＯ₄を支持電解質とするエチレンカーボネートとジエチルカーボネートの等量混合液である電解液とを用いた電池を用いて評価を行った場合の、
高放電レート条件（２Ｃ）での放電容量が、１９５ｍＡｈ／ｇ以上である請求項２または請求項３に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。

【請求項5】

一般式Ｎｉ_ｘＣｏ_ｙＭｎ_ｚＣＯ_３（但し、式中において、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦０．４、０．５５≦ｚ≦０．８を満たす。）で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含み、含有する水素Ｈと、含有する金属成分Ｍｅとの物質量比であるＨ／Ｍｅが１．６０以上である非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法であって、
炭酸イオンの存在下、アルカリ性物質および／またはアンモニウムイオン供給体を含有する初期水溶液と、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを、混合した混合水溶液において核を生成し、生成した前記核を成長させる晶析工程を有し、
前記晶析工程は、前記混合水溶液のｐＨ値を、反応温度４０℃基準において６．５以上９．５以下に制御し、酸素含有雰囲気下で実施する非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。

【請求項6】

前記晶析工程は、
前記初期水溶液と、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを、混合した前記混合水溶液において前記核を生成する核生成工程と、
前記核生成工程で形成した前記核を成長させる粒子成長工程と、を有し、
前記核生成工程では前記混合水溶液のｐＨ値を、反応温度４０℃基準において６．５以上９．０以下に制御し、前記粒子成長工程では前記混合水溶液のｐＨ値を反応温度４０℃基準において７．０以上９．５以下に制御し、
前記核生成工程は、酸素含有雰囲気下で実施する請求項５に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。

【請求項7】

前記粒子成長工程は、前記核生成工程後の前記混合水溶液に、炭酸イオンの存在下、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを添加、混合する工程であって、
前記粒子成長工程の間、前記混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度が、０ｇ／Ｌ以上２０ｇ／Ｌ以下である請求項６に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。

【請求項8】

前記核生成工程では、前記混合水溶液の温度を、３０℃以上に維持する請求項６または請求項７に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。

【請求項9】

前記アンモニウムイオン供給体は、炭酸アンモニウム水溶液、アンモニア水、塩化アンモニウム水溶液、硫酸アンモニウム水溶液から選択された１種類以上であり、
前記アルカリ性物質は、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムから選択された１種類以上である請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。

【請求項10】

請求項５乃至請求項９のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法により得られた非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を、８０℃以上６００℃以下の温度で熱処理する熱処理工程と、
前記熱処理工程により得られた粒子に対してリチウム化合物を添加、混合してリチウム混合物を形成する混合工程と、
前記リチウム混合物を、酸化性雰囲気中、６００℃以上１０００℃以下の温度で焼成する焼成工程と、を有する、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体、非水系電解質二次電池用正極活物質、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。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。

【0005】

係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_２）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_２）、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２）、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸化物（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、リチウムニッケルマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_０．５Ｏ_２）、リチウム過剰ニッケルコバルトマンガン複合酸化物（Ｌｉ_２ＭｎＯ_３－ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２）等のリチウム複合酸化物が提案されている。

【0006】

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。）。

【0007】

そして、係るリチウム過剰ニッケルコバルトマンガン複合酸化物を得るための前駆体の製造方法が、例えば特許文献１や、特許文献２に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１１－０２８９９９号公報

【文献】特開２０１１－１４６３９２号公報

【非特許文献】

【0009】

【文献】「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

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところで、リチウムイオン二次電池の高出力化を目指すためには、単位容積当りの電池特性を向上させることが求められる。そして、単位容積当りの電池特性を向上させる方法として、正極活物質を適切な構造とすることが考えられる。

【0011】

しかしながら、特許文献１、２においては、前駆体の製造方法や、該前駆体を用いて製造される正極活物質の組成等については開示されているものの、正極活物質の粒子の構造については言及しておらず、特に、二次粒子の内部構造についての検討はなされていない。

【0012】

本発明の発明者らの検討によれば、単位容積当りの電池特性を向上させるためには、粒径が大きく、充填性の高い正極活物質とすることが考えられる。そして、この際、多孔質な粒子を含む正極活物質とすることで、粒径を大きくしても正極負極間の移動距離を抑制することができるため、特に単位容積当りの電池特性を高めることが可能になることを見出した。

【0013】

そこで上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の一側面では、粒径が大きく、多孔質な粒子を含有する非水系電解質二次電池用正極活物質を形成できる、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、
一般式Ｎｉ_ｘＣｏ_ｙＭｎ _ｚ ＣＯ_３（但し、式中において、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦０．４、０．５５≦ｚ≦０．８を満たす。）で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、
水素を含有する官能基と、を含んでおり、
含有する水素Ｈと、含有する金属成分Ｍｅとの物質量比であるＨ／Ｍｅが１．６０以上であり、
複数の一次粒子が凝集した二次粒子を含み、
前記二次粒子は、平均粒径が１５μｍ以上４５μｍ以下である非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を提供する。

【発明の効果】

【0015】

本発明の一態様によれば、粒径が大きく、多孔質な粒子を含有する非水系電解質二次電池用正極活物質を形成できる、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法のフロー図。

【図2】本発明の実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法のフロー図。

【図3】本発明に係る実施例１において得られた非水系電解質二次電池用正極活物質のＳＥＭ観察画像。

【図4】本発明に係る実施例１において作製したコイン型電池の断面構成の説明図。

【図5】比較例２において得られた非水系電解質二次電池用正極活物質のＳＥＭ観察画像。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
［非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体］
本実施形態ではまず、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の一構成例について説明する。

【0018】

本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体は、一般式Ｎｉ_ｘＣｏ_ｙＭｎ_ｚＭ_ｔＣＯ_３（但し、式中において、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｔ＝１、０．０５≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦０．４、０．５５≦ｚ≦０．８、０≦ｔ≦０．１を満たし、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗから選択される１種類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炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含むことができる。

【0019】

そして、含有する水素Ｈと、含有する金属成分Ｍｅとの物質量比であるＨ／Ｍｅを１．６０以上とすることができる。

【0020】

また、本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体は、複数の一次粒子が凝集した二次粒子を含むことができ、該二次粒子は平均粒径が１５μｍ以上４５μｍ以下であることが好ましい。

【0021】

本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体（以下、単に「前駆体」とも記載する）は、上述のように、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基とを含むことができる。なお、前駆体は、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基とから構成することもできる。

【0022】

本実施形態の前駆体は、微細な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を含むことができ、該二次粒子から構成することもできる。

【0023】

ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含む本実施形態の前駆体は、二次粒子の平均粒径が１５μｍ以上４５μｍ以下と大粒径であり均一性が高く、非水系電解質二次電池用正極活物質の原料、すなわち前駆体として用いることができる。

【0024】

以下に、本実施形態の前駆体について具体的に説明する。
（組成）
ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物は、上述のように、一般式：Ｎｉ_ｘＣｏ_ｙＭｎ_ｚＭ_ｔＣＯ_３で表される塩基性炭酸塩形態のニッケルコバルトマンガン複合物である。

【0025】

但し、上記一般式中において、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｔ＝１、０．０５≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦０．４、０．５５≦ｚ≦０．８、０≦ｔ≦０．１を満たし、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗから選択される１種類以上の添加元素である。

【0026】

なお、本実施形態の前駆体は、一般式１：ｘＭｎ_２（ＣＯ_３）_３・ｙＭｎ（ＯＨ）_３、一般式２：ｘＣｏ（ＣＯ_３）_２・ｙＣｏ（ＯＨ）_２・ｚＨ_２Ｏおよび、一般式３：Ｎｉ_４ＣＯ_３（ＯＨ）_６（Ｈ_２Ｏ）_４などで表される炭酸塩や水酸化物の混合した組成不定の化合物を含むことができ、係る状態をまとめて既述の一般式で表したものである。

【0027】

本実施形態の前駆体を、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さらに向上させるために、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物には、上述のように１種類以上の添加元素を添加することもできる。

【0028】

Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗから選択される１種類以上の添加元素は、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、および／また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。

【0029】

ただし、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物では、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恐れがある。

【0030】

また、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物が添加元素を含有していない場合でも、本実施形態の前駆体を用いて作製した正極活物質は、サイクル特性や、出力特性等の電池特性について、十分な特性を有している。このため、添加元素を含有しなくてもよい。

【0031】

このため、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ことが好ましい。

【0032】

添加元素は、前駆体が含有する二次粒子（以下、単に「前駆体粒子」とも記載する）の内部に均一に分布および／また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。

【0033】

ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物において、添加元素の状態は特に限定されるものではない。ただし、添加元素は、上述のようにニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物内部に均一に分布および／または表面に均一に被覆していることが好ましい。これは、添加元素が、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物内部、および／または表面に分布（被覆）することで、本実施形態の前駆体を正極活物質の前駆体として用いた場合に電池特性
を特に向上させることができるためである。

【0034】

なお、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物では、１種類以上の添加元素の添加量が特に少ない場合でも、電池特性を向上させる効果を十分に高めるために、該炭酸塩複合物内部より炭酸塩複合物表面における１種類以上の添加元素の濃度を高めることが好ましい。

【0035】

以上のように、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物では、１種類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。

【0036】

また、本実施形態の前駆体は、既述の水素を含有する官能基を含むことができる。水素を含有する官能基としては、例えば水素基や、ヒドロキシル基等が挙げられる。水素を含有する官能基は、製造工程で混入するものであり、本実施形態の前駆体が含有する水素Ｈと、含有する金属成分Ｍｅとの物質量比であるＨ／Ｍｅを１．６０以上とすることで、正極活物質とした場合に多孔質な粒子とすることができ、好ましい。

【0037】

なお、ここでいう前駆体が含有する金属成分Ｍｅとは、上記一般式で挙げたＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、及び添加元素であるＭが挙げられる。

【0038】

また、本実施形態の前駆体は、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物、及び水素を含有する官能基以外の成分、を含有することもできるが、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物、及び水素を含有する官能基から構成することもできる。なお、本実施形態の前駆体が、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物、及び水素を含有する基から構成される場合であっても、製造工程等での不可避成分を含有することを排除するものではない。
（２）平均粒径
本実施形態の前駆体は一次粒子が凝集した二次粒子を含有することができ、該二次粒子は略球状を有することができる。二次粒子は、その平均粒径が１５μｍ以上４５μｍ以下であることが好ましい。特に、本実施形態の前駆体が含有する二次粒子は、平均粒径が１５μｍ以上３５μｍ以下であることがより好ましい。

【0039】

なお、平均粒径とは、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布において、各粒径における粒子数を粒径の大きい側から累積し、累積体積が全粒子の合計体積の５０％での粒径を意味する。以下、本明細書における平均粒径とは同様の意味を有する。

【0040】

本実施形態の前駆体が含有する二次粒子の平均粒径を１５μｍ以上４５μｍ以下とすることで、例えば、本実施形態の前駆体を原料として得られる正極活物質が含有する粒子を、所定の平均粒径とすることができる。

