JP2002068746A - Method of producing lithium manganate, lithium manganate, positive electrode for lithium ion secondary battery using the same as positive-electrode active substance, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Method of producing lithium manganate, lithium manganate, positive electrode for lithium ion secondary battery using the same as positive-electrode active substance, and lithium ion secondary battery

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JP2002068746A
JP2002068746A JP2000261621A JP2000261621A JP2002068746A JP 2002068746 A JP2002068746 A JP 2002068746A JP 2000261621 A JP2000261621 A JP 2000261621A JP 2000261621 A JP2000261621 A JP 2000261621A JP 2002068746 A JP2002068746 A JP 2002068746A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode material for lithium ion secondary battery, particularly lithium manganate having spinel structure usable as the positive- electrode active substance, to provide a novel method capable of easily produc ing the lithium manganate at a low cost, to provide a positive electrode excel lent in charging/discharging capacities and charging/discharging cycle properties, and to provide a lithium ion secondary battery. SOLUTION: Lithium manganate is obtained by bringing a manganese halide, a lithium compound, at least one selected from the group consisting of a nickel compound, a cobalt compound, a manganese compound, a chromium compound, a magnesium compound, a chromium compound and an aluminum compound, and an oxidant into contact and reacting with each other in a liquid phase not more than 100 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池の電極材料に適したスピネル構造を有するマンガ
ン酸リチウムの製造方法、該方法から得られるマンガン
酸リチウム、これを用いたリチウムイオン二次電池用正
極、及びリチウムイオン二次電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing lithium manganate having a spinel structure suitable for an electrode material of a lithium ion secondary battery, lithium manganate obtained by the method, and a lithium ion secondary battery using the same. The present invention relates to a battery positive electrode and a lithium ion secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子技術の進歩により、パーソナ
ルコンピュータ、携帯電話等の電子機器の小型化が急激
に進んでいる。これに伴い、これらの電源も小型化が必
要であり、最近リチウム二次電池の開発が盛んに行われ
ている。また、一方、環境問題から、電気自動車が注目
され、一部実用化されつつある。この電気自動車をより
一般化するためには、その電源として大容量かつサイク
ル特性に優れた電池が必須であり、このような大型の電
池にも、リチウムイオン二次電池の利用が検討されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, with advances in electronic technology, miniaturization of electronic devices such as personal computers and mobile phones has been rapidly advancing. Accordingly, these power supplies also need to be miniaturized, and lithium secondary batteries have been actively developed recently. On the other hand, electric vehicles are attracting attention due to environmental problems, and some of them are being put to practical use. In order to further generalize this electric vehicle, a battery having a large capacity and excellent cycle characteristics is indispensable as a power source, and the use of a lithium ion secondary battery is being studied for such a large battery. .

【0003】リチウム電池用正極活物質として、一次電
池用としては、二酸化マンガンが、二次電池用としては
酸化バナジウム、リチウムコバルト化合物等が実用化さ
れている。またマンガン酸リチウムなどのリチウムマン
ガン酸化物は、その原料となるマンガン化合物が、前記
のコバルト化合物に比べ安価であり、また毒性もないと
いう理由から盛んに開発されている。
As a positive electrode active material for a lithium battery, manganese dioxide has been put into practical use for a primary battery, and vanadium oxide and a lithium cobalt compound have been put into practical use for a secondary battery. In addition, lithium manganese oxides such as lithium manganate are being actively developed because the manganese compound as a raw material is less expensive and less toxic than the above-mentioned cobalt compound.

【0004】このマンガン酸リチウムのなかでも、スピ
ネル構造を有するマンガン酸リチウムは、立体構造を有
しているため、これをリチウムイオン二次電池の正極材
に使用し充放電した場合、結晶構造の破壊を伴わずに、
安定してリチウムイオンを結晶格子内にドープ及び脱ド
ープすることが可能であり、また放電電圧が高く、安定
であるので、二次電池の正極活性材として非常に有望で
あり、近年、実用化に向け盛んに研究されている。しか
しながら、理論容量が148mAh/g と小さく、また充放
電サイクル特性も低い。このため、いかに不純物が少な
く、リチウムとマンガンが均一に分散した単相化度の高
いスピネル型マンガン酸リチウムを合成するかが、重要
な課題であった。
[0004] Among these lithium manganates, lithium manganate having a spinel structure has a three-dimensional structure. Therefore, when this is used as a positive electrode material of a lithium ion secondary battery and charged and discharged, the lithium manganate has a crystal structure. Without destruction,
It is possible to stably dope and dedope lithium ions in the crystal lattice. Also, since the discharge voltage is high and stable, it is very promising as a positive electrode active material for secondary batteries. It is being actively researched. However, the theoretical capacity is as small as 148 mAh / g, and the charge / discharge cycle characteristics are also low. Therefore, it has been an important issue how to synthesize a spinel-type lithium manganate having a low degree of impurities and a high degree of single phase in which lithium and manganese are uniformly dispersed.

【0005】リチウムイオン二次電池用正極活物質とし
てのスピネル構造を有するマンガン酸リチウムに要求さ
れる特性としては、液体の導電性電解質の場合、可能な
限り最大の電極表面を有するものが好ましく、具体的に
は、高比表面積、低結晶性(低密度)、高細孔容積、高
マンガン酸化数の各特性を有するものが望ましい。
As a characteristic required for lithium manganate having a spinel structure as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, in the case of a liquid conductive electrolyte, it is preferable that the electrolyte has the largest possible electrode surface. Specifically, those having the characteristics of high specific surface area, low crystallinity (low density), high pore volume, and high manganese oxidation number are desirable.

【0006】一方、固体電解質の場合、細孔には浸透し
ないので、空隙はむしろ有害となる。従って、この場
合、マンガン酸リチウムに要求される特性としては、高
比表面積、高密度、低細孔容積、最小粒子化の各特性を
有するものが望ましい。
On the other hand, in the case of a solid electrolyte, the pores are rather harmful because they do not penetrate into the pores. Therefore, in this case, as the characteristics required for the lithium manganate, those having the characteristics of high specific surface area, high density, low pore volume, and minimum particle size are desirable.

【0007】従来、スピネル構造を有するマンガン酸リ
チウムは、水酸化リチウム、硝酸リチウム、酸化リチウ
ム、炭酸リチウム、酢酸リチウム等のリチウム化合物
と、酸化マンガン、炭酸マンガン、あるいはγ―MnO
OHなどのマンガン化合物を原料とし、固相反応、固相
焼結法、溶融含浸法、水熱法、電析法、キレート法によ
り製造されている。
[0007] Conventionally, lithium manganate having a spinel structure includes lithium compounds such as lithium hydroxide, lithium nitrate, lithium oxide, lithium carbonate and lithium acetate, manganese oxide, manganese carbonate and γ-MnO 2.
Manufactured by using a manganese compound such as OH as a raw material, by a solid phase reaction, a solid phase sintering method, a melt impregnation method, a hydrothermal method, an electrodeposition method, and a chelate method.

【0008】しかしながら、固相法や固相焼結法では、
高温で反応を行うため、シンタリングが起き、比表面積
が小さくなってしまう。そのため高い電流密度で充放電
ができない。つまり固相反応ではバッチ反応のため、反
応が緩慢で反応が不均一であり、得られるマンガン酸リ
チウム化合物の組成も不均一であった。さらに、得られ
る粒子の粒径が大きいため、電極材料に不適切で、特に
充放電サイクル特性の劣化が大きかった。さらにまた、
固相反応の場合、拡散反応であるので反応を均一に行う
場合、原料固体の粒子をより微細化(サブミクロン)す
る必要があるが、通常マンガン化合物またリチウム化合
物は、数μ〜数10ミクロンと粒子が大きく、さらに水酸
化リチウムは通常100ミクロン以上であり、均一な混
合物を得ることが困難で、均一な反応ができなかった。
However, in the solid-phase method and the solid-phase sintering method,
Since the reaction is performed at a high temperature, sintering occurs and the specific surface area decreases. Therefore, charging and discharging cannot be performed at a high current density. That is, since the solid-phase reaction is a batch reaction, the reaction is slow and the reaction is non-uniform, and the composition of the obtained lithium manganate compound is also non-uniform. Further, the obtained particles have a large particle size, which is unsuitable for an electrode material. In particular, the charge / discharge cycle characteristics are significantly deteriorated. Furthermore,
In the case of a solid-phase reaction, which is a diffusion reaction, if the reaction is to be carried out uniformly, it is necessary to make the particles of the raw material solid finer (submicron). In addition, lithium hydroxide was usually 100 microns or more, and it was difficult to obtain a uniform mixture, and a uniform reaction was not possible.

【0009】また、水熱法による合成では、100℃〜
300℃の高温、また300気圧という高圧下で行うこ
とから、これに耐えうる反応装置が必要であり、エネル
ギーコストや設備コストを押し上げるという問題があっ
た。さらに溶融含浸法では、多孔質のマンガン原料を得
るには粉砕が必要であり、粉砕すると鉄等の不純物が混
入する恐れがあり高純度品を得るという点では問題であ
った。
Further, in the synthesis by the hydrothermal method, the temperature of 100 ° C.
Since the reaction is performed at a high temperature of 300 ° C. and a high pressure of 300 atm, a reaction apparatus that can withstand this is required, and there has been a problem that energy costs and equipment costs are increased. Further, in the melt impregnation method, pulverization is necessary to obtain a porous manganese raw material, and when pulverized, impurities such as iron may be mixed, which is a problem in that a high-purity product is obtained.

