JP2011505332A

JP2011505332A - ナノ粒子組成物及びその製造方法

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Publication number: JP2011505332A
Application number: JP2010536381A
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Inventors: ミハエルホルツアプフェル．; アンドレアスラウマン; ペーターバウアー; クリスティアンフォークラー; グオシャンリャン
Original assignee: Sued Chemie AG
Current assignee: Sued Chemie AG
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2011-02-24
Also published as: EP2229344B1; CN101888973B; CA2706816A1; US20110037030A1; WO2009071332A2; CN101888973A; US9242871B2; WO2009071332A3; TW200936496A; EP2229344A2; JP5883826B2; KR20100099705A; DE102007058674A1; KR101433266B1; JP2013166696A

Abstract

本発明は、粒度分布ｄ_９０が１０μｍ以下であるナノ粒子及び任意の界面活性剤を含むナノ粒子組成物に関する。また、本発明は本ナノ粒子組成物の製造方法に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ナノ粒子組成物及びその製造方法に関する。本発明はまた、電池材料を製造するためのナノ粒子組成物の使用に関する。

ナノ粒子（すなわち、粉体として又は液体媒体中に分散させて製造される固体であって、個々の粒子は、少なくとも２カ所における寸法が通常１０００ｎｍ未満であり、かつ、単体、有機／無機化合物又は有機／無機複合体からなる）は、従来より、多くの用途において使用されている。例えば、多くの場合、ナノ粒子のＢＥＴ表面積は大きいため、触媒の原料物質として使用されている。

通常、いわゆる前駆体化合物からナノ結晶粉体又はナノ粒子を製造する湿式合成法と呼ばれるプロセスでは、有機金属化合物の析出反応又は加水分解等の化学反応により、粉体が形成される。ナノ粒子の最終構造は、通常、析出後に行われる焼成後又は焼成中に決まる。

結晶化プロセスのターゲット制御は原料物質の組成の影響を受けうる。重要な要素は、特に前記ナノ粒子を触媒として使用する場合、結晶サイズである（非特許文献１）。しかしながら、湿式合成法、特にいわゆるアルカリ水酸化物析出法では、所望のナノ粒子及びナノ粒子物性を得るために（特に所望の平均粒度分布とするために）、析出法を最適化することはほぼ不可能であった。

したがって、機械的製造方法によるナノ粒子の製造も検討されている。これは、例えば、不均質粒子を細かく粉砕して均質粒子とすることにより行われるが、粒子にかかる圧力により、粒子の非晶質化が起こる程度の相変化が発生してしまうことが多い。

また、前記製造方法で形成される粒子は、微細粒子の再凝集傾向が著しいため均一な粒度分布を有さない。

他のナノ粒子製造方法としては、例えば、特許文献１に記載されている熱物理的方法による製造方法があり、固体、液体又は気体状の原料物質へ熱エネルギーを導入することにより通常行われる。原料物質を酸水素炎内に噴霧して分解させる特許文献１に記載のいわゆるプラズマ熱分解スプレー法（plasmapyrolytic spraying process (PSP)）が特に広く用いられている。ＰＳＰ法は、易揮発生有機シリコン化合物を酸水素炎内に噴霧することによるナノ結晶二酸化シリコンの製造に典型的に応用されている。

さらに、ナノ粒子の製造では、原料物質を最大６０００Ｋのプラズマ内で蒸発させるいわゆるプラズマ合成法が多用されている。本発明の技術分野で知られている他の方法としては、例えば、気体状の原料物質を反応させるＣＶＤ法が挙げられ、本方法では、非酸化物の粉体や、様々な相構造を有する酸化化合物の混合物も形成される。

また、特許文献２等に記載されているように、二次電池用電極材料の製造等にナノ粒子組成物が広く使用されている。特許文献２では、特にリン酸鉄リチウムの製造について記載されており；リン酸鉄リチウムは粒径１μｍ超の凝集体を形成している。特にカソード材料として使用する場合は、できるだけ微細に分散させた粒子も望ましい。

同様な課題から、フローリアクター内でのレーザー照射により製造されるナノ粒径及びサブミクロン粒径の粒子が開示されており（特許文献３）、本文献では、酸化窒化リンリチウム、リン酸リチウム鉄マンガン、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム等の複合酸化物も形成される。特許文献３によれば、このナノ粒子も電池用材料として使用される。ナノ粒子を得ることを目的として、特にリン酸鉄リチウムの水系合成法が特許文献４に開示されているが、リン酸鉄リチウムの場合は、水酸化物による析出は行わないことが推奨されており、原料物質に対していわゆる炭酸塩析出法を使用することが推奨されている。

リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）の製造は、特に特許文献５において知られており、二次リチウムイオン電池用材料として現在最も有望視されている化合物である。さらに、特許文献６及び７には、原料物質であるリン酸鉄を一酸化炭素雰囲気下で炭酸リチウムと反応させて、ＬｉＦｅＰＯ_４を製造することが記載されている。

国際公開第２００４／００５１８４号欧州特許出願公開第１５５３６４７Ａ１号明細書米国特許出願公開第２００２／０１９２１３７号明細書国際公開第２００６／１１６２５１号米国特許第５，９１０，３８２号明細書（Goodenough et al.）国際公開第０２／２７８２３号国際公開第０２／２７８２４号

R. Schlogel et al., Angewandte Chemie 116, 1628-1637, 2004

したがって、本発明の目的は、凝集塊すなわち大型凝集物を形成しない超分散ナノ粒子組成物を提供することである。ここで「ナノ粒子」とは、通常、平均粒径が５００ｎｍ以下の粒子をいい；ナノ粒子の粒径範囲は、多くの場合、１〜１００ｎｍである（Paschen, H., Coenen, C., Fleischer, T., Grunwald, R., Oertel, D., Revermann, C.; Nanotechnologie - Forschung, Entwicklung, Anwendung; Springer-Verlag; Berlin, Heidelberg, New York 2004等を参照）。

