特許 7412485 金属複合水酸化物粒子及びリチウム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(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-28

(45)【発行日】2024-01-12

(54)【発明の名称】金属複合水酸化物粒子及びリチウム二次電池用正極活物質の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/525 20100101AFI20240104BHJP

   C01G 53/00 20060101ALI20240104BHJP

   H01M 4/505 20100101ALI20240104BHJP

【ＦＩ】

H01M4/525

C01G53/00 A

H01M4/505

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022114297

(22)【出願日】2022-07-15

【審査請求日】2023-04-17

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002093

【氏名又は名称】住友化学株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】592197418

【氏名又は名称】株式会社田中化学研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100196058

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 彰雄

(74)【代理人】

【識別番号】100153763

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 広之

(74)【代理人】

【識別番号】100214215

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼梨 航

(72)【発明者】

【氏名】高森 健二

(72)【発明者】

【氏名】片桐 一貴

【審査官】小森 重樹

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／１５２８８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１９８３５１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ４／００－６２

Ｃ０１Ｇ ５３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リチウム二次電池用正極活物質の前駆体として用いられる金属複合水酸化物粒子であって、
Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎからなる群から選択される少なくとも１種の金属元素を含み、
下記要件（１）～（３）をすべて満たす金属複合水酸化物粒子。
（１）平均粒子強度が、４５ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である。
（２）平均粒子径Ｄ_５０が、４μｍ超２０μｍ以下である。
（３）ＢＥＴ比表面積が５ｍ^２／ｇ以上６０ｍ^２／ｇ以下である。

【請求項2】

下記組成式（Ｉ）で表される、請求項１に記載の金属複合水酸化物粒子。
Ｎｉ_{（１－ｘ－ｙ－ｗ）}Ｃｏ_ｘＭｎ_ｙＭ_ｗＯ_ｚ（ＯＨ）_２－α ・・・式（Ｉ）
（前記組成式（Ｉ）は、０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．５、０≦ｗ≦０．５、０≦ｘ＋ｙ＋ｗ＜１、０≦ｚ≦３、－０．５≦α＜２、及びα－ｚ＜２を満たし、ＭはＦｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｇａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、及びＳｉからなる群より選ばれる１種以上の元素である。）

【請求項3】

粒子強度の標準偏差が９ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下である、請求項１又は２に記載の金属複合水酸化物粒子。

【請求項4】

タップ密度が１．０ｇ／ｃｍ^３以上３．７ｇ／ｃｍ^３以下である、請求項１又は２に記載の金属複合水酸化物粒子。

【請求項5】

請求項１又は２に記載の金属複合水酸化物粒子と、リチウム化合物と、を混合する混合工程と、得られた混合物を酸素含有雰囲気下、５００℃以上１０００℃以下の温度で焼成する焼成工程を有する、リチウム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、金属複合化合物及びリチウム二次電池用正極活物質の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウム二次電池用正極活物質の製造方法としては、例えば、リチウム化合物と、Ｌｉ以外の金属元素を含む金属複合化合物とを混合して焼成する方法がある。

【0003】

リチウム二次電池の性能向上を目的として、前記金属複合化合物の検討が行われている。例えば、特許文献１には、リチウムイオン二次電池用正極活物質の前駆体であって、複数の板状一次粒子および前記板状一次粒子よりも小さな微細一次粒子が凝集して形成された二次粒子からなる、ニッケルマンガンコバルト含有複合水酸化物が開示されている。前記ニッケルマンガンコバルト含有複合水酸化物を前駆体とするリチウムイオン二次電池用正極活物質を用いて製造されたリチウムイオン二次電池は、耐久性が高く、出力特性に優れることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】ＪＰ－Ａ－２０２０－１７７８６０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

リチウム二次電池の応用分野が進む中、リチウム二次電池には、さらなるサイクル維持率の向上が求められる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、サイクル維持率が高いリチウム二次電池が得られる、リチウム二次電池用正極活物質の前駆体として用いられる金属複合化合物、及び前記金属複合化合物を用いたリチウム二次電池用正極活物質の製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、下記［１］～［５］である。
［１］ リチウム二次電池用正極活物質の前駆体として用いられる金属複合化合物であって、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎからなる群から選択される少なくとも１種の金属元素を含み、下記要件（１）～（３）をすべて満たす金属複合化合物。
（１）平均粒子強度が、４５ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である。
（２）平均粒子径Ｄ_５０が、４μｍ超２０μｍ以下である。
（３）ＢＥＴ比表面積が５ｍ^２／ｇ以上６０ｍ^２／ｇ以下である。
［２］ 下記組成式（Ｉ）で表される、［１］に記載の金属複合化合物。
Ｎｉ_{（１－ｘ－ｙ－ｗ）}Ｃｏ_ｘＭｎ_ｙＭ_ｗＯ_ｚ（ＯＨ）_２－α ・・・式（Ｉ）
（前記組成式（Ｉ）中は、０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．５、０≦ｗ≦０．５、０≦ｘ＋ｙ＋ｗ＜１、０≦ｚ≦３、－０．５≦α≦２、及びα－ｚ＜２を満たし、ＭはＦｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｇａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、及びＳｉからなる群より選ばれる１種以上の元素である。）
［３］ 粒子強度の標準偏差が９以上２０以下である、［１］又は［２］に記載の金属複合化合物。
［４］ タップ密度が１．０ｇ／ｃｍ^３以上３．７ｇ／ｃｍ^３以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の金属複合化合物。
［５］ ［１］～［４］のいずれかに記載の金属複合化合物と、リチウム化合物と、を混合する混合工程と、得られた混合物を酸素含有雰囲気下、５００℃以上１０００℃以下の温度で焼成する焼成工程を有する、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、サイクル維持率が高いリチウム二次電池が得られる、リチウム二次電池用正極活物質の前駆体として用いられる金属複合化合物、及び前記金属複合化合物を用いたリチウム二次電池用正極活物質の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】リチウム二次電池の一例を示す概略構成図である。

【図2】全固体リチウム二次電池の全体構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本明細書における用語の定義は以下の通りである。
金属複合化合物（Ｍｅｔａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を以下「ＭＣＣ」ともいう。
リチウム二次電池用正極活物質（Ｃａｔｈｏｄｅ Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ
ｆｏｒ ｌｉｔｈｉｕｍ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ）を以下「ＣＡＭ」ともいう。
「Ｎｉ」とは、ニッケル金属単体ではなく、Ｎｉ元素であることを示す。Ｃｏ、Ｍｎ等の他の元素の表記も同様である。
「一次粒子」とは、走査型電子顕微鏡などを用いて５０００倍以上３００００倍以下の視野にて観察した際に、外観上に粒界が存在しない粒子を意味する。
「二次粒子」とは、前記一次粒子が凝集している粒子である。即ち、二次粒子は一次粒子の凝集体である。
数値範囲について、「Ａ以上Ｂ以下」を「Ａ～Ｂ」と表記する。数値範囲が例えば「１～１０ＭＰａ」と記載されている場合、１ＭＰａから１０ＭＰａまでの範囲を意味し、下限値である１ＭＰａと上限値である１０ＭＰａを含む数値範囲を意味する。

【0010】

本明細書におけるＭＣＣの各パラメータの測定方法は以下の通りである。

【0011】

（平均粒子強度）
ＭＣＣの平均粒子強度（単位：ＭＰａ）は、以下のように測定及び算出することができる。まず、ＭＣＣから無作為に２０個の二次粒子を選択する。微小圧縮試験機（例えば島津製作所社製、ＭＣＴ－５１０）を用いて、選択された二次粒子それぞれについて粒子径及び粒子強度を測定する。ここで、粒子強度Ｃｓ（単位：ＭＰａ）は、下記式（Ａ）により求められる。下記式（Ａ）中、Ｐは試験力（単位：Ｎ）であり、ｄは粒子径（単位：ｍｍ）である。Ｐは、試験圧力を徐々にあげて行った際、試験圧力がほぼ一定のまま変位量が最大となる圧力値である。ｄは、微小圧縮試験機の観察画像におけるＸ方向とＹ方向の径を測定し、その平均値を算出した値である。
Ｃｓ＝２．８Ｐ／πｄ^２・・・（Ａ）
得られた２０個の二次粒子のＣｓの平均値が平均粒子強度である。
粒子強度は、粒子径で規格化されているため、各粒子の構造が同じであれば粒子径が異なる粒子であっても同等（平均粒子強度±５％）の粒子強度となる。一方で、粒子間で粒子強度が異なれば、それぞれの粒子の構造が異なるといえる。

【0012】

（粒子強度の標準偏差）
ＭＣＣの粒子強度の標準偏差は、上記（平均粒子強度）で求めた平均粒子強度及び２０個の二次粒子のＣｓにより算出することができる。

【0013】

（平均粒子径Ｄ_５０）
ＭＣＣの平均粒子径Ｄ_５０（単位：μｍ）は、レーザー回折散乱法によって測定されるＭＣＣの粒度分布から求めることができる。具体的には、測定対象、例えばＭＣＣの粉末０．１ｇを、０．２質量％ヘキサメタりん酸ナトリウム水溶液５０ｍＬに投入し、前記粉末を分散させた分散液を得る。次に、得られた分散液についてレーザー回折散乱粒度分布測定装置（例えば、マイクロトラック・ベル株式会社製、マイクロトラックＭＴ３３００ＥＸＩＩ）を用いて、粒度分布を測定し、体積基準の累積粒度分布曲線を得る。得られた累積粒度分布曲線において、微小粒子側から５０％累積時の粒子径の値が５０％累積体積粒度であり、本明細書における平均粒子径（以下、Ｄ_５０と記載することがある）である。