【0010】また、より均一なマンガン酸リチウムを合
成するために、液相反応によるスピネル構造を有するマ
ンガン酸リチウムの合成も試みられている。例えば、特
開平2−183963号公報では、2価のマンガン塩と
リチウム塩をアルカリ水溶液中で反応させリチウムを含
有したマンガン水酸化物を得た後、このマンガン水酸化
物を酸化処理、水洗し、さらに800〜900℃で熱処
理してスピネル構造を有するマンガン酸化物を製造する
方法が開示されている。しかしながら、この方法では酸
化処理後の水洗によりリチウム成分が低下し、結果とし
て得られる生成物のリチウム含有量が低くなり、所望の
Li/Mnモル比を有するマンガン酸リチウムを得るこ
とが難しい。また、液相反応とはいえ、液相反応でマン
ガン水酸化物を生成した後、加熱処理によってマンガン
酸リチウムを得なければならない。
[0010] Further, in order to synthesize more uniform lithium manganate, synthesis of lithium manganate having a spinel structure by a liquid phase reaction has been attempted. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-183963, after a divalent manganese salt and a lithium salt are reacted in an aqueous alkaline solution to obtain a lithium-containing manganese hydroxide, the manganese hydroxide is oxidized and washed with water. And a method of producing a manganese oxide having a spinel structure by heat treatment at 800 to 900 ° C. However, in this method, the lithium component is reduced by washing with water after the oxidation treatment, the lithium content of the resulting product is reduced, and it is difficult to obtain lithium manganate having a desired Li / Mn molar ratio. In addition, although it is a liquid phase reaction, after a manganese hydroxide is generated by the liquid phase reaction, lithium manganate must be obtained by heat treatment.

【0011】以上のように、従来技術では、リチウムイ
オン二次電池用正極活物質として有用なスピネル構造を
有するマンガン酸リチウムは得られず、さらに低コスト
で簡便な合成方法は見出されていない。
As described above, in the prior art, lithium manganate having a spinel structure useful as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery cannot be obtained, and a low-cost and simple synthesis method has not been found. .

【0012】さらに、マンガン酸リチウムをリチウムイ
オン二次電池用正極活物質として利用する場合、電池特
性、特には電池のサイクル特性を向上させるために、他
のニッケル、マグネシウムあるいはアルミニウムのよう
な他の金属を置換したものを用いることがある。しかし
ながらこのような金属置換マンガン酸リチウムの製造方
法においても、従来の方法ではリチウムイオン二次電池
用正極活物質として有用なものは得られず、さらに低コ
ストで簡便な合成方法は見出されていない。
Further, when lithium manganate is used as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, other lithium, nickel, magnesium or aluminum other metals such as nickel, magnesium or aluminum are used to improve the battery characteristics, especially the cycle characteristics of the battery. A metal-substituted one may be used. However, even in such a method for producing a metal-substituted lithium manganate, a useful method as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery cannot be obtained by a conventional method, and a low-cost and simple synthesis method has been found. Absent.

【0013】一方、マンガン酸リチウムを利用したリチ
ウムイオン二次電池に関して、例えば、特開平1−10
9662号公報にはスピネル構造を有するLiMn2
4 で示されるマンガン酸リチウムを正極活物質とし、リ
チウム合金を負極活物質とし、かつリチウムイオンを含
む非水電解質を用いた非水二次電池が開示されている。
また、特開平10−50316号公報では、リチウムを
含む陰極と、炭酸リチウムと二酸化マンガンとから合成
されたLiMn2 4 を陽極活物質として含む有機電解
質二次電池が開示されている。
On the other hand, regarding a lithium ion secondary battery using lithium manganate, see, for example,
No. 9662 discloses a LiMn 2 O having a spinel structure.
A non-aqueous secondary battery using lithium manganate represented by 4 as a positive electrode active material, a lithium alloy as a negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte containing lithium ions is disclosed.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-50316 discloses an organic electrolyte secondary battery including, as an anode active material, a cathode containing lithium and LiMn 2 O 4 synthesized from lithium carbonate and manganese dioxide.

【0014】上記マンガン酸リチウムを正極活物質に用
いたリチウムイオン二次電池の従来技術は、以前より用
いられている二酸化マンガンやチタン、モリブデンまた
はニオブのカルコゲナイドを正極活物質として用いた電
池よりも充放電容量やサイクル特性について改善されて
いる。
The prior art of the lithium ion secondary battery using lithium manganate as a positive electrode active material is more effective than a battery using manganese dioxide, titanium, molybdenum or niobium chalcogenide which has been used as a positive electrode active material. The charge / discharge capacity and cycle characteristics have been improved.

【0015】しかしながら、近年二次電池のさらなる高
電圧化・高エネルギー化が要求されるなかで、そのよう
な二次電池においてより充放電容量が大きくかつ充放電
サイクル特性に優れた二次電池が要求されており、上記
従来技術では未だこれらの要求は満足しておらず、さら
なる改良が望まれていた。
However, in recent years, with the demand for higher voltage and higher energy of the secondary battery, a secondary battery having a larger charge / discharge capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics has been developed. However, these prior arts have not satisfied these requirements, and further improvements have been desired.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、リチウムイ
オン二次電池用の電極材料、特にはその正極活物質とし
て有用な不純物が少なくかつ単相化度の高いスピネル構
造を有するマンガン酸リチウム、及び該マンガン酸リチ
ウムを低コストで簡便に製造可能とする新規な製造方法
を提供し、さらにこのマンガン酸リチウムを用いること
により、高電圧・高エネルギーのリチウムイオン二次電
池用において、充放電容量に優れ、かつ充放電サイクル
特性に優れたリチウムイオン二次電池用正極、及びリチ
ウムイオン二次電池を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an electrode material for a lithium ion secondary battery, in particular, lithium manganate having a spinel structure with a small amount of impurities useful as a positive electrode active material and a high degree of single phase, And a novel production method which enables the lithium manganate to be produced easily at a low cost. Further, by using the lithium manganate, a charge / discharge capacity for a high voltage / high energy lithium ion secondary battery is provided. It is an object of the present invention to provide a positive electrode for a lithium ion secondary battery having excellent charge and discharge cycle characteristics and a lithium ion secondary battery.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、ハロゲン化マン
ガンと、リチウム化合物と、ニッケル化合物、コバルト
化合物、マグネシウム化合物、クロム化合物、及びアル
ミニウム化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物
と、酸化剤を、固相反応あるいは水熱法のような高温、
高圧にすることなく、通常の温度での液相反応により、
スピネル構造を有する金属置換マンガン酸リチウムが得
られることを見出し、さらにこのスピネル構造の金属置
換マンガン酸リチウムがリチウムイオン二次電池用の電
極材料、特にはその正極活物質に適したものであること
を見出し、本発明を完成するに至った。
The present inventors have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that manganese halide, lithium compound, nickel compound, cobalt compound, magnesium compound, chromium compound, At least one compound selected from aluminum compounds and an oxidizing agent at a high temperature such as a solid phase reaction or a hydrothermal method,
Without high pressure, by liquid phase reaction at normal temperature,
They have found that metal-substituted lithium manganate having a spinel structure can be obtained, and that this metal-substituted lithium manganate having a spinel structure is suitable for an electrode material for a lithium ion secondary battery, particularly, its positive electrode active material. And completed the present invention.

【0018】即ち、本発明は、ハロゲン化マンガンと、
リチウム化合物と、ニッケル化合物、コバルト化合物、
マグネシウム化合物、クロム化合物、及びアルミニウム
化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物と、酸化剤
を100℃以下の液相で接触し反応させることを特徴と
するスピネル構造を有するマンガン酸リチウムの製造方
法を提供する。
That is, the present invention provides a manganese halide,
Lithium compound, nickel compound, cobalt compound,
Provided is a method for producing lithium manganate having a spinel structure, characterized by contacting and reacting at least one compound selected from a magnesium compound, a chromium compound, and an aluminum compound with an oxidizing agent in a liquid phase at 100 ° C. or lower. .

【0019】また、本発明はハロゲン化マンガンとリチ
ウム化合物と、ニッケル化合物、コバルト化合物、マグ
ネシウム化合物、クロム化合物、及びアルミニウム化合
物から選ばれる少なくとも一種の化合物と、酸化剤を1
00℃以下の液相で接触し反応させることにより得られ
るスピネル構造を有するマンガン酸リチウムであって、
該マンガン酸リチウムは化学式Lix Mey Mn1-y
z (式中、MeはNi、Co、Mg、Cr、及びAlの
うち1種又は2種以上を示し、xは0<x≦0.8 の実
数、y は0<y ≦0.5 の実数、z は1.8 ≦z ≦2.4 の実
数を示す。)で表され、且つ平均粒子径が1〜50μ
m、比表面積が10〜150m2 /gであることを特徴
とするマンガン酸リチウムを提供する。
The present invention also relates to a manganese halide and a lithium compound, at least one compound selected from a nickel compound, a cobalt compound, a magnesium compound, a chromium compound, and an aluminum compound, and an oxidizing agent.
Lithium manganate having a spinel structure obtained by contacting and reacting in a liquid phase of 00 ° C. or lower,
The lithium manganate formula Li x Me y Mn 1-y O
z (where, Me represents one or more of Ni, Co, Mg, Cr, and Al, x is a real number satisfying 0 <x ≦ 0.8, y is a real number satisfying 0 <y ≦ 0.5, and z is a real number satisfying 0 <y ≦ 0.5. 1.8 ≦ z ≦ 2.4.) And the average particle diameter is 1 to 50 μm.
m, and a specific surface area of 10 to 150 m 2 / g.

【0020】また本発明は、上記のマンガン酸リチウム
を正極活物質としてなることを特徴とするリチウムイオ
ン二次電池用正極を提供する。
Further, the present invention provides a positive electrode for a lithium ion secondary battery, wherein the above-mentioned lithium manganate is used as a positive electrode active material.