前記課題は、粒度分布ｄ_９０が１０μｍ以下、特に好ましくは５μｍ以下である遷移金属化合物の非凝集ナノ粒子を含むナノ粒子組成物により解決される。本発明において、前記遷移金属化合物は、純粋な「二元系」遷移金属化合物（すなわち単一のアニオン又はカチオンから構成される）及び複数種の遷移金属カチオン及び／又はアニオンを含みうる混合型（「多元系」）すなわち「ドープ型」遷移金属化合物である。

本明細書において、「非凝集」とは、独立した数個の粒子からなる粒子、すなわち、いわゆる凝集塊（二次粒子）を形成して粒径が１５μｍ超となる粒子がナノ粒子組成物に存在しないことをいう。言い換えると、本発明の組成物は、いわゆる一次粒子のみからなる。

本発明の組成物の粒度分布は単一ピークであることが好ましく、ｄ_５０値が０．２〜１μｍであることが特に好ましい。驚くべきことに、本発明のナノ粒子組成物は、ほぼ微細結晶性ナノ粒子のみを含み、非晶質粒子が存在しないことがわかった。

本発明のナノ粒子組成物は、チタン、鉄、ニッケル、モリブデン、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、ニオブ、セリウム、バナジウム、その組み合わせの酸化物、リン酸塩、硫酸塩から選ばれる物質を含むことが好ましい。ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ（リン酸鉄（ＩＩＩ））やＦｅ_３（ＰＯ_４）_２（リン酸鉄（ＩＩ））等のリン酸鉄、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２、ＬｉＦｅＰＯ_４、及びそのドープ化合物が特に好ましい具体例として挙げられるが、これらに限定されるものではない。

リン酸鉄（ＩＩＩ）は従来から知られており、その製造方法は、例えば英国特許第９６２１８２号明細書に記載されている。しかしながら、従来のリン酸鉄（ＩＩＩ）（ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）の平均粒径ｄ_５０は、小さくても１０〜２０μｍ程度であった。現時点で、更に微細な粒径は達成されていないか、達成されていても、製造方法や高濃度の硫酸塩の混在のため困難を伴っていた。

特に好適な具体的実施形態において、上記材料から製造した本発明のナノ粒子の粒度分布は単一のピークを有する。特に、ＦｅＰＯ_４粒子及びＦｅ_３（ＰＯ_４）_２粒子の特に好ましい平均粒度分布（ｄ_５０）は０．３〜０．８μｍであり、さらに好ましくは０．４〜０．７μｍである。これは、従来公知のリン酸鉄（ＩＩＩ）及びリン酸鉄（ＩＩ）の粒度分布（ｄ_５０）よりもかなり低い値である。

現在ほとんどの場合に使用されている硫酸塩含有リン酸鉄（ＩＩＩ）（原料物質として硫酸鉄を使用するためほぼ必然的に使用されている）とは異なり、ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏを含む本発明のナノ粒子組成物は、ほぼ硫酸塩を含まない。本明細書において「ほぼ」とは、通常使用される分析方法によって測定精度限界内で硫酸塩が検出されないことを意味する。

ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ又はＦｅ_３（ＰＯ_４）_２、ＴｉＯ_２又はＬｉＦｅＯ_４を含む本発明の組成物の更に重要な側面は、上述したように、当該組成物の粒子は微細かつ結晶性を有し非晶質状態で存在しないこと、すなわち、従来の他のＦｅＰＯ_４、Ｆｅ_３（ＰＯ_４）_２、ＴｉＯ_２、ＬｉＦｅＯ_４のナノ粒子の大部分において通常生成するような非晶質粒子を有さないことである。

本発明の有利な態様において、本発明の組成物は界面活性剤を更に含む。

驚くべきことに、界面活性剤が存在することにより、組成物における個々のナノ粒子が互いに分散し続ける（すなわち、最終乾燥後に分散し続ける）ため、高周囲湿度等の典型的な凝集形成条件下においても凝集しない粉体として本発明の組成物を使用できることがわかった。周囲湿度は、特に金属リン酸塩系、遷移金属リン酸塩系、酸化物系、炭酸塩系、及び硫酸塩系のナノ粒子に影響を及ぼす。

前記界面活性剤はイオン性であることが好ましく、ナノ粒子の化学構造や化学的性質に応じてカチオン性またはアニオン性とすることができる。

また、前記界面活性剤は、組成物全重量に対して０．０１〜２重量％で添加可能であることがわかった。０．０１重量％未満であると、ナノ粒子同士が分散し続け、凝集体を形成しないことが保証できない。また、２重量％を超えると、界面活性剤の量が多いため凝集塊が同様に形成してしまう。しかしながら、ろ過が困難になるため１重量％未満とすることが好ましい。

特に、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_３（ＰＯ_４）_２、ＬｉＦｅＯ_４、ＦｅＰＯ_４を含む本発明の組成物の場合は、前記界面活性剤は、例えばＰｒａｅｓｔｏｌ^（Ｒ）凝集剤シリーズ（Stockhausen GmbH & Co社製）のように、弱カチオン性であることが好ましい。

弱カチオン性の界面活性剤は、組成物全体の重量に対して０．０１〜１重量％で添加することが有利であることがわかった。これにより、組成物中に対応する物質、特にＴｉＯ_２、ＬｉＦｅＯ_４、Ｆｅ_３（ＰＯ_４）_２、ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏの結晶子が微細に分散する。１重量％を超えると、後述する本発明の方法による生成物のろ過が不可能になり、ほぼ凝集塊だけが生じてしまう。

チタン（ＩＶ）化合物の加水分解によるＴｉＯ_２の製造において、カチオン性多価電解質を添加することも既に知られているが（欧州特許出願公開第２６０６６４Ａ２号明細書）、組成物全量に対して４重量％超、より好ましくは５．５重量％超の量が要求される。本発明のように界面活性剤を少量使用する前例はない。

