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リチウム複酸化物超微粒子の製造方法

国内特許コード P110003255
整理番号 N071P13
掲載日 2011年6月17日
出願番号 特願2003-434559
公開番号 特開2005-187304
登録番号 特許第3979994号
出願日 平成15年12月26日(2003.12.26)
公開日 平成17年7月14日(2005.7.14)
登録日 平成19年7月6日(2007.7.6)
発明者
  • 川村 哲也
  • 山木 準一
  • 牧寺 雅巳
  • 岡田 重人
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 九州大学長
発明の名称 リチウム複酸化物超微粒子の製造方法
発明の概要
【課題】リチウム二次電池の正極活物質などに用いられるリチウム複酸化物微粒子について、平均粒径が100nmよりさらに細かく、サイズの均一なものを得ること。
【解決手段】リチウム複酸化物を構成するリチウム原子を含む化合物とリチウム以外のCo,Ni,Mn,Feなどの金属原子を含む化合物を原料として混合し焼成する際に、焼成温度を618℃未満とするとともに、リチウム原子を含む化合物中のリチウム原子数が相当量過剰となるようにし、その過剰の程度を、得られるリチウム複酸化物微粒子の平均粒径が50nm以下の球状物又は太さ(直径)が50nm以下の針状物となるように調整する。
【選択図】 図3
従来技術、競合技術の概要


リチウムイオン二次電池に正極活物質として用いられるLiCoOなどのリチウム複酸
化物を製造する方法としては、酢酸リチウムなどのリチウム化合物と酢酸コバルトなどの
コバルト化合物の水溶液かアルコール溶液を500~900℃で噴霧熱分解して得られる
複酸化物をアニールする方法(例えば、特許文献1)、リチウムの水溶性塩と、Ni,C
o,Mn,又はFeの少なくとも1種の遷移金属元素の水溶性塩と、リチウム及び遷移金
属元素と錯体を形成する錯化剤とを溶解した水溶液を噴霧乾燥して得られる前駆体を50
0~850℃で焼成する方法(例えば、特許文献2)、オキシ水酸化コバルトと酢酸リチ
ウムなどのリチウム化合物との混合物を820~1050℃で焼成する方法(例えば、特
許文献3)などが知られている。



その他にも、水和物を原料とするゾルゲル(キセロゲル)法、酢酸リチウム+酢酸コバル
ト+クエン酸を原料とするゾルゲル法、酢酸リチウム+酢酸コバルト+アクリル酸を原料
とするゾルゲル法、酢酸リチウム+酢酸コバルト+ポリエチレングリコールを原料とする
噴霧法、硝酸リチウム+硝酸コバルト+エタノールを原料とする共沈法、硝酸コバルト+
水酸化リチウムを原料とする還流法など種々の方法が知られている。



通常、これらの製造法ではリチウムとコバルトとの混合比(原子比)は1:1に調整して
製造されるが、このように厳密に1:1に調整せずに、1以上10以下なるように混合し
て熱分解し、残留する炭酸リチウムを洗浄処理して除去する方法も知られている(特許文
献4)。



平均粒径100nm以下のリチウムコバルト複酸化物微粒子の製造を特に意図したものと
しては、コバルト酸化物微結晶粒子粉末とリチウム化合物とを混合して酸素含有ガス中で
500~850℃で焼成する方法(例えば、特許文献5)や酢酸コバルトなどのコバルト
化合物と酢酸リチウムなどのリチウム化合物のエアロゾルをレーザー熱分解する方法(例
えば、特許文献6)などが挙げられる。



【特許文献1】
特開平10-114527号公報
【特許文献2】
WO98/29915号公報
【特許文献3】
特開2003-104729号公報
【特許文献4】
特公平7-118318号公報
【特許文献5】
特開平10-324522号公報
【特許文献6】
特表2003-536231号公報

産業上の利用分野


本発明は、リチウム複酸化物超微粒子、特に、リチウムイオン二次電池の正極活物質とし
て有用なLiと、Co,Ni,Mn,Feなどとの複酸化物超微粒子の製造方法に関する

特許請求の範囲 【請求項1】
リチウム複酸化物を構成するリチウムの無機酸塩又は有機酸塩とリチウム以外の金属の無
機酸塩又は有機酸塩を原料として、水又はアルコールからなる第一の溶媒中で該原料を混
合した後、
該第一の溶媒を除去乾燥後に焼成して焼成塊を形成し、
この焼成塊中のリチウム複酸化物微粒子以外の反応生成物を水又はアルコールからなる
二の溶媒に溶解することによって除去してリチウム複酸化物微粒子を得る方法において、
焼成温度を焼成時に生成する炭酸リチウムの融点である618℃未満とすることにより
焼成後の状態をスポンジ状の炭酸リチウムを主とするリチウム化合物にリチウム複酸化物
微粒子が分散含有された焼成塊とするとともに、
リチウムの無機酸塩又は有機酸塩中のリチウム原子数とリチウム以外の金属の無機酸塩又
は有機酸塩中の金属原子の比率が、製造目的のリチウム複酸化物中のリチウム原子数と
リチウム以外の金属の原子数の比率に比べ、リチウムの無機酸塩又は有機酸塩中のリチウ
ム原子数が過剰となるようにし、
その過剰の程度を、得られるリチウム複酸化物微粒子の平均粒径が50nm以下の球状物
又は太さ(直径)が50nm以下の針状物となるように調整することを特徴とするリチウ
ム複酸化物超微粒子の製造方法。

【請求項2】
前記リチウム複酸化物は、LiCoO 、LiNiO2、LiMnO、LiMn
4、LiFeO又はこれら複酸化物の1部を他の元素で置換した化合物のいずれかであ
ることを特徴とする、請求項1に記載のリチウム複酸化物超微粒子の製造方法。

【請求項3】
前記リチウム複酸化物のCo,Ni,Mn,またはFeの一部を置換する元素周期表の3
~10族元素又は13~15族元素の化合物を前記原料に配合することを特徴とする、請
求項2に記載のリチウム複酸化物超微粒子の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003434559thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST エネルギーの高度利用に向けたナノ構造材料・システムの創製 領域
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