【0014】

（ＢＥＴ比表面積）
ＭＣＣのＢＥＴ比表面積（単位：ｍ^２／ｇ）は、ＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ，Ｅｍｍｅｔｔ，Ｔｅｌｌｅｒ）法によって測定することができる。ＢＥＴ比表面積の測定では、吸着ガスとして窒素ガスを用いる。例えば、ＭＣＣ粉末１ｇを窒素雰囲気中、１０５℃で３０分間乾燥させた後、ＢＥＴ比表面積計（例えば、マウンテック社製、Ｍａｃｓｏｒｂ（登録商標））を用いて測定することができる。

【0015】

（組成）
ＭＣＣの各元素の組成は、誘導結合プラズマ発光分析法（ＩＣＰ）により測定することができる。例えば、ＭＣＣを塩酸に溶解させた後、誘導結合プラズマ発光分析装置（例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、ＳＰＳ３０００）を用いて、各元素量の測定を行うことができる。

【0016】

（タップ密度）
ＭＣＣのタップ密度（単位：ｇ／ｃｍ^３）は、ＪＩＳ Ｒ １６２８－１９９７に準拠して測定することができる。

【0017】

本明細書におけるＣＡＭの評価方法は以下の通りである。

【0018】

（サイクル維持率）
＜リチウム二次電池用正極の作製＞
後述する製造方法で得られるＣＡＭと導電材（アセチレンブラック）とバインダー（ＰＶｄＦ）とを、ＣＡＭ：導電材：バインダー＝９２：５：３（質量比）の組成となるように加えて混練することにより、ペースト状の正極合剤を調製する。正極合剤の調製時には、Ｎ－メチル－２－ピロリドンを有機溶媒として用いる。

【0019】

得られた正極合剤を、集電体となる厚さ４０μｍのＡｌ箔に塗布して１５０℃で８時間真空乾燥を行い、リチウム二次電池用正極を得る。このリチウム二次電池用正極の電極面積は１．６５ｃｍ^２とする。

【0020】

＜リチウム二次電池（コイン型ハーフセル）の作製＞
以下の操作を、アルゴン雰囲気のグローブボックス内で行う。
上述のリチウム二次電池用正極を、コイン型電池Ｒ２０３２用のパーツ（宝泉株式会社製）の下蓋にアルミ箔面を下に向けて置き、その上にポリエチレン製多孔質フィルムの上に耐熱多孔層を積層した積層フィルムセパレータ（厚み１６μｍ）を置く。ここに電解液を３００μｌ注入する。電解液は、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネートを３０：３５：３５（体積比）で混合した混合液にＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ／ｌとなるように溶解した液体を用いる。
次に、負極として金属リチウムを用いて、セパレータの上側に置き、ガスケットを介して上蓋をし、かしめ機でかしめてリチウム二次電池を作製する。

【0021】

作製したリチウム二次電池を用いて以下の方法で充放電サイクルの繰り返し試験を実施し、サイクル維持率を算出する。

【0022】

・充放電サイクルの繰り返し試験
リチウム二次電池を室温で１２時間静置することでセパレータ及び正極合剤層に充分電解液を含浸させる。
次に、試験温度２５℃において、充電及び放電ともに電流設定値０．２ＣＡとし、それぞれ定電流定電圧充電と定電流放電を行う。充電最大電圧は、４．３Ｖ、放電最小電圧は２．５Ｖとする。充電時間は６時間、放電時間は５時間とする。
次いで、試験温度２５℃において、以下の条件で定電流定電圧充電と定電流放電を繰り返す。充放電サイクルの繰り返し回数は５０回である。
充電：電流設定値１ＣＡ、最大電圧４．３Ｖ、定電圧定電流充電
放電：電池設定値１ＣＡ、最小電圧２．５Ｖ、定電流放電
１サイクル目の放電容量と５０サイクル目の放電容量から、下記の式でサイクル維持率を算出する。サイクル維持率が高いほど、充電と放電を繰り返した後の電池の容量低下が抑制されているため、電池性能として望ましいことを意味する。
サイクル維持率（％）＝５０サイクル目の放電容量（ｍＡｈ／ｇ)／１サイクル目の放電容量（ｍＡｈ／ｇ)×１００

【0023】

≪金属複合化合物≫
本実施形態のＭＣＣは、ＣＡＭの前駆体として用いることができる。ＭＣＣは、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎからなる群から選択される少なくとも１種の金属元素を含み、下記要件（１）～（３）をすべて満たす。
（１）平均粒子強度が、４５ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である。
（２）平均粒子径Ｄ_５０が、４μｍ超２０μｍ以下である。
（３）ＢＥＴ比表面積が５ｍ^２／ｇ以上６０ｍ^２／ｇ以下である。

【0024】

本実施形態のＭＣＣは、複数の粒子の集合体である。言い換えれば、本実施形態のＭＣＣは、粉末状である。本実施形態において、複数の粒子の集合体は、二次粒子のみを含んでいてもよく、一次粒子と二次粒子の混合物であってもよい。

【0025】

＜要件（１）＞
ＭＣＣの平均粒子強度は、４５ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下であり、４５．５～１８０ＭＰａであることが好ましく、４６～１５０ＭＰａであることがより好ましく、４７～８０ＭＰａであることがさらに好ましい。平均粒子強度が前記範囲の下限値以上であると、リチウム二次電池作製時のプレス加工や、充放電に伴う体積膨張、収縮により、ＣＡＭの粒子が崩壊しにくい。したがって、崩壊による新しい面が生じにくいため、劣化が抑制され、容量が低下しにくくなり、結果としてサイクル維持率が向上する。平均粒子強度が前記範囲の上限値以下であると、ＣＡＭやリチウム二次電池を製造する過程における設備からの異物混入が起きにくく、電池としたときの安全性が高まりやすい。

【0026】

要件（１）を充足するＭＣＣは、粒子強度が高いＭＣＣである。粒子強度は、二次粒子中の一次粒子の密度、一次粒子同士の配向、一次粒子間の接触面積、一次粒子間の接着の強さ等の一次粒子の凝集状態に関する複数の因子により決定されると考えられる。また、前記因子は、一次粒子の大きさ、形状等の一次粒子由来の特性にも影響される。例えば、二次粒子中の一次粒子の密度が高いＭＣＣでも、前記その他の因子によっては、ＭＣＣの平均粒子強度は４５ＭＰａ未満となり、前記要件（１）を充足しなくなると考えられる。

【0027】

要件（１）を充足するＭＣＣの二次粒子を構成する一次粒子、及び二次粒子中の一次粒子の凝集状態の好ましい一例を以下に説明する。
一次粒子としては、適度に成長した一次粒子が好ましい。「適度に成長した一次粒子」とは、目的とした結晶構造を有しつつ、過度に成長したことで極端な配向性を有するものではないことを意味する。目的とした結晶構造を有するとは、ＸＲＤ測定によって帰属される晶系が目的とする結晶構造が属する晶系に合致するかで判断できる。また、過度に成長したことで極端な配向性を有するとは、一次粒子の短軸に対する長軸の比であるアスペクト比が１０．０を超える形状を意味する。一次粒子が適度に成長していると、一次粒子が極端に大きくはならず、１μｍ以下の適度な大きさとなる。適度な大きさの一次粒子は、極端に大きい一次粒子に比べ、単位体積当たりの外表面積が大きくなる。したがって、適度な大きさの一次粒子は極端に大きい一次粒子に比べ、一次粒子が凝集する際に、一次粒子同士の接触面積が大きくなりやすいと考えられる。また、一次粒子が極端な配向性を有すると、二次粒子中の一次粒子の密度が低くなると考えられる。一方、極端な配向性を有さない場合は二次粒子中の一次粒子の密度が高くなると考えられる。
二次粒子中の一次粒子の凝集状態としては、一次粒子の密度が高く、一次粒子同士の配向が適度に分散しており、一次粒子間の接触面積が大きく、一次粒子間の接着の強さが大きいことが好ましい。このような二次粒子は、粒子強度が高くなりやすく、前記要件（１）を充足しやすい。
一次粒子、及び二次粒子中の一次粒子の凝集状態は、走査型電子顕微鏡による観察により確認することができる。

【0028】

二次粒子中の一次粒子のアスペクト比の平均値は、１．０～１０.０であることが好ましく、１．１～９．０であることがより好ましく、１．２～８．０であることがさらに好ましい。アスペクト比は一次粒子に外接し、かつ面積が最も小さい矩形の短辺に対する長径の比を意味する。一つの二次粒子の中から任意の２０個の一次粒子のアスペクト比を測定し、それらの平均をアスペクト比の平均値とすることができる。
二次粒子から無作為に１００個の一次粒子を走査型電子顕微鏡により観察したときに、アスペクト比が８.０未満である一次粒子の個数の割合は、５０％～１００％であることが好ましく、６５％～１００％であることがより好ましく、８０％～１００％であることがさらに好ましい。
また、無作為に抽出した１００個の二次粒子のうち、上記のようなアスペクト比の低い一次粒子の割合を持つ二次粒子の個数が、５０％～１００％であることが好ましく、６５％～１００％であることがより好ましく、８０％～１００％であることがさらに好ましい。
二次粒子中の一次粒子の平均粒子径は、５０～２０００ｎｍであることが好ましく、１００～１５００ｎｍであることが好ましく、１５０～１０００ｎｍであることがさらに好ましい。一次粒子の粒子径は、一次粒子を走査型電子顕微鏡で観察したときの一次粒子の短軸と長軸の平均を意味する。一つの二次粒子の中から無作為に選択した２０個の一次粒子の粒子径の平均を一次粒子の平均粒子径とすることができる。