【0021】さらに、本発明は、上記のマンガン酸リチ
ウムを正極活物質としてなる正極を用いることを特徴と
するリチウムイオン二次電池を提供する。
Further, the present invention provides a lithium ion secondary battery using a positive electrode comprising the above-mentioned lithium manganate as a positive electrode active material.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明のマンガン酸リチウムの製
造に用いられるハロゲン化マンガンは、具体的には二塩
化マンガン(II)及び三塩化マンガン(III )であり、
無水物または水和物を含む。これらのうち、二塩化マン
ガン(II)が安定しており好ましい。また、その純度
は、より高純度のマンガン酸リチウムを得るためにより
高いものが好ましく、具体的には、純度99重量%以
上、好ましくは99.9重量%以上で、特に不純物とし
て、Fe、Ni、Naなどの他の金属成分がそれぞれ
0.1重量%以下のものが好ましい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The manganese halide used in the production of the lithium manganate of the present invention is specifically manganese (II) dichloride and manganese (III) trichloride,
Contains anhydride or hydrate. Of these, manganese (II) dichloride is preferred because it is stable. The purity is preferably higher to obtain higher purity lithium manganate. Specifically, the purity is 99% by weight or more, preferably 99.9% by weight or more. And other metal components such as Na are preferably 0.1% by weight or less.

【0023】固相法や固相焼結法においてマンガン化合
物にハロゲン化物を使用すると、マンガン酸リチウム中
にハロゲン成分が残留し、除去することが困難であり、
電池材料として用いた際、その特性に好ましからざる影
響を与えるので、従来ハロゲン化マンガンを原料に用い
ることは敬遠されてきた。しかしながら、本発明では、
ハロゲン化マンガンを水溶液として用い液相でリチウム
化合物と反応させることによって、マンガン酸リチウム
のみを固体として生成させ、不要なハロゲン化物は混入
させず、高純度のマンガン酸リチウムを製造することが
可能である。また、従来使用されてきた、マンガン化合
物に比べ、塩化マンガン等のハロゲン化マンガンは安価
であり、よりコストの低いマンガン酸リチウムを製造す
ることが可能となった。このため、ハロゲン化マンガン
としては、塩化マンガンが好ましい。
When a halide is used as a manganese compound in the solid phase method or the solid phase sintering method, a halogen component remains in lithium manganate, and it is difficult to remove the halogen component.
The use of manganese halide as a raw material has heretofore been avoided since it has an undesirable effect on its characteristics when used as a battery material. However, in the present invention,
By using manganese halide as an aqueous solution and reacting it with a lithium compound in the liquid phase, only lithium manganate is produced as a solid, and unnecessary halides are not mixed, making it possible to produce high-purity lithium manganate. is there. Manganese halides such as manganese chloride are cheaper than conventionally used manganese compounds, and it has become possible to produce lithium manganate at lower cost. For this reason, manganese chloride is preferred as the manganese halide.

【0024】次ぎに、本発明に用いられるリチウム化合
物であるが、具体的には、水酸化リチウム、塩化リチウ
ム、ヨウ化リチウム、臭化リチウム、硝酸リチウム、亜
硝酸リチウム、硫酸リチウム、硫酸水素リチウム、炭酸
リチウム、炭酸水素リチウム、酢酸リチウム、酸化リチ
ウム、過酸化リチウム、塩素酸リチウム等のリチウム塩
等の水溶液を形成し得る化合物の1種あるいは2種以上
である。このなかでも特に、水酸化リチウム、塩化リチ
ウム、硝酸リチウムが好ましく用いられる。
Next, the lithium compounds used in the present invention include, specifically, lithium hydroxide, lithium chloride, lithium iodide, lithium bromide, lithium nitrate, lithium nitrite, lithium sulfate, and lithium hydrogen sulfate. , Lithium carbonate, lithium bicarbonate, lithium acetate, lithium oxide, lithium peroxide, lithium chlorate, and other lithium salts. Of these, lithium hydroxide, lithium chloride and lithium nitrate are particularly preferably used.

【0025】さらに本発明では、水酸化リチウム及び塩
化リチウムを併用して、リチウム源としての原料に使用
することが望ましい。本発明におけるマンガン酸リチウ
ムの製造方法においては、後述するが、上記ハロゲン化
マンガンとリチウム化合物を液相で接触し反応させる
が、その際のpHをアルカリ領域で行うことが望まし
く、水酸化リチウムはリチウム源としての原料だけでは
なく、アルカリ源として好ましく用いられる。また、水
酸化リチウムの他のアルカリ源として、水酸化ナトリウ
ムまたは水酸化カリウム等の水酸化物も使用できる。
Further, in the present invention, it is desirable to use lithium hydroxide and lithium chloride in combination as a raw material as a lithium source. In the method for producing lithium manganate in the present invention, as will be described later, the manganese halide and the lithium compound are brought into contact in a liquid phase and allowed to react with each other. It is preferably used as an alkali source as well as a raw material as a lithium source. Further, as another alkali source of lithium hydroxide, a hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used.

【0026】上記リチウム化合物についても、上記ハロ
ゲン化マンガンと同様、より高純度のマンガン酸リチウ
ムを得るためにより高いものが好ましく、具体的には、
純度99重量%以上、好ましくは99.9重量%以上
で、特に不純物として、Fe、Ni、Na、などの他の金属成
分がそれぞれ0.1重量%以下のものが好ましい。
As for the lithium compound, similarly to the manganese halide, a higher lithium compound is preferable in order to obtain higher purity lithium manganate.
It is preferable that the purity is 99% by weight or more, preferably 99.9% by weight or more, and in particular, other metal components such as Fe, Ni, and Na are each 0.1% by weight or less as impurities.

【0027】本発明に用いられるニッケル化合物、コバ
ルト化合物、マグネシウム化合物、クロム化合物または
アルミニウム化合物(以下「置換金属化合物」というこ
とがある。)は、水溶性の化合物が好ましく、具体例と
しては、塩化ニッケル、塩化コバルト、塩化マグネシウ
ム、塩化クロム、塩化アルミニウム、硝酸ニッケル、硝
酸コバルト、硝酸マグネシウム、硝酸クロム、硝酸アル
ミニウムおよびこれらの水和物(含水塩)、硫酸ニッケ
ル、硫酸コバルト、硫酸マグネシウム、硫酸クロム、硫
酸アルミニウム、過塩素酸ニッケル、過塩素酸コバル
ト、過塩素酸マグネシウム、過塩素酸クロム、過塩素酸
アルミニウム、フッ化ニッケル、フッ化コバルト、臭化
ニッケル、臭化コバルト、臭化マグネシウム、臭化クロ
ム、臭化アルミニウム、ヨウ化ニッケル、ヨウ化コバル
ト、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化クロム、ヨウ化アルミ
ニウム、酢酸ニッケル、酢酸コバルト、酢酸マグネシウ
ム、酢酸クロム、二酢酸水酸化アルミニウム、酸化クロ
ム等を挙げることができる。これらのなかで、塩化物あ
るいは硝酸塩が好ましく、具体的には塩化ニッケル、塩
化コバルト、塩化マグネシウム、塩化クロム、塩化アル
ミニウム、硝酸ニッケル、硝酸コバルト、硝酸マグネシ
ウム、硝酸クロム、硝酸アルミニウムおよびそれらの水
和物(含水塩)であり、塩化マグネシウム及びその水和
物が特に好ましい。
The nickel compound, cobalt compound, magnesium compound, chromium compound or aluminum compound (hereinafter sometimes referred to as “substituted metal compound”) used in the present invention is preferably a water-soluble compound. Nickel, cobalt chloride, magnesium chloride, chromium chloride, aluminum chloride, nickel nitrate, cobalt nitrate, magnesium nitrate, chromium nitrate, aluminum nitrate and their hydrates (hydrated salts), nickel sulfate, cobalt sulfate, magnesium sulfate, chromium sulfate , Aluminum sulfate, nickel perchlorate, cobalt perchlorate, magnesium perchlorate, chromium perchlorate, aluminum perchlorate, nickel fluoride, cobalt fluoride, nickel bromide, cobalt bromide, magnesium bromide, odor Chromium bromide, aluminum bromide , Mention may be made of nickel iodide, cobalt iodide, magnesium iodide, chromium, aluminum iodide, nickel acetate, cobalt acetate, magnesium acetate, chromium acetate, diacetate aluminum hydroxide, chromium oxide and the like. Of these, chlorides or nitrates are preferred. Specifically, nickel chloride, cobalt chloride, magnesium chloride, chromium chloride, aluminum chloride, nickel nitrate, cobalt nitrate, magnesium nitrate, chromium nitrate, aluminum nitrate and hydration thereof (Hydrated salt), and magnesium chloride and its hydrate are particularly preferred.

