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リチウム二次電池用正極材料およびその製造方法、リチウム二次電池用正極並びにリチウム二次電池 コモンズ

国内特許コード P130009816
掲載日 2013年8月13日
出願番号 特願2006-333297
公開番号 特開2008-147034
登録番号 特許第5142096号
出願日 平成18年12月11日(2006.12.11)
公開日 平成20年6月26日(2008.6.26)
登録日 平成24年11月30日(2012.11.30)
発明者
  • 井手本 康
  • 小浦 延幸
出願人
  • 学校法人東京理科大学
発明の名称 リチウム二次電池用正極材料およびその製造方法、リチウム二次電池用正極並びにリチウム二次電池 コモンズ
発明の概要

【課題】リチウム二次電池における正極を構成する正極材料として好適に用いられ、リチウム二次電池を優れたサイクル特性を有するものとすることのできる正極材料を容易に製造する方法およびその製造方法によって得られる正極材料、リチウム二次電池を優れたサイクル特性を有するものとすることのできる正極、および優れたサイクル特性を有するリチウム二次電池を提供すること。
【解決手段】正極材料の製造方法は、スピネル構造を有するマンガン酸リチウム粉末を酢酸亜鉛水溶液に浸漬し、超音波処理した後、熱処理する工程を有することを特徴とし、正極材料は、上記の方法によって製造されることを特徴とし、正極は、上記の製造方法によって得られた正極材料を正極活物質としてなることを特徴とし、リチウム二次電池は、上記の正極を備えてなることを特徴とする。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


近年、ビデオカメラ、携帯電話およびノート型パソコンなどの機器の電力供給源として、再充電により連続的に使用が可能な二次電池、特にリチウム二次電池が広く用いられてきている。
リチウム二次電池の或る種のものは、有機溶媒よりなる電解液が充填された容器内に、正極、負極およびセパレーターが配設されてなる構成を有する。



従来、リチウム二次電池の正極を構成する正極材料としては、コバルト酸リチウム(LiCoO2 )が用いられているが、価格および環境への影響の観点から、マンガン酸リチウム(LiMn2 4 )がコバルト酸リチウムの代替物質として注目され、盛んに研究がなされている。



しかしながら、リチウム二次電池において、マンガン酸リチウムを正極材料として用いた場合には、充電および放電を繰り返すことによってサイクル数が増加するに従ってマンガン酸リチウム中のマンガンが電解質中に溶出することなどに起因して放電容量が次第に低下してしまうために良好なサイクル特性が得られない、という問題がある。



而して、正極材料としてマンガン酸リチウムを表面修飾したものを用いること(例えば、特許文献1および2参照。)が提案されているが、単に表面修飾を施しただけではリチウム二次電池において所期のサイクル特性が得られず、また、マンガン酸リチウムを構成するマンガン原子の一部が異種の金属原子に置換されてなるものを用いることなども提案されてはいるが、その製造方法が、炭酸リチウム(LiCO3 )と、二酸化マンガン(MnO2 )とから合成物を得る過程においてマンガン原子の一部置換を行うものであることから、簡便ではない、という問題がある。




【特許文献1】特開2001-6678号公報

【特許文献2】特開2005-310744号公報

産業上の利用分野


本発明は、リチウム二次電池用正極材料およびその製造方法、当該正極材料よりなるリチウム二次電池用正極、並びにその正極を備えてなるリチウム二次電池に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
スピネル構造を有するマンガン酸リチウム粉末を酢酸亜鉛水溶液に浸漬し、超音波処理することにより、スピネル構造を有するマンガン酸リチウム粉末粒子の表面が酸化亜鉛よりなる金属化合物膜によって一部被覆されており、かつスピネル構造を有するマンガン酸リチウムを構成するマンガン原子の少なくとも一部が亜鉛原子によって置換された組成を有する中間処理材料を得、この中間処理材料を温度500~650℃の条件で熱処理することにより、酸化亜鉛よりなる金属化合物膜によって一部被覆されており、かつスピネル構造を有するマンガン酸リチウムを構成するマンガン原子の少なくとも一部が亜鉛原子によって置換された組成を有し、格子定数がスピネル構造を有するマンガン酸リチウムより小さいリチウム二次電池用正極材料を得ることを特徴とするリチウム二次電池用正極材料の製造方法。

【請求項2】
超音波処理が発振周波数28~950kHz、超音波照射時間10~15分間の条件で行われることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池用正極材料の製造方法。

【請求項3】
酢酸亜鉛水溶液は、亜鉛濃度が1~4質量%であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のリチウム二次電池用正極材料の製造方法。

【請求項4】
酸化亜鉛よりなる金属化合物膜によって一部被覆されており、かつスピネル構造を有するマンガン酸リチウムを構成するマンガン原子の少なくとも一部が亜鉛原子によって置換された組成を有し、格子定数がスピネル構造を有するマンガン酸リチウムより小さいことを特徴とするリチウム二次電池用正極材料。

【請求項5】
格子定数が0.820~0.824nmであることを特徴とする請求項4に記載のリチウム二次電池用正極材料。

【請求項6】
請求項4または請求項5に記載のリチウム二次電池用正極材料を正極活物質としてなることを特徴とするリチウム二次電池用正極。

【請求項7】
請求項6に記載のリチウム二次電池用正極を備えてなることを特徴とするリチウム二次電池。
産業区分
  • その他電子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006333297thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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