【0041】

このため、本実施形態の前駆体から作製した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、本実施形態の前駆体が含有する二次粒子の平均粒径は、得られる正極活物質が含有する粒子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と密接な関連性を有する。

【0042】

前駆体が含有する二次粒子の平均粒径を１５μｍ以上とすることで、該前駆体から得られる正極活物質が含有する二次粒子の平均粒径を例えば１２μｍ以上と、十分に大きくすることができ、正極の充填密度を高め、容積あたりの電池容量を高めることができる。

【0043】

一方、前駆体が含有する二次粒子の平均粒径が４５μｍを超えると、得られる正極活物質の比表面積が低下して、電解質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恐れがある。

【0044】

このため、本実施形態の前駆体が含有する二次粒子の平均粒径は１５μｍ以上４５μｍ以下であることが好ましい。
［非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法］
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法（以下、単に「前駆体の製造方法」とも記載する）の一構成例について説明する。

【0045】

なお、本実施形態の前駆体の製造方法により、既述の前駆体を製造することができるため、既に説明した内容については、一部説明を省略する。

【0046】

本実施形態の前駆体の製造方法は、晶析反応によって前駆体を得ることができ、必要に応じて得られた前駆体を洗浄及び乾燥することができる。

【0047】

具体的には、本実施形態の前駆体の製造方法は、一般式Ｎｉ_ｘＣｏ_ｙＭｎ_ｚＭ_ｔＣＯ_３（但し、式中において、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｔ＝１、０．０５≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦０．４、０．５５≦ｚ≦０．８、０≦ｔ≦０．１を満たし、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗから選択される１種類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炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含む非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法に関し、以下の工程を有することができる。

【0048】

炭酸イオンの存在下、アルカリ性物質および／またはアンモニウムイオン供給体を含有する初期水溶液と、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを、混合した混合水溶液において核を生成し、生成した前記核を成長させる晶析工程。

【0049】

そして、晶析工程は、混合水溶液のｐＨ値を、反応温度４０℃基準において６．５以上９．５以下に制御し、酸素含有雰囲気下で実施することができる。

【0050】

図１に示した、本実施形態の前駆体の製造方法のフローの一構成例について、以下に説明する。図１に示すように、本実施形態の前駆体の製造方法は、晶析工程を有している。

【0051】

以下、本実施形態の前駆体の製造方法の晶析工程について、具体的に説明する。
（１）晶析工程
図１に示すように、晶析工程ではまず、反応槽においてイオン交換水(水)と、アルカリ性物質および／またはアンモニウムイオン供給体とを混合し、初期水溶液を調製できる。

【0052】

アンモニウムイオン供給体は、特に限定されるものではないが、炭酸アンモニウム水溶液、アンモニア水、塩化アンモニウム水溶液、硫酸アンモニウム水溶液から選択された１種類以上であることが好ましい。

【0053】

また、アルカリ性物質についても特に限定されるものではないが、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムから選択された１種類以上であることが好ましい。

【0054】

なお、初期水溶液には必要に応じて酸性の物質を添加してｐＨ値を６．５以上９．５以下に調整することが好ましく、６．５以上９．０以下に調整することがより好ましく、７．０以上８．５以下に調整することがさらに好ましい。

【0055】

晶析工程の間、混合水溶液も設定ｐＨ値が上記範囲にあることが好ましい。なお、晶析工程の間には混合水溶液のｐＨ値が微変動することから、晶析工程の間の混合水溶液のｐＨ値の最大値を晶析工程の混合水溶液のｐＨ値とすることができ、該混合水溶液のｐＨ値が上記範囲にあることが好ましい。

【0056】

酸性の物質としては、特に限定されるものではなく、例えば硫酸等を好ましく用いることができる。なお、酸性の物質としては、初期水溶液に添加する金属成分を含有する水溶液を調製する際に用いる金属塩と同じ種類の酸を用いることが好ましい。

【0057】

なお、晶析工程の間、ｐＨ値は中心値（設定ｐＨ値）の上下０．０５以内に制御されていることが好ましい。

【0058】

晶析工程では、初期水溶液を調製した反応槽内に酸素含有ガスを吹き込むことにより雰囲気制御を行った後、後述する金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を例えば一定流量で供給し、混合水溶液のｐＨ値を所定の範囲に入るように制御できる。これにより、混合水溶液中に含まれている溶存酸素や、反応槽に供給した酸素含有ガスに含まれる酸素などと反応し炭酸塩の単一結晶ではない不定形の微細な粒子が生成される。また、酸素含有ガスを吹き込むことにより、不活性ガス雰囲気の場合と比較して前駆体に対して水素を含有する官能基を混入しやすくすることができ、得られる前駆体が含有する水素Ｈと、含有する金属成分Ｍｅとの物質量比であるＨ／Ｍｅを１．６０以上とすることができる。

【0059】

なお、晶析工程は、酸素雰囲気下で実施することが好ましいため、例えば、初期水溶液に金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を添加している間も継続して反応槽内に酸素含有ガスを供給することもできる。

【0060】

反応槽内に酸素含有ガスを供給する場合、該酸素含有ガスの供給量は、混合水溶液中の溶存酸素濃度を測定することで確認できる。核生成工程中に混合水溶液中の溶存酸素が消費されるため混合水溶液中の溶存酸素量が飽和量の半分以上であれば反応に十分な溶存酸素／酸素が供給できていることになる。

【0061】

酸素含有ガスとしては、例えば空気等の酸素を含有する各種ガスを用いることができる。

【0062】

晶析工程では、反応槽内で初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを添加、混合することで混合水溶液を形成することができる。

【0063】

なお、初期水溶液に金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加する際、得られる混合水溶液のｐＨ値は、反応温度４０℃基準において、６．５以上９．５以下の範囲で一定に制御されていることが好ましい。特に得られる混合水溶液のｐＨ値は、反応温度４０度基準において、６．５以上９．０以下の範囲で一定に制御されていることがより好ましく、７．０以上８．５以下の範囲で一定に制御されていることがよりさらに好ましい。このため、ニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液は一度に添加するのではなく、初期水溶液に徐々に滴下することが好ましい。

【0064】

また、混合水溶液のｐＨを制御するため、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を滴下するのに合わせて、ｐＨ調整水溶液もあわせて滴下することができる。この際のｐＨ調整水溶液としては、特に限定されないが、例えばアルカリ性物質および／またはアンモニウムイオン供給体を含有する水溶液を用いることができる。なお、アルカリ性物質、アンモニウムイオン供給体としては特に限定されないが、初期水溶液において説明したものと同様の物質を用いることができる。ｐＨ調整水溶液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、得られた混合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、混合水溶液のｐＨ値が所定の範囲に保持されるように、添加すればよい。

【0065】

そして、上述のように初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を添加することで得られた、混合水溶液の中で前駆体の核となる粒子を生成できる。混合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ことができる。

【0066】

ここで、晶析工程で初期水溶液に添加する、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とについて説明する。

【0067】

金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液と、においては、各金属成分を含有する金属化合物を含有することができる。すなわち、例えば金属成分としてコバルトを含有する水溶液であれば、コバルトを含有する金属化合物を含むことができる。

【0068】

そして、金属化合物としては、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る。具体的には例えば、硫酸ニッケル、硫酸コバルト、硫酸マンガン等を好適に用いることができる。

【0069】

これらの、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とは、予め、一部、または全部を混合し、金属成分含有混合水溶液として、初期水溶液に添加できる。

【0070】

得られる前駆体中の各金属の組成比は、金属成分含有混合水溶液中の各金属の組成比と同様となる。このため、晶析工程で初期水溶液に添加する、金属成分含有混合水溶液中に含まれる、各金属の組成比は、生成する前駆体における各金属の組成比と等しくなるように、例えば溶解する金属化合物の割合を調整して金属成分含有混合水溶液を調製することが好ましい。

【0071】

なお、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等には、それぞれの金属成分を含有する水溶液を所定の割合で同時に初期水溶液に添加してもよい。

【0072】

各金属成分を含有する水溶液を混合せず、個別に初期水溶液に添加する場合、添加する金属成分を含有する水溶液全体で、含まれる各金属の組成比が、生成する前駆体における各金属の組成比と等しくなるように、各金属成分を含有する水溶液を調製することが好ましい。

【0073】

既述の様に、本実施形態の前駆体の製造方法により製造する前駆体は、一般式Ｎｉ_ｘＣｏ_ｙＭｎ_ｚＭ_ｔＣＯ_３（但し、式中において、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｔ＝１、０．０５≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦０．４、０．５５≦ｚ≦０．８、０≦ｔ≦０．１を満たし、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗから選択される１種類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炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含むことができる。

【0074】

すなわち、ニッケル、コバルト、マンガン以外に、添加元素をさらに含有することもできる。

【0075】

このため、晶析工程では必要に応じて、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗから選択される１種類以上の添加元素（以下、単に「添加元素」とも記載する）を含む水溶液（以下、単に「添加元素を含む水溶液」とも記載する）も初期水溶液に添加することができる。

【0076】

なお、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を混合して、金属成分含有混合水溶液としてから初期水溶液に添加する場合は、該金属成分含有混合水溶液に、添加元素を含む水溶液を添加、混合しておいても良い。

【0077】

また、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を混合せずに個別に初期水溶液に添加する場合は、これに併せて、添加元素を含む水溶液を個別に初期水溶液に添加できる。

【0078】

ここで、添加元素を含む水溶液は、例えば添加元素を含有する化合物を用いて調製できる。そして、添加元素を含有する化合物としては、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が挙げられ、添加する元素にあわせて化合物を選択することができる。

【0079】

既述のように、添加元素は、前駆体が含有する核粒子の内部に均一に分布および／または核粒子の表面を均一に被覆されていることが好ましい。

【0080】

そして、混合水溶液に、上述した添加元素を含む水溶液を添加することで、添加元素を、前駆体が含有する核粒子の内部に均一に分散させることができる。

【0081】

また、前駆体の二次粒子の表面を、添加元素で均一に被覆するためには、例えば晶析工程終了後、添加元素で被覆する被覆工程を実施することができる。被覆工程については後述する。

【0082】

また、晶析工程では、炭酸イオンの存在下、初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加、混合して、混合水溶液とし、該混合水溶液において、核を生成、成長することができる。この際、炭酸イオンの供給方法は特に限定されるものではなく、例えば反応槽内に後述する酸素含有ガスと共に二酸化炭素ガスを供給することで混合水溶液に炭酸イオンを供給することができる。また、初期水溶液や、ｐＨ調整水溶液を調製する際に炭酸塩を用いて、炭酸イオンを供給することもできる。

【0083】

ここまで説明したように、晶析工程では、炭酸イオンの存在下、初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加、混合して、混合水溶液とし、該混合水溶液において、核を生成、成長できる。

【0084】

この際、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を混合して、金属成分含有混合水溶液としてから初期水溶液に添加する場合、初期水溶液に添加する金属成分含有混合水溶液中の金属化合物の濃度は、１ｍｏｌ／Ｌ以上２．６ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましく、１．５ｍｏｌ／Ｌ以上２．２ｍｏｌ／Ｌ以下であることがより好ましい。