さらに、本発明の前記目的は、ナノ粒子を溶液内に析出させたあと界面活性剤を添加する工程を含む、ナノ粒子組成物の製造方法により達成される。

遷移金属化合物の酸化物、炭酸塩、硫酸塩又はリン酸塩を含むナノ粒子組成物の製造方法は、
（ａ）遷移金属原料化合物の酸水溶液を準備するステップと、
（ｂ_１）任意で、アルカリ水酸化物溶液を添加するステップと、
（ｂ_２）好適なアニオンを含む酸を添加するステップと、
（ｃ）析出物の析出開始後に界面活性剤を添加するステップと、
（ｄ）前記析出物をろ取するステップと、を含む。

本明細書において「アルカリ水酸化物溶液」とは、ＫＯＨ溶液又はＮａＯＨ溶液をいう。

本明細書において「好適なアニオン」とは、遷移金属原料化合物と共に、使用する溶媒に不溶な析出物を形成するアニオンをいう。

例えば、ＴｉＯ_２ナノ粒子の製造では水による加水分解のみが必要とされる。つまり、水は「酸」として機能する。

ステップ（ｂ_１）は任意である。例えばＴｉＯ_２粒子の場合、加水分解により既にＴｉＯ_２が形成されているので塩基の添加が不要だからである。

本発明の製造方法により得られるナノ粒子は、二元系又は多元系化合物として析出する。したがって、本発明の製造方法により、ほぼ無限数の化合物を製造することができる。

前記製造ステップ（ａ）〜（ｄ）のうちの少なくとも１つのステップ、好ましくは最初のステップ（ａ）（残りのステップは室温で行われる）、より好ましくはステップ（ａ）〜（ｃ）の全てのステップが、６０〜１７０℃、より好ましくは６０〜１５０℃、特に好ましくは６０〜１１０℃の温度範囲で行われる。

ステップ（ｃ）における界面活性剤の添加は、通常、析出開始後、特に好ましくは析出終了後に行う。これにより、界面活性剤の添加前は超微細分散したサスペンションとして存在していた析出物が、はっきりと認識できる程度に凝析する。その結果、遠心処理等を行わなくても、市販のフィルターで簡単にろ取することができる。

ろ取後、ナノ粒子組成物を２５０℃以下の温度で乾燥させることができる。

正確な化学量論組成及び取扱い性の観点から、二元系又は多元系ナノ粒子の原料化合物は水溶性とすることが好ましい。

驚くべきことに、本発明の製造方法を用いる結果、特に析出開始後に界面活性剤を添加することによって、粒径が０．３〜０．８μｍ、特に好ましくは０．４〜０．７μｍである、微細な結晶性の非凝集ナノ粒子が得られることがわかった。これは、水酸化物析出法に基づく製法では予期されなかったものであり、特に、ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ、Ｆｅ_３（ＰＯ_４）_２、ＬｉＦｅＯ_４、ＴｉＯ_２等の場合に当てはまる。本明細書において「析出開始後」とは、上述したとおり、析出プロセスの終了後の界面活性剤の添加を含む。

例えばＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏの場合、０．００９ｍｏｌ／ＬのＦｅＣｌ_３・Ｈ_２Ｏ及び０．００２７ｍｏｌ／ＬのＨ_３ＰＯ_４を用いて、ＦｅＣｌ_３からリン酸鉄が得られることが知られており(P. Reale and B. Scrosati Chem. Mater. 5051 2003)、化学式ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏで表される構造の異なる３種類の相、すなわち、ストレンジャイト、メタストレンジャイトＩ、メタストレンジャイトＩＩが、それぞれ異なるｐＨで析出・形成される。

本文献によれば、０．０４ＭＮａＯＨの添加によりストレンジャイトが形成され（ｐＨ＝３〜４）；何も添加しない場合はメタストレンジャイトＩが形成され（ｐＨ＝１〜２）；０．５ＭＨＣｌの添加によりメタストレンジャイトＩＩが形成される（ｐＨ＝０〜１）。単一相となるまで必要とする反応時間は、ストレンジャイトの２日、メタストレンジャイトＩの７日、メタストレンジャイトＩＩの１２日の順で大きくなる。著者はまた、強酸条件下（ｐＨ＝０〜１）において混合相が形成され、前記反応時間は１２日よりも短いと述べている。ストレンジャイト相はまた、同名の天然ミネラルとしても存在し、メタストレンジャイトＩＩは、天然のミネラルであるフォスフォシデライトと同等であると考えられている。メタストレンジャイトＩは、天然及び合成のいずれの相としても記載されていない。

生成物の低ろ過性により、また様々な相が生じる結果、問題が発生する。

驚くべきことに、本発明の製造方法では、前記文献（Reale and Scrosati）とは異なり、「ストレンジャイトＦｅＰＯ_４が最初に形成された後、メタストレンジャイトＩ相及びメタストレンジャイトＩＩ相が長時間反応後に形成されること」は観察されなかった。

本発明の製造方法では、通常、メタストレンジャイトＩが直ちに形成される。ＦｅＣｌ_３溶液、好ましくはＮａＯＨ又はＫＯＨ溶液も６０〜１７０℃、より好ましくは６０〜１５０℃、特に好ましくは６０〜１１０℃に加熱され、かつ、当該ＦｅＣｌ_３溶液の濃度の３０〜５０％である本発明のＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏの製造方法の収率は９０％超と高く、凝集塊（二次粒子）の無い、一次粒子の超微細分散結晶性物質が形成される。

塩化鉄（ＩＩＩ）を使用する場合の欠点は、原料物質の塩化物含有量が高くなることである。塩化物は、製造中及び後に使用するときに強い腐食性を示すからである。製造中は通常の金属製容器を使用することはできないため、例えば、少なくとも内側面に酸耐性塗膜を設ける。さらに、生成物を激しく洗浄して、低塩化物濃度としなければならないと考えられている。

従来より、遷移金属化合物の製造に苛性ソーダ溶液又は苛性カリ溶液を析出剤として使用しないことが推奨されていた。非ろ過性生成物が生じ、所定以上の苛性ソーダ溶液濃度又は苛性カリ溶液濃度で高度に凝集してしまうからである。