【0029】

＜要件（２）＞
ＭＣＣのＤ_５０は、４μｍ超２０μｍ以下であり、４．５～１６．０μｍであることが好ましく、５．０～１４．０μｍであることがより好ましい。Ｄ_５０が前記範囲の下限値以上であると、得られる電池のエネルギー密度が高まりやすい。Ｄ_５０が前記範囲の上限値以下であると、得られる電池の出力特性が高まりやすい。

【0030】

＜要件（３）＞

【0031】

ＭＣＣのＢＥＴ比表面積は、５～６０ｍ^２／ｇであり、６～４２ｍ^２／ｇであることが好ましく、７～３０ｍ^２／ｇであることがよりに好ましい。ＢＥＴ比表面積が前記範囲の下限値以上であると、ＣＡＭを製造する際にＬｉとの反応が充分に進行する。ＢＥＴ比表面積が前記範囲の上限値以下であると、ＣＡＭを製造する際にＬｉとの反応制御を行うことが可能となる。具体的には、得られるＣＡＭ中に余剰のＬｉが含まれることを抑制することができ、充放電サイクル中に余剰のＬｉと電解液との副反応を抑制することができる。結果として、得られるリチウム二次電池のサイクル維持率が向上する。

【0032】

本実施形態のＭＣＣは、前記要件（１）～（３）の他、以下の物性を満たすことが好ましい。

【0033】

ＭＣＣの粒子強度の標準偏差は９～２０であることが好ましく、１０～１９であることがより好ましく、１１～１８であることがさらに好ましい。粒子強度の標準偏差が前記範囲の下限値以上であると、粒子同士の接触による粒子割れが生じにくくハンドリング性が高くなる。粒子強度の標準偏差が前記範囲の上限値以下であると、粒子強度の低い粒子の割合が減り、得られるＣＡＭにおいても粒子強度の低い粒子の割合が減る。結果として、得られるリチウム二次電池を用いて上述の充放電サイクルの繰り返し試験を行う際に、ＣＡＭの粒子の割れが抑制され、サイクル維持率が向上する。

【0034】

ＭＣＣのタップ密度は、１．０～３．７ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、１．２～３．０ｇ／ｃｍ^３であることがより好ましく、１．４～２．８ｇ／ｃｍ^３であることがさらに好ましい。タップ密度が前記範囲の下限値以上であると、生産性が向上する。タップ密度が前記範囲の上限値以下であると、ＢＥＴ比表面積が上述の範囲の下限値以上となりやすくなる。

【0035】

本実施形態において、ＭＣＣの結晶構造は、ＣＡＭを製造する際に反応が容易に進行する観点から、層状構造を有し、六方晶、斜方晶、単斜晶のいずれかの結晶系に属することが好ましく、六方晶に属することが特に好ましい。

【0036】

＜組成＞
ＭＣＣは、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎからなる群から選択される少なくとも１種の金属元素を含む。ＭＣＣはＮｉを含むことが好ましく、Ｎｉ及びＣｏを含むことがより好ましい。ＭＣＣは、Ｌｉを実質的に含まない。Ｌｉを実質的に含まないとは、ＭＣＣのＮｉ、Ｃｏ、及びＭｎの合計のモル数に対するＬｉのモル数の比が０．１以下であることを意味する。

【0037】

≪組成式≫
ＭＣＣは、下記組成式（Ｉ）で表される化合物であることが好ましい。
Ｎｉ_{（１－ｘ－ｙ－ｗ）}Ｃｏ_ｘＭｎ_ｙＭ_ｗＯ_ｚ（ＯＨ）_２－α ・・・式（Ｉ）
前記組成式（Ｉ）中、０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．５、０≦ｗ≦０．５、０≦ｘ＋ｙ＋ｗ＜１、０≦ｚ≦３、－０．５≦α≦２、及びα－ｚ＜２を満たし、ＭはＦｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｇａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、及びＳｉからなる群より選ばれる１種以上の元素である。

【0038】

ＭＣＣは、下記組成式（Ｉ）－１で表される水酸化物であることが好ましい。
Ｎｉ_{（１－ｘ－ｙ－ｗ）}Ｃｏ_ｘＭｎ_ｙＭ_ｗ（ＯＨ）_２－α ・・・式（Ｉ）－１
前記組成式（Ｉ）－１中、０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．５、０≦ｗ≦０．５、０≦ｘ＋ｙ＋ｗ＜１、及び－０．５≦α＜２を満たし、ＭはＦｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｇａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、及びＳｉからなる群より選ばれる１種以上の元素である。

【0039】

ｗが０超の場合、得られるＣＡＭを用いた電池のサイクル特性が高くなりやすい観点からＭはＴｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、及びＳｉからなる群より選ばれる１種以上の元素であることが好ましく、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ及びＢからなる群より選ばれる１種以上の元素であることがより好ましい。

【0040】

ｘは、０．０１以上が好ましく、０．０２以上がより好ましく、０．０３以上が特に好ましい。また、本発明の一実施形態としては、ｘが０であることが好ましい。
またｘは、０．４４以下が好ましく、０．４２以下がより好ましく、０．４０以下が特に好ましい。
また、ＭがＡｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、およびＢからなる群より選ばれる１種以上の元素であり、ｗが０を超える場合は、ｘが０又はｙが０であっても得られるＣＡＭを用いた電池のサイクル特性が高くなりやすいため好ましい。

【0041】

ｘの上記上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
上記組成式（Ｉ）又は上記組成式（Ｉ）－１は、０．０１≦ｘ≦０．４４を満たすことが好ましく、０．０２≦ｘ≦０．４２を満たすことがより好ましく、０．０３≦ｘ≦０．４０を満たすことが特に好ましい。

【0042】

ｙは、０．０１以上が好ましく、０．０２以上がより好ましく、０．０３以上が特に好ましい。
またｙは、０．４４以下が好ましく、０．４２以下がより好ましく、０．４０以下が特に好ましい。また、本発明の一実施形態としては、ｙが０であることが好ましい。

【0043】

ｙの上記上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
上記組成式（Ｉ）又は上記組成式（Ｉ）－１は、０．０１≦ｙ≦０．４４を満たすことが好ましく、０．０２≦ｙ≦０．４２を満たすことがより好ましく、０．０３≦ｙ≦０．４０を満たすことが特に好ましい。

【0044】

ｗは、０．０１以上が好ましく、０．０２以上がより好ましく、０．０３以上が特に好ましい。
またｗは、０．４４以下が好ましく、０．４２以下がより好ましく、０．４０以下が特に好ましい。また、本発明の一実施形態としては、ｗが０であることが好ましい。

【0045】

ｗの上記上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
上記組成式（Ｉ）又は上記組成式（Ｉ）－１は、０．０１≦ｗ≦０．４４を満たすことが好ましく、０．０２≦ｗ≦０．４２を満たすことがより好ましく、０．０３≦ｗ≦０．４０を満たすことが特に好ましい。

【0046】

ｘ＋ｙ＋ｗは、０．０３以上が好ましく、０．０５以上がより好ましく、０．１０以上が特に好ましい。
また、ｘ＋ｙ＋ｗは、０．６０以下が好ましく、０．４０以下がより好ましく、０．２０以下が特に好ましい。

【0047】

ｘ＋ｙ＋ｗの上記上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
上記組成式（Ｉ）又は上記組成式（Ｉ）－１は、０．０３≦ｘ＋ｙ＋ｗ≦０．６０を満たすことが好ましく、０．０５≦ｘ＋ｙ＋ｗ≦０．４０を満たすことがより好ましく、０．１０≦ｘ＋ｙ＋ｗ≦０．２０を満たすことが特に好ましい。

【0048】

ｚは、０．０２以上が好ましく、０．０３以上がより好ましく、０．０５以上が特に好ましい。
ｚは、２．８以下が好ましく、２．６以下がより好ましく、２．４以下が特に好ましい。

【0049】

上記上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
上記組成式（Ｉ）は０≦ｚ≦２．８を満たすことが好ましく、０．０２≦ｚ≦２．８を満たすことがより好ましく、０．０３≦ｚ≦２．６を満たすことがさらに好ましく、０．０５≦ｚ≦２．４を満たすことが特に好ましい。
本発明の一つの側面としては、組成式（Ｉ）は０≦ｚ≦０．５を満たすことが好ましく、０．０２≦ｚ≦０．４を満たすことがより好ましく、０．０３≦ｚ≦０．３を満たすことがさらに好ましく、０．０５≦ｚ≦０．２を満たすことが特に好ましい。

【0050】

αは、－０．４５以上が好ましく、－０．４０以上がより好ましく、－０．３５以上が特に好ましい。
αは、１．８以下が好ましく、１．６以下がより好ましく、１．４以下が特に好ましい。上記上限値及び下限値は任意に組みわせることができる。

【0051】

上記組成式（Ｉ）又は上記組成式（Ｉ）－１は－０．４５≦α≦１．８を満たすことが好ましく、－０．４０≦α≦１．６を満たすことがより好ましく、－０．３５≦α≦１．４を満たすことが特に好ましい。