【0028】また、上記ハロゲン化マンガン、リチウム
化合物、及び置換金属化合物の他、本発明のマンガン酸
リチウムの製造において、マンガンを酸化して所望の価
数にし、高温下の焼成をしないで該マンガン酸リチウム
を製造できるため酸化剤を使用することが望ましい。酸
化剤の具体例としては、過酸化水素、過マンガン酸カリ
ウム、塩素酸類等の酸化剤であり、この中でも、特に過
酸化水素が、反応後、製品中に混入する不純物元素もな
く、好ましく用いられる。
In the production of the lithium manganate of the present invention, in addition to the above-mentioned manganese halide, lithium compound and substituted metal compound, manganese is oxidized to a desired valence, and the manganese is not fired at a high temperature. It is desirable to use an oxidizing agent because lithium oxide can be produced. Specific examples of the oxidizing agent include oxidizing agents such as hydrogen peroxide, potassium permanganate, and chloric acid. Among them, particularly, hydrogen peroxide is preferably used without any impurity element mixed into the product after the reaction. Can be

【0029】以上のように本発明では、上記のような成
分を原料として100℃以下の液相で接触し反応させる
ことを特徴とするが、液相での接触し反応とは、上述し
たハロゲン化マンガン、リチウム化合物、置換金属化合
物、及び酸化剤をそれぞれ水溶液の状態で接触させ反応
させることを意味し、これらの原料を液相に懸濁した状
態で接触反応するものではない。また、本発明の反応は
これらの化合物の水溶液を調製し、液相で行うが、アル
コール等の水溶性の有機溶媒を含んでいてもよい。この
ように、本発明では、所謂ゲル‐ゾル法または直接合成
法によるスピネル構造を有するマンガン酸リチウムの製
造方法である。
As described above, the present invention is characterized in that the above-mentioned components are used as raw materials to contact and react in a liquid phase at a temperature of 100 ° C. or lower. It means that manganese oxide, lithium compound, substituted metal compound, and oxidizing agent are brought into contact with each other in the state of an aqueous solution and allowed to react with each other. In addition, the reaction of the present invention is performed by preparing an aqueous solution of these compounds and performing the reaction in a liquid phase, but may include a water-soluble organic solvent such as alcohol. Thus, the present invention is a method for producing lithium manganate having a spinel structure by a so-called gel-sol method or a direct synthesis method.

【0030】反応温度は、100℃以下であるが、好ま
しくは20〜100℃、より好ましくは50〜95℃の
温度範囲である。反応温度については、目的として得る
マンガン酸リチウムの組成に影響するため任意に設定す
るが、例えばLi/Mn原子比が0.5未満のマンガン
酸リチウムを得る場合、反応温度は70℃未満、好まし
くは30℃以上60℃未満であり、Li/Mn原子比が
0.5以上のマンガン酸リチウムを得る場合、反応温度
は60以上100℃以下、好ましくは80℃以上95℃
以下である。
The reaction temperature is 100 ° C. or lower, preferably 20 to 100 ° C., more preferably 50 to 95 ° C. The reaction temperature is arbitrarily set in order to influence the composition of lithium manganate to be obtained as a target. For example, when obtaining a lithium manganate having a Li / Mn atomic ratio of less than 0.5, the reaction temperature is preferably less than 70 ° C., preferably Is not less than 30 ° C. and less than 60 ° C., and in order to obtain lithium manganate having an Li / Mn atomic ratio of 0.5 or more, the reaction temperature is 60 to 100 ° C., preferably 80 ° C. to 95 ° C.
It is as follows.

【0031】このとき、ハロゲン化マンガン、リチウム
化合物及び置換金属化合物の水溶液は常温で接触させ、
その後昇温して反応させてもよいが、連続製造の場合
は、予め反応温度まで加熱し接触反応させたほうが好ま
しい。また、反応時間は、各原料を接触し、所定の反応
温度に至ってから通常1分以上、好ましくは1分〜15
時間である。
At this time, an aqueous solution of a manganese halide, a lithium compound and a substituted metal compound is brought into contact at room temperature,
Thereafter, the reaction may be carried out by raising the temperature. However, in the case of continuous production, it is preferable that the reaction be carried out beforehand by heating to the reaction temperature in advance. The reaction time is usually 1 minute or more, preferably 1 minute to 15 minutes, after each raw material is brought into contact and a predetermined reaction temperature is reached.
Time.

【0032】接触方法、反応方法について特に制限はな
いが、以下の方法を採用し得る。 1)リチウム化合物とハロゲン化マンガンと置換金属化
合物の混合水溶液を常温で調製し、その後昇温し反応さ
せる。
The contact method and reaction method are not particularly limited, but the following methods can be employed. 1) A mixed aqueous solution of a lithium compound, a manganese halide and a substituted metal compound is prepared at room temperature, and then heated to react.

【0033】2)常温のリチウム化合物水溶液中に常温
のハロゲン化マンガン及び置換金属化合物の混合水溶液
を滴下し接触させ、その後昇温し反応させる。
2) A mixed aqueous solution of a manganese halide and a substituted metal compound at a normal temperature is dropped and brought into contact with a lithium compound aqueous solution at a normal temperature, and then the temperature is raised to cause a reaction.

【0034】3)予熱したリチウム化合物水溶液中に常
温のハロゲン化マンガン及び置換金属化合物の混合水溶
液を滴下し接触させ、その後昇温し反応させる。
3) A mixed aqueous solution of a manganese halide and a substituted metal compound at room temperature is dropped and brought into contact with the preheated aqueous solution of a lithium compound, and then the temperature is raised to cause a reaction.

【0035】4)予熱したリチウム化合物水溶液中に予
熱したハロゲン化マンガン及び置換金属化合物の混合水
溶液を滴下し接触させ、その後反応させる。
4) A premixed aqueous solution of a manganese halide and a substituted metal compound is dropped into a preheated aqueous solution of a lithium compound, brought into contact, and then reacted.

【0036】5)常温のハロゲン化マンガン水溶液中に
常温のリチウム化合物及び置換金属化合物の混合水溶液
を滴下し接触させ、その後昇温し反応させる。
5) A mixed aqueous solution of a lithium compound and a substituted metal compound at room temperature is dropped into a manganese halide aqueous solution at room temperature, brought into contact with the mixture, and then heated to react.

【0037】6)常温のリチウム化合物水溶液中に常温
のハロゲン化マンガン、リチウム化合物及び置換金属化
合物の混合水溶液を滴下し接触させ、その後昇温し反応
させる。
6) A mixed aqueous solution of a manganese halide, a lithium compound and a substituted metal compound at room temperature is dropped into an aqueous solution of a lithium compound at room temperature, brought into contact, and then heated to react.

【0038】7)予熱したリチウム化合物水溶液中に常
温のハロゲン化マンガン、リチウム化合物及び置換金属
化合物の混合水溶液を滴下し接触させ、その後昇温し反
応させる。
7) A mixed aqueous solution of manganese halide, lithium compound and substituted metal compound at room temperature is dropped into the preheated aqueous solution of lithium compound, brought into contact with the mixture, and then heated to react.

【0039】8)予熱したリチウム化合物水溶液中に予
熱したハロゲン化マンガン、リチウム化合物及び置換金
属化合物の混合水溶液を滴下し接触させ、その後昇温し
反応させる。
8) A mixed aqueous solution of a preheated manganese halide, a lithium compound and a substituted metal compound is dropped into the preheated aqueous lithium compound solution, brought into contact, and then heated to react.

【0040】過酸化水素等の酸化剤を、上記接触、反応
のいずれかの段階で添加するが、例えば、リチウム化合
物と接触する前のハロゲン化マンガンおよび置換金属化
合物を含む混合水溶液中に添加するか、接触する前のリ
チウム化合物水溶液中に添加する、あるいはハロゲン化
マンガンおよび置換金属化合物とリチウム化合物水溶液
の接触後添加する。この中でも好ましくはリチウム化合
物と接触する前のハロゲン化マンガンおよび置換金属化
合物を含む混合水溶液中に添加したほうが、予めマンガ
ンの価数を調製でき、好ましい方法である。
An oxidizing agent such as hydrogen peroxide is added at any stage of the above-mentioned contact and reaction. For example, it is added to a mixed aqueous solution containing a manganese halide and a substituted metal compound before contacting with a lithium compound. Alternatively, it is added to the aqueous solution of the lithium compound before the contact, or after the contact of the aqueous solution of the lithium compound with the manganese halide and the substituted metal compound. Among them, it is preferable that the manganese valence is adjusted in advance by adding to a mixed aqueous solution containing a manganese halide and a substituted metal compound before contact with a lithium compound, which is a preferable method.

【0041】上記各原料の量比について、所望の組成比
のマンガン酸リチウムが得られる限り任意であるが、好
ましくはハロゲン化マンガン1 モル当り、リチウム化合
物は0.3 〜0.7 モル、より好ましくは0.4 〜0.6 モル、
置換金属化合物は0.01〜0.5モル、より好ましくは0.06
〜0.2 モル、過酸化水素等の酸化剤は、0.3 〜2 モル、
より好ましくは0.6 〜1.5 モルである。また、リチウム
化合物として、水酸化リチウムと塩化リチウムを併用す
る場合、ハロゲン化マンガン1モルに対して、水酸化リ
チウムは1 〜 10 モル、好ましくは3 〜 7モル、塩化リ
チウムは0.3 〜0.7 モル、好ましくは0.4 〜0.6 モルで
ある。
The amount ratio of each of the above-mentioned raw materials is arbitrary as long as lithium manganate having a desired composition ratio can be obtained, but preferably, the lithium compound is 0.3 to 0.7 mol, more preferably 0.4 to 0.4 mol per mol of manganese halide. 0.6 mole,
The substituted metal compound is 0.01 to 0.5 mol, more preferably 0.06 mol.
~ 0.2 mol, oxidizing agent such as hydrogen peroxide, 0.3 ~ 2 mol,
More preferably, it is 0.6 to 1.5 mol. When lithium hydroxide and lithium chloride are used in combination as the lithium compound, 1 to 10 mol, preferably 3 to 7 mol of lithium hydroxide, 0.3 to 0.7 mol of lithium chloride, and 1 to 10 mol of manganese halide, Preferably it is 0.4 to 0.6 mol.