本発明によれば、特に、苛性ソーダ溶液又は苛性カリ溶液を塩酸鉄（ＩＩＩ）溶液に添加することにより、発熱した反応溶液内に水酸化鉄（ＩＩＩ）を中間生成物として析出させ更にリン酸と反応させてリン酸鉄（ＩＩＩ）を得た場合に、本発明の粒度分布を有するナノ結晶性リン酸鉄（ＩＩＩ）が得られる。水酸化鉄（ＩＩＩ）を中間析出させないと、形成される凝縮核が少なすぎるため、大粒径となってしまう。

ＮａＯＨ溶液又はＫＯＨ溶液は、鉄１モルに対して約２モルの濃度で使用することが好ましく、これにより、水酸化鉄の中間析出において良好な結果が得られる。

本発明の製造方法で得られるＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ又はＦｅ_３（ＰＯ_４）_２は、例えば、従来公知の固相法や、同様に広く公知であるいわゆる熱水法によるリン酸鉄リチウム又は混合型（ドープ型）リン酸遷移金属リチウムの製造に特に好適である。

さらに、本発明の前記目的は、
（ａ）ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏを含む本発明のナノ粒子組成物を、
（ｂ）ＬｉＯＨ、Ｌｉ_２Ｏ、酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、Ｌｉ_２ＣＯ_３から選ばれる化学量論等量のリチウム化合物と、熱分解条件下、すなわち、固相反応により反応させる、ＬｉＦｅＰＯ_４ナノ粒子の製造方法によって達成される。好ましい実施形態において、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｖ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｎｄ、Ｍｇから選ばれる遷移金属Ｍの遷移金属化合物を更に添加する。

典型的な化合物は、そのリン酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸塩、酢酸塩、水酸化物、カルボン酸塩、酸化物である。以上により、対応するドープ型リン酸鉄リチウムＬｉＦｅ_１−ｘＭ_ｘＰＯ_４（ｘ＜１）が得られる。式中、Ｍは、欧州特許出願公開第１，３２５，５２５Ａ１号明細書、欧州特許第９０４６０７号明細書、及び米国特許出願公開第２００３／００８２４５４号明細書に記載されているように、前述の遷移金属元素元素の組み合わせであってもよい。本文献は、その内容全体を本明細書に援用する。

本発明によれば、ドープ型又は非ドープ型のリン酸鉄リチウムの製造方法はまた、熱水的、すなわち溶液（通常は水溶液）中で行うことができる。具体的には、
（ａ）Ｆｅ_３（ＰＯ_４）_２を含む本発明のナノ粒子組成物を、
（ｂ）ＬｉＯＨ、Ｌｉ_２Ｏ、酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、Ｌｉ_２ＣＯ_３から選ばれる化学量論等量のリチウム化合物及びリン酸塩源と、熱水反応させる。

水溶性遷移金属化合物（遷移金属Ｍは、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｖ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｎｄ、Ｍｇから選ばれる）を添加することによって、対応するドープ型リン酸鉄リチウムＬｉＦｅ_１−ｘＭ_ｘＰＯ_４（ｘ＜１）も当該合成ルートによって得ることができる。遷移金属Ｍは、前述の遷移金属の組み合わせであってもよい。典型的な可溶性化合物としては、前述の遷移金属の硝酸塩、酢酸塩、塩化物、カルボン酸塩、臭化物、硫酸塩、水酸化物、リン酸塩が挙げられる（国際公開第２００５／０５１８４０Ａ１号を参照）。また、例えば、リン酸（特に非ドープ型ＬｉＦｅＰＯ_４製造の場合）又はドープ型混合金属のリン酸塩が、本発明におけるリン酸塩源として使用される。

前記熱水的製造法におけるステップ（ａ）〜（ｃ）は、６０〜１７０℃、特に好ましくは１００〜１５０℃の温度範囲で行うと有利である。析出反応の全収率が室温で行った場合と比較して向上するからである。

同様に、本発明によれば、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２を熱分解及び熱水プロセスの両方で製造することができる。熱水プロセスでは、ＴｉＯ_２を含む本発明のナノ粒子組成物と、ＬｉＯＨ、Ｌｉ_２Ｏ、酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、Ｌｉ_２ＣＯ_３から選ばれる化学量論等量のリチウム化合物とを、５００〜７５０℃の温度範囲で熱水反応させる。

驚くべきことに、ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ、Ｆｅ_３（ＰＯ_４）_２、ＴｉＯ_２等を含む本発明の組成物は、焼成後、本発明の方法によりＬｉＦｅＰＯ_４又はＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２或いはそのドープ型誘導体とした場合においてもナノ粒子の粒度を維持しており；原料物質への界面活性剤の添加は、ＬｉＦｅＰＯ_４又はＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２或いはそのドープ型誘導体の合成中における粒子の凝集抑制に効果をもたらしていることがわかった。つまり、本発明に従って界面活性剤と共に析出させたＦｅＰＯ_４、Ｆｅ_３（ＰＯ_４）_２又はＴｉＯ_２から、ＬｉＦｅＰＯ_４又はＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２の純粋又はドープ型超微細分散結晶性ナノ粒子が得られる。

したがって、本発明によれば、更に反応させて生成物を得た場合でも、その微細分散性を維持する超微細分散材料を得ることができる。

好適な実施形態において、欧州特許出願公開第１０４９１８２Ａ１号明細書等に記載されているように、炭素源存在下で前記合成を行う。本文献は、その内容全体を本明細書に援用する。

特に好適な実施形態において、本発明の好適な組成物（未焼成）に含有させた界面活性剤を炭素源とする。これにより、別途の炭素源添加を省略することができるため、ＬｉＦｅＰＯ_４、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２又はそのドープ型誘導体の炭素被覆ナノ粒子の更なる製造手段が提供される。