【0052】

本実施形態において、上記組成式（Ｉ）又は上記組成式（Ｉ）－１において、０．０１≦ｘ≦０．４４、０．０１≦ｙ≦０．４４、０．０１≦ｗ≦０．４４、０．０３≦ｘ＋ｙ＋ｗ≦０．６０、０≦ｚ≦２．８、及び－０．４５≦α≦１．８を満たすことが好ましい。

【0053】

＜金属複合化合物の製造方法＞
本実施形態のＭＣＣの製造方法は、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎからなる群から選択される少なくとも１種の元素の金属塩の溶液と、錯化剤と、アルカリ溶液と、を反応させることを含む。この場合、得られるＭＣＣは金属複合水酸化物となる。金属複合水酸化物は、公知のバッチ式共沈殿法又は連続式共沈殿法により製造することが可能である。ＭＣＣとして金属複合酸化物を製造する場合、前記金属複合水酸化物を酸化すればよい。

【0054】

以下、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎを含むＭＣＣの製造方法を一例として説明する。具体的には、ＪＰ－Ａ－２００２－２０１０２８に記載された連続式共沈殿法により、ニッケル塩溶液、コバルト塩溶液、マンガン塩溶液、錯化剤、アルカリ溶液を反応させ、Ｎｉ_{（１－ｘ’－ｙ’）}Ｃｏ_ｘ’Ｍｎ_ｙ’（ＯＨ）_２で表される金属複合水酸化物を製造する。例えば、前記組成式（Ｉ）及び前記組成式（Ｉ）－１で表されるＭＣＣを製造する場合、ｘ’、ｙ’は前記組成式（Ｉ）及び前記組成式（Ｉ）－１におけるｘ、ｙにそれぞれ対応させる。

【0055】

ニッケル塩溶液の溶質であるニッケル塩としては、特に限定されないが、例えば硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、塩化ニッケル及び酢酸ニッケルのうちの少なくとも１種を使用することができる。

【0056】

コバルト塩溶液の溶質であるコバルト塩としては、例えば硫酸コバルト、硝酸コバルト、塩化コバルト及び酢酸コバルトのうちの少なくとも１種を使用することができる。

【0057】

マンガン塩溶液の溶質であるマンガン塩としては、例えば硫酸マンガン、硝酸マンガン、塩化マンガン及び酢酸マンガンのうちの少なくとも１種を使用することができる。

【0058】

なお、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎ以外の金属元素を含むＭＣＣを製造する場合も、前記金属元素の硫酸塩、硝酸塩、塩化物、又は酢酸塩を溶質として使用することができる。

【0059】

以上の金属塩は、前記Ｎｉ_{（１－ｘ’－ｙ’）}Ｃｏ_ｘ’Ｍｎ_ｙ’（ＯＨ）_２の組成比に対応する割合で用いられる。すなわち、上記金属塩を含む混合溶液中におけるＮｉ、Ｃｏ及びＭｎのモル比が、前記の組成式の（１－ｘ’－ｙ’）：ｘ’：ｙ’と対応するように各金属塩の量を規定する。また、溶媒として水が使用される。

【0060】

錯化剤としては、水溶液中で、ニッケルイオン、コバルトイオン及びマンガンイオンと錯体を形成可能なものであり、例えば、水酸化アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、又は弗化アンモニウム等のアンモニウムイオン供給体、ヒドラジン、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸及びウラシル二酢酸及びグリシンが挙げられ、アンモニウムイオン供給体が好ましい。

【0061】

ニッケル塩溶液、コバルト塩溶液、マンガン塩溶液及び錯化剤を含む反応槽内の溶液に含まれる錯化剤の量は、例えば金属塩（ニッケル塩、コバルト塩、及びマンガン塩）のモル数の合計に対するモル比が０より大きく２．０以下である。

【0062】

錯化剤として、アンモニウムイオン供給体を使用する場合、反応槽内の溶液の総体積に対するアンモニア濃度は、０．５～１５．０ｇ／Ｌであることが好ましく、１．０～１０．０ｇ／Ｌであることがより好ましく、２．０～８．０ｇ／Ｌであることがさらに好ましい。アンモニア濃度が前記範囲の下限値以上であると、錯化剤によるＭＣＣの粒子成長が起こりやすく、前記要件（２）のＤ_５０の下限値超となりやすい。また、前記要件（１）を充足するＭＣＣが得られやすくなる。アンモニア濃度が前記範囲の上限値以下であると、ＭＣＣの粒子の過剰な成長が抑制され、前記要件（２）のＤ_５０の上限値以下となりやすい。

【0063】

共沈殿法に際しては、ニッケル塩溶液、コバルト塩溶液、マンガン塩溶液、及び錯化剤を含む反応槽内の溶液のｐＨ値を調整するため、溶液のｐＨがアルカリ性から中性になる前に、溶液にアルカリ溶液を添加する。アルカリ溶液としては、例えば、アルカリ金属水酸化物の水溶液が例として挙げられる。また、アルカリ金属水酸化物とは、例えば水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが例として挙げられる。

【0064】

なお、本明細書におけるｐＨの値は、溶液の温度が４０℃の時に測定された値であると定義する。溶液のｐＨは、反応槽からサンプリングした溶液の温度が、４０℃になったときに測定する。サンプリングした溶液が４０℃未満である場合には、溶液を４０℃まで加温してｐＨを測定する。サンプリングした溶液が４０℃を超える場合には、溶液を４０℃まで冷却してｐＨを測定する。

【0065】

上記ニッケル塩溶液、コバルト塩溶液、及びマンガン塩溶液のほか、錯化剤を反応槽に連続して供給すると、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎが反応し、Ｎｉ_{（１－ｘ’－ｙ’）}Ｃｏ_ｘ’Ｍｎ_ｙ’（ＯＨ）_２が生成する。本実施形態においては、金属塩の溶液と、錯化剤は、混合液として反応槽に滴下するのではなく、別々に滴下することが好ましい。金属塩の溶液と、錯化剤を別々に反応槽に滴下することにより、前記要件（３）を充足しやすくなる。

【0066】

反応温度は、３０～８０℃であることが好ましく、４０～７５℃であることがより好ましい。

【0067】

反応槽内のｐＨ値は、ｐＨ１０～１２．５であることが好ましく、ｐＨ１０．５～１２．０であることがより好ましい。ｐＨが前記範囲の下限値以上であると、中和反応が充分に進行し、前記要件（２）のＤ_５０の下限値超となりやすい。ｐＨが前記範囲の上限値以下であると、反応槽内のＭＣＣの粒子の数が多くなりすぎないため、一つの粒子あたりの成長が促進し、前記要件（２）のＤ_５０の下限値超となりやすい。

【0068】

反応槽内で形成された反応沈殿物を撹拌しながら中和する。反応沈殿物の中和の時間は、例えば１～２０時間である。

【0069】

連続式共沈殿法で用いる反応槽は、形成された反応沈殿物を分離するためオーバーフローさせるタイプの反応槽を用いることができる。

【0070】

バッチ式共沈殿法により金属複合水酸化物を製造する場合、反応槽としては、オーバーフローパイプを備えない反応槽、及びオーバーフローパイプに連結された濃縮槽を備え、オーバーフローした反応沈殿物を濃縮槽で濃縮し、再び反応槽へ循環させる機構を有する装置等が挙げられる。

【0071】

各種気体、例えば、窒素、アルゴン又は二酸化炭素等の不活性ガス、空気又は酸素等の酸化性ガス、又はそれらの混合ガスを反応槽内に供給してもよく、不活性ガスを反応槽内に供給することが好ましい。
不活性ガスの反応槽への供給量としては、０．１～５０．０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましく、０．５～４５．０Ｌ／ｍｉｎであることがより好ましく、１．０～４０．０Ｌ／ｍｉｎであることがさらに好ましい。

【0072】

本実施形態においては不活性ガスの供給量（Ｌ／ｍｉｎ）に対する、金属塩溶液に含まれる全金属元素の供給量（ｍｏｌ／ｍｉｎ）の割合（以下、「Ｍｅ／Ｇａｓ」ともいう）が０．１～７．０ｍｏｌ／Ｌであることが好ましく、０．５～６．８ｍｏｌ／Ｌであることがより好ましく、０．９～５．０ｍｏｌ／Ｌであることがさらに好ましい。
金属塩溶液としては、ニッケル塩溶液、コバルト塩溶液、マンガン塩溶液の混合溶液などが用いられる。
本実施形態においては、Ｍｅ／Ｇａｓを制御することにより、粒子強度の調整を行うことができる。Ｍｅ／Ｇａｓが前記範囲の下限値以上であると、粒子強度の低下が抑制され、前記要件（１）の下限値以上となりやすい。Ｍｅ／Ｇａｓが前記範囲の上限値以下であると、アンモニアの揮散を所定の範囲に抑えることができ、所望の条件での制御が行いやすく、前記要件（１）の上限値以下となりやすい。