【0042】さらに、上記各原料は水溶液で接触させる
が、その際の各水溶液の濃度に特に制限はないが、好ま
しくはハロゲン化マンガン水溶液が0.1 〜2 モル/l、
より好ましくは0.8 〜1.2 モル/l、リチウム化合物水
溶液は0.05〜1 モル/l、より好ましくは0.4 〜0.6 モ
ル/l、置換金属化合物は0.01〜0.6 モル/l、より好
ましくは0.04〜0.25モル/lである。また、リチウム化
合物として、水酸化リチウムと塩化リチウムを併用する
場合、ハロゲン化マンガン1モルに対して、水酸化リチ
ウム水溶液は1 〜5 モル/l、好ましくは3 〜3.5 モル
/l、塩化リチウムは0.3 〜0.7 モル/l、好ましくは
0.4 〜0.6 モル/lである。
Further, each of the above-mentioned raw materials is brought into contact with an aqueous solution, and the concentration of each aqueous solution at that time is not particularly limited. Preferably, the aqueous solution of manganese halide is 0.1 to 2 mol / l.
More preferably, 0.8 to 1.2 mol / l, the aqueous lithium compound solution is 0.05 to 1 mol / l, more preferably 0.4 to 0.6 mol / l, and the substituted metal compound is 0.01 to 0.6 mol / l, more preferably 0.04 to 0.25 mol / l. l. When lithium hydroxide and lithium chloride are used in combination as the lithium compound, the aqueous solution of lithium hydroxide is 1 to 5 mol / l, preferably 3 to 3.5 mol / l, and lithium chloride is 1 mol of manganese halide. 0.3 to 0.7 mol / l, preferably
0.4 to 0.6 mol / l.

【0043】さらに、上記のように液相で接触、反応さ
せる際の液相のpHであるが、通常7以上、好ましくは
13以上であり、リチウム化合物として水酸化リチウム
を使用する場合、その水溶液濃度により調整する。さら
に反応中はpH13以上に保持することが望ましく、こ
のために反応中水酸化リチウム水溶液を適宜補充するな
どして、反応系のpHを制御する。
Further, the pH of the liquid phase at the time of contacting and reacting in the liquid phase as described above is usually 7 or more, preferably 13 or more. Adjust according to the density. Further, it is desirable to maintain the pH at 13 or more during the reaction. For this purpose, the pH of the reaction system is controlled by appropriately replenishing an aqueous solution of lithium hydroxide during the reaction.

【0044】以上のように、各原料を液相で接触反応
し、スピネル構造を有するマンガン酸リチウムを得る。
得られたマンガン酸リチウムは必要に応じて液相から分
離し、乾燥する。得られたマンガン酸リチウムを液相か
ら分離する際、液相に残留するハロゲンやその他遊離の
未反応成分を除去するため、得られたマンガン酸リチウ
ムを純水あるいはアルコール等で洗浄することが望まし
い。分離手段は、デカンテーション、ろ過あるいは遠心
分離等の一般に用いられる方法が採用し得る。また、乾
燥については、真空乾燥等により加熱しながら行う。
As described above, each raw material is contact-reacted in a liquid phase to obtain lithium manganate having a spinel structure.
The obtained lithium manganate is separated from the liquid phase if necessary and dried. When the obtained lithium manganate is separated from the liquid phase, it is desirable to wash the obtained lithium manganate with pure water or alcohol to remove halogen and other free unreacted components remaining in the liquid phase. . As the separation means, a commonly used method such as decantation, filtration, or centrifugation can be adopted. The drying is performed while heating by vacuum drying or the like.

【0045】本発明では、このようにハロゲン化マンガ
ン、リチウム化合物及び置換金属化合物を液相で反応さ
せることによって、直接スピネル構造を有する金属置換
マンガン酸リチウムを製造することができるが、もう一
つの発明として、より一層マンガン酸リチウムの結晶性
を向上させるために、このようにして得られたマンガン
酸リチウムを加熱処理する。このときの温度は、通常4
00〜1000℃、好ましくは400〜800℃、より
好ましくは500〜750℃であり、熱処理時間は、通
常1〜30時間、好ましくは2〜10時間、より好まし
くは4〜8時間である。加熱処理の雰囲気は通常大気中
であるが、アルゴンあるいは窒素などの不活性雰囲気や
酸素雰囲気で行うこともできる。
In the present invention, a metal-substituted lithium manganate having a spinel structure can be directly produced by reacting a manganese halide, a lithium compound and a substituted metal compound in a liquid phase as described above. As an invention, in order to further improve the crystallinity of lithium manganate, the thus obtained lithium manganate is subjected to a heat treatment. The temperature at this time is usually 4
The temperature is from 00 to 1000C, preferably from 400 to 800C, more preferably from 500 to 750C, and the heat treatment time is usually from 1 to 30 hours, preferably from 2 to 10 hours, more preferably from 4 to 8 hours. The heat treatment is usually performed in the atmosphere, but may be performed in an inert atmosphere such as argon or nitrogen or an oxygen atmosphere.

【0046】このように、本発明では、第1段階として
液相反応により、スピネル構造を有するマンガン酸リチ
ウム、またはスピネル構造を有するマンガン酸リチウム
と酸化マンガンとの複合酸化物あるいは混合物を形成
し、第2段階としてさらにこれを分離し加熱処理あるい
は焼成処理することによって、より均一でかつ結晶性の
高いスピネル構造を有するマンガン酸リチウムを製造す
ることが可能となった。また、従来の固相法によるマン
ガン酸リチウムの製造方法では、高温で焼成するため、
シンタリングが起き、比表面積が小さくなり、結果とし
て正極材としての特性が低下してしまうという問題があ
った。しかしながら、本発明では、液相反応によりすで
にマンガン酸リチウムが生成されているので、上記第2
段階としての焼成処理は、従来の固相法のように高温に
する必要はなく、比較的低温で焼成処理が可能である。
As described above, in the present invention, as a first step, lithium manganate having a spinel structure or a composite oxide or a mixture of lithium manganate having a spinel structure and manganese oxide is formed by a liquid phase reaction, As a second step, this is further separated and subjected to a heat treatment or a baking treatment, thereby making it possible to produce lithium manganate having a more uniform and highly crystalline spinel structure. In addition, in the conventional method for producing lithium manganate by the solid phase method, since firing at a high temperature,
There is a problem that sintering occurs, the specific surface area decreases, and as a result, characteristics as a positive electrode material deteriorate. However, in the present invention, since lithium manganate has already been generated by the liquid phase reaction,
The baking treatment as a step does not need to be performed at a high temperature as in the conventional solid phase method, and can be performed at a relatively low temperature.

【0047】本発明において製造される化学式Lix
y Mn1-y z (式中xは0<x≦0.80、yは0 <y
≦0.5 、z は1.8 ≦z ≦2.4 を示す。)で表されるスピ
ネル構造を有するマンガン酸リチウムの化学式中、x
は、好ましくは0.40≦x≦0.65、特に好ましくは0.50≦
x≦0.62、さらに好ましくは0.55≦x≦0.60の実数であ
り、yは、好ましくは0 <y≦0.3 の実数、特に好まし
くは0.05≦y≦0.2 であり、zは、好ましくは1.9 ≦z
≦2.2 の実数、特に好ましくはz =2.0 である。
The chemical formula Li x M produced in the present invention
e y Mn 1-y O z (where x is 0 <x ≦ 0.80, y is 0 <y
≦ 0.5 and z indicate 1.8 ≦ z ≦ 2.4. In the chemical formula of lithium manganate having a spinel structure represented by
Is preferably 0.40 ≦ x ≦ 0.65, particularly preferably 0.50 ≦
x ≦ 0.62, more preferably a real number of 0.55 ≦ x ≦ 0.60, y is preferably a real number of 0 <y ≦ 0.3, particularly preferably 0.05 ≦ y ≦ 0.2, and z is preferably 1.9 ≦ z
A real number of ≦ 2.2, particularly preferably z = 2.0.

【0048】具体的な組成としては、Li0.50Me0.10
Mn0.902 、Li0.58Me0.20Mn0.802 、Li
0.60Me0.05Mn0.952 などである。
As a specific composition, Li 0.50 Me 0.10
Mn 0.90 O 2 , Li 0.58 Me 0.20 Mn 0.80 O 2 , Li
0.60 Me 0.05 Mn 0.95 O 2 .

【0049】また、本発明において製造されるマンガン
酸リチウムは、単体化合物でも、また前記スピネル構造
を有するマンガン酸リチウムと酸化マンガン等のマンガ
ンの酸化物を含むマンガン複合酸化物、あるいは該マン
ガン酸リチウムと酸化マンガンの混合物でもよい。前記
マンガン複合酸化物または混合物の場合、スピネル構造
を有するマンガン酸リチウムの他の成分は、主に酸化マ
ンガン(III )であり、場合によりペロブスカイト構造
を有するマンガン酸リチウムを含むこともある。その組
成は通常スピネル構造を有するマンガン酸リチウムは5
0〜100重量%、好ましくは80〜100重量%、酸
化マンガン(III )は、0〜50重量%、好ましくは0
〜20重量%である。
The lithium manganate produced in the present invention may be a simple compound, a manganese composite oxide containing lithium manganate having a spinel structure and an oxide of manganese such as manganese oxide, or the lithium manganate. And a mixture of manganese oxide. In the case of the manganese composite oxide or the mixture, the other component of lithium manganate having a spinel structure is mainly manganese (III) oxide, and in some cases, may include lithium manganate having a perovskite structure. Its composition is usually 5% lithium manganate having a spinel structure.
0 to 100% by weight, preferably 80 to 100% by weight, manganese (III) oxide is 0 to 50% by weight, preferably 0 to 50% by weight.
-20% by weight.