リン酸鉄を含む本発明の組成物から得たＬｉＦｅＰＯ_４のＳＥＭ写真を示す図である。従来の界面活性剤を添加しないで製造したＦｅＰＯ_４から得たＬｉＦｅＰＯ_４のＳＥＭ写真を示す図である。ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏから得たＬｉＦｅＰＯ_４のＳＥＭ写真を示す図である。様々な原料物質から得たＬｉＦｅＰＯ_４の容量と放電レートとの関係を示す図である。本発明のＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏを前駆体として使用して得たＬｉＦｅＰＯ_４について、充放電を３５サイクル行ったときの電圧特性を示す図である。ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏナノ粒子を含む本発明の組成物のＳＥＭ写真を示す図である。界面活性剤を添加せずに製造したＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２ＯのＳＥＭ写真を示す図である。

以下、本発明を図面及び実施形態に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

図１は、後述の実施例２に従って加国特許第２３２０６６１号明細書に記載の方法と同様に製造した、ＦｅＰＯ_４ナノ粒子からのＬｉＦｅＰＯ_４（サンプル番号：ＡＬＥＰ４６＿３）のＳＥＭ写真であり、微細分散結晶粒子だけでなく原料物質であるＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏがはっきりと示されている。このように、ＦｅＰＯ_４の微細な結晶性がＬｉＦｅＰＯ_４に「移動」している。

図２は、界面活性剤を添加しないで図１と同様にＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏから製造したＬｉＦｅＰＯ_４（サンプル番号：ＡＬＥＰ４６＿１）を示し、図１に示す分散した微細結晶粒子と異なり、粒子同士が凝集して大きな凝集塊が形成されている。

図３は、市販のＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ（Budenheim社製）を用いて同様に製造したＬｉＦｅＰＯ_４であって、図１及び２と比較して、著しく大きくかつ粗い粒子が示されている。

図４は、様々なＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ原料物質から製造した、実施例２のＬｉＦｅＰＯ_４の負荷特性を示す。図４から、粒子サイズがサンプルの容量と放電レートとの関係(loadability)に著しく影響していることがわかる。

本発明に従って製造したＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏから製造したＬｉＦｅＰＯ_４サンプル（ＡＬＥＰ４６＿３）は、市販のＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ（Budenheim社製）から得た図３のサンプル（ＪＭ０７００）よりも高容量である。

国際公開第２００５／０５１８４０Ａ１に従って熱水プロセスにより製造したＬｉＦｅＰＯ_４（ＰＤ２１；Sud-Chemie AG社から入手可能）はＡＬＥＰ４６＿３と同程度である。ＡＬＥＰ４６＿３は、放電レート８Ｃ以降のみにおいて、若干ＰＤ２１よりも容量が悪い。

また、図５から、実施例２の本発明の方法により製造したＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏから製造したＬｉＦｅＰＯ_４は、約３．５Ｖで電圧値が横ばいになるという良好なサイクル安定性を示すことがわかる。３５サイクル以降は約４〜３％の容量低下が見られる。ＬｉＦｅＰＯ_４サンプルの初期容量は理論値の９８％であった。

図７は、界面活性剤を添加しないで、水酸化物沈殿法により同様に製造したＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２ＯのＳＥＭ写真を示す図である。図６に係る本発明のＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ組成物とは異なり、著しい凝集が観察される。対照的に、図６に示す本発明の組成物（界面活性剤を０．０５％含有）では、凝集していない微細結晶粒子がはっきりと示されている。

（実施例１）ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏの合成
ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏのプロセスを参照して、本発明のナノ粒子組成物の製造方法を詳細に説明する。

熱水反応容器（Ｔｈａｌｅｒｅａｃｔｏｒ２００Ｌ）内で本製造方法を実施した。通常、反応は以下のように行われる。１４６ｋｇの４０％ＦｅＣｌ_３溶液（ＦｅＣｌ_３：５８．９ｋｇ（３６０モル））を反応容器に投入し、更に水１２５Ｌを加えた。混合液を約７０℃に加熱した。５６．２ｋｇの５０％ＮａＯＨ溶液（ＮａＯＨ：２８．１ｋｇ（７０２モル））を添加・攪拌すると、約９５℃に昇温した。直後に、４３．２ｋｇの８０％Ｈ_３ＰＯ_４溶液（Ｈ_３ＰＯ_４：３４．６ｋｇ（３５３モル））を添加した。温度は約９５℃のままであった。Ｈ_３ＰＯ_４は、ＦｅＣｌ_３に対して約２％の亜化学量論等量で使用した。得られた混合液を約１００℃に加熱し、２時間３０分攪拌した。温度は約１００℃に維持した。

本反応において、系中の鉄濃度は約０．９ｍｏｌ／Ｌであり、中和物量は約６５％（１．９５ｍｏｌＮａＯＨ／１ｍｏｌＦｅ）であった。攪拌後、溶液及び生じた黄色サスペンションを約３０℃に冷却することにより、強酸溶液中の黄色サスペンションとしてリン酸鉄を得た。弱カチオン性界面活性剤（Ｐｒａｅｓｔｏｌ^（Ｒ）６１１ＢＣ；Stockhausen GmbH & Co社製ドイツ）の０．２％水溶液を以下のようにして冷却サスペンションに添加した。ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏサスペンションに、界面活性剤溶液（界面活性剤濃度：リン酸鉄二水和物の乾燥重量に対して０．０５％）を数分かけてゆっくり添加した。次いで、生じた弱粘性のサスペンションをろ過し、洗浄水の伝導度が４００μＳ／ｃｍ未満になるまでイオン水で洗浄した。ｄ_５０値は０．４μｍであり、生成物は凝集塊のない微細結晶であった（図６）。

