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PRECURSOR GLASS FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY POSITIVE ELECTRODE MATERIAL, POSITIVE ELECTRODE MATERIAL, AND MANUFACTURING METHOD OF THEM meetings

Patent code P07P005767
Posted date Mar 10, 2008
Application number P2006-221561
Publication number P2008-047412A
Patent number P5034042
Date of filing Aug 15, 2006
Date of publication of application Feb 28, 2008
Date of registration Jul 13, 2012
Inventor
  • (In Japanese)小松 高行
  • (In Japanese)本間 剛
  • (In Japanese)紅野 安彦
  • (In Japanese)広瀬 景太
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人長岡技術科学大学
Title PRECURSOR GLASS FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY POSITIVE ELECTRODE MATERIAL, POSITIVE ELECTRODE MATERIAL, AND MANUFACTURING METHOD OF THEM meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a LiFePO4 crystal-based lithium secondary battery positive electrode material high in an orientational property, and excelling in ion conductivity.
SOLUTION: This precursor glass is manufactured by mixing, by mol%, 10-50% of Li2O, 10-40% of Fe2O3, 20-50% of P2O5, and 0.5-32% of at least one kind selected from MgO, TiO2, V2O5, MnO2, Co3O4, NiO, Nb2O5, MoO3, WO3 and rare earth oxide, and by melting and cooling them; and this lithium secondary battery positive electrode material comprising NASICON type crystal, olivine type crystal, spinel type crystal and a solid solution of them is provided by heat-treating the precursor glass at a glass transition temperature or a temperature above it, or by heating it by laser irradiation.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


リチウム二次イオン電池は、携帯電子端末や電気自動車に不可欠な高容量で軽量な電源としての地位を確立している。このリチウム二次イオン電池の正極材料には、これまでコバルト酸リチウム(LiCoO2)やマンガン酸リチウム(LiMnO2)等の無機金属酸化物が用いられてきているが、近年の高性能化に伴う消費電力の増大から、リチウム電池の更なる高容量化が要求されている。また、環境保全問題やエネルギー問題の観点から、CoやMn等の環境負荷の大きい材料から、より環境調和型の材料への転換が求められている。また近年、コバルト資源の枯渇問題が注目されており、LiCoO2に代わる安価な正極材料への転換が望まれている。



近年、コスト・資源等の面で、マンガン系スピネル型、NASICON型及びオリビン型の各LiFePO4結晶が注目されており、種々研究・開発が進められている。中でもオリビン型LiFePO4はLiCoO2に比べて温度安定性に優れ、高温での安全な動作が期待される。また、リン酸を骨格とする構造ゆえに充放電反応による構造劣化に優れている特徴を有する。しかし、リチウムイオン電池の正極材料として要求される事項として伝導度が高いことが要求されるが、LiFePO4の伝導度はLiCoO2と比べて低いことが報告されている。LiFePO4におけるリチウムの伝導は、第1原理計算より1次元方向であると予測されており(D.Morgan et al.,Electrochem.Solid Sate Lett.7 A30(2004))、伝導度を高めるためには、LiFePO4粒子をnmオーダーで緻密化した焼結体を得るか、単結晶のようにLiイオンが伝導する方向に対して結晶の向きを揃える必要がある。



しかしながら、上記のNASICON型及びオリビン型の各LiFePO4結晶は、固相反応、水熱合成、マイクロ波加熱法により作製されているが((非)特許文献1~3参照)、何れの方法でも配向制御は不可能である。



【非特許文献1】
A. K. Padhi et al., J. Electrochem. Soc. 144 359(1997).
【非特許文献2】
K. Dokko et al., Chem. Lett. 35 338(2006).
【非特許文献3】
M. Higuchi et al., J. Power Sources 119-121 258(2003).

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、携帯型電子機器や電気自動車等に用いられるリチウム二次電池正極材料を製造するための前駆体ガラス及びその製造方法に関する。また、本発明は、前記前駆体ガラスを用いてリチウム二次電池用正極材料を製造する方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
ル%表示で、Li2O10~50%、Fe2O310~40%、P2O520~50%、MgO、TiO2、V2O5、MnO2、Co3O4、NiO、Nb2O5、MoO3、WO3及び希土類酸化物から選ばれる少なくとも1種0.5~32%の割合となるように各成分の出発原料を混合し、混合物を溶融した後、冷却してリチウム二次電池正極材料用前駆体ガラスを製造する工程と、
前記リチウム二次電池正極材料用前駆体ガラスにレーザを照射し、レーザの照射部分にオリビン型結晶を析出させる工程と、
を有するとともに、
リチウム二次電池正極材料用前駆体ガラスを製造する工程において、下記(A)~(C)の少なくとも1工程を付加して鉄の原子価を+2価に調整することを特徴とするリチウム二次電池正極材料の製造方法。
(A)Fe2O3源として2価の鉄イオンを含む化合物を用いる
(B)混合物を不活性雰囲気中または還元雰囲気中で溶融する
(C)混合物に還元剤を加えて溶融する

【請求項2】
 
請求項1記載の方法によって得られ、粒子径0.01~500μmで、オリビン型結晶が析出されていることを特徴とするリチウム二次電池正極材料。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Registered
(In Japanese)上記の特許・技術に関心のある方は、下記問い合わせ先にご相談下さい。


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