【0050】以上のようにして得られたマンガン酸リチ
ウムは、スピネル構造を有するマンガン酸リチウム単体
あるいは酸化マンガンとの複合酸化物又は混合物であ
り、加熱処理前で、平均粒径が1〜50μm、好ましく
は1〜30μm、比表面積が、10〜150m2 /g、
好ましくは30〜130m2 /g、BET径が0.01
〜0.2μmであり、加熱処理後で、平均粒径が1〜5
0μm、好ましくは、5〜50μm、比表面積が、5〜
50m2 /g、好ましくは、5〜30m2 /g、BET
径が0.08〜0.3μmである。
The lithium manganate obtained as described above is a single oxide of lithium manganate having a spinel structure or a composite oxide or a mixture with manganese oxide, and has an average particle diameter of 1 to 50 μm before heat treatment. Preferably 1 to 30 μm, specific surface area is 10 to 150 m 2 / g,
Preferably 30 to 130 m 2 / g, BET diameter 0.01
加熱 0.2 μm, and the average particle size after heat treatment is 1-5
0 μm, preferably 5 to 50 μm, having a specific surface area of 5 to
50m 2 / g, preferably, 5~30m 2 / g, BET
The diameter is 0.08 to 0.3 μm.

【0051】次に、本発明は、前記マンガン酸リチウム
からなるリチウムイオン電池用正極であり、リチウム電
池用正極は、本発明のマンガン酸リチウムに導電剤やバ
インダーなどの電極合剤を任意に添加して製造すること
ができる。具体的には、黒鉛、カーボンブラック、アセ
チレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維や銅、
ニッケル、アルミニウム、銀などの金属粉、金属繊維あ
るいはポリフェニレン誘導体などの導電性材料を用いる
ことができる。また、バインダーとしては、多糖類、熱
可塑性樹脂及びゴム弾性を有するポリマーなどを用いる
ことができる。具体的には、でんぷん、ポリビニルアル
コール、再生セルロース、ポリビニルクロライド、ポリ
弗化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチ
レン−プロピレンラバー、ポリテトラフルオロエチレン
などを挙げることができる。さらに、上記の他に、ポリ
プロピレン、ポリエチレンなどのフィラーを添加するこ
ともできる。
Next, the present invention relates to a positive electrode for a lithium ion battery comprising the above-mentioned lithium manganate, wherein the positive electrode for a lithium battery comprises an electrode mixture such as a conductive agent or a binder arbitrarily added to the lithium manganate of the present invention. Can be manufactured. Specifically, graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber and copper,
Conductive materials such as metal powders such as nickel, aluminum, and silver, metal fibers, and polyphenylene derivatives can be used. As the binder, a polysaccharide, a thermoplastic resin, a polymer having rubber elasticity, or the like can be used. Specific examples include starch, polyvinyl alcohol, regenerated cellulose, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene rubber, and polytetrafluoroethylene. Further, in addition to the above, fillers such as polypropylene and polyethylene can be added.

【0052】また、本発明のリチウムイオン二次電池
は、上記のマンガン酸リチウムからなる正極および負
極、並びにリチウムイオンを含む非水電解質から構成さ
れる。
The lithium ion secondary battery of the present invention comprises a positive electrode and a negative electrode composed of the above-mentioned lithium manganate, and a non-aqueous electrolyte containing lithium ions.

【0053】負極であるが、その活物質としては、例え
ば金属リチウム、リチウム合金、ポリアセチレンやポリ
ピロールなどにリチウムイオンをドーピングした導電性
ポリマー、TiS2 、MoS2 、NbSe3 等の金属カ
ルコゲン化物にリチウムイオンをドーピングした化合
物、WO2 、MoO2 、Fe2 3 、TiS2 等の無機
化合物、グラファイトなどが挙げられるが、これらの中
でもリチウムを含む物質が好ましく、特に好ましくはリ
チウム合金である。具体的には、リチウムとアルミニウ
ム、亜鉛、スズ、鉛、ビスマス、カドミウム、銀、テル
ル等の少なくとも1種以上金属との合金であり、この中
でもリチウムとアルミニウムの合金、あるいはリチウ
ム、銀およびテルルの合金が好ましく用いられる。
The negative electrode is, for example, lithium metal, a lithium alloy, a conductive polymer obtained by doping lithium ions into polyacetylene or polypyrrole, or a metal chalcogenide such as TiS 2 , MoS 2 or NbSe 3. Examples include an ion-doped compound, an inorganic compound such as WO 2 , MoO 2 , Fe 2 O 3 , and TiS 2 , and graphite. Of these, a substance containing lithium is preferable, and a lithium alloy is particularly preferable. Specifically, it is an alloy of lithium and at least one metal such as aluminum, zinc, tin, lead, bismuth, cadmium, silver, and tellurium. Among them, an alloy of lithium and aluminum, or an alloy of lithium, silver, and tellurium Alloys are preferably used.

【0054】リチウム合金を負極活物質として用いる場
合、合金中のリチウム含有量は、組み合わせる他の金属
により異なるが、原子比で10〜95%、好ましくは4
0〜70%である。またリチウム合金は公知の方法で得
ることができ、例えば溶融して合金する方法、電解液中
での電解析出法あるいは溶融メッキ法などが挙げられ
る。これらの方法においてリチウム合金を作成する場
合、必要に応じて基材表面にニッケル、コバルト、鉄な
どの拡散バリア層または銀、銅、亜鉛、マグネシウムな
どの濡れ促進材層を形成させる。
When a lithium alloy is used as the negative electrode active material, the lithium content in the alloy depends on the other metals to be combined, but is 10 to 95% by atom, preferably 4 to 95%.
0 to 70%. The lithium alloy can be obtained by a known method, and examples thereof include a method of melting and alloying, an electrolytic deposition method in an electrolytic solution, and a hot-dip plating method. When a lithium alloy is formed by these methods, a diffusion barrier layer of nickel, cobalt, iron or the like or a wetting promoting material layer of silver, copper, zinc, magnesium or the like is formed on the surface of the base material as necessary.

【0055】リチウムイオン二次電池を構成するリチウ
ムイオンを含む非水電解質は、溶媒とリチウム塩から構
成され、溶媒としてはプロピレンカーボネート、エチレ
ンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカー
ボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクト
ン、ギ酸メチル、酢酸メチル、1,2−ジメトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラ
ン、ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキソラン、ホ
ルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、ア
セトニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライムなど
の有機溶媒を挙げることができる。リチウム塩として
は、LiPF6 、LiClO4 、LiCF3SO3 、L
iN(CF3 SO2 2 、LiBF4 などを挙げること
ができる。このリチウム塩を上記溶媒に溶解させ非水電
解質を構成し、上記正極および負極を組み合わせて本発
明のリチウムイオン二次電池を構成する。
The non-aqueous electrolyte containing lithium ions constituting the lithium ion secondary battery is composed of a solvent and a lithium salt, and the solvent may be propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, or the like. Organic solvents such as methyl formate, methyl acetate, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolan, formamide, dimethylformamide, dioxolan, acetonitrile, nitromethane, and ethyl monoglyme. Can be. Lithium salts include LiPF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , L
iN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiBF 4 and the like can be given. The lithium salt is dissolved in the solvent to form a non-aqueous electrolyte, and the positive electrode and the negative electrode are combined to form a lithium ion secondary battery of the present invention.

【0056】以上のように本発明の特徴は、ハロゲン化
マンガンと、リチウム化合物と、ニッケル化合物、コバ
ルト化合物、マグネシウム化合物、クロム化合物及びア
ルミニウム化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物
とを100℃以下の液相で接触し反応させ、その際酸化
剤を共存させ反応させる、所謂ゲル‐ゾル法あるいは直
接法によりスピネル構造を有するマンガン酸リチウムを
製造するところにある。これにより、従来の方法に比
べ、簡便かつ低コストでスピネル構造を有する金属置換
マンガン酸リチウムを製造することが可能となる。また
本発明の製造方法は、原料を均一溶液とし、液相で接
触、反応するため、従来の固相法に比べ、均一でしかも
高純度のリチウムイオン二次電池の電極材料に適したス
ピネル構造を有するマンガン酸リチウムを得ることがで
きる。さらに、このマンガン酸リチウムを正極活物質に
用いることにより、従来のリチウムイオン二次電池に比
べ、充放電容量に優れ、かつ充放電サイクル特性に優れ
たリチウムイオン二次電池を得ることができる。
As described above, the feature of the present invention is that a manganese halide, a lithium compound, and at least one compound selected from a nickel compound, a cobalt compound, a magnesium compound, a chromium compound and an aluminum compound are mixed at a temperature of 100 ° C. or less. The present invention is to produce lithium manganate having a spinel structure by a so-called gel-sol method or a direct method in which the phases are brought into contact with each other and reacted in the presence of an oxidizing agent. This makes it possible to produce a metal-substituted lithium manganate having a spinel structure more simply and at lower cost than the conventional method. In addition, in the production method of the present invention, since the raw material is made into a uniform solution and the liquid phase is contacted and reacted, the spinel structure is more suitable for the electrode material of the lithium ion secondary battery which is more uniform and has higher purity than the conventional solid phase method. Can be obtained. Furthermore, by using this lithium manganate as a positive electrode active material, a lithium ion secondary battery having excellent charge / discharge capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained as compared with a conventional lithium ion secondary battery.