（実施例２）ＬｉＦｅＰＯ_４の合成（熱分解反応）
実施例１で得たＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ及びＬｉ_２ＣＯ_３（商品名：ＬｉｔｈｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔＳｐｅｃｉａｌＰＣ／ＵＳ２５０ＡＣ Pharma & Chemie GmbH社から入手可能）を水素存在下で反応させてＬｉＦｅＰＯ_４を製造した。最初のステップにおいて、化学量論等量の当該２つの原料化合物をイソプロパノール溶媒中で粉砕し、８％の水素を含むアルゴンガス雰囲気下でオーブンにより段階的に加熱（６℃／分で７００℃まで）した。当該温度を１時間維持した。４０分以内に生成物を室温に冷却した。加熱処理中及び降温中にわたって還元ガスを絶えず供給した。全加熱時間は約３時間半とした。得られたＬｉＦｅＰＯ_４の結晶構造を粉末回折法により同定した。測定したスペクトルのピークは、純トリフィライトＬｉＦｅＰＯ_４のピークと一致した。ｄ_５０値は０．５μｍであった。生成物は凝集塊のない微細結晶であった（図１）。

（実施例３）炭素被覆ＬｉＦｅＰＯ_４の合成
実施例２で得たＬｉＦｅＰＯ_４を酢酸セルロースのアセトン溶液（アセチル含有量：３９．７重量％、平均分子量：５００００）に含浸した。酢酸セルロースの量は、処理対象であるＬｉＦｅＰＯ_４に対して約５重量％とした。アセトンを除去した後、得られた固形物を、加熱炉内でアルゴンガス雰囲気下で加熱速度６℃／分で７００℃まで加熱した。当該温度を１時間維持した後、生成物を保護ガス存在下でゆっくり室温に冷却した。得られたサンプルの炭素含有量は１重量％であった。生成物の伝導度は１×１０^−８Ｓ／ｃｍ超であった。ｄ_５０値は０．６μｍであり、生成物は凝集塊のない微細結晶であった。

（実施例４）炭素被覆ＬｉＦｅＰＯ_４の合成
実施例１で得たＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ及びＬｉ_２ＣＯ_３（商品名：ＬｉｔｈｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔＳｐｅｃｉａｌＰＣ／ＵＳ２５０ＡＣＵ Pharma & Chemie GmbH社から入手可能）並びに炭素源から、炭素で被覆したＬｉＦｅＰＯ_４を製造した。炭素源は、実施例３と同様の酢酸セルロース（アセチル含有量：３９．７重量％、平均分子量：５００００）とし、酢酸セルロースの量はＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ重量に対して約５重量％とした。全体としての酢酸セルロース量は、ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ及びＬｉ_２ＣＯ_３の混合物の重量に対して４．２重量％であった。混合物をイソプロパノール溶媒中で攪拌した。溶媒を除去した後、実施例２及び３に記載した熱処理を行った。還元性雰囲気は８％の水素を含むアルゴンガスとした。生成物の結晶構造を粉末回折法により同定した。ピークは、純ＬｉＦｅＰＯ_４のものと一致した。製造したサンプルは、粒径１μｍの非常に微細な分散粒子であり、薄い炭素層により被覆されていた。生成物の伝導度は１×１０^−８Ｓ／ｃｍ超であった。ｄ_５０値は０．６μｍであり、生成物は凝集塊のない微細結晶であった。

（実施例５）炭素被覆ＬｉＦｅＰＯ_４の合成
実施例１で得たＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏの量は、Ｌｉ_２ＣＯ_３（商品名：ＬｉｔｈｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔＳｐｅｃｉａｌＰＣ／ＵＳ２５０ＡＣＵ Pharma & Chemie GmbH社から入手可能）と化学量論等量であって、ＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ、Ｌｉ_２ＣＯ_３及び炭素源ポリマーであるポリエチレン−ブロック−ポリエチレングリコール（５０％ポリエチレン）（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）の混合物の全量に対して５％とした。混合物をイソプロパノール溶媒中で攪拌した。オーブンで乾燥後、実施例２及び３に記載した熱処理を行った。生成物の伝導度は１×１０^−８Ｓ／ｃｍ超であった。ｄ_５０値は０．５μｍであり、生成物は凝集塊のない微細結晶であった。

（実施例６）電気化学的測定
実施例５の炭素被覆ＬｉＦｅＰＯ_４に対して電気化学的測定を行った。第一サイクルの容量を測定したところ、理論値の９５〜９７．５％であった。実施例５のＬｉＦｅＰＯ_４は、−３．５Ｖで電圧値が横ばいになるという良好なサイクル安定性を示した（図５）。３５サイクル後、容量は約２％しか低下していなかった。

（実施例７）ＴｉＯ_２の合成
１３．２ｍＬのＨ_２ＳＯ_４（９６％）及び１１．２ｍＬのＴｉＣｌ_４（９８％）を、１００．２ｍＬのＨＣｌ（３７％）に攪拌しながら添加した。蒸留水５００ｍＬを添加し、更に、透明無色の溶液となるまで蒸留水を添加した。得られたＴｉＣｌ_４強酸液を約１０８℃に加熱した。１００℃で約１０分間保持すると淡オパール色の析出物が形成され、乳白色のサスペンションとなった。析出物の沈降時にＰｒａｅｓｔｏｌ^（Ｒ）６１１ＢＣ（Stockhausen GmbH & Co社製）の０．２％溶液を添加し、更に約１００℃で２時間保持した。析出物をろ取し、蒸留水で洗浄後、１２０℃で乾燥した。また、乾燥後１２００℃で焼成した。アナターゼ型ＴｉＯ_２が約６．５４ｇ得られた。ｄ_５０値は０．５μｍであり、生成物は凝集塊のない微細結晶であった。

（実施例８）Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２の製造
１４７．８ｇのＬｉ_２ＣＯ_３（２モル）と、３９９．４ｇの実施例７のＴｉＯ_２とを混合した。Ｌｉ_２ＣＯ_３の使用量は約２〜５％過剰量とした。当該炭酸リチウムは、商品名：ＬｉｔｈｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔＳｐｅｃｉａｌＰＣ／ＵＳ２５０ＡＣとしてPharma & Chemie GmbH社から入手可能である。蒸留水を加え、均質な粘性混合液となるまで攪拌した。得られた混合液を室温で乾燥し、ギャップ幅０．２５ｍｍのＦｒｉｔｓｈ社製ディスク・ミル等で乾燥混合物を微細粉砕処理した。次いで、Ｎａｖａｔｈｅｒｍ−ＣｅｒａｍｏｔｈｅｒｍＮ４５０４０オーブン内で約９５０℃で４時間焼成した。得られた生成物を粉末回折法により分析したところ、ピークは、純チタン酸リチウムＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２のものと一致した。また、ルチル型のものは検出されなかった。ｄ_５０値は０．７μｍであり、生成物は凝集塊のない微細結晶であった。

