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MANUFACTURING METHOD OF CATHODE MATERIAL FOR LITHIUM-ION BATTERY meetings

Patent code P07A011260
Posted date Nov 2, 2007
Application number P2006-067784
Publication number P2007-250203A
Patent number P4403279
Date of filing Mar 13, 2006
Date of publication of application Sep 27, 2007
Date of registration Nov 13, 2009
Inventor
  • (In Japanese)大川 浩一
  • (In Japanese)矢吹 順平
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人秋田大学
Title MANUFACTURING METHOD OF CATHODE MATERIAL FOR LITHIUM-ION BATTERY meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a cathode material for a lithium-ion battery obtaining an iron-containing cathode active material by irradiating ultrasonic waves on a starting material for chemical reaction.
SOLUTION: In a schematic diagram of an ultrasonic synthesizer, 1 is a multi-frequency ultrasonic generating device, 2 is an oscillator, 3 is an eggplant-shaped flask, 4 is a stirrer, 5 is a gas injection inlet, and 6 is a water tank. LiOH-H2O, FeSO4-7H2O, and (NH4)2HPO4 are used as starting materials for the ultrasonic synthesization of LiFePO4, which are weighed in a molar ratio of 2.5:1:1, put in the flask 3, and have preliminarily dried pure water added by 40 ml, after that, argon gas is injected from the gas injection inlet 5 and 200Hz, 200W ultrasonic waves are irradiated on them for three hours by the oscillator 2 of the multi-frequency ultrasonic generating device 1, and they are dried in the argon gas at 700°C to obtain the LiFePO4.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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、LiMn2O4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酸化還元剤、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、酸化還元剤の添加、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

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2006067784thum.jpg
State of application right Registered
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