【0073】

上述した反応槽内の温度やｐＨ、反応槽内の溶液のアンモニア濃度、Ｍｅ／Ｇａｓは、得られるＭＣＣの平均粒子強度、平均粒子径、ＢＥＴ比表面積に大きく影響する。このため、前記要件（１）～（３）を充足するために、各種条件を適宜調整することが好ましい。
本実施形態においては、ｐＨを１０～１２．５とし、金属塩の溶液と、錯化剤を別々に反応槽に滴下し、反応槽内の溶液の総体積に対するアンモニア濃度を０．５～１５ｇ／Ｌとし、Ｍｅ／Ｇａｓを０．１～７．０ｍｏｌ／Ｌとすることが好ましく、ｐＨを１０．５～１２．０とし、金属塩の溶液と、錯化剤を別々に反応槽に滴下し、反応槽内の溶液の総体積に対するアンモニア濃度を２．０～８．０ｇ／Ｌとし、Ｍｅ／Ｇａｓを０．５～６．８ｍｏｌ／Ｌとすることがより好ましい。
このような反応条件とすることで、前記要件（１）～（３）を充足するＭＣＣが得られやすくなる。

【0074】

以上の反応後、中和された反応沈殿物を水で洗浄した後に、単離する。単離には、例えば反応沈殿物を含むスラリー（つまり、共沈物スラリー）を遠心分離や吸引ろ過などで脱水する方法が用いられる。

【0075】

単離された反応沈殿物を洗浄、脱水、乾燥及び篩別し、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎを含む金属複合水酸化物が得られる。

【0076】

反応沈殿物の洗浄は、水、弱酸水、アルカリ性洗浄液で行うことが好ましい。本実施形態においては、アルカリ性洗浄液で洗浄することが好ましく、水酸化ナトリウム水溶液又は水酸化カリウム水溶液で洗浄することがより好ましい。
反応沈殿物の質量に対して３質量倍以上の水、弱酸水、アルカリ性洗浄液で洗浄することが好ましい。また、使用する水、弱酸水、アルカリ性洗浄液の温度は３０℃以上とすることが好ましい。さらに、洗浄は２回以上行うことが好ましい。
なお、水以外の溶液で洗浄を行った後は、さらに水で洗浄を行い、前記溶液由来の化合物が反応沈殿物に残存しないようにすることが好ましい。

【0077】

乾燥温度は、６０～３００℃であることが好ましく、８０～２５０℃であることがより好ましい。乾燥時間は０．５～３．０時間であることが好ましく、１．０～２．５時間であることが好ましい。乾燥圧力は、常圧、減圧でもよい。

【0078】

ＭＣＣとして金属複合酸化物を製造する場合、金属複合水酸化物を加熱して金属複合酸化物とすればよい。具体的には、金属複合水酸化物を４００～７００℃で加熱する。必要ならば複数の加熱工程を実施してもよい。本明細書における加熱温度とは、加熱装置の設定温度を意味する。複数の加熱工程を有する場合、各加熱工程のうち、最高保持温度で加熱した際の温度を意味する。

【0079】

加熱温度は、４００～７００℃であることが好ましく、４５０～６８０℃であることがより好ましい。加熱温度が４００～７００℃であると、金属複合水酸化物が十分に酸化され、かつ適切な範囲のＢＥＴ比表面積を有する金属複合酸化物が得られる。加熱温度が前記範囲の下限値以上であると、金属複合水酸化物が充分に酸化される。加熱温度が前記範囲の上限値以下であると、金属複合水酸化物の過剰な酸化が抑制され、金属複合酸化物のＢＥＴ比表面積の低下が抑制される。

【0080】

前記加熱温度で保持する時間は、０．１～２０時間が挙げられ、０．５～１０時間が好ましい。前記加熱温度までの昇温速度は、例えば、５０～４００℃／時間である。また、加熱雰囲気としては、大気、酸素、窒素、アルゴン又はこれらの混合ガスを用いることができる。

【0081】

加熱装置内は、適度な酸素含有雰囲気であってもよい。酸素含有雰囲気は、不活性ガスと酸化性ガスとの混合ガス雰囲気であってもよく、不活性ガス雰囲気下で酸化剤を存在させた状態であってもよい。加熱装置内が適度な酸素含有雰囲気であることにより、金属複合水酸化物に含まれる遷移金属が適度に酸化され、金属複合酸化物の形態を制御しやすくなる。

【0082】

酸素含有雰囲気中の酸素や酸化剤は、遷移金属を酸化させるために十分な酸素原子が存在すればよい。

【0083】

酸素含有雰囲気が不活性ガスと酸化性ガスとの混合ガス雰囲気である場合、加熱装置内の雰囲気の制御は、加熱装置内に酸化性ガスを通気させる又は混合液に酸化性ガスをバブリングするなどの方法で行うことができる。

【0084】

酸化剤として、過酸化水素などの過酸化物、過マンガン酸塩などの過酸化物塩、過塩素酸塩、次亜塩素酸塩、硝酸、ハロゲン又はオゾンなどを使用できる。

【0085】

以上の工程により、ＭＣＣを製造することができる。

【0086】

≪リチウム二次電池用正極活物質の製造方法≫
ＣＡＭの製造方法は、ＭＣＣと、リチウム化合物と、を混合する混合工程と、得られた混合物を酸素含有雰囲気下、５００℃以上１０００℃以下の温度で焼成する焼成工程を有する。前記方法によってＣＡＭを製造することができる。

【0087】

ＣＡＭの製造方法には、上述した本実施形態のＭＣＣを用いる。

【0088】

［混合工程］
ＭＣＣと、リチウム化合物と、を混合する。
本実施形態に用いるリチウム化合物は、炭酸リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム、水酸化リチウム（水和物を含む）、酸化リチウム、塩化リチウム及びフッ化リチウムの少なくとも何れか一つを使用することができる。これらの中では、水酸化リチウム及び炭酸リチウムのいずれか一方又はその混合物が好ましい。また、水酸化リチウムを含む原料（試薬等）が炭酸リチウムを含む場合には、水酸化リチウムを含む原料中の炭酸リチウムの含有量は、５質量％以下であることが好ましい。

【0089】

リチウム化合物とＭＣＣとを、最終目的物の組成比を勘案して混合し、リチウム化合物とＭＣＣとの混合物を得る。ＭＣＣに含まれる金属の合計量１に対するＬｉの量（モル比）は、０．９８～１．２０が好ましく、１．０４～１．１０がより好ましく、１．０５～１．１０が特に好ましい。

【0090】

［焼成工程］
得られた混合物を酸素含有雰囲気下、５００℃以上１０００℃以下の焼成温度で焼成する。混合物を焼成することにより、ＣＡＭの結晶が成長する。

【0091】

本明細書における焼成温度とは、焼成炉内の雰囲気の温度であって、保持温度の最高温度（最高保持温度）を意味する。
焼成工程が、複数の焼成段階を有する場合、焼成温度とは、各焼成段階のうち最高保持温度で加熱した際の温度を意味する。

【0092】

焼成温度は、例えば６５０～９００℃であることが好ましく、６８０～８５０℃であることがより好ましく、７００℃～８２０℃であることが特に好ましい。焼成温度が前記範囲の下限値以上であると、強固な結晶構造を有するＣＡＭを得ることができる。また、焼成温度が前記範囲の上限値以下であると、ＣＡＭの粒子表面のリチウムイオンの揮発を低減できる。

【0093】

焼成における保持時間は、３～５０時間が好ましく、４～２０時間がより好ましい。焼成における保持時間が前記範囲の上限値以下であると、リチウムイオンの揮発が抑制され、電池性能の低下が抑制される。焼成における保持時間が前記範囲の下限値以上であると、結晶の発達が促進され、電池性能の低下が抑制される。

【0094】

本実施形態において、最高保持温度に達する焼成工程の昇温速度は８０℃／時間以上が好ましく、１００℃／時間以上がより好ましく、１５０℃／時間以上が特に好ましい。最高保持温度に達する加熱工程の昇温速度は、焼成装置において、昇温を開始した時間から保持温度に到達するまでの時間から算出される。

【0095】

焼成工程は、焼成温度が異なる複数の焼成段階を有することが好ましい。例えば、第１の焼成段階と、第１の焼成段階よりも高温で焼成する第２の焼成段階を有することが好ましい。さらに焼成温度及び焼成時間が異なる焼成段階を有していてもよい。

【0096】

焼成雰囲気として、所望の組成に応じて大気、酸素、窒素、アルゴン又はこれらの混合ガス等が用いられ、必要ならば複数の焼成工程が実施される。焼成雰囲気は、酸素含有雰囲気が好ましい。

【0097】

ＭＣＣとリチウム化合物との混合物は、不活性溶融剤の存在下で焼成されてもよい。不活性溶融剤は、ＣＡＭを使用した電池の初期容量が損なわれない程度に添加され、焼成物に残留してもよい。不活性溶融剤としては、例えばＷＯ２０１９／１７７０３２Ａ１に記載のものを使用することができる。

【0098】

焼成時に用いる焼成装置は、特に限定されず、例えば、連続焼成炉又は流動式焼成炉の何れを用いて行ってもよい。連続焼成炉としては、トンネル炉又はローラーハースキルンが挙げられる。流動式焼成炉としては、ロータリーキルンを用いてもよい。

【0099】

以上のようにＭＣＣとリチウム化合物との混合物を焼成することによりＣＡＭが得られる。

【0100】

＜リチウム二次電池＞
本実施形態の製造方法により製造されるＣＡＭを用いる場合に好適なリチウム二次電池用正極について説明する。以下、リチウム二次電池用正極を正極と称することがある。
さらに、正極の用途として好適なリチウム二次電池について説明する。

【0101】

本実施形態の製造方法により製造されるＣＡＭを用いる場合の好適なリチウム二次電池の一例は、正極及び負極、正極と負極との間に挟持されるセパレータ、正極と負極との間に配置される電解液を有する。