【0057】[0057]

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限す
るものではない。また、実施例及び比較例で用いるマン
ガン酸リチウムのX線回折測定(表1)、平均粒径測
定、比表面積測定は以下に示す方法により行った。 (X線回折測定)
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but this is merely an example and does not limit the present invention. Further, X-ray diffraction measurement (Table 1), average particle diameter measurement, and specific surface area measurement of lithium manganate used in Examples and Comparative Examples were performed by the following methods. (X-ray diffraction measurement)

【0058】[0058]

【表1】 ─────────────────────────────────── 回折装置 RAD−1C(理学電機株式会社製) X線管球 Cu 管電圧・管電流 40kV、30mA スリット DS−SS:1度、RS:0.15mm モノクロメータ グラファイト 測定間隔 0.002度 計数方法 定時計数法 ───────────────────────────────────[Table 1] ─────────────────────────────────── Diffractometer RAD-1C (manufactured by Rigaku Corporation) ) X-ray tube Cu tube voltage / tube current 40 kV, 30 mA slit DS-SS: 1 degree, RS: 0.15 mm Monochromator Graphite Measurement interval 0.002 degree Counting method Constant clock method ───────── ──────────────────────────

【0059】(平均粒径測定)レーザー回折式粒度測定
装置(堀場製作所社製LA−700)を用いて測定し
た。
(Measurement of Average Particle Size) The average particle size was measured using a laser diffraction type particle size analyzer (LA-700 manufactured by Horiba, Ltd.).

【0060】(比表面積測定)BET法により測定し
た。
(Measurement of specific surface area) It was measured by the BET method.

【0061】実施例1 撹拌機を具備した2lフラスコに、2.375モル/l
の水酸化リチウム水溶液0.8lを注入し、91℃まで
加熱した。一方、1lフラスコ中で、0.36モルの二
塩化マンガン、0.04モルの塩化マグネシウム、0.
2モルの塩化リチウムおよび0.24モルの過酸化水素
を含む混合水溶液0.8lを調製した。次いで、撹拌し
ながら、チューブポンプを用いて該混合水溶液を送液
し、該混合溶液をロートより、加熱した水酸化リチウム
水溶液中に60分かけて滴下した。滴下終了後1時間、
91℃で反応を行い、室温まで冷却した。その後、得ら
れた固体生成物を含む懸濁液を遠心分離にかけ、上澄み
液を除去する操作を3回繰り返し洗浄した。得られた固
形物を120℃で一昼夜乾燥し、マグネシウム置換マン
ガン酸リチウムを得た。得られたマグネシウム置換マン
ガン酸リチウムをX線回折により分析したところスピネ
ル構造のマンガン酸リチウムピークが現れ、酸化マンガ
ンなどの不純物のピークはなかった(図1参照)。また
その組成を分析したところLi/(Mn+Mg)原子比
は0.59であった。さらに平均粒径は8.9μm、比
表面積は101m2 /g、BET径は13.8nmであ
った。
Example 1 In a 2 l flask equipped with a stirrer, 2.375 mol / l
0.8 l of an aqueous solution of lithium hydroxide was injected and heated to 91 ° C. On the other hand, in a 1 liter flask, 0.36 mol of manganese dichloride, 0.04 mol of magnesium chloride, 0.
0.8 l of a mixed aqueous solution containing 2 mol of lithium chloride and 0.24 mol of hydrogen peroxide was prepared. Next, while stirring, the mixed aqueous solution was sent using a tube pump, and the mixed solution was dropped from a funnel into a heated aqueous lithium hydroxide solution over 60 minutes. 1 hour after dropping,
The reaction was performed at 91 ° C. and cooled to room temperature. Thereafter, the operation of centrifuging the obtained suspension containing the solid product and removing the supernatant was repeated three times for washing. The obtained solid was dried at 120 ° C. for 24 hours to obtain magnesium-substituted lithium manganate. When the obtained magnesium-substituted lithium manganate was analyzed by X-ray diffraction, a lithium manganate peak having a spinel structure appeared, and there was no peak of impurities such as manganese oxide (see FIG. 1). When the composition was analyzed, the Li / (Mn + Mg) atomic ratio was 0.59. Further, the average particle diameter was 8.9 μm, the specific surface area was 101 m 2 / g, and the BET diameter was 13.8 nm.

【0062】実施例2 実施例1で得られたスピネル構造のマグネシウム置換マ
ンガン酸リチウムを700℃で5.5時間熱処理を行っ
た。得られたスピネル構造のマグネシウム置換マンガン
酸リチウムの分析結果を表2に併載する。得られたマグ
ネシウム置換マンガン酸リチウムをX線回析により分析
したところスピネル構造のマンガン酸リチウムピークが
現れ、酸化マンガンなどの不純物のピークはなかった。
Example 2 The spinel-structured magnesium-substituted lithium manganate obtained in Example 1 was subjected to a heat treatment at 700 ° C. for 5.5 hours. The results of analysis of the obtained magnesium-substituted lithium manganate having a spinel structure are also shown in Table 2. When the obtained magnesium-substituted lithium manganate was analyzed by X-ray diffraction, a lithium manganate peak having a spinel structure appeared, and there was no peak of impurities such as manganese oxide.

【0063】実施例3 2lフラスコに注入する水酸化リチウム水溶液濃度を
2.5モル/lとし、また、混合水溶液中に加える過酸
化水素量を0.22モルとした以外は、実施例1と同様
に実験を行い、マグネシウム置換マンガン酸リチウムを
得た。得られたマグネシウム置換マンガン酸リチウムを
X線回析により分析したところスピネル構造のマンガン
酸リチウムピークが現れ、酸化マンガンなどの不純物の
ピークはなかった。分析結果を表2に併載する。
Example 3 The procedure of Example 1 was repeated except that the concentration of the aqueous lithium hydroxide solution injected into the 2 l flask was 2.5 mol / l and the amount of hydrogen peroxide added to the mixed aqueous solution was 0.22 mol. The same experiment was conducted to obtain magnesium-substituted lithium manganate. When the obtained magnesium-substituted lithium manganate was analyzed by X-ray diffraction, a lithium manganate peak having a spinel structure appeared, and there was no peak of impurities such as manganese oxide. The results of the analysis are also shown in Table 2.

【0064】実施例4 実施例3で得られたスピネル構造のマグネシウム置換マ
ンガン酸リチウムを700℃で5.5時間熱処理を行っ
た。得られたスピネル構造のマグネシウム置換マンガン
酸リチウムの分析結果を表2に併載する。なお、得られ
たマグネシウム置換マンガン酸リチウムをX線回析によ
り分析したところスピネル構造のマンガン酸リチウムピ
ークが現れ、酸化マンガンなどの不純物のピークはなか
った。
Example 4 The spinel-structured magnesium-substituted lithium manganate obtained in Example 3 was heat-treated at 700 ° C. for 5.5 hours. The results of analysis of the obtained magnesium-substituted lithium manganate having a spinel structure are also shown in Table 2. When the obtained magnesium-substituted lithium manganate was analyzed by X-ray diffraction, a lithium manganate peak having a spinel structure appeared, and there was no peak of impurities such as manganese oxide.

【0065】実施例5 2lフラスコに注入する水酸化リチウム水溶液濃度を
2.5モル/lとし、また、混合水溶液中に加える過酸
化水素量を0.23モルとした以外は、実施例1と同様
に実験を行い、マグネシウム置換マンガン酸リチウムを
得た。その分析結果を表2に併載する。なお、得られた
マグネシウム置換マンガン酸リチウムをX線回析により
分析したところスピネル構造のマンガン酸リチウムピー
クが現れ、酸化マンガンなどの不純物のピークはなかっ
た。
Example 5 The procedure of Example 1 was repeated except that the concentration of the aqueous lithium hydroxide solution injected into the 2 l flask was 2.5 mol / l and the amount of hydrogen peroxide added to the mixed aqueous solution was 0.23 mol. The same experiment was conducted to obtain magnesium-substituted lithium manganate. Table 2 shows the results of the analysis. When the obtained magnesium-substituted lithium manganate was analyzed by X-ray diffraction, a lithium manganate peak having a spinel structure appeared, and there was no peak of impurities such as manganese oxide.

【0066】実施例6 実施例5で得られたスピネル構造のマグネシウム置換マ
ンガン酸リチウムを700℃で5.5時間熱処理を行っ
た。得られたスピネル構造のマグネシウム置換マンガン
酸リチウムの分析結果を表2に併載する。なお、得られ
たマグネシウム置換マンガン酸リチウムをX線回析によ
り分析したところスピネル構造のマンガン酸リチウムピ
ークが現れ、酸化マンガンなどの不純物のピークはなか
った。
Example 6 The spinel-structured magnesium-substituted lithium manganate obtained in Example 5 was heat-treated at 700 ° C. for 5.5 hours. The results of analysis of the obtained magnesium-substituted lithium manganate having a spinel structure are also shown in Table 2. When the obtained magnesium-substituted lithium manganate was analyzed by X-ray diffraction, a lithium manganate peak having a spinel structure appeared, and there was no peak of impurities such as manganese oxide.

【0067】比較例1 二塩化マンガンの代わりに硝酸マンガンを用いた以外
は、実施例1と同様に実験を行った。得られた固形物を
X線回折により分析したところ、表れたピークは酸化マ
ンガンが主であり、スピネル構造のマグネシウム置換マ
ンガン酸リチウムのピークは表れなかった。
Comparative Example 1 An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that manganese nitrate was used instead of manganese dichloride. When the obtained solid was analyzed by X-ray diffraction, the peak appeared was mainly manganese oxide, and the peak of magnesium-substituted lithium manganate having a spinel structure did not appear.

【0068】比較例2 過酸化水素を使用しなかった以外は実施例1と同様に実
験を行った。得られた固形物をX線回折により分析した
ところ、表れたピークは酸化マンガンが主であり、スピ
ネル構造のマグネシウム置換マンガン酸リチウムのピー
クは表れなかった。
Comparative Example 2 An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that no hydrogen peroxide was used. When the obtained solid was analyzed by X-ray diffraction, the peak appeared was mainly manganese oxide, and the peak of magnesium-substituted lithium manganate having a spinel structure did not appear.