【0085】

これは、金属成分含有混合水溶液中の金属化合物の濃度を１ｍｏｌ／Ｌ以上とすることで、反応槽当たりの晶析物量を十分に確保でき、生産性を高めることができるからである。一方、金属成分含有混合水溶液中の金属化合物の濃度が２．６ｍｏｌ／Ｌ以下とすることで、結晶が再析出して設備の配管を詰まらせる等の不具合が生じることをより確実に防げるからである。

【0086】

なお、金属化合物の濃度とは、混合水溶液に添加した、金属成分としてニッケルを含有する水溶液、金属成分としてコバルトを含有する水溶液、金属成分としてマンガンを含有する水溶液、及び場合によってはさらに添加した添加元素を含む水溶液、に由来する金属化合物の濃度を意味する。

【0087】

晶析工程において、混合水溶液の温度は、２０℃以上に維持することが好ましく、３０℃以上に維持することがより好ましい。なお、晶析工程における混合水溶液の温度の上限は特に限定されないが、例えば７０℃以下であることが好ましく、５０℃以下であることがより好ましい。

【0088】

これは、晶析工程において、混合水溶液の温度を２０℃以上とすることで、溶解度を高くし、核発生を容易に制御することができるからである。

【0089】

一方、晶析工程において、混合水溶液の温度が７０℃以下とすることで、一次結晶に歪が生じることを防ぎ、正極活物質とした場合に、タップ密度を十分に高くすることができるからである。

【0090】

晶析工程において、混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度は特に限定されないが、例えば０ｇ／Ｌ以上２０ｇ／Ｌ以下であることが好ましく、特に一定値に保たれていることが好ましい。

【0091】

混合水溶液中のｐＨ値や、その他アンモニウムイオン濃度、溶存酸素量等については、それぞれ一般的なｐＨ計、イオンメータ、溶存酸素計によって測定することが可能である。

【0092】

前駆体の含有する二次粒子の粒径は、晶析工程の反応の時間により制御することができる。

【0093】

すなわち、晶析工程では、所望の粒径に成長するまで反応を継続すれば、所望の粒径の二次粒子を有する前駆体を得ることができる。このため、得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径が１５μｍ以上４５μｍ以下となるまで晶析工程を実施することが好ましい。具体的には、晶析工程は、得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径が１５μｍ以上４５μｍ以下となるように、その時間を設定することが好ましい。特に得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径が１５μｍ以上３５μｍ以下となるようにその時間を設定することがより好ましい。例えば予備試験を行い、晶析工程の時間と、得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径との関係を求めておき、晶析工程の時間を設定することが好ましい。

【0094】

本実施形態の前駆体の製造方法では、晶析工程における反応が完了するまで生成物である前駆体を回収しない方式の装置を用いることが好ましい。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が挙げられる。係る装置を採用することで、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、好ましい。

【0095】

また、反応槽の雰囲気を制御するため、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ことが好ましい。

【0096】

反応槽の雰囲気制御が可能な装置を用いることで、前駆体の含有する粒子を、上述した通りの構造のものとすることができると共に、共沈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、すなわち、粒度分布の範囲の狭い粒子を得ることができる。

【0097】

なお、ここまで晶析工程を連続した１つの工程とした例を示したが、係る形態に限定されない。例えば晶析工程は、核生成工程と、粒子成長工程とを有することもできる。すなわち、晶析工程を、核生成工程と、粒子成長工程とに分けて実施することもできる。

【0098】

この場合、晶析工程は、以下の工程を有することができる。
初期水溶液と、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを、混合した混合水溶液において核を生成する核生成工程。
核生成工程で生成した核を成長させる粒子成長工程。
そして、核生成工程では混合水溶液のｐＨ値を、反応温度４０℃基準において６．５以上９．０以下に、粒子成長工程では混合水溶液のｐＨ値を、反応温度４０℃基準において７．０以上９．５以下に制御することができる。核生成工程は、酸素含有雰囲気下で実施することができる。

【0099】

以下、核生成工程と、粒子成長工程とについて図２に示したフロー図を用いて具体的に説明する。なお、上述の晶析工程と重複する事項については一部説明を省略する。

【0100】

図２に示した、本実施形態の前駆体の製造方法のフローの一構成例について、以下に説明する。図２に示すように、本実施形態の前駆体の製造方法の晶析工程は、（Ａ）核生成工程と、核生成工程を行った後、前駆体粒子を共沈法により生成させる（Ｂ）粒子成長工程とを有することもできる。

【0101】

このように、晶析工程を核生成工程と、核成長工程とを分けることで、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）とを明確に分離している。これにより、特に狭い粒度分布を持つ前駆体の粒子を得ることができる。なお、両工程の間には原料の添加を停止し、撹拌のみを行う核解砕工程を含むこともできる。

【0102】

以下、核生成工程と粒子成長工程とについて、具体的に説明する。
（核生成工程）
核生成工程について、図２を参照して説明する。

【0103】

図２に示すように、核生成工程ではまず、反応槽においてイオン交換水(水)と、アルカリ性物質および／またはアンモニウムイオン供給体とを混合し、初期水溶液を調製できる。

【0104】

アンモニウムイオン供給体、及びアルカリ性物質については晶析工程において既述の化合物を好ましく用いることができる。

【0105】

核生成工程では、初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を添加した混合水溶液について、後述する粒子成長工程よりも低いｐＨ値に維持することが好ましい。これは、混合水溶液のｐＨ値を低く維持することで、混合水溶液内の核を小さく、かつ数を増やすことができ、得られる前駆体に含まれる二次粒子の粒子径を小さくすることが可能になるからである。

【0106】

そこで、初期水溶液には必要に応じて酸性の物質を添加してｐＨ値を６．５以上９．０以下に調整することが好ましく、７．０以上８．５以下に調整することがより好ましい。

【0107】

核生成工程の間、混合水溶液もｐＨ値が上記範囲にあることが好ましい。なお、核生成工程の間には混合水溶液のｐＨ値が微変動することから、核生成工程の間の混合水溶液のｐＨ値の最大値を核生成工程の混合水溶液のｐＨ値とすることができ、該混合水溶液のｐＨ値が上記範囲にあることが好ましい。

【0108】

酸性の物質としては、特に限定されるものではなく、例えば硫酸等を好ましく用いることができる。なお、酸性の物質としては、初期水溶液に添加する金属成分を含有する水溶液を調製する際に用いる金属塩と同じ種類の酸を用いることが好ましい。

【0109】

なお、核生成工程の間、混合水溶液のｐＨ値は中心値（設定ｐＨ値）の上下０．０５以内に制御されていることが好ましい。

【0110】

核生成工程では、初期水溶液を調製した反応槽内に酸素含有ガスを吹き込むことにより雰囲気制御を行った後、後述する金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を例えば一定流量で供給し、混合水溶液のｐＨ値を所定の範囲に入るように制御できる。これにより、混合水溶液中に含まれている溶存酸素や、反応槽に供給した酸素含有ガスに含まれる酸素などと反応し炭酸塩の単一結晶ではない不定形の微細な粒子が生成される。また、酸素含有ガスを吹き込むことにより、不活性ガス雰囲気の場合と比較して前駆体に対して水素を含有する官能基を混入しやすくすることができ、得られる前駆体が含有する水素と、含有する金属成分Ｍｅとの物質量比であるＨ／Ｍｅをより確実に１．６０以上とすることができる。

【0111】

なお、核生成工程では、初期水溶液に金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を添加している間も継続して反応槽内に酸素含有ガスを供給することもできる。

【0112】

反応槽内に酸素含有ガスを供給する場合、該酸素含有ガスの供給量は、混合水溶液中の溶存酸素濃度を測定することで確認できる。核生成工程中に混合水溶液中の溶存酸素が消費されるため混合水溶液中の溶存酸素量が飽和量の半分以上であれば反応に十分な溶存酸素／酸素が供給できていることになる。

【0113】

酸素含有ガスとしては、例えば空気等の酸素を含有する各種ガスを用いることができる。

【0114】

核生成工程では、反応槽内で初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを添加、混合することで混合水溶液を形成することができる。

【0115】

なお、初期水溶液に金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加する際、得られる混合水溶液のｐＨ値は、反応温度４０℃基準において、６．５以上９．０以下の範囲で一定に制御されていることが好ましく、７．０以上８．５以下の範囲で一定に制御されていることがよりさらに好ましい。このため、ニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液は一度に添加するのではなく、初期水溶液に徐々に滴下することが好ましい。

【0116】

また、混合水溶液のｐＨを制御するため、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を滴下するのに合わせて、ｐＨ調整水溶液もあわせて滴下することができる。ｐＨ調整水溶液としては、晶析工程において既述の水溶液を好ましく用いることができる。ｐＨ調整水溶液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、得られた混合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、混合水溶液のｐＨ値が所定の範囲に保持されるように、添加すればよい。

【0117】

そして、上述のように初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を添加することで得られた、混合水溶液の中で前駆体の核となる粒子を生成できる。混合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ことができる。

【0118】

ここで、核生成工程で初期水溶液に添加する、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とについては、晶析工程において説明した水溶液を好ましく用いることができる。また、その初期水溶液や、混合水溶液への添加方法等についても既述の晶析工程の場合と同様にして実施することができるため、ここでは説明を省略する。

【0119】

既述の様に、本実施形態の前駆体の製造方法により製造する前駆体は、ニッケル、コバルト、マンガン以外に、添加元素をさらに含有することもできる。

【0120】

このため、核生成工程では必要に応じて、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗから選択される１種類以上の添加元素（以下、単に「添加元素」とも記載する）を含む水溶液（以下、単に「添加元素を含む水溶液」とも記載する）も初期水溶液に添加することができる。

【0121】

好適に用いることができる添加元素を含む水溶液や、その初期水溶液または混合水溶液への添加方法等については晶析工程で既述のため、ここでは説明を省略する。

【0122】

既述のように、添加元素は、前駆体が含有する核粒子の内部に均一に分布および／または核粒子の表面を均一に被覆されていることが好ましい。

【0123】

そして、混合水溶液に、上述した添加元素を含む水溶液を添加することで、添加元素を、前駆体が含有する核粒子の内部に均一に分散させることができる。

【0124】

また、前駆体の二次粒子の表面を、添加元素で均一に被覆するためには、例えば後述する粒子成長工程終了後、添加元素で被覆する被覆工程を実施することができる。被覆工程については後述する。

【0125】

また、核生成工程では、炭酸イオンの存在下、初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加、混合して、混合水溶液とし、該混合水溶液において、核を生成することができる。この際、炭酸イオンの供給方法は特に限定されるものではなく、例えば反応槽内に後述する酸素含有ガスと共に二酸化炭素ガスを供給することで混合水溶液に炭酸イオンを供給することができる。また、初期水溶液や、ｐＨ調整水溶液を調製する際に炭酸塩を用いて、炭酸イオンを供給することもできる。

