JP2013032251A - リチウムイオン電池用正極活物質及びその製造法 - Google Patents

Abstract

【課題】さらに大きな放電容量を示す正極活物質及びこれを含むリチウムイオン電池を提供する。
【解決手段】次式（１）
Ｌｉ_aＦｅ_xＭｎ_yＡｌ_zＳｉＯ₄・・・（１）
（式中、ａ、ｘ、ｙ及びｚは、１＜ａ≦２、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０＜ｚ＜１、ａ＋２ｘ＋２ｙ＋３ｚ＝４、及びｘ＋ｙ≠０を満たす数を示す）
で表されるアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物、及びこれを含むリチウムイオン電池。
【選択図】なし

Description

本発明は、アルミニウム含有オリビン型シリケート化合物、リチウムイオン電池用正極活物質及びその製造法に関する。

リチウムイオン電池は、非水電解質電池の１種であり、携帯電話、デジタルカメラ、ノートＰＣ、ハイブリッド自動車、電気自動車等広い分野に利用されている。リチウムイオン電池は、正極材料としてリチウム金属酸化物を用い、負極材料としてグラファイトなどの炭素材を用いるものが主流となっている。

この正極材料としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ₂）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ₄）、ケイ酸鉄リチウム（Ｌｉ₂ＦｅＳｉＯ₄）等が知られている。このうち、ＬｉＦｅＰＯ₄やＬｉ₂ＦｅＳｉＯ₄等は、オリビン構造を有し、高容量のリチウムイオン電池用正極材料として有用である。

リチウムイオン電池の放電容量は、正極材料の種類によって大きく変化するので、種々のオリビン型化合物が報告され（特許文献１及び２）、さらに前記オリビン型ケイ酸鉄リチウムにＭｎなどをドープすることにより放電容量の向上が検討されている（非特許文献１〜３）。

特開２００１−２６６８８２号公報 特開２００８−１８６８０７号公報

Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ １９，１２，Ａ５４２−Ａ５４４（２００６） ＧＳ Ｙｕａｓａ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