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Cuを含有する二次電池用正極材料の製造方法、二次電池用正極材料の製造方法および二次電池用正極材料 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P130008819
整理番号 286
掲載日 2013年3月27日
出願番号 特願2010-172099
公開番号 特開2012-033387
登録番号 特許第5585913号
出願日 平成22年7月30日(2010.7.30)
公開日 平成24年2月16日(2012.2.16)
登録日 平成26年8月1日(2014.8.1)
発明者
  • 荒地 良典
出願人
  • 学校法人 関西大学
発明の名称 Cuを含有する二次電池用正極材料の製造方法、二次電池用正極材料の製造方法および二次電池用正極材料 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】充電もしくは放電電気容量が大きく、低コストな二次電池用正極材料を提供する。
【解決手段】本発明に係る二次電池用正極材料の製造方法は、銅原料およびマンガン原料の溶液に強アルカリ水溶液を添加した混合溶液を撹拌し、銅およびマンガンを含む水酸化物の共沈物を得る共沈工程と、上記共沈物にLiOH・H2O粉末を混合して混合物を得る混合工程と、上記混合物を仮焼して仮焼物を得る仮焼工程と、上記仮焼物を粉砕した後、成形して成形物を得る成形工程と、上記成形物を酸素気流中で本焼してLi4/3-2x/3CuxMn2/3-x/3O2 を得る本焼工程とを含む。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



蓄電デバイスであるリチウム二次電池は高いエネルギー密度を有し、携帯機器のみならず次世代自動車用蓄電システムとしても期待されている。その実現の為には当該二次電池にてエネルギー密度500 Wh/kg が要求される。当該リチウム二次電池は、正極、負極および電解液を含み、充電および放電反応が進行する構造となっている。例えば、正極にLiCoO2、負極に C(グラファイト)を用いた場合の電池反応式は次の通りである。





正極: LiCoO2 ⇔ Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-

負極: C + xLi+ + xe- ⇔ CLix

この反応が可逆的であることから、上記反応系は二次電池として機能している。Coを含有する正極材料は、例えば、特許文献1および2に開示されている。これらの文献には、正極材料として含Coリチウムフェライト系複合酸化物が開示されている。





また、電池のエネルギー密度は作動電圧と充電もしくは放電電気容量との積で決定する。作動電圧は両極のフェルミエネルギー差として現れ、充電および放電電気容量は結晶構造中から脱離および挿入するリチウムイオン量に比例する。したがって、エネルギー密度の向上には高い電池電圧(つまり負極に対して低いフェルミエネルギー)を有し、単位重量当たりの充電および放電電気容量が増加した(構造中から多くのリチウムイオンが挿入・脱離可能である)正極材料が求められている。

産業上の利用分野



本発明は、Cuを含有する二次電池用正極材料の製造方法、二次電池用正極材料の製造方法および二次電池用正極材料に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
銅原料およびマンガン原料の溶液に強アルカリ水溶液を添加した混合溶液を撹拌し、銅およびマンガンを含む水酸化物の共沈物を得る共沈工程と、
上記共沈物にLiOH・H2O粉末を混合して混合物を得る混合工程と、
上記混合物を仮焼して仮焼物を得る仮焼工程と、
上記仮焼物を粉砕した後、成形して成形物を得る成形工程と、
上記成形物を酸素気流中で本焼してLi4/3-2x/3CuxMn2/3-x/3O2 (xは1/10以上、1/2以下である)を得る本焼工程とを含み、
上記銅原料に対するマンガン原料のモル比が、1以上、5以下であることを特徴とする二次電池用正極材料の製造方法。

【請求項2】
共沈工程において、上記混合溶液を24時間以上、撹拌することを特徴とする請求項1に記載の二次電池用正極材料の製造方法。

【請求項3】
上記銅原料がCuSO4・5H2O であり、上記マンガン原料が(CH3COO)2Mn・4H2O であることを特徴とする請求項1または2に記載の二次電池用正極材料の製造方法。

【請求項4】
銅原料およびマンガン原料を溶解させた溶液に強アルカリ水溶液を添加した混合溶液を撹拌し、水酸化銅および水酸化マンガンの共沈物を得る共沈工程と、
上記共沈物にLiOH・H2O粉末を混合して混合物を得る混合工程と、
上記混合物を仮焼して仮焼物を得る仮焼工程と、
上記仮焼物を粉砕および成形して成形物を得る成形工程と、
上記成形物を酸素気流中で本焼してLi4/3-2x/3CuxMn2/3-x/3O2 (xは1/10以上、1/2以下である)を得る本焼工程と、
少なくとも上記Li4/3-2x/3CuxMn2/3-x/3O2 を正極材料に用いて二次電池を得る組立工程とを含み、上記銅原料に対するマンガン原料のモル比が、1以上、5以下であることを特徴とする二次電池の製造方法。

【請求項5】
請求項1~3の何れか1項に記載の二次電池用正極材料の製造方法にて得られた二次電池用正極材料であって、
X線回折法によって、Li2MnO3 のピークとCuO のピークとが観測されることを特徴とする二次電池用正極材料。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010172099thum.jpg
出願権利状態 登録
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