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リチウムイオン電池用正極材料の製造方法 新技術説明会

国内特許コード P07A011260
掲載日 2007年11月2日
出願番号 特願2006-067784
公開番号 特開2007-250203
登録番号 特許第4403279号
出願日 平成18年3月13日(2006.3.13)
公開日 平成19年9月27日(2007.9.27)
登録日 平成21年11月13日(2009.11.13)
発明者
  • 大川 浩一
  • 矢吹 順平
出願人
  • 秋田大学
発明の名称 リチウムイオン電池用正極材料の製造方法 新技術説明会
発明の概要 【課題】本発明は、出発原料に超音波を照射し、化学反応させて鉄含有正極活物質を得るリチウム電池用正極材料の製造方法を提供するものである。
【解決手段】1は多周波超音波発生装置、2は振動子、3はナス型フラスコ、4は撹拌器、5はガス注入口、6は水槽で、超音波合成装置の概略図を示す。LiFePO4の超音波合成は出発原料にLiOH・H2O,FeSO4・7H2O,(NH4)2HPO4を用い、モル比が2.5:1:1になるよう秤量し、ナス型フラスコ3に入れ、あらかじめ脱気した純水を40ml加えた後、ガス注入口5からアルゴンガスを注入し、多周波超音波発生装置1の振動子2により200Hz,200Wの超音波を3時間照射したあと、アルゴンガス中700度で乾燥させることでLiFePO4を得た。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要 【背景技術】リチウムイオン電池の正極活物質としては、LiCoO2が主に用いられ、その優れた性能から携帯電話、パーソナルコンピューター等の小型電子機器の発展に貢献してきた。 しかしながら、最近では中国とのリチウム電池の価格競争、また、携帯電話等の高機能化から、より高性能で低価格のリチウムイオン電池が望まれている。 そこでCoより価格の安価なMnを用いた、LiMn24がLiCoO2と同様に実用化され始めている。 しかしながら、リチウムイオン電池は今後より大きな形態へと変化する可能性がある。 それはハイブリットカー用や風車、太陽光といった自然エネルギー発電の負荷平準化システムがあげられる。 工場における大型タービン駆動用電池としても、大型なリチウムイオン電池の誕生は望ましい。 現在これら大型電池にはニッケル水素電池が主に用いられている。 非水系のリチウムイオン二次電池に比べ安全であるからという理由もあるが、主な理由は価格にあると思われる。 ニッケル水素電池は、頻繁に使用したSOC付近での電圧降下がおこるという、メモリー降下と呼ばれる欠点を持つ。 そのため、電圧による正確な残存容量等が把握しづらい。 リチウムイオン二次電池にはその欠点がない。 また電圧が1本あたり約3.6Vとニッケル水素電池の3倍であるため、大きな仕事をなすために、直列に連結される電池の個数が少なくて済む。 リチウムイオン二次電池の大型化の課題は低価格で高性能な正極材料の誕生である。 注目されている材料がLiFePO4,FePO4であり、鉄を種元素としており、価格面で優位である。 また、電圧も現在のLiCoO2と匹敵する3.4V(v.s.Li+)を有し、理論容量も170mAh/gと大きい。 問題は、LiFePO4は水熱合成、FePO4は酸化還元材、Fe3PO7は高温長時間焼成を必要とし、いずれも手間がかかる。 鉄系正極材料(LiFePO4,FePO4,Fe3PO7,Li3Fe2(PO4)3等)は合成主原料が安価であるが、水熱合成法、酸化還元材の添加、高温長時間焼成といった合成方法では手間および製造コストがかかってしまう。 出来るだけ簡単な装置で、低温短時間で合成できることが必要である。
【特許文献1】特開2005-38772号公報
【非特許文献1】Wang, X. :Yang, X. :Zheng, H. :Jin, J.: Zhang, Z. Synthesis and electrochemical performance of amorphous hydrated iron phosphate nanoparticles. J.Crystal Growth. 274(2005) 214-217
【非特許文献2】Scaccia, S. :Carewska, M. :Wisniewski, P. :Prosini, P. P. Morphological investigation of sub-micron FePO4 and LiFePO4 particles for rechargeable lithium batteries. Materials Research Bulletin. 38(2003)1155-1163
【非特許文献3】Hong, Y. :Park, Y. P. :Ryu, K. S. :Chang, S. H. Crystalline Fe3PO7 as an electrode material for lithium secondary batteries. Solid State Ionics. 136(2003)27-33
産業上の利用分野 本発明は、電池用正極材料に関し、特にリチウムイオン電池用正極材料の製造方法に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】 鉄化合物と燐酸化合物及びリチウム化合物、又は鉄化合物と燐酸化合物を出発原料とし、イオン交換水又は純水に前記出発原料を投入し、200kHz-600kHzの超音波を照射することによって特異反応場を生成することにより、LiFePO4,FePO4,Fe3PO7,Li3Fe2(PO43から選ばれた正極材料を合成することを特徴とするリチウムイオン電池用正極材料の製造方法。
【請求項2】 超音波による請求項1記載のリチウムイオン電池用正極材料の製造方法により合成されたLiFePO4,FePO4,Fe3PO7,Li3Fe2(PO43から選ばれた正極材料を用いたことを特徴とするリチウムイオン電池。
産業区分
  • その他電子
  • 無機化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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