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正極材料の合成方法 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P130008815
整理番号 276
掲載日 2013年3月27日
出願番号 特願2010-073042
公開番号 特開2011-082131
登録番号 特許第5545566号
出願日 平成22年3月26日(2010.3.26)
公開日 平成23年4月21日(2011.4.21)
登録日 平成26年5月23日(2014.5.23)
優先権データ
  • 特願2009-208517 (2009.9.9) JP
発明者
  • 石川 正司
  • 山縣 雅紀
  • 内田 悟史
出願人
  • 学校法人 関西大学
発明の名称 正極材料の合成方法 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】製造コストの低い、正極材料の合成方法を提供する。
【解決手段】正極材料はリチウムと、リチウム以外の金属との複合酸化物であり、少なくとも、リチウムの源となるリチウム化合物と、リチウム以外の金属の源となる金属化合物とを含む混合物を加熱して複合酸化物を合成する際、加熱を高周波誘導加熱を用いて行う。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



従来、リチウムイオン電池などの二次電池用の正極材料として、LiCoOやLiFePOなどのリチウム化合物が用いられている。





そして、上記正極材料用のリチウム化合物の合成では、高温での熱処理が必須とされている。





具体的には、例えば上記LiCoOを、CHCOOLi・2HO及び(CHCOO)Co・4HOを開始材料として合成する方法では、上記開始材料を混合した後、その混合物を焼成するために、例えば約600度で6時間程度の熱処理を行う必要がある。





また、上記LiFePOを、LiCO、FeC・2HO及びNHPOを開始材料として合成する方法では、同様に、例えば約800度で10時間程度の熱処理を行う必要がある。





そして、従来上記加熱は、一般に抵抗加熱式の焼成炉で行われている。





(特許文献1)

従来の合成方法としては、例えば、下記特許文献1に記載の合成方法がある。





下記特許文献には、上記LiFePOの合成方法が提案されている。そして、下記特許文献1に記載の合成方法では、不活性ガスとしての窒素ガス気流中、600℃で、5時間熱処理をすることが記載されている。

産業上の利用分野



本発明は、二次電池、特にはリチウムイオン電池の正極材料に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
二次電池用の正極材料の合成方法であって、
上記正極材料はリチウムと、リチウム以外の金属との複合酸化物であり、
少なくとも、上記リチウムの源となるリチウム化合物と、上記リチウム以外の金属の源となる金属化合物とを含む混合物を加熱して上記複合酸化物を合成する際、
上記加熱を高周波誘導加熱を用いて行い、
上記加熱が、850℃以上、950℃以下の温度で、1.5分以上、2分以下の時間行われ、
上記加熱の際の昇温速度が、1500℃/min以上、3000℃/min以下であり、
カルボサーマル還元反応により上記金属化合物を還元することで上記正極材料としての複合酸化物を合成することを特徴とする正極材料の合成方法。

【請求項2】
上記加熱が、850℃以上、950℃以下の温度で行われ、
上記加熱における温度が700℃を超えてから、冷却開始までの時間が、90秒以上、135秒以下であることを特徴とする請求項1に記載の正極材料の合成方法。

【請求項3】
上記リチウム化合物が、LiCO,LiOH,CHCOOLi,LiNO,LiF,LiCl,LiBr,LiIから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1又は2に記載の正極材料の合成方法。

【請求項4】
上記金属化合物が、FeCl,FeO(OH),Fe,Fe,Fe(NO,FePO,MnO,Mnから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1又は2に記載の正極材料の合成方法。

【請求項5】
上記正極材料が、LiNiMn2-x(0≦x≦0.5),LiNi1-xMnCo(0≦x≦1/3),LiNiCo1-x(0≦x≦1.0)のうちのいずれか1種であることを特徴とする請求項1又は2に記載の正極材料の合成方法。

【請求項6】
上記正極材料が、LiCoO,LiNiO,LiNi0.8Co0.2,LiNi1/3Mn1/3Co1/3,LiNi0.6Mn0.2Co0.2,LiMn,LiNi0.5Mn1.5,LiFePO,LiFeBOのうちのいずれか1種であることを特徴とする請求項1又は2に記載の正極材料の合成方法。

【請求項7】
上記正極材料が、LiFePO又はLiFeBOであることを特徴とする請求項1又は2に記載の正極材料の合成方法。

【請求項8】
上記金属化合物が、鉄を含む金属化合物であり、
上記鉄が3価であることを特徴とする請求項に記載の正極材料の合成方法。

【請求項9】
上記金属化合物が、FeCl,FeO(OH),Fe,Fe,Fe(NO,FePOから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項に記載の正極材料の合成方法。

【請求項10】
上記正極材料の炭素含有量が、0.1wt.%以上、10wt.%以下であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の正極材料の合成方法。

【請求項11】
上記正極材料の電気伝導率が、1.0×10-3Scm-1以上、1.0Scm-1以下であることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の正極材料の合成方法。

【請求項12】
上記正極材料が粒状であり、その粒径が100nm以上、5μm以下であることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の正極材料の合成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010073042thum.jpg
出願権利状態 登録
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