【0126】

ここまで説明したように、核生成工程では、炭酸イオンの存在下、初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加、混合して、混合水溶液とし、該混合水溶液において、核を生成できる。

【0127】

この際、混合水溶液中の金属化合物の濃度は特に限定されないが、例えば既述の晶析工程の場合と同様の範囲とすることが好ましい。

【0128】

核生成工程において、混合水溶液の温度は、２０℃以上に維持することが好ましく、３０℃以上に維持することがより好ましい。なお、核生成工程における混合水溶液の温度の上限は特に限定されないが、例えば７０℃以下であることが好ましく、５０℃以下であることがより好ましい。

【0129】

これは、核生成工程において、混合水溶液の温度が２０℃以上とすることで、溶解度を高くし、核発生を容易に制御することができるからである。

【0130】

一方、核生成工程において、混合水溶液の温度が７０℃以下とすることで、一次結晶に歪が生じることを防ぎ、正極活物質とした場合に、タップ密度を十分に高くすることができるからである。

【0131】

核生成工程において、混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度は特に限定されないが、例えば０ｇ／Ｌ以上２０ｇ／Ｌ以下であることが好ましく、特に一定値に保たれていることが好ましい。

【0132】

混合水溶液中のｐＨ値や、その他アンモニウムイオン濃度、溶存酸素量等については、それぞれ一般的なｐＨ計、イオンメータ、溶存酸素計によって測定することが可能である。

【0133】

核生成工程終了後、すなわち、金属成分含有混合水溶液等の、初期水溶液への添加が終了した後、混合水溶液への撹拌を継続し、生成した核の解砕を行うことが好ましい（核解砕工程）。核解砕工程を実施する場合、その時間は１分以上行うことが好ましく、３分以上がさらに好ましい。核解砕工程を実施することで、生成した核の凝集を防止したり、二次粒子の均一性をより確実に制御することができる。
（２）粒子成長工程
次に、粒子成長工程について、図２を用いて説明する。

【0134】

粒子成長工程では、核生成工程で生成した核を成長させることができる。

【0135】

具体的には例えば、図２に示すように、粒子成長工程では、まず核生成工程で得られた混合水溶液のｐＨ値を調整することができる。

【0136】

この際、混合水溶液のｐＨ値は例えば反応温度４０℃基準において７．０以上９．５以下となるように調整することができる。この際、混合水溶液のｐＨ値は、７．５以上９．０以下となるように調整することがより好ましく、７．５以上８．５以下となるように調整することがさらに好ましい。この際のｐＨは、例えば後述するｐＨ調整液を添加することで調整することができる。

【0137】

これは、混合水溶液のｐＨ値を７．０以上９．５以下とすることで、不純物カチオンが残留することを抑制できるからである。

【0138】

そして、粒子成長工程は、核生成工程後の混合水溶液に、炭酸イオンの存在下、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを添加、混合する工程とすることができる。

【0139】

なお、ここでの核生成工程後の混合水溶液とは、上述のように核生成工程後、ｐＨを調整した混合水溶液であることが好ましい。

【0140】

また、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とは、核生成工程の場合と同様に、一部、または全部を混合し、金属成分含有混合水溶液として、混合水溶液に添加してもよい。また、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等には、それぞれの金属成分を含有する水溶液を個別に混合水溶液に添加してもよい。

【0141】

さらに、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を、混合水溶液に添加する際、核生成工程の場合と同様に、併せて添加元素を含む水溶液を添加することもできる。上述のように、金属成分含有混合水溶液に添加元素を含む水溶液を混合し、添加することもできる。また、各金属成分を含有する水溶液を個別に混合水溶液に添加する場合には、併せて添加元素を含む水溶液も個別に混合水溶液に添加することができる。

【0142】

金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とは、核生成工程の場合と同様の水溶液を用いることができる。また、別途、濃度等を調整しても構わない。

【0143】

混合水溶液に金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加する際、得られる混合水溶液のｐＨ値は、後述の様に所定の範囲に制御されていることが好ましい。このため、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等は一度に添加するのではなく、混合水溶液に徐々に滴下することができる。従って、これらの金属成分を含有する溶液、またはその金属成分含有混合水溶液等は、例えば反応槽に一定流量となるように供給することができる。

【0144】

粒子成長工程では、上述のようにｐＨ値調整後の混合水溶液に対して、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を添加することができる。この際も粒子成長工程開始前にｐＨ値を調整したのと同様の理由から、混合水溶液のｐＨ値は、ｐＨ値調整後の混合水溶液の場合と同様の範囲、つまり７．０以上９．５以下に維持されていることが好ましく、７．５以上９．０以下に維持されていることがより好ましく、７．５以上８．５以下に維持されていることがさらに好ましい。

【0145】

なお、粒子成長工程では、既述の核生成工程よりも混合水溶液のｐＨ値が高くなるように調整、制御することが好ましい。例えば、混合水溶液のｐＨ値を核生成工程よりも反応温度４０℃基準において０．１以上大きくなるように調整することが好ましい。粒子成長工程において、核生成工程よりも混合水溶液のｐＨ値を高くする場合に、核生成工程と、粒子成長工程とにおける混合水溶液のｐＨ値の差の上限は特に限定されない。例えば核生成工程と、粒子成長工程とにおける、混合水溶液のｐＨ値の差は反応温度４０℃基準において１．０以下であることが好ましく、０．５以下であることがより好ましい。

【0146】

粒子成長工程では、上述の範囲に混合水溶液のｐＨ値を制御することで、不純物残量の少ない前駆体を得ることができる。

【0147】

なお、粒子成長工程の間には混合水溶液のｐＨ値が微変動することから、粒子成長工程の間の混合水溶液のｐＨ値の最大値を粒子成長工程の混合水溶液のｐＨ値とすることができ、該混合水溶液のｐＨ値が上記範囲にあることが好ましい。

【0148】

特に、粒子成長工程の間、混合水溶液のｐＨ値の変動幅は中心値（設定ｐＨ値）の上下０．０５以内になるように制御することが好ましい。これは、混合水溶液のｐＨ値の変動幅が大きい場合には、前駆体が含有する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粒子が得られない場合があるからである。

【0149】

上述のように金属成分を含有する水溶液、または混合した金属成分含有混合水溶液を供給する場合、混合水溶液のｐＨが所定の範囲内に維持できるよう、併せてｐＨ調整水溶液を添加することが好ましい。ｐＨ調整水溶液としては、核生成工程と同様のｐＨ調整水溶液を用いることができ、この際のｐＨ調整水溶液としては、特に限定されないが、例えばアルカリ性物質および／またはアンモニウムイオン供給体を含有する水溶液を用いることができる。なお、アルカリ性物質、アンモニウムイオン供給体としては特に限定されないが、晶析工程の初期水溶液において説明したものと同様の物質を用いることができる。ｐＨ調整水溶液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、得られた混合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、混合水溶液のｐＨ値が所定の範囲に保持されるように、添加すればよい。

【0150】

粒子成長工程の間、混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度は、０ｇ／Ｌ以上２０ｇ／Ｌ以下であることが好ましく、特に一定値に保たれていることが好ましい。

【0151】

これは、アンモニウムイオンの濃度を２０ｇ／Ｌ以下とすることで、均質に前駆体の粒子の核を成長することができるからである。また、粒子成長工程において、アンモニウムイオン濃度が一定値に保持されていることで、金属イオンの溶解度を安定させることができ、均一な前駆体の粒子の粒子成長を促進できるからである。

【0152】

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、混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度は、例えば初期水溶液や、ｐＨ調整水溶液に、アンモニウムイオン供給体を用い、その供給量を調整することにより、０ｇ／Ｌ以上２０ｇ／Ｌ以下となるように調節することが好ましい。

【0153】

また、粒子成長工程では、炭酸イオンの存在下、混合水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を添加、混合することができる。この際、炭酸イオンの供給方法は特に限定されるものではなく、例えば反応槽内に後述する酸素含有ガスと共に二酸化炭素ガスを供給することで混合水溶液に炭酸イオンを供給することができる。また、上述の初期水溶液や、ｐＨ調整水溶液を調製する際に、炭酸塩を用いて、炭酸イオンを供給することもできる。

【0154】

粒子成長工程では、例えば反応槽内に酸素含有ガスを吹き込むことにより、酸素含有雰囲気となるように雰囲気制御を行いながら、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を例えば一定流量で供給できる。これにより、混合水溶液中に含まれている溶存酸素や、反応槽に供給した酸素含有ガスに含まれる酸素などと反応し炭酸塩の単一結晶ではない不定形の微細な粒子がさらに凝集していき、大きな二次粒子を生成することができる。また、酸素含有ガスを吹き込むことにより、不活性ガス雰囲気の場合と比較して前駆体に対して水素を含有する官能基を混入しやすくすることができ、得られる前駆体が含有する水素と、含有する金属成分Ｍｅとの物質量比であるＨ／Ｍｅをより確実に１．６０以上とすることができる。

【0155】

なお、粒子成長工程で、反応槽内に酸素含有ガスを供給する場合、該酸素含有ガスの供給量は、混合水溶液中の溶存酸素濃度を測定することで確認できる。粒子成長工程中に混合水溶液中の溶存酸素が消費されるため混合水溶液中の溶存酸素量が飽和量の半分以上であれば反応に十分な溶存酸素／酸素が供給できていることになる。

【0156】

酸素含有ガスとしては、例えば空気等の酸素を含有するガスを用いることができる。

【0157】

前駆体の含有する二次粒子の粒径は、粒子成長工程の反応の時間により制御することができる。

【0158】

すなわち、粒子成長工程では、所望の粒径に成長するまで反応を継続すれば、所望の粒径の二次粒子を有する前駆体を得ることができる。このため、得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径が１５μｍ以上４５μｍ以下となるまで粒子成長工程を実施することが好ましい。具体的には、粒子成長工程は、得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径が１５μｍ以上４５μｍ以下となるように、その時間を設定することが好ましい。特に得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径が１５μｍ以上３５μｍ以下となるようにその時間を設定することがより好ましい。例えば予備試験を行い、粒子成長工程の時間と、得られる前駆体が含有する二次粒子の平均粒径との関係を求めておき、粒子成長工程の時間を設定することが好ましい。

【0159】

ここまで説明したように、晶析工程において、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）とを分離することにより、特に狭い粒度分布をもつ前駆体が得られるため、好ましい。

【0160】

また、主に混合水溶液の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、本実施形態の前駆体の製造方法は、核生成工程と、粒子成長工程とを分離して行う場合であっても、容易でか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。

【0161】

そして、晶析工程で前駆体を得た後、既述のように得られた前駆体の粒子の表面を、添加元素で被覆する被覆工程をさらに有することもできる。すなわち、本実施形態の前駆体の製造方法は、晶析工程で得られた前駆体の粒子（二次粒子）を添加元素で被覆する、被覆工程をさらに有することもできる。