（実施例９）炭素被覆Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２の合成
実施例８のチタン酸リチウムをエアージェット（ＡＦＧ１００エアージェット型ミル）で更に粉砕し、冷却した高濃度ラクトース溶液に添加・攪拌し粘性サスペンションを得た。１００℃で１２時間乾燥し、任意でギャップ幅０．２５ｍｍのＦｒｉｔｓｈ社製ディスク・ミルで粉砕処理した。いわゆるＬｉｎｎｆｕｒｎａｃｅ内で、粉砕物を保護ガス雰囲気下で７５０℃に加熱し、７５０℃で３時間焼成した。０．８ｍｍスクリーンを用いたＦｒｉｔｓｈ社製ミルで最終粉砕処理した。生成物は、粒度分布が０．３〜０．８μｍの凝集塊のない微細粒子であったこと以外は、国際公開第０２／４６１０１に記載の炭素被覆粒子と同じであった。

また、凝析剤を添加することにより、当初のＴｉＯ_２の微細結晶性が最終生成物である炭素被覆型及び炭素未被覆型のＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２においても維持されていることが本実施例で観察された。また、言うまでもなく、国際公開第０２／４６１０１に記載されている他の炭素源をラクトースの代わりに使用できる。ｄ_５０値は０．７μｍであり、生成物は凝集塊のない微細結晶であった。

（実施例１０）ＬｉＦｅＰＯ_４の合成（熱水反応）
１．前駆体サスペンションの製造
まず、８．７４６ｋｇのＬｉＯＨ・Ｈ_２Ｏを、約５０Ｌの脱イオン水に容器内で溶解して得た溶液を、スターラーを備えた２００Ｌオートクレーブへモノポンプで導入し、４０〜８０ｒｐｍで攪拌した。次いで、１８．６１ｋｇのＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏを３０〜３５Ｌの脱イオン水に反応容器内で溶解した後、７．８ｋｇの８５％リン酸をゆっくり添加し、攪拌した。得られた酸性溶液をモノポンプで前記オートクレーブへ導入した。Ｆｅ_３（ＰＯ_４）_２・８Ｈ_２Ｏ及びＬｉ_３ＰＯ_４の混合物がオートクレーブ内に直ちに析出した。生じたサスペンションを約３０℃まで冷却し、弱カチオン性界面活性剤（Ｐｒａｅｓｔｏｌ^（Ｒ）６１１ＢＣ；Stockhausen GmbH & Co社製ドイツ）の０．２％水溶液を添加した。添加は、２〜３分、好ましくは約５〜１０分かけて滴下することで行った。界面活性剤を添加しない合成と異なり、国際公開第２００５／０５１８４０Ａ１に記載されているような従来のプリン状サスペンションではなく、微細結晶性サスペンションが形成した。

本発明の製造方法によれば、本明細書に記載の国際特許出願で要求される分散処理や粉砕処理、並びに高粘性固体ペーストのポンプ循環が不要となる。析出後、Ｆｅ_３（ＰＯ_４）_２・８Ｈ_２Ｏ／Ｌｉ_３ＰＯ_４サスペンションを更に約時間ポンプ循環させた。以上により、析出した前駆物質であるＦｅ_３（ＰＯ_４）_２・８Ｈ_２Ｏ／Ｌｉ_３ＰＯ_４の理想的な混合液を得た。通常、いわゆる遠心ポンプを使用することができる。

ポンプ循環により前記２種類の前駆物質をよく混合した後、オートクレーブを高圧密封した。９０〜１００ｒｐｍの速度で攪拌しながら、１６０℃で２時間加熱した後、１０時間１６０℃で保持した。３〜４時間で反応混合液を室温に冷却し、生じた微細結晶性ＬｉＦｅＰＯ_４のサスペンションをろ過し、洗浄水の伝導度が４μＳ／ｃｍ未満になるまでイオン水で洗浄した。ｄ_５０値は０．５μｍであり、生成物は凝集塊のない微細結晶であった。

（実施例１１）炭素被覆ＬｉＦｅＰＯ_４の合成
実施例３と同様に、実施例１０のＬｉＦｅＰＯ_４を炭素被覆した。炭素源として、酢酸セルロースに代えて同量のラクトース一水和物を用いた。３５０ｇの脱イオン水に９０ｇのラクトース一水和物を溶解した溶液を用いて、乾燥ＬｉＦｅＰＯ_４１ｋｇに対して２％の炭素被膜を微細結晶性粒子上に形成した。生成物の伝導度は１×１０^−８ｃｍ超であった。また、当該サンプルの炭素含有量は約２．２重量％であった。ｄ_５０値は０．６μｍであり、生成物は凝集塊のない微細結晶であった。