【0102】

図１は、リチウム二次電池の一例を示す模式図である。例えば円筒型のリチウム二次電池１０は、次のようにして製造する。

【0103】

まず、図１の部分拡大図に示すように、帯状を呈する一対のセパレータ１、一端に正極リード２１を有する帯状の正極２、及び一端に負極リード３１を有する帯状の負極３を、セパレータ１、正極２、セパレータ１、負極３の順に積層し、巻回することにより電極群４とする。

【0104】

正極２は、一例として、ＣＡＭを含む正極活物質層２ａと、正極活物質層２ａが一面に形成された正極集電体２ｂとを有する。このような正極２は、まずＣＡＭ、導電材及びバインダーを含む正極合剤を調製し、正極合剤を正極集電体２ｂの一面に担持させて正極活物質層２ａを形成することで製造できる。

【0105】

負極３は、一例として、不図示の負極活物質を含む負極合剤が負極集電体に担持されてなる電極、及び負極活物質単独からなる電極を挙げることができ、正極２と同様の方法で製造できる。

【0106】

次いで、電池缶５に電極群４及び不図示のインシュレーターを収容した後、缶底を封止し、電極群４に電解液６を含浸させ、正極２と負極３との間に電解質を配置する。さらに、電池缶５の上部をトップインシュレーター７及び封口体８で封止することで、リチウム二次電池１０を製造することができる。

【0107】

電極群４の形状としては、例えば、電極群４を巻回の軸に対して垂直方向に切断したときの断面形状が、円、楕円、長方形又は角を丸めた長方形となるような柱状の形状を挙げることができる。

【0108】

また、このような電極群４を有するリチウム二次電池の形状としては、国際電気標準会議（ＩＥＣ）が定めた電池に対する規格であるＩＥＣ６００８６、又はＪＩＳ Ｃ ８５００で定められる形状を採用することができる。例えば、円筒型又は角型などの形状を挙げることができる。

【0109】

さらに、リチウム二次電池は、上記巻回型の構成に限らず、正極、セパレータ、負極、セパレータの積層構造を繰り返し重ねた積層型の構成であってもよい。積層型のリチウム二次電池としては、いわゆるコイン型電池、ボタン型電池、又はペーパー型（又はシート型）電池を例示することができる。

【0110】

リチウム二次電池を構成する正極、セパレータ、負極及び電解液については、例えば、ＷＯ２０２２/１１３９０４Ａ１の［０１１３］～［０１４０］に記載の構成、材料及び製造方法を用いることが出来る。

【0111】

＜全固体リチウム二次電池＞
本実施形態の製造方法により製造されるＣＡＭは、全固体リチウム二次電池に用いることができる。

【0112】

図２は、全固体リチウム二次電池の一例を示す模式図である。図２に示す全固体リチウム二次電池１０００は、正極１１０と、負極１２０と、固体電解質層１３０とを有する積層体１００と、積層体１００を収容する外装体２００と、を有する。また、全固体リチウム二次電池１０００は、集電体の両側にＣＡＭと負極活物質とを配置したバイポーラ構造であってもよい。バイポーラ構造の具体例として、例えば、ＪＰ－Ａ－２００４－９５４００に記載される構造が挙げられる。

【0113】

正極１１０は、正極活物質層１１１と正極集電体１１２とを有している。正極活物質層１１１は、上述したＣＡＭ及び固体電解質を含む。また、正極活物質層１１１は、導電材及びバインダーを含んでいてもよい。

【0114】

負極１２０は、負極活物質層１２１と負極集電体１２２とを有している。負極活物質層１２１は、負極活物質を含む。また、負極活物質層１２１は、固体電解質及び導電材を含んでいてもよい。

【0115】

積層体１００は、正極集電体１１２に接続される外部端子１１３と、負極集電体１２２に接続される外部端子１２３と、を有していてもよい。その他、全固体リチウム二次電池１０００は、正極１１０と負極１２０との間にセパレータを有していてもよい。

【0116】

全固体リチウム二次電池１０００は、さらに積層体１００と外装体２００とを絶縁する不図示のインシュレーター及び外装体２００の開口部２００ａを封止する不図示の封止体を有する。

【0117】

外装体２００は、アルミニウム、ステンレス鋼又はニッケルメッキ鋼などの耐食性の高い金属材料を成形した容器を用いることができる。また、外装体２００として、少なくとも一方の面に耐食加工を施したラミネートフィルムを袋状に加工した容器を用いることもできる。

【0118】

全固体リチウム二次電池１０００の形状としては、例えば、コイン型、ボタン型、ペーパー型（またはシート型）、円筒型、角型、又はラミネート型（パウチ型）などの形状を挙げることができる。

【0119】

全固体リチウム二次電池１０００は、一例として積層体１００を１つ有する形態が図示されているが、本実施形態はこれに限らない。全固体リチウム二次電池１０００は、積層体１００を単位セルとし、外装体２００の内部に複数の単位セル（積層体１００）を封じた構成であってもよい。

【0120】

全固体リチウム二次電池については、例えば、ＷＯ２０２２/１１３９０４Ａ１の［０１４１］～［０１８１］に記載の構成、材料及び製造方法を用いることができる。

【0121】

また、本発明のもう一つの側面は、以下の態様を包含する。
［１１］ ＣＡＭの前駆体として用いられるＭＣＣであって、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎからなる群から選択される少なくとも１種の金属元素を含み、下記要件（１）～（３）をすべて満たすＭＣＣ。
（１）平均粒子強度が、４７～８０ＭＰａである。
（２）平均粒子径Ｄ_５０が、５．０～１４．０μｍである。
（３）ＢＥＴ比表面積が７～３０ｍ^２／ｇである。
［１２］ 上記組成式（Ｉ）で表される、［１１］に記載のＭＣＣ。
［１３］ 上記組成式（Ｉ）－１で表される、［１１］又は［１２］に記載のＭＣＣ。
［１４］ 粒子強度の標準偏差が１１～１８である、［１１］～［１３］のいずれか一項に記載のＭＣＣ。
［１５］ タップ密度が１．４～２．８ｇ／ｃｍ^３である、［１１］～［１４］のいずれか一項に記載のＭＣＣ。
［１６］ ［１１］～［１５］のいずれか一項に記載のＭＣＣと、リチウム化合物と、を混合する混合工程と、得られた混合物を酸素含有雰囲気下、５００℃以上１０００℃以下の温度で焼成する焼成工程を有する、ＣＡＭの製造方法。

【実施例】

【0122】

以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0123】

＜ＭＣＣの各種パラメータの測定＞
後述の方法で製造されるＭＣＣの各種パラメータの測定は、上述の（平均粒子強度）、（粒子強度の標準偏差）、（平均粒子径Ｄ_５０）、（組成）、（ＢＥＴ比表面積）、（タップ密度）で説明した測定方法等により行った。

【0124】

＜サイクル維持率の測定＞
リチウム二次電池のサイクル維持率は、上述の（サイクル維持率）で説明した作製方法及び測定方法等により行った。サイクル維持率が８１％以上の場合、サイクル維持率が高いと評価する。

【0125】

［実施例１］
撹拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を５０℃（反応温度）に保持した。

【0126】

硫酸ニッケル水溶液、硫酸コバルト水溶液、及び硫酸アルミニウム水溶液をＮｉ：Ｃｏ：Ａｌのモル比が０．８８０：０．０９０：０．０３０になるように混合して、混合原料液１を調製した。

【0127】

窒素流通下、反応槽内に、撹拌下、混合原料液１及び硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加した。反応槽内の溶液のｐＨが１１．６（測定温度：４０℃）になるように水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、槽内アンモニア濃度が７．６ｇ／Ｌとなるように硫酸アンモニウム水溶液の滴下速度を調整し、反応沈殿物１を得た。なお、Ｍｅ／Ｇａｓは４．１８ｍｏｌ／Ｌとした。

【0128】

反応沈殿物１の質量に対して、３．０倍の質量の水酸化ナトリウム水溶液（水酸化ナトリウム濃度：６．４質量％）を用いて、反応沈殿物１の洗浄を２回行った。洗浄後、遠心分離機で脱水し、水で洗浄、脱水、単離して、１０５℃で２０時間乾燥することにより、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＡｌを含む金属複合水酸化物１を得た。金属複合水酸化物１の各種パラメータについて表１に示す（以下、実施例２～５、比較例１～５も同様に示す。）。なお、表１の組成の１－ｘ－ｙ－ｗ、ｘ、ｙ、ｗは前記組成式（Ｉ）－１に対応する値である。

【0129】

金属複合水酸化物１に含まれるＮｉ、Ｃｏ及びＡｌの合計量１に対するＬｉの量（モル比）が１．０２となるように水酸化リチウム一水和物を秤量した。金属複合酸化物１と水酸化リチウム一水和物を混合して混合物１を得た。

【0130】

次いで、得られた混合物１を、酸素雰囲気下、７２０℃、１０時間で焼成し、粉末１を得た。得られた粉末１と液温を５℃に調整した純水とを、全体量に対して上記粉末質量の割合が０．３になるように混合し作製したスラリーを２０分間撹拌させた後、脱水し、さらに上記粉末１の２倍の質量の液温を５℃に調整した純水でリンス後、単離し、１５０℃で乾燥することでＣＡＭ１を得た。

【0131】

得られたＣＡＭ１を用いて、リチウム二次電池を作製し、サイクル維持率の測定を行った。結果を表１に示す（以下、実施例２～５、比較例１～５も同様に示す。同様に示す。）。