【0162】

被覆工程は、例えば以下のいずれかの工程とすることができる。

【0163】

例えば、まず前駆体粒子が懸濁したスラリーに、添加元素を含む水溶液を添加して、晶析反応により、前駆体粒子の表面に添加元素を析出させる工程とすることができる。

【0164】

なお、前駆体粒子が懸濁したスラリーは、添加元素を含む水溶液を用いて、前駆体粒子をスラリー化することが好ましい。また、前駆体粒子が懸濁したスラリーに、添加元素を含む水溶液を添加する際、該スラリーと添加元素を含む水溶液との混合水溶液のｐＨは、６．０以上９．０以下となるように制御することが好ましい。これは、スラリーと添加元素を含む水溶液との混合水溶液のｐＨを上記範囲に制御することで、前駆体粒子の表面を特に均一に添加元素で被覆することができるためである。

【0165】

また、被覆工程は、前駆体粒子に対して、添加元素を含む水溶液、またはスラリーを吹き付けて乾燥させる工程とすることもできる。

【0166】

被覆工程は、その他に、前駆体粒子と、添加元素を含む化合物とが懸濁したスラリーを噴霧、乾燥させる工程とすることもできる。

【0167】

また、被覆工程は、前駆体粒子と、添加元素を含む化合物とを固相法で混合する工程とすることもできる。

【0168】

なお、ここで説明した添加元素を含む水溶液については、晶析工程で説明したものと同様の水溶液を用いることができる。また、被覆工程では、添加元素を含む水溶液に替えて、添加元素を含むアルコキシド溶液を用いてもよい。

【0169】

既述のように晶析工程で混合水溶液に、添加元素を含む水溶液を添加し、かつ被覆工程で前駆体粒子の表面を添加元素で被覆する場合、晶析工程で混合水溶液中に添加する添加元素イオンの量を、被覆する量だけ少なくしておくことが好ましい。これは、混合水溶液に添加する添加元素を含む水溶液の添加量を被覆する量だけ少なくしておくことで、得られる前駆体に含まれる添加元素と、他の金属成分との原子数比を所望の値とすることができるからである。

【0170】

前駆体の粒子の表面を、上述のように、添加元素で被覆する被覆工程は、晶析工程終了後、加熱した後の前駆体の粒子に対して行ってもよい。

【0171】

以上の晶析工程を実施することで、前駆体粒子を含むスラリーである、前駆体粒子水溶液が得られる。そして、晶析工程を終えた後、洗浄工程、乾燥工程を実施することができる。なお、晶析工程後、被覆工程を実施する場合には、被覆工程を終えた後、洗浄工程、乾燥工程を実施することができる。
（２）洗浄工程
洗浄工程では、上述した晶析工程で得られた前駆体の粒子を含むスラリーを洗浄することができる。

【0172】

洗浄工程では、まず、前駆体の粒子を含むスラリーを濾過した後、水洗し、再度濾過することができる。

【0173】

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。

【0174】

また、水洗は、通常行われる方法で行えばよく、前駆体の粒子に含まれる余剰の原料等を除去できればよい。

【0175】

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。
（３）乾燥工程
乾燥工程では、洗浄工程で洗浄した前駆体の粒子を乾燥することができる。
まず、乾燥工程では、例えば、乾燥温度を８０℃以上２３０℃以下として、洗浄済みの前駆体の粒子を乾燥することができる。

【0176】

乾燥工程後、前駆体を得ることができる。

【0177】

本実施形態の前駆体の製造方法によれば、大粒径で、かつ多孔質な粒子を含有する非水系電解質二次電池用正極活物質を形成できる、前駆体を得ることができる。

【0178】

加えて、本実施形態の前駆体の製造方法では、晶析反応時に得られる前駆体の粒子の結晶サイズを制御することができる。

【0179】

従って、本実施形態の前駆体の製造方法によれば、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）の前駆体を得ることができる。
［非水系電解質二次電池用正極活物質］
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質（以下、単に「正極活物質」とも記載する）の一構成例について説明する。

【0180】

本実施形態の正極活物質は、リチウム金属複合酸化物を含む非水系電解質二次電池用正極活物質に関する。
そして、リチウム金属複合酸化物は、一般式Ｌｉ_１＋αＮｉ_ｘＣｏ_ｙＭｎ_ｚＭ_ｔＯ_２（０．２５≦α≦０．５５、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｔ＝１、０．０５≦ｘ≦０．３、０．１≦ｙ≦０．４、０．５５≦ｚ≦０．８、０≦t≦０．１、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗから選択される1種類以上の添加元素である。）で表すことができる。

【0181】

本実施形態の正極活物質は、複数の一次粒子が凝集した、二次粒子を含むことができる。

【0182】

係る二次粒子は、平均粒径を１２μｍ以上４０μｍ以下とすることができる。また、該二次粒子は多孔質な二次粒子を含んでおり、多孔質な二次粒子のうち、二次粒子の内部の空隙率が１０％以上３０％以下ある二次粒子の個数割合を８０％以上とすることができる。

【0183】

本実施形態の正極活物質は、Ｌｉ_２Ｍ１Ｏ_３とＬｉＭ２Ｏ_２とで表される２種類の層状化合物が固溶したリチウム金属複合酸化物、より具体的にはリチウム過剰ニッケルコバルトマンガン複合酸化物を含むことができる。なお、本実施形態の正極活物質は、上記リチウム金属複合酸化物から構成することもできる。

【0184】

上記式中、Ｍ１は平均で４価となるよう調整された少なくともＭｎを含有した金属元素であり、Ｍ２は平均で３価となるよう調整された少なくともＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎを含有した金属元素である。

【0185】

そして、既述の前駆体に示すＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎの組成比がＭ１＋Ｍ２で成立するものとする。また、Ｌｉ_２Ｍ１Ｏ_３とＬｉＭ２Ｏ_２の存在比率はリチウム過剰であることからＬｉ_２Ｍ１Ｏ_３が０％では無いこととする。

【0186】

前駆体においても既述のように、非水系電解質二次電池の正極活物質のサイクル特性や出力特性等の電池特性をさらに向上させるために、リチウム金属複合酸化物は、上述のようにＭｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗから選択される１種類以上の添加元素を含有することができる。添加元素の含有量については、前駆体において既述の理由から、原子数比ｔで０≦ｔ≦０．１の範囲内となるように調整することが好ましい。

【0187】

本実施形態の正極活物質は、含有する二次粒子の中心部まで均一な細孔を有する構造を有することができ、このような多孔質構造とすることにより、反応表面積を大きくすることができる。また、外殻部の一次粒子間の粒界あるいは細孔から電解液が浸入して、粒子内部の反応界面でもリチウムの挿脱入が行われるため、Ｌｉイオン、電子の移動が妨げられず、出力特性を高くすることができる。

【0188】

本実施形態の正極活物質は、上述のように多孔質の二次粒子を含有することができ、該多孔質の二次粒子は、二次粒子の内部の空隙率が１０％以上３０％以下である多孔質の二次粒子を含むことが好ましい。また、本実施形態の正極活物質は、含有する多孔質の二次粒子のうち、二次粒子の内部の空隙率が１０％以上３０％以下である二次粒子を、個数の割合で８０％以上含有することが好ましい。正極活物質に含まれる二次粒子の空隙率は、例えば正極活物質の断面構造をＳＥＭで観察し、画像処理等により算出できる。なお、例えば算出した空隙率が３％を超える粒子を多孔質の二次粒子、すなわち多孔質粒子とすることができる。そして、正極活物質が含有する多孔質の二次粒子の割合は特に限定されないが、例えば個数割合で８５％以上１００％以下とすることができる。

【0189】

また、多孔質の二次粒子の個数割合や、多孔質の二次粒子のうち、二次粒子の内部の空隙率が１０％以上３０％以下である二次粒子の個数割合は、例えばＳＥＭにより複数個、例えば１００個以上の正極活物質の二次粒子の断面構造を観察し、そのうち空隙率が所定の範囲にある二次粒子の割合をカウントすることで求めることができる。

【0190】

本実施形態の正極活物質は、多孔質構造を有することで、その比表面積を大きくすることができる。本実施形態の正極活物質の比表面積は正極活物質に要求される特性等により任意に選択することができ、特に限定されるものではないが、例えば１．５ｍ^２／ｇ以上であることが好ましい。これは、本実施形態の正極活物質の比表面積を１．５ｍ^２／ｇ以上とすることで、正極合材ペーストの製造を容易にすることができ、かつ出力特性を高くすることができるからである。

【0191】

本実施形態の正極活物質の比表面積の上限値は特に限定されないが、例えば１５．０ｍ^２／ｇ以下とすることが好ましく、１３．０ｍ^２／ｇ以下とすることがより好ましい。

【0192】

また、特に正極合材ペーストの製造を特に容易にすることが求められる場合には、本実施形態の正極活物質の比表面積は、１．５ｍ^２／ｇ以上５．０ｍ^２／ｇ以下であることが好ましい。

【0193】

また、本実施形態の正極活物質によれば、多孔質構造とすることで、電池とした場合の出力特性を高めることができると共に、タップ密度も高くすることができる。

【0194】

本実施形態の正極活物質のタップ密度は、特に限定されるものではないが、１．９ｇ／ｃｃ以上であることが好ましく、２．０ｇ／ｃｃ以上であることがより好ましい。

【0195】

さらに、本実施形態の正極活物質の二次粒子の平均粒径は１２μｍ以上であることが好ましく、１４μｍ以上であることがより好ましい。これは二次粒子の平均粒径を１２μｍ以上とすることで、正極の充填密度を高め、容積あたりの電池容量を高めることができるからである。

【0196】

また、本実施形態の正極活物質の二次粒子の平均粒径は、４０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましい。これは、二次粒子の平均粒径を４０μｍ以下とすることで、その比表面積を広くし、電解質との界面を十分に確保できるため、正極の抵抗を抑制し、電池の出力特性を高めることができるからである。

【0197】

本実施形態の正極活物質は、例えば、２０３２型コイン型電池の正極に用いた場合、２５０ｍＡｈ／ｇ以上の高い初期放電容量を有することが好ましい。また、高放電レート条件（２Ｃ）での放電容量が、１９５ｍＡｈ／ｇ以上であることが好ましい。

【0198】

なお、上記高放電レート条件（２Ｃ）での放電容量は、２Ｃで複数回、例えば３回測定を行い、その複数回の測定の平均値とすることができる。
［非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法］
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法（以下、単に「正極活物質の製造方法」とも記載する）の一構成例について説明する。

【0199】

本実施形態の正極活物質の製造方法は、既述の正極活物質の粒子構造となるように正極活物質を製造できるのであれば、特に限定されないが、以下の方法を採用すれば、該正極活物質をより確実に製造できるので、好ましい。

【0200】

本実施形態の正極活物質の製造方法は、以下の工程を有することができる。

【0201】

既述の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法により得られた非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を、８０℃以上６００℃以下の温度で熱処理する熱処理工程。
熱処理工程により得られた粒子に対してリチウム化合物を添加、混合してリチウム混合物を形成する混合工程。
リチウム混合物を、酸化性雰囲気中、６００℃以上１０００℃以下の温度で焼成する焼成工程。