Claims

粒度分布ｄ_９０が１０μｍ以下である遷移金属化合物の非凝集ナノ粒子を含む、ナノ粒子組成物。
前記ナノ粒子の粒度分布ｄ_５０は０．２〜１μｍである、請求項１に記載の組成物。
前記ナノ粒子は結晶状態である、請求項２に記載の組成物。
前記ナノ粒子は、クロム、チタン、鉄、ニッケル、モリブデン、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、ニオブ、セリウム、バナジウム、その組み合わせの酸化物、リン酸塩、硫酸塩を含む成分から構成される、請求項３に記載の組成物。
前記成分はＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ、Ｆｅ_３（ＰＯ_４）_２、又はＴｉＯ_２である、請求項４に記載の組成物。
前記成分はＬｉＦｅＰＯ_４又はそのドープ型構造アナログである、請求項４に記載の組成物。
前記成分はＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２又はそのドープ型構造アナログである、請求項４に記載の組成物。
前記ナノ粒子は炭素含有被膜を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の組成物。
前記ナノ粒子の平均粒度分布ｄ_５０は０．３〜０．８μｍである、請求項４〜８のいずれか一項に記載の組成物。
前記ナノ粒子の成分は硫酸塩を含まない、請求項９に記載の組成物。
界面活性剤を更に含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の組成物。
前記界面活性剤はイオン性である、請求項１１に記載の組成物。
前記界面活性剤は弱イオン性である、請求項１２に記載の組成物。
前記界面活性剤の含有量は、組成物全量に対して０．０１〜１重量％である、請求項１１に記載の組成物。
（ａ）遷移金属原料化合物の酸水溶液を準備するステップと、
（ｂ_２）好適なアニオンを含む酸を添加するステップと、
（ｃ）析出物の析出開始後に界面活性剤を添加するステップと、
（ｄ）前記析出物をろ取するステップとを含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のナノ粒子組成物の製造方法。
前記ステップ（ｂ_２）の前に、アルカリ水酸化物溶液を添加するステップ（ｂ_１）を更に含む、請求項１５に記載の方法。
前記アルカリ水酸化物溶液は２〜１０分間かけて滴下される、請求項１６に記載の方法。
前記遷移金属原料化合物の全てを反応させるために必要な量に対して４０〜９０％の前記アルカリ水酸化物を提供する、請求項１７に記載の方法。
前記アルカリ水酸化物は、遷移金属１モルあたり約２モル使用される、請求項１８に記載の方法。
前記酸水溶液における前記遷移金属原料化合物の濃度は１０〜５０体積％である、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の方法。
前記遷移金属原料化合物の溶液は６０〜７０℃に加熱される、請求項２０に記載の方法。
前記酸の好適なアニオンは、前記遷移金属原料化合物と不溶性析出物を形成する、請求項２１に記載の方法。
前記酸は、遷移金属１モルあたり約０．５〜３モル使用される、請求項２２に記載の方法。
前記界面活性剤はカチオン性である、請求項２３に記載の方法。
カチオン性の前記界面活性剤は、ナノ粒子成分の理論収量に対して０．０１〜２重量％で使用される、請求項２４に記載の方法。
前記ステップ（ａ）〜（ｃ）は全て、６０〜１７０℃の温度範囲で行われる、請求項１５〜２５のいずれか一項に記載の方法。
前記析出物を５００〜１２００℃の温度範囲で焼成する、請求項１５〜２６のいずれか一項に記載の方法。
前記遷移金属原料化合物の酸溶液はＦｅＣｌ_３酸溶液である、請求項２７に記載の方法。
前記遷移金属原料化合物の酸溶液はＴｉＣｌ_４酸溶液である、請求項２７に記載の方法。
前記遷移金属原料化合物の酸溶液はＦｅＳＯ_４酸溶液である、請求項２６又は２７に記載の方法。
請求項２８に記載の方法により得られるＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏを含む、ナノ粒子組成物。
請求項２９に記載の方法により得られるＴｉＯ_２を含む、ナノ粒子組成物。
請求項３０に記載の方法により得られるＦｅ_３（ＰＯ_４）_２を含む、ナノ粒子組成物。
平均粒径ｄ_５０は０．３〜０．８μｍである、請求項３０〜３３のいずれか一項に記載の組成物。
リン酸鉄リチウム及び混合リン酸遷移金属リチウムを製造するための、請求項３１に記載のＦｅＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ又は請求項３３に記載のＦｅ_３（ＰＯ_４）_２を含むナノ粒子組成物の使用。
チタン酸リチウム及びそのドープ型誘導体を製造するための、請求項３１に記載のＴｉＯ_２を含むナノ粒子組成物の使用。
（ａ）請求項５、１１又は３１に記載のＦｅ_３（ＰＯ_４）_２を含むナノ粒子組成物を、
（ｂ）化学量論等量のＬｉＯＨ、Ｌｉ_２Ｏ、酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、又はＬｉ_２ＣＯ_３と熱分解反応させる、ＬｉＦｅＰＯ_４ナノ粒子の製造方法。
Ｃｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｖ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｎｄ、Ｍｇから選ばれる遷移金属の遷移金属化合物を更に添加する、請求項３７に記載の方法。
（ａ）請求項５、１１又は３３に記載のＦｅ_３（ＰＯ_４）_２を含むナノ粒子組成物を、
（ｂ）化学量論等量のＬｉＯＨ、Ｌｉ_２Ｏ、酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、又はＬｉ_２ＣＯ_３並びにリン酸塩源と熱水反応させる、ＬｉＦｅＰＯ_４ナノ粒子の製造方法。
Ｃｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｖ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｎｄ、Ｍｇから選ばれる遷移金属の水溶性遷移金属化合物を更に添加する、請求項３９に記載の方法。
炭素源と共に反応させる、請求項３７〜４０のいずれか一項に記載の方法。
請求項１１に記載のナノ粒子組成物の界面活性剤を炭素源とする、請求項４１に記載の方法。
請求項３７〜４２のいずれか一項に記載の方法により得られるＬｉＦｅＰＯ_４。
（ａ）ＬｉＯＨ、Ｌｉ_２Ｏ、酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、Ｌｉ_２ＣＯ_３から選ばれる化学量論等量のリチウム化合物を、
（ｂ）請求項５、１１又は３２に記載のＴｉＯ_２を含むナノ粒子組成物と熱分解反応又は熱水反応させる、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２ナノ粒子の製造方法。
炭素源と共に反応させる、請求項４４に記載の方法。
請求項１１に記載のナノ粒子組成物の界面活性剤を炭素源とする、請求項４５に記載の方法。
請求項４４〜４６のいずれか一項に記載の方法により得られるＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２。