【0132】

［実施例２］
撹拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を７０℃（反応温度）に保持した。

【0133】

硫酸ニッケル水溶液、硫酸コバルト水溶液、及び硫酸マンガン水溶液をＮｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が０．８３０：０．１２１：０．０４９になるように混合して、混合原料液２を調製した。

【0134】

窒素流通下、反応槽内に、撹拌下、混合原料液２及び硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加した。反応槽内の溶液のｐＨが１１．２（測定温度：４０℃）になるように水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、槽内アンモニア濃度が２．２ｇ／Ｌとなるように硫酸アンモニウム水溶液の滴下速度を調整し、反応沈殿物２を得た。なお、Ｍｅ／Ｇａｓは０．９３ｍｏｌ／Ｌとした。

【0135】

反応沈殿物２の質量に対して、７．９倍の質量の水酸化ナトリウム水溶液（水酸化ナトリウム濃度：３．２質量％）を用いて、反応沈殿物２の洗浄を行った。洗浄後、遠心分離機で脱水し、水で洗浄、脱水、単離して、１０５℃で２０時間乾燥することにより、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎを含む金属複合水酸化物２を得た。

【0136】

金属複合水酸化物２に含まれるＮｉ、Ｃｏ及びＭｎの合計量１に対するＬｉの量（モル比）が１．０２となるように水酸化リチウム一水和物を秤量した。金属複合酸化物２と水酸化リチウム一水和物を混合して混合物２を得た。

【0137】

次いで、得られた混合物２を、酸素雰囲気下、７２０℃、１０時間で焼成し、粉末２を得た。得られた粉末２と液温を５℃に調整した純水とを、全体量に対して上記粉末質量の割合が０．３になるように混合し作製したスラリーを２０分間撹拌させた後、脱水し、さらに上記粉末２の２倍の質量の液温を５℃に調整した純水でリンス後、単離し、１５０℃で乾燥することでＣＡＭ２を得た。

【0138】

得られたＣＡＭ２を用いて、リチウム二次電池を作製し、サイクル維持率の測定を行った。

【0139】

［実施例３］
撹拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を７０℃（反応温度）に保持した。

【0140】

硫酸ニッケル水溶液、硫酸コバルト水溶液、及び硫酸マンガン水溶液をＮｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が０．８３０：０．１２１：０．０４９になるように混合して、混合原料液３を調製した。

【0141】

窒素流通下、反応槽内に、撹拌下、混合原料液３及び硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加した。反応槽内の溶液のｐＨが１１．２（測定温度：４０℃）になるように水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、槽内アンモニア濃度が２．２ｇ／Ｌとなるように硫酸アンモニウム水溶液の滴下速度を調整し、反応沈殿物３を得た。なお、Ｍｅ／Ｇａｓは１．１１ｍｏｌ／Ｌとした。

【0142】

反応沈殿物３の質量に対して、６．３倍の質量の水酸化ナトリウム水溶液（水酸化ナトリウム濃度：３．２質量％）を用いて、反応沈殿物３の洗浄を行った。洗浄後、遠心分離機で脱水し、水で洗浄、脱水、単離して、１０５℃で２０時間乾燥することにより、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎを含む金属複合水酸化物３を得た。

【0143】

金属複合水酸化物３に含まれるＮｉ、Ｃｏ及びＭｎの合計量１に対するＬｉの量（モル比）が１．０２となるように水酸化リチウム一水和物を秤量した。金属複合酸化物３と水酸化リチウム一水和物を混合して混合物３を得た。

【0144】

次いで、得られた混合物３を、酸素雰囲気下、７２０℃、１０時間で焼成し、粉末３を得た。得られた粉末３と液温を５℃に調整した純水とを、全体量に対して上記粉末質量の割合が０．３になるように混合し作製したスラリーを２０分間撹拌させた後、脱水し、さらに上記粉末３の２倍の質量の液温を５℃に調整した純水でリンス後、単離し、１５０℃で乾燥することでＣＡＭ３を得た。

【0145】

得られたＣＡＭ３を用いて、リチウム二次電池を作製し、サイクル維持率の測定を行った。

【0146】

［実施例４］
撹拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を７０℃（反応温度）に保持した。

【0147】

硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液を混合して、混合原料液４を調製した。

【0148】

窒素流通下、反応槽内に、撹拌下、混合原料液４、硫酸マンガン水溶液、及び硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加した。反応槽内の溶液のｐＨが１０．９（測定温度：４０℃）になるように水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、槽内アンモニア濃度が４．７ｇ／Ｌとなるように硫酸アンモニウム水溶液の滴下速度を調整し、反応沈殿物４を得た。なお、Ｍｅ／Ｇａｓは６．６０ｍｏｌ／Ｌとした。

【0149】

反応沈殿物４の質量に対して、４．６倍の質量の水酸化ナトリウム水溶液（水酸化ナトリウム濃度：３．２質量％）を用いて、反応沈殿物４の洗浄を行った。洗浄後、遠心分離機で脱水し、水で洗浄、脱水、単離して、１０５℃で２０時間乾燥することにより、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎを含む金属複合水酸化物４を得た。

【0150】

金属複合水酸化物４に含まれるＮｉ、Ｃｏ及びＭｎの合計量１に対するＬｉの量（モル比）が１．０２となるように水酸化リチウム一水和物を秤量した。金属複合酸化物４と水酸化リチウム一水和物を混合して混合物４を得た。

【0151】

次いで、得られた混合物４を、酸素雰囲気下、７２０℃、１０時間で焼成し、粉末４を得た。得られた粉末４と液温を５℃に調整した純水とを、全体量に対して上記粉末質量の割合が０．３になるように混合し作製したスラリーを２０分間撹拌させた後、脱水し、さらに上記粉末４の２倍の質量の液温を５℃に調整した純水でリンス後、単離し、１５０℃で乾燥することでＣＡＭ４を得た。

【0152】

得られたＣＡＭ４を用いて、リチウム二次電池を作製し、サイクル維持率の測定を行った。

【0153】

［実施例５］
撹拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を５０℃（反応温度）に保持した。

【0154】

硫酸ニッケル水溶液、硫酸コバルト水溶液、及び硫酸マンガン水溶液をＮｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が０．６００：０．２００：０．２００になるように混合して、混合原料液５を調製した。

【0155】

窒素流通下、反応槽内に、撹拌下、混合原料液５及び硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加した。反応槽内の溶液のｐＨが１２．０（測定温度：４０℃）になるように水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、槽内アンモニア濃度が４．０ｇ／Ｌとなるように硫酸アンモニウム水溶液の滴下速度を調整し、反応沈殿物５を得た。なお、Ｍｅ／Ｇａｓは５．２０ｍｏｌ／Ｌとした。

【0156】

反応沈殿物５の質量に対して、１３倍の質量の水酸化ナトリウム水溶液（水酸化ナトリウム濃度：８．０質量％）を用いて、反応沈殿物５の洗浄を行った。洗浄後、遠心分離機で脱水し、水で洗浄、脱水、単離して、１０５℃で２０時間乾燥することにより、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎを含む金属複合水酸化物５を得た。

【0157】

金属複合水酸化物５に含まれるＮｉ、Ｃｏ及びＭｎの合計量１に対するＬｉの量（モル比）が１．０５となるように水酸化リチウム一水和物を秤量した。金属複合酸化物５と水酸化リチウム一水和物を混合して混合物５を得た。

【0158】

次いで、得られた混合物５を、酸素雰囲気下、８００℃、１０時間で焼成し、ＣＡＭ５を得た。

【0159】

得られたＣＡＭ５を用いて、リチウム二次電池を作製し、サイクル維持率の測定を行った。

【0160】

［比較例１］
撹拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を７０℃（反応温度）に保持した。

【0161】

硫酸ニッケル水溶液と硫酸マンガン水溶液を混合して、混合原料液６を調製した。

【0162】

窒素流通下、反応槽内に、撹拌下、混合原料液６、硫酸コバルト水溶液、及び硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加した。反応槽内の溶液のｐＨが１１．６（測定温度：４０℃）になるように水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、槽内アンモニア濃度が４．７ｇ／Ｌとなるように硫酸アンモニウム水溶液の滴下速度を調整し、反応沈殿物６を得た。なお、Ｍｅ／Ｇａｓは７．２３ｍｏｌ／Ｌとした。

【0163】

反応沈殿物６の質量に対して、５．０倍の質量の水酸化ナトリウム水溶液（水酸化ナトリウム濃度：３．２質量％）を用いて、反応沈殿物６の洗浄を行った。洗浄後、遠心分離機で脱水し、水で洗浄、脱水、単離して、１０５℃で２０時間乾燥することにより、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎを含む金属複合水酸化物６を得た。

【0164】

金属複合水酸化物６に含まれるＮｉ、Ｃｏ及びＭｎの合計量１に対するＬｉの量（モル比）が１．０２となるように水酸化リチウム一水和物を秤量した。金属複合酸化物６と水酸化リチウム一水和物を混合して混合物６を得た。

【0165】

次いで、得られた混合物６を、酸素雰囲気下、７２０℃、１０時間で焼成し、粉末６を得た。得られた粉末６と液温を５℃に調整した純水とを、全体量に対して上記粉末質量の割合が０．３になるように混合し作製したスラリーを２０分間撹拌させた後、脱水し、さらに上記粉末６の２倍の質量の液温を５℃に調整した純水でリンス後、単離し、１５０℃で乾燥することでＣＡＭ６を得た。