【0069】[0069]

【表2】 [Table 2]

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ハ
ロゲン化マンガンと、リチウム化合物と、ニッケル化合
物、コバルト化合物、マグネシウム化合物、クロム化合
物、及びアルミニウム化合物から選ばれる少なくとも一
種の化合物と、酸化剤を100℃以下の液相で接触し反
応させることにより、リチウムイオン二次電池の電極材
料に適したスピネル構造を有するマンガン酸リチウムが
製造することができる。この方法は、従来の方法に比
べ、簡便かつ低コストでスピネル構造を有するマンガン
酸リチウムを製造することが可能であり、また本発明の
製造方法は、原料を均一溶液とし、液相で接触、反応す
るため、従来の固相法に比べ、均一でしかも高純度のス
ピネル構造を有するマンガン酸リチウムを得ることがで
きる。さらに、上記の方法で得られたマンガン酸リチウ
ムをリチウムイオン二次電池用正極の活物質として用い
ることにより、充放電容量に優れ、かつ充放電サイクル
特性に優れたリチウムイオン二次電池を得ることができ
る。
As described above, according to the present invention, a manganese halide, a lithium compound, at least one compound selected from a nickel compound, a cobalt compound, a magnesium compound, a chromium compound, and an aluminum compound, Lithium manganate having a spinel structure suitable for an electrode material of a lithium ion secondary battery can be produced by contacting and reacting the agents in a liquid phase of 100 ° C. or lower. This method is capable of producing lithium manganate having a spinel structure at a simpler and lower cost than conventional methods, and the production method of the present invention makes the raw material a uniform solution, contacts in the liquid phase, Because of the reaction, lithium manganate having a spinel structure which is more uniform and higher in purity than the conventional solid phase method can be obtained. Further, by using the lithium manganate obtained by the above method as an active material of a positive electrode for a lithium ion secondary battery, a lithium ion secondary battery having excellent charge / discharge capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1で得られたマンガン酸リチウムのX線
回析スペクトルである。
FIG. 1 is an X-ray diffraction spectrum of lithium manganate obtained in Example 1.

フロントページの続き Fターム(参考) 4G048 AA04 AB02 AC06 AD03 AD06 AE05 5H029 AJ03 AJ05 AJ14 AK03 AL02 AL04 AL07 AL12 AL16 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 CJ02 CJ14 CJ28 DJ16 DJ17 HJ02 HJ05 HJ07 HJ14 5H050 AA07 AA08 AA19 BA17 CA09 FA17 FA19 GA02 GA15 GA27 HA02 HA05 HA07 HA14 Continued on the front page F-term (reference) 4G048 AA04 AB02 AC06 AD03 AD06 AE05 5H029 AJ03 AJ05 AJ14 AK03 AL02 AL04 AL07 AL12 AL16 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 CJ02 CJ14 CJ28 DJ16 DJ17 HJ02 HJ05 HJ07 HJ14 5H050 AA17 GA08 GA27 HA02 HA05 HA07 HA14

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハロゲン化マンガンと、リチウム化合物
と、ニッケル化合物、コバルト化合物、マグネシウム化
合物、クロム化合物及びアルミニウム化合物から選ばれ
る少なくとも一種の化合物と、酸化剤を100℃以下の
液相で接触し反応させることを特徴とするスピネル構造
を有するマンガン酸リチウムの製造方法。
A manganese halide, a lithium compound, at least one compound selected from a nickel compound, a cobalt compound, a magnesium compound, a chromium compound and an aluminum compound, are contacted with an oxidizing agent in a liquid phase at 100 ° C. or lower to react. A method for producing lithium manganate having a spinel structure.
【請求項2】 前記マンガン酸リチウムが化学式Lix
Mey Mn1-y z(式中、MeはNi、Co、Mg、
Cr、及びAlのうち1種又は2種以上を示し、xは0
<x≦0.8 の実数、y は0<y ≦0.5 の実数、z は1.8
≦z ≦2.4 の実数を示す。)で表される請求項1に記載
のマンガン酸リチウムの製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the lithium manganate has a chemical formula Li x
Me y Mn 1-y O z (where Me is Ni, Co, Mg,
One or more of Cr and Al, and x is 0
<X ≦ 0.8 real number, y is 0 <y ≦ 0.5 real number, z is 1.8
≤z ≤2.4. The method for producing lithium manganate according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記ハロゲン化マンガンが塩化マンガン
である請求項1に記載のマンガン酸リチウムの製造方
法。
3. The method for producing lithium manganate according to claim 1, wherein the manganese halide is manganese chloride.
【請求項4】 前記リチウム化合物が水酸化リチウム、
塩化リチウム、ヨウ化リチウム、臭化リチウム、硝酸リ
チウム、亜硝酸リチウム、硫酸リチウム、硫酸水素リチ
ウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、酢酸リチウ
ム、酸化リチウム、過酸化リチウム及び塩素酸リチウム
から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載のマ
ンガン酸リチウムの製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the lithium compound is lithium hydroxide,
At least one selected from lithium chloride, lithium iodide, lithium bromide, lithium nitrate, lithium nitrite, lithium sulfate, lithium hydrogen sulfate, lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate, lithium acetate, lithium oxide, lithium peroxide and lithium chlorate The method for producing lithium manganate according to claim 1, which is a seed.
【請求項5】 前記リチウム化合物が水酸化リチウム及
び塩化リチウムである請求項1に記載のマンガン酸リチ
ウムの製造方法。
5. The method for producing lithium manganate according to claim 1, wherein the lithium compound is lithium hydroxide and lithium chloride.
【請求項6】 前記ニッケル化合物、コバルト化合物、
マグネシウム化合物、クロム化合物、及びアルミニウム
化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物が、塩化物
又は水酸化物である請求項1に記載のマンガン酸リチウ
ムの製造方法。
6. The nickel compound, a cobalt compound,
The method for producing lithium manganate according to claim 1, wherein at least one compound selected from a magnesium compound, a chromium compound, and an aluminum compound is chloride or hydroxide.
【請求項7】 前記酸化剤が過酸化水素である請求項1
に記載のマンガン酸リチウムの製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein the oxidizing agent is hydrogen peroxide.
3. The method for producing lithium manganate according to item 1.
【請求項8】 ハロゲン化マンガンと、リチウム化合物
と、ニッケル化合物、コバルト化合物、マグネシウム化
合物、クロム化合物、及びアルミニウム化合物から選ば
れる少なくとも一種の化合物と、酸化剤を100℃以下
の液相で接触し反応させて固体物を形成した後、該固体
物を加熱処理することを特徴とするスピネル構造を有す
るマンガン酸リチウムの製造方法。
8. A manganese halide, a lithium compound, at least one compound selected from a nickel compound, a cobalt compound, a magnesium compound, a chromium compound, and an aluminum compound, and an oxidizing agent in a liquid phase at 100 ° C. or lower. A method for producing lithium manganate having a spinel structure, comprising reacting to form a solid, and then subjecting the solid to a heat treatment.
【請求項9】 ハロゲン化マンガンとリチウム化合物
と、ニッケル化合物、コバルト化合物、マグネシウム化
合物、クロム化合物、及びアルミニウム化合物から選ば
れる少なくとも一種の化合物と、酸化剤を100℃以下
の液相で接触し反応させることにより得られるスピネル
構造を有するマンガン酸リチウムであって、該マンガン
酸リチウムは化学式Lix Mey Mn1-y z (式中、
MeはNi、Co、Mg、Cr、及びAlのうち1種又
は2種以上を示し、xは0<x≦0.8 の実数、y は0<
y ≦0.5 の実数、z は1.8 ≦z ≦2.4 の実数を示す。)
で表され、且つ平均粒子径が1〜50μm、比表面積が
10〜150m2 /gであることを特徴とするマンガン
酸リチウム。
9. A manganese halide and a lithium compound, at least one compound selected from a nickel compound, a cobalt compound, a magnesium compound, a chromium compound, and an aluminum compound, are contacted with an oxidizing agent in a liquid phase at 100 ° C. or lower to react. A lithium manganate having a spinel structure, which is obtained by the chemical formula Li x Me y Mn 1-y O z (wherein:
Me represents one or more of Ni, Co, Mg, Cr and Al, x is a real number satisfying 0 <x ≦ 0.8, and y is 0 <
A real number satisfying y ≦ 0.5, z indicates a real number satisfying 1.8 ≦ z ≦ 2.4. )
And an average particle diameter of 1 to 50 μm and a specific surface area of 10 to 150 m 2 / g.
【請求項10】 請求項9に記載のマンガン酸リチウム
を正極活物質としてなることを特徴とするリチウムイオ
ン二次電池用正極。
10. A positive electrode for a lithium ion secondary battery, comprising the lithium manganate according to claim 9 as a positive electrode active material.
【請求項11】 請求項9に記載のマンガン酸リチウム
を正極活物質としてなる正極を用いることを特徴とする
リチウムイオン二次電池。
11. A lithium ion secondary battery using a positive electrode comprising the lithium manganate according to claim 9 as a positive electrode active material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009263176A (en) * 2008-04-25 2009-11-12 Kanto Denka Kogyo Co Ltd Spinel type lithium manganate surface-coated with magnesium-aluminum multiple oxide, method for producing the same, and positive electrode active material and nonaqueous electrolyte battery using the same
WO2012020768A1 (en) * 2010-08-10 2012-02-16 Agcセイミケミカル株式会社 Production method for a composite compound comprising nickel and cobalt

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