【0202】

以下、各工程について説明する。
（１）熱処理工程
熱処理工程では、既述の前駆体を８０℃以上６００℃以下の温度で熱処理することができる。熱処理を行うことで、前駆体に含有されている水分を除去し、最終的に得られる正極活物質中の金属の原子数やリチウムの原子数の割合がばらつくことを防ぐことができる。

【0203】

なお、正極活物質中の金属の原子数やリチウムの原子数の割合にばらつきが生じない程度に水分が除去できればよいので、全ての前駆体をニッケルコバルトマンガン複合酸化物に転換する必要はない。しかしながら、上記ばらつきをより少なくするためには、加熱温度を５００℃以上として前駆体の粒子を複合酸化物粒子に全て転換することが好ましい。

【0204】

熱処理工程において、熱処理温度を８０℃以上としているのは、熱処理温度が８０℃未満の場合、前駆体の粒子中の余剰水分が除去できず、上記ばらつきを抑制することができない恐れがあるからである。

【0205】

一方、熱処理温度を６００℃以下としているのは、熱処理温度が６００℃を超えると、焙焼により粒子が焼結して均一な粒径の複合酸化物粒子が得られない恐れがあるからである。

【0206】

熱処理条件に対応した前駆体の粒子中に含有される金属成分を分析によって予め求めておき、リチウム化合物との比を決めておくことで、上記ばらつきを抑制することができる。

【0207】

熱処理雰囲気は特に制限されるものではなく、非還元性雰囲気であればよいが、簡易的に行える空気気流中において行うことが好ましい。

【0208】

また、熱処理時間は、特に制限されないが、１時間未満では前駆体の粒子の余剰水分の除去が十分に行われない場合があるので、少なくとも１時間以上が好ましく、２時間以上１５時間以下がより好ましい。

【0209】

そして、熱処理に用いられる設備は、特に限定されるものではなく、前駆体の粒子を非還元性雰囲気中、好ましくは空気気流中で加熱できるものであればよく、ガス発生がない電気炉などが好適に用いられる。
（２）混合工程
混合工程は、上記熱処理工程において加熱されて得られた熱処理済み粒子に、リチウム化合物を添加、混合して、リチウム混合物を形成する工程である。

【0210】

なお、熱処理工程において熱処理して得られた熱処理済み粒子は、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物粒子および／またはニッケルコバルトマンガン複合酸化物粒子を含んでいる。

【0211】

熱処理済み粒子とリチウム化合物とは、リチウム混合物中のリチウム以外の金属の原子数、すなわち、ニッケル、コバルト、マンガンおよび添加元素の原子数の和（Ｍｅ）と、リチウムの原子数（Ｌｉ）との比（Ｌｉ／Ｍｅ）が、１．１以上１．８以下となるように混合することが好ましい。この際、Ｌｉ／Ｍｅが１．３以上１．５以下となるように混合することがより好ましい。

【0212】

すなわち、焼成工程前後でＬｉ／Ｍｅは変化しないので、この混合工程で混合するＬｉ／Ｍｅが正極活物質におけるＬｉ／Ｍｅとなるため、リチウム混合物におけるＬｉ／Ｍｅが、得ようとする正極活物質におけるＬｉ／Ｍｅと同じになるように混合される。

【0213】

リチウム混合物を形成するために使用されるリチウム化合物は、特に限定されるものではないが、入手が容易であるため、例えば、水酸化リチウム、硝酸リチウム、炭酸リチウムから選択された１種類以上を好ましく用いることができる。

【0214】

特に、取り扱いの容易さ、品質の安定性を考慮すると、リチウム混合物を形成する際に用いるリチウム化合物としては、水酸化リチウム、炭酸リチウムから選択された１種類以上を用いることがより好ましい。

【0215】

混合には、一般的な混合機を使用することができ、たとえば、シェーカーミキサ、レーディゲミキサ、ジュリアミキサ、Ｖブレンダなどを用いればよい。
（３）焼成工程
焼成工程は、上記混合工程で得られたリチウム混合物を焼成して、正極活物質とする工程である。焼成工程において混合粉を焼成すると、熱処理済み粒子に、リチウム化合物中のリチウムが拡散するので、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物が形成される。

【0216】

この際のリチウム混合物の焼成温度は特に限定されないが、例えば６００℃以上１０００℃以下であることが好ましい。

【0217】

これは、焼成温度を６００℃以上とすることで、熱処理済み粒子中へのリチウムの拡散を十分に促進し、余剰のリチウムや未反応の粒子の残留を抑制し、電池に用いられた場合に十分な電池特性が得られるからである。

【0218】

ただし、焼成温度が１０００℃を超えると、複合酸化物粒子間で激しく焼結が生じるとともに、異常粒成長を生じる可能性があり、焼成後の粒子が粗大となって粒子内部に微細な細孔ができなくなる可能性があるからである。このような正極活物質は、比表面積が低下するため、電池に用いた場合、正極の抵抗が上昇して電池容量が低下するという問題が生じる。

【0219】

リチウム混合物の焼成温度は、得られる正極活物質の比表面積にも影響を与えることから、正極活物質に要求される比表面積に応じて、既述の温度範囲の中から選択することもできる。例えば正極活物質の比表面積を特に抑制することが求められる場合には、焼成温度を高めの温度、例えば９００℃以上９５０℃以下とすることが好ましい。本発明の発明者の検討によれば、係る温度範囲で焼成することで、得られる正極活物質の比表面積を１．５ｍ^２／ｇ以上５．０ｍ^２／ｇ以下とすることができ、正極合材ペーストの製造を特に容易にすることができる。また、該正極活物質を用いて非水系電解質二次電池とした場合に、電池容量を高く保つことができ、好ましい。

【0220】

なお、熱処理済み粒子とリチウム化合物との反応を均一に行わせる観点から、昇温速度を３℃／ｍｉｎ以上１０℃／ｍｉｎ以下として上記温度まで昇温することが好ましい。

【0221】

さらには、リチウム化合物の融点付近の温度にて１時間以上５時間以下程度保持することで、より反応を均一に行わせることができる。リチウム化合物の融点付近で温度を保持した場合は、その後、所定の焼成温度まで昇温することができる。

【0222】

焼成時間のうち、焼成温度での保持時間は、１時間以上とすることが好ましく、２時間以上２４時間以下であることがより好ましい。

【0223】

これは２時間以上焼成温度で保持することで、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の生成を十分に促進できるからである。

【0224】

焼成温度での保持時間終了後、特に限定されるものではないが、リチウム混合物を匣鉢に積載して焼成する場合には匣鉢の劣化を抑止するため、降下速度を２℃／ｍｉｎ以上１０℃／ｍｉｎ以下として、２００℃以下になるまで雰囲気を冷却することが好ましい。

【0225】

焼成時の雰囲気は、酸化性雰囲気とすることが好ましく、酸素濃度が１８容積％以上１００容量％以下の雰囲気とすることがより好ましく、該酸素濃度の酸素と不活性ガスの混合雰囲気とすることが特に好ましい。すなわち、焼成は、大気ないしは酸素含有ガス中で行うことが好ましい。

【0226】

上述のように、酸素濃度が１８容積％以上の雰囲気とするのが好ましいのは、酸素濃度を１８容量％以上とすることで、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の結晶性を十分に高めることができるからである。

【0227】

特に電池特性を考慮すると、酸素気流中で行うことが好ましい。

【0228】

なお、焼成に用いられる炉は、特に限定されるものではなく、大気ないしは酸素含有ガス中でリチウム混合物を加熱できるものであればよいが、炉内の雰囲気を均一に保つ観点から、ガス発生がない電気炉が好ましい。また、バッチ式あるいは連続式の炉をいずれも用いることができる。

【0229】

また、リチウム化合物として、水酸化リチウムや炭酸リチウムを使用した場合には、混合工程終了後、焼成工程を実施する前に、仮焼することが好ましい。仮焼温度は、焼成温度より低く、かつ、３５０℃以上８００℃以下であることが好ましく、４５０℃以上７８０℃以下であることがより好ましい。

【0230】

仮焼時間は、１時間以上１０時間以下程度であることが好ましく、３時間以上６時間以下であることがより好ましい。

【0231】

なお、仮焼は、仮焼温度で保持して仮焼することが好ましい。特に、水酸化リチウムや炭酸リチウムと、熱処理済み粒子との反応温度において仮焼することが好ましい。

【0232】

仮焼を行った場合、熱処理済み粒子へのリチウムの拡散が十分に行われ、均一なリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を得ることができ、好ましい。

【0233】

焼成工程によって得られたリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粒子は、凝集もしくは軽度の焼結が生じている場合がある。

【0234】

この場合には、解砕してもよい。これにより、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を含む本実施形態の正極活物質を得ることができる。

【0235】

なお、解砕とは、焼成時に二次粒子間の焼結ネッキングなどにより生じた複数の二次粒子からなる凝集体に、機械的エネルギーを投入して、二次粒子自体をほとんど破壊することなく二次粒子を分離させて、凝集体をほぐす操作のことである。
［非水系電解質二次電池］
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池の一構成例について説明する。本実施形態の非水系電解質二次電池は、既述の正極活物質を用いた正極を有することができる。

【0236】

まず、本実施形態の非水系電解質二次電池の構造を説明する。

【0237】

本実施形態の非水系電解質二次電池（以下、単に「二次電池」とも記載する）は、正極材料に既述の正極活物質を用いたこと以外は、一般的な非水系電解質二次電池と実質的に同様の構造を有することができる。

【0238】

本実施形態の二次電池は例えば、ケースと、このケース内に収容された正極、負極、非水系電解質およびセパレータを備えた構造を有することができる。

【0239】

より具体的には、本実施形態の二次電池は、セパレータを介して正極と負極とを積層させた電極体を有することができる。そして、電極体に非水系電解質を含浸させ、正極の正極集電体と外部に通ずる正極端子との間、および負極の負極集電体と外部に通ずる負極端子との間を、それぞれ集電用リードなどを用いて接続し、ケースに密閉した構造とすることができる。

【0240】

なお、本実施形態の二次電池の構造は、上記例に限定されないのはいうまでもなく、また、その外形も筒形や積層形など、種々の形状を採用することができる。

【0241】

（正極）
まず、本実施形態の二次電池の特徴である正極について説明する。正極は、シート状の部材であり、既述の正極活物質を含有する正極合材ペーストを、たとえば、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布乾燥して形成されている。

【0242】

なお、正極は、使用する電池にあわせて適宜処理される。たとえば、目的とする電池に応じて適当な大きさに形成する裁断処理や、電極密度を高めるためにロールプレスなどによる加圧圧縮処理等が行われる。

【0243】

前記正極合材ペーストは、正極合材に、溶剤を添加、混練して形成することができる。正極合材は、粉末状になっている既述の正極活物質と、導電材および結着剤とを混合して形成することができる。

【0244】

導電材は、電極に適当な導電性を与えるために添加されるものである。この導電材は、特に限定されないが、たとえば、黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛および膨張黒鉛など）や、アセチレンブラックやケッチェンブラックなどのカーボンブラック系材料を用いることができる。

【0245】

結着剤は、正極活物質粒子をつなぎ止める役割を果たすものである。この正極合材に使用される結着剤は、特に限定されないが、たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸などを用いることができる。

【0246】

なお、正極合材には、活性炭などを添加してもよく、活性炭などを添加することによって、正極の電気二重層容量を増加させることができる。

【0247】

溶剤は、結着剤を溶解して、正極活物質、導電材および活性炭などを結着剤中に分散させるものである。この溶剤は特に限定されないが、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。

【0248】

また、正極合材ペースト中における各物質の混合比は、特に限定されない。たとえば、溶剤を除いた正極合材の固形分を１００質量部とした場合、一般の非水系電解質二次電池の正極と同様、正極活物質の含有量を６０質量部以上９５質量部以下、導電材の含有量を１質量部以上２０質量部以下、結着剤の含有量を１質量部以上２０質量部以下とすることができる。

【0249】

（負極）
負極は、銅などの金属箔集電体の表面に、負極合材ペーストを塗布し、乾燥して形成されたシート状の部材である。この負極は、負極合材ペーストを構成する成分やその配合、集電体の素材などは異なるものの、実質的に前記正極と同様の方法によって形成され、正極と同様に、必要に応じて各種処理が行われる。

【0250】

負極合材ペーストは、負極活物質と結着剤とを混合した負極合材に、適当な溶剤を加えてペースト状にしたものである。

【0251】

負極活物質は、たとえば、金属リチウムやリチウム合金などのリチウムを含有する物質や、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる吸蔵物質を採用することができる。

【0252】

吸蔵物質は、特に限定されないが、たとえば、天然黒鉛、人造黒鉛、フェノール樹脂などの有機化合物焼成体、およびコークスなどの炭素物質の粉状体を用いることができる。係る吸蔵物質を負極活物質に採用した場合には、正極同様に、結着剤として、ＰＶＤＦなどの含フッ素樹脂を用いることができ、負極活物質を結着剤中に分散させる溶剤としては、Ｎ－メチル－２－ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。

【0253】

（セパレータ）
セパレータは、正極と負極との間に挟み込んで配置されるものであり、正極と負極とを分離し、電解質を保持する機能を有している。係るセパレータは、たとえば、ポリエチレンやポリプロピレンなどの薄い膜で、微細な孔を多数有する膜を用いることができるが、上記機能を有するものであれば、特に限定されない。

【0254】

（非水系電解質）
非水系電解質は、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。

【0255】

有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネートなどの環状カーボネート；また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート；さらに、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタンなどのエーテル化合物；エチルメチルスルホンやブタンスルトンなどの硫黄化合物；リン酸トリエチルやリン酸トリオクチルなどのリン化合物などから選ばれる１種類を、単独で、あるいは２種類以上を混合して、用いることができる。

【0256】

支持塩としては、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂、およびそれらの複合塩などを用いることができる。

【0257】

なお、非水系電解質は、電池特性改善のため、ラジカル捕捉剤、界面活性剤、難燃剤などを含んでいてもよい。

【0258】

（本実施形態の非水系電解質二次電池の特性）
本実施形態の非水系電解質二次電池は、例えば上記構成を有することができ、既述の正極活物質を用いた正極を有しているので、高い初期放電容量、低い正極抵抗が得られ、高容量で高出力となる。

【0259】

（本実施形態の二次電池の用途）
本実施形態の二次電池は、上記性質を有するので、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など）の電源に好適である。

【0260】

また、本実施形態の二次電池は、高出力が要求されるモーター駆動用電源としての電池にも好適である。電池は、大型化すると安全性の確保が困難になり、高価な保護回路が必要不可欠であるが、本実施形態の二次電池は、優れた安全性を有しているため、安全性の確保が容易になるばかりでなく、高価な保護回路を簡略化し、より低コストにできる。そして、小型化、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機器用の電源として好適である。

【実施例】

【0261】

以下、実施例を参照しながら本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0262】

以下に各実施例、比較例での試料の作製条件、及び評価結果について説明する。
［実施例１］
１．前駆体の製造、評価
まず、前駆体を、以下の手順により作製した。

【0263】

なお、すべての実施例、比較例を通じて、前駆体、正極活物質および二次電池の作製には、特に断りのない限り、和光純薬工業株式会社製試薬特級の各試料を使用している。

【0264】

晶析工程において、混合水溶液のｐＨが異なる以下の核生成工程と、核成長工程と分けて実施した。
（核生成工程）
（１）初期水溶液の調製
まず、反応槽（５Ｌ）内に、水を約１．２Ｌの量まで入れて撹拌しながら、槽内温度を４０℃に設定し、以下の核生成工程、核解砕工程、及び粒子成長工程において混合水溶液が４０℃となるように制御した。なお、初期水溶液、混合水溶液の温度は、反応槽の周囲に設けた反応槽用の加温水の温度を調整することにより制御した。

【0265】

そして、反応槽内の水に、２５質量％アンモニア水を適量加えて、初期水溶液中のアンモニウムイオン濃度を５ｇ／Ｌに調節した。

【0266】

初期水溶液にさらに６４％硫酸を添加しｐＨを７．４に調整した。

【0267】

そして、反応槽内には、酸素含有ガスとして、空気圧縮機から空気ガスを４Ｌ／分で供給し、槽内をパージし、酸素を含む雰囲気とした。なお、粒子成長工程が終了するまで空気ガスの供給を継続し、反応槽内は空気雰囲気、すなわち酸素含有雰囲気に保持されている。
（２）金属成分含有混合水溶液の調製
次に、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金属イオンの濃度が２．０ｍｏｌ／Ｌの金属成分含有混合水溶液を調製した。この金属成分含有混合水溶液では、各金属の元素モル比が、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎ＝０．１６５：０．１６５：０．６７となるように調整した。
（３）ｐＨ調整水溶液の調整
炭酸ナトリウムと炭酸アンモニウムとを水に溶かして、炭酸イオン濃度が２．２ｍｏｌ／ＬのｐＨ調整水溶液を調製した。なお、ｐＨ調整水溶液における炭酸ナトリウムと、炭酸アンモニウムとは、モル比が９：２となるように添加した。
（４）初期水溶液への、金属成分含有混合水溶液の添加、混合
金属成分含有混合水溶液を、反応槽内の初期水溶液に１０．３ｍｌ／ｍｉｎ．の割合で加えて、混合水溶液とした。

【0268】

なお、金属成分含有混合水溶液を添加する際、同時に、ｐＨ調整水溶液を加えて、反応槽中の混合水溶液のｐＨ値を７．４（核生成ｐＨ値）を超えないように制御しながら、４分間晶析させて核生成工程を実施した。また、核生成工程の間、混合水溶液の変動幅は、中心値（設定ｐＨ値）７．３５の上下０．０５の範囲内であった。
（５）核解砕工程
その後、撹拌を５分間継続し、核の解砕をおこなった。
（粒子成長工程）
粒子成長工程では、核生成工程と同じ金属成分含有混合水溶液、及びｐＨ調整水溶液を用いた。以下に粒子成長工程の実験手順を説明する。
（１）混合水溶液のｐＨの調整
粒子成長工程では、まず核生成工程で得られた混合水溶液にｐＨ調整水溶液を添加してｐＨ値を７．６（液温４０℃基準）とした。
（２）混合水溶液への金属成分含有混合水溶液の添加、混合
ｐＨ値調整後の混合水溶液に、金属成分含有混合水溶液を１０．３ｍｌ／ｍｉｎ．の割合で添加した。

【0269】

この際、混合水溶液ｐＨ値が反応温度４０℃基準で７．６を超えないように金属成分含有混合水溶液、およびｐＨ調整水溶液の添加量を制御した。

【0270】

この状態を１９６分間継続した後、撹拌を止めて、晶析を終了させた。

【0271】

そして、粒子成長工程により得られた生成物を、水洗、濾過、乾燥させて前駆体の粒子を得た（洗浄、乾燥工程）。

【0272】

なお、粒子成長工程において、ｐＨ値は、ｐＨコントローラによりｐＨ調整水溶液の供給流量を調整することで制御され、混合水溶液のｐＨ値の変動幅は中心値（設定ｐＨ値）７．５５の上下０．０５の範囲内であった。

【0273】

また、核生成工程、及び粒子成長工程において、混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度は５ｇ／Ｌに維持されていた。

【0274】

（前駆体の評価）
得られた前駆体について、無機酸により溶解した後、ＩＣＰ発光分光法により化学分析を行ったところ、その組成は、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎ＝１６．４ａｔ％：１６．６ａｔ％：６７．０ａｔ％からなる炭酸塩であることが確認できた。さらに、元素分析装置（サーモフィッシャーサイエンティフィック製 型式：ＦｌａｓｈＥＡ １１１２）を用いて、水素（Ｈ）の元素量を測定し、金属（Ｎｉ＋Ｃｏ＋Ｍｎ）との物質量比を算出すると１．６５と多くの水素を含むことが確認できた。また、水素を含有する官能基を有することが確認できた。

【0275】

また、この前駆体の粒子について、平均粒径Ｄ_５０を、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置（日機装株式会社製、マイクロトラックＨＲＡ）を用いて測定した結果、平均粒径は１６．４μｍであることが確認できた。

【0276】

次に、得られた前駆体の粒子のＳＥＭ（株式会社日立ハイテクノロジース製、走査電子顕微鏡Ｓ－４７００）観察（倍率：１０００倍）を行ったところ、得られた前駆体の粒子は、複数の一次粒子が凝集した二次粒子を含んでいた。また、該二次粒子は略球状であり、粒径がほぼ均一に揃っていることが確認された。なお、係る形状の場合、表２に示している前駆体の粒子の球形性を〇と判断する。

【0277】

また、得られた前駆体の粒子の比表面積を、マックソープ（株式会社マウンテック製）を使用し、評価したところ、４７．９ｍ^２／ｇであった。
２．正極活物質の製造、評価
次に、得られた前駆体を用いて正極活物質の製造、評価を行った。

【0278】

（正極活物質の製造）
上記前駆体を、空気（酸素：２１容量％）気流中にて、５００℃で２時間の熱処理を行って、熱処理済み粒子である複合酸化物粒子に転換して回収した。

【0279】

次に、熱処理済み粒子とリチウム化合物とを、混合し、リチウム混合物を得た。

【0280】

具体的には、得られるリチウム混合物のＬｉ／Ｍｅ＝１．５となるように炭酸リチウムを秤量し、上記熱処理済み粒子と混合してリチウム混合物を調製した。

【0281】

混合は、シェーカーミキサ装置（ウィリー・エ・バッコーフェン（ＷＡＢ）社製、ＴＵＲＢＵＬＡ ＴｙｐｅＴ２Ｃ）を用いて行った。

【0282】

得られたリチウム混合物を大気中（酸素：２１容量％）にて、５００℃で５時間仮焼した後、９５０℃で２時間焼成し、冷却した後、解砕して正極活物質を得た。

【0283】

なお、得られた正極活物質の組成は、Ｌｉ_１．５Ｎｉ_{０．１６４}Ｃｏ_{０．１６６}Ｍｎ_{０．６７０}Ｏ_２と表される。

【0284】

（正極活物質の評価）
前駆体の粒子の場合と同様の方法で、得られた正極活物質の粒度分布を測定したところ、平均粒径は１５．１μｍであることが確認できた。

【0285】

正極活物質の断面ＳＥＭ観察を行った。図３（Ａ）に複数の正極活物質の二次粒子の観察結果を示す。

【0286】

また、複数の正極活物質粒子の二次粒子を樹脂に埋め込み、クロスセクションポリッシャ加工により該粒子の断面観察が可能な状態としてから、断面ＳＥＭ像の観察も行った。断面ＳＥＭ画像を図３（Ｂ）に示す。

【0287】

これらの断面ＳＥＭ像の粒子を１００個以上観察し、画像解析ソフト（アメリカ国立衛生研究所の開発ソフト、ＩｍａｇｅＪ）を用いて二次粒子の空隙率を算出した。任意に選択した１００個の粒子について上記画像解析ソフトを用いて各々の空隙率を算出したところ、多孔質粒子の個数割合は１００％であった。なお、多孔質粒子は二次粒子の空隙率が３％を超えている粒子を意味する。多孔質ではない二次粒子の空隙率は３％以下の緻密な粒子である。

【0288】

また、多孔質粒子の平均空隙率は２２％であった。さらに、多孔質粒子のうち、空隙率が１０％以上３０％以下の多孔質粒子の割合は１００％であった。

【0289】

表３には、多孔質粒子の平均空隙率として、上述の任意に選択した粒子のうち、多孔質粒子の平均空隙率を示している。また、多孔質粒子の個数割合として、観察した粒子に占める多孔質粒子の割合を示している。さらに、多孔質粒子のうち、空隙率が１０％以上３０％以下である多孔質粒子の個数割合も示している。

【0290】

さらに、タップ密度の測定を行ったところ、２．１ｇ／ｃｃであることが確認できた。

【0291】

タップ密度は、得られた正極活物質を２０ｍｌメスシリンダーに充填後、該メスシリンダーについて、高さ２ｃｍからの自由落下を５００回繰り返す方法で密に充填させてから測定を行った。

【0292】

また、得られた正極活物質について、流動方式ガス吸着法比表面積測定装置（ユアサアイオニクス社製、マルチソーブ）により比表面積を求めたところ、２．０ｍ^２／ｇであることが確認できた。

【0293】

［二次電池の製造］
得られた正極活物質を用いて、２０３２型コイン型電池を作製し、評価した。

【0294】

図４を用いて、作製したコイン型電池の構成について説明する。図４はコイン型電池の断面構成図を模式的に示している。

【0295】

図４に示す様に、このコイン型電池１０は、ケース１１と、このケース１１内に収容された電極１２とから構成されている。

【0296】

ケース１１は、中空かつ一端が開口された正極缶１１１と、この正極缶１１１の開口部に配置される負極缶１１２とを有しており、負極缶１１２を正極缶１１１の開口部に配置すると、負極缶１１２と正極缶１１１との間に電極１２を収容する空間が形成されるように構成されている。

【0297】

電極１２は、正極１２１、セパレータ１２２および負極１２３からなり、この順で並ぶように積層されており、正極１２１が正極缶１１１の内面に接触し、負極１２３が負極缶１１２の内面に接触するようにケース１１に収容されている。

【0298】

なお、ケース１１は、ガスケット１１３を備えており、このガスケット１１３によって、正極缶１１１と負極缶１１２との間が電気的に絶縁状態を維持するように固定されている。また、ガスケット１１３は、正極缶１１１と負極缶１１２との隙間を密封して、ケース１１内と外部との間を気密液密に遮断する機能も有している。

【0299】

このコイン型電池１０を、以下のようにして作製した。まず、得られた正極活物質５２．５ｍｇ、アセチレンブラック１５ｍｇ、およびポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）７．５ｍｇを溶剤（Ｎ－メチル－２－ピロリドン）と共に混合し、１００ＭＰａの圧力で直径１１ｍｍ、厚さ１００μｍにプレス成形して、正極１２１を作製した。作製した正極１２１を、真空乾燥機中、１２０℃で１２時間乾燥した。この正極１２１、負極１２３、セパレータ１２２および電解液を用いて、コイン型電池１０を、露点が－８０℃に管理されたＡｒ雰囲気のグローブボックス内で作製した。

【0300】

なお、負極１２３には、直径１４ｍｍの円盤状に打ち抜かれた平均粒径２０μｍ程度の黒鉛粉末と、ポリフッ化ビニリデンが銅箔に塗布された負極シートを用いた。また、セパレータ１２２には、膜厚２５μｍのポリエチレン多孔膜を用いた。電解液には、１ＭのＬｉＣｌＯ₄を支持電解質とするエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の等量混合液（富山薬品工業株式会社製）を用いた。

【0301】

［電池評価］
得られたコイン型電池１０の性能を評価する、初期放電容量は、以下のように定義した。

【0302】

初期放電容量は、コイン型電池１０を作製してから２４時間程度放置し、開回路電圧ＯＣＶ（ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）が安定した後、正極に対する電流密度を０．０５Ｃ（２７０ｍＡｈ／ｇを１Ｃとする）としてカットオフ電圧４．６５Ｖまで充電し、１時間の休止後、カットオフ電圧２．３５Ｖまで放電したときの容量を初期放電容量とした。

【0303】

上記正極活物質を用いて形成された正極を有するコイン型電池について、電池評価を行ったところ、初期放電容量は２９２ｍＡｈ／ｇであった。また、高放電レート特性を評価するため０．０１Ｃで充放電容量を測定、その後、０．２Ｃ，０．５Ｃ，１．０Ｃで各３回充放電容量を測定した後、２．０Ｃで３回測定した平均値を高放電レートの放電容量とした。その値は、２０２ｍＡｈ／ｇであった。

【0304】

そして、初期放電容量と、タップ密度との積であるエネルギー密度は６１３ｍＡｈ／ｃｃであった。

【0305】

本実施例の製造条件をまとめたものを表１に、本実施例により得られた前駆体の特性を表２に、正極活物質の特性およびこの正極活物質を用いて製造したコイン型電池の各評価を表３に、それぞれ示す。また、以下の実施例２および比較例１、２についても、同様の内容について同表に示す。
［実施例２］
晶析工程を、核生成工程と、粒子成長工程とに分けず、１つの工程とし、初期水溶液および晶析工程の間の混合水溶液ｐＨを７．６とした。すなわち、核生成工程、及び粒子成長工程の間で混合水溶液のｐＨを７．６となるように制御した。

【0306】

なお、各工程で、ｐＨ値は、ｐＨコントローラによりｐＨ調整水溶液の供給流量を調整することで制御され、混合水溶液のｐＨ値の変動幅は中心値（設定ｐＨ）値７．５５の上下０．０５の範囲内であった。

【0307】

以上の点以外は、実施例１と同様にして、前駆体、正極活物質、二次電池を作製し、評価を行った。結果を表１～表３に示す。

【0308】

なお、得られた正極活物質の組成は、Ｌｉ_１．５Ｎｉ_{０．１５７}Ｃｏ_{０．１６６}Ｍｎ_{０．６７７}Ｏ_２と表されることになる。

【0309】

本実施例では、初期水溶液および晶析工程の混合水溶液のｐＨ値を実施例１よりも高くしたことで、前駆体や、正極活物質が含有する粒子の平均粒径は、大きくなっていることが確認できた。ただし、電池特性は実施例１と同様であることが確認できた。
［比較例１］
前駆体の製造時、初期水溶液および核生成工程の混合水溶液ｐＨを６．４にしたこと、粒子成長工程の混合水溶液のｐＨを７．４に変更した点以外は、実施例１と同様にして、前駆体、正極活物質、二次電池を作製し、評価を行った。

【0310】

なお、各工程で、ｐＨ値は、ｐＨコントローラによりｐＨ調整水溶液の供給流量を調整することで制御されている。混合水溶液のｐＨ値の変動幅は、核生成工程では中心値（設定ｐＨ）値６．３５の上下０．０５の範囲内であり、粒子成長工程では中心値（設定ｐＨ）値７．３５の上下０．０５の範囲内であった。

【0311】

結果を表１～表３に示す。

【0312】

［比較例２］
前駆体の製造時、反応槽内に空気に換えて不活性ガスである窒素ガスを吹き込んだ点以外は、比較例１と同様にして、前駆体、正極活物質、二次電池を作製し、評価を行った。結果を表１～表３に示す。

【0313】

得られた正極活物質について、実施例１と同様にして、二次粒子のＳＥＭ観察、及び断面ＳＥＭ観察を行った。断面ＳＥＭ画像を図５に示す。図５（Ａ）は全体の観察像であり、図５（Ｂ）は破線で囲った領域を拡大して示した像になる。

【0314】

粒子を１００個以上観察した結果、中心部まで細孔を持つ粒子（多孔質粒子）の割合は、３０％で、その二次粒子の平均空隙率は１８％であった。なお、多孔質粒子のうち、該粒子内部の空隙率が１０％以上３０％以下である多孔質粒子の割合は３０％であった。

【0315】

また、多孔質ではない二次粒子の空隙率は、３％以下の緻密な粒子であることが確認できた。

【0316】

【表1】

【0317】

【表2】

【0318】

【表3】

実施例１、２の前駆体は、表２の結果から、いずれも目的組成になっていることを確認できた。また、いずれの実施例においても前駆体は複数の一次粒子が凝集されて形成された二次粒子を含むことも確認できた。

【0319】

さらに、実施例１、２の前駆体から得られた正極活物質は、多孔質粒子の平均空隙率は１０％以上となっており、多孔質粒子の個数の割合も９９％、もしくは１００％となることが確認された。

【0320】

また、多孔質粒子のうち、内部の空隙率が１０％以上３０％以下である多孔質粒子の割合が８０％以上であることも確認できた。

【0321】

なお、実施例１、２で得られた正極活物質も複数の一次粒子が凝集した二次粒子を含むことが確認できた。

【0322】

係る正極活物質を用いた電池とすることで、初期放電容量、及び高放電レート条件での放電容量が十分に高くできることが確認できた。

【0323】

これに対して、比較例１は、初期放電容量、及び高放電レート条件での放電容量が十分に高くできることが確認できているが、タップ密度が低くエネルギー密度が低いことが確認できた。これは、比較例１では大粒径の正極活物質や、その前駆体が得られておらず、充填性が実施例１、２と比較して低かったためと考えられる。

【0324】

さらに、比較例２においては、前駆体について、Ｈ／Ｍｅが１．６未満となっており、目的組成の前駆体が得られていないことが確認できた。このため、該前駆体を用いて正極活物質を製造した場合に、多孔質粒子はほとんど得られず、また、多孔質粒子の空隙率も小さくなることが確認できた。

【0325】

そして、比較例１、２の正極活物質を用いて製造した二次電池においては、エネルギー密度が、共に実施例１、２の場合と比較して劣ることを確認できた。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】