【0166】

得られたＣＡＭ６を用いて、リチウム二次電池を作製し、サイクル維持率の測定を行った。

【0167】

［比較例２］
撹拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を７０℃（反応温度）に保持した。

【0168】

硫酸ニッケル水溶液、硫酸コバルト水溶液、及び硫酸マンガン水溶液をＮｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が０．８８０：０．０８０：０．０４０になるように混合して、混合原料液７を調製した。

【0169】

窒素流通下、反応槽内に、撹拌下、混合原料液７を連続的に添加した。反応槽内の溶液のｐＨが１０．４（測定温度：４０℃）になるように水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、反応沈殿物７を得た。なお、Ｍｅ／Ｇａｓは５．８７ｍｏｌ／Ｌとした。

【0170】

反応沈殿物７の質量に対して、５．３倍の質量の水酸化ナトリウム水溶液（水酸化ナトリウム濃度：３．２質量％）を用いて、反応沈殿物７の洗浄を２回行った。洗浄後、遠心分離機で脱水し、水で洗浄、脱水、単離して、１０５℃で２０時間乾燥することにより、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎを含む金属複合水酸化物７を得た。

【0171】

金属複合水酸化物７に含まれるＮｉ、Ｃｏ及びＭｎの合計量１に対するＬｉの量（モル比）が１．０２となるように水酸化リチウム一水和物を秤量した。金属複合酸化物７と水酸化リチウム一水和物を混合して混合物７を得た。

【0172】

次いで、得られた混合物７を、酸素雰囲気下、７２０℃、１０時間で焼成し、粉末７を得た。得られた粉末７と液温を５℃に調整した純水とを、全体量に対して上記粉末質量の割合が０．３になるように混合し作製したスラリーを２０分間撹拌させた後、脱水し、さらに上記粉末７の２倍の質量の液温を５℃に調整した純水でリンス後、単離し、１５０℃で乾燥することでＣＡＭ７を得た。

【0173】

得られたＣＡＭ７を用いて、リチウム二次電池を作製し、サイクル維持率の測定を行った。

【0174】

［比較例３］
撹拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を７０℃（反応温度）に保持した。

【0175】

硫酸ニッケル水溶液、硫酸コバルト水溶液、硫酸マンガン水溶液、及び硫酸ジルコニウム水溶液をＮｉ：Ｃｏ：Ｍｎ：Ｚｒのモル比が０．５９７：０．１９９：０．１９９：０．００５になるように混合して、混合原料液８を調製した。

【0176】

窒素流通下、反応槽内に、撹拌下、混合原料液８を連続的に添加した。反応槽内の溶液のｐＨが１０．６（測定温度：４０℃）になるように水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、反応沈殿物８を得た。なお、Ｍｅ／Ｇａｓは５．９０ｍｏｌ／Ｌとした。

【0177】

反応沈殿物８の質量に対して、６．２倍の質量の水酸化ナトリウム水溶液（水酸化ナトリウム濃度：３．２質量％）を用いて、反応沈殿物８の洗浄を２回行った。洗浄後、遠心分離機で脱水し、水で洗浄、脱水、単離して、１０５℃で２０時間乾燥することにより、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＺｒを含む金属複合水酸化物８を得た。

【0178】

金属複合水酸化物８に含まれるＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＺｒの合計量１に対するＬｉの量（モル比）が１．０２となるように水酸化リチウム一水和物を秤量した。金属複合酸化物８と水酸化リチウム一水和物を混合して混合物８を得た。

【0179】

次いで、得られた混合物８を、酸素雰囲気下、７２０℃、１０時間で焼成し、粉末８を得た。得られた粉末８と液温を５℃に調整した純水とを、全体量に対して上記粉末質量の割合が０．３になるように混合し作製したスラリーを２０分間撹拌させた後、脱水し、さらに上記粉末８の２倍の質量の液温を５℃に調整した純水でリンス後、単離し、１５０℃で乾燥することでＣＡＭ８を得た。

【0180】

得られたＣＡＭ８を用いて、リチウム二次電池を作製し、サイクル維持率の測定を行った。

【0181】

［比較例４］
撹拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を５０℃（反応温度）に保持した。

【0182】

硫酸ニッケル水溶液、硫酸コバルト水溶液、及び硫酸マンガン水溶液をＮｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が０．６００：０．２００：０．２００になるように混合して、混合原料液９を調製した。

【0183】

窒素流通下、反応槽内に、撹拌下、混合原料液９及び硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加した。反応槽内の溶液のｐＨが１２．０（測定温度：４０℃）になるように水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、槽内アンモニア濃度が４．２ｇ／Ｌとなるように硫酸アンモニウム水溶液の滴下速度を調整し、反応沈殿物９を得た。なお、Ｍｅ／Ｇａｓは０．４０ｍｏｌ／Ｌとした。

【0184】

反応沈殿物９の質量に対して、１３倍の質量の水酸化ナトリウム水溶液（水酸化ナトリウム濃度：８．０質量％）を用いて、反応沈殿物９の洗浄を行った。洗浄後、遠心分離機で脱水し、水で洗浄、脱水、単離して、１０５℃で２０時間乾燥することにより、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎを含む金属複合水酸化物９を得た。

【0185】

金属複合水酸化物９に含まれるＮｉ、Ｃｏ及びＭｎの合計量１に対するＬｉの量（モル比）が１．０２となるように水酸化リチウム一水和物を秤量した。金属複合酸化物９と水酸化リチウム一水和物を混合して混合物９を得た。

【0186】

次いで、得られた混合物９を、酸素雰囲気下、８５０℃、１０時間で焼成し、ＣＡＭ９を得た。

【0187】

得られたＣＡＭ９を用いて、リチウム二次電池を作製し、サイクル維持率の測定を行った。

【0188】

［比較例５］
撹拌器及びオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を５０℃（反応温度）に保持した。

【0189】

硫酸ニッケル水溶液、硫酸コバルト水溶液、硫酸マンガン水溶液及び硫酸アンモニウム水溶液をＮｉ：Ｃｏ：Ｍｎのモル比が０．４９６：０．２０９：０．２９５になるように混合して、混合原料液１０を調製した。

【0190】

窒素流通下、反応槽内に、撹拌下、混合原料液１０を連続的に添加した。反応槽内の溶液のｐＨが１１．０（測定温度：４０℃）になるように水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、槽内アンモニア濃度が２．５ｇ／Ｌとなるようにし、反応沈殿物１０を得た。なお、Ｍｅ／Ｇａｓは１．７５ｍｏｌ／Ｌとした。

【0191】

反応沈殿物１０の質量に対して、８．４倍の質量の水酸化ナトリウム水溶液（水酸化ナトリウム濃度：３．２質量％）を用いて、反応沈殿物１０の洗浄を行った。洗浄後、遠心分離機で脱水し、水で洗浄、脱水、単離して、１０５℃で２０時間乾燥することにより、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎを含む金属複合水酸化物１０を得た。

【0192】

金属複合水酸化物１０に含まれるＮｉ、Ｃｏ及びＭｎの合計量１に対するＬｉの量（モル比）が１．０２となるように水酸化リチウム一水和物を秤量した。金属複合酸化物１０と水酸化リチウム一水和物を混合して混合物１０を得た。

【0193】

次いで、得られた混合物１０を、酸素雰囲気下、７２０℃、１０時間で焼成し、粉末１０を得た。得られた粉末１０と液温を５℃に調整した純水とを、全体量に対して上記粉末質量の割合が０．３になるように混合し作製したスラリーを２０分間撹拌させた後、脱水し、さらに上記粉末１０の２倍の質量の液温を５℃に調整した純水でリンス後、単離し、１５０℃で乾燥することでＣＡＭ１０を得た。

【0194】

得られたＣＡＭ１０を用いて、リチウム二次電池を作製し、サイクル維持率の測定を行った。

【表1】

【0195】

要件（１）～（３）を充足する実施例１～５のＭＣＣが前駆体であるリチウム二次電池用正極活物質を用いたリチウム二次電池では、サイクル維持率が高くなることがわかった。

【符号の説明】

【0196】

１…セパレータ、２…正極、２ａ…正極活物質層、２ｂ…正極集電体、３…負極、４…電極群、５…電池缶、６…電解液、７…トップインシュレーター、８…封口体、１０…リチウム二次電池、２１…正極リード、３１…負極リード、１００…積層体、１１０…正極、１１１…正極活物質層、１１２…正極集電体、１１３…外部端子、１２０…負極、１２１…負極活物質層、１２２…負極集電体、１２３…外部端子、１３０…固体電解質層、２００…外装体、２００ａ…開口部、１０００…全固体リチウム二次電池

【要約】

【課題】サイクル維持率が高いリチウム二次電池が得られる、リチウム二次電池用正極活物質の前駆体として用いられる金属複合化合物、及び前記金属複合化合物を用いたリチウム二次電池用正極活物質の製造方法の提供。
【解決手段】リチウム二次電池用正極活物質の前駆体として用いられる金属複合化合物であって、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎからなる群から選択される少なくとも１種の金属元素を含み、下記要件（１）～（３）をすべて満たす金属複合化合物。
（１）平均粒子強度が、４５ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である。
（２）平均粒子径Ｄ_５０が、４μｍ超２０μｍ以下である。
（３）ＢＥＴ比表面積が５ｍ^２／ｇ以上６０ｍ^２／ｇ以下である。
【選択図】なし

【図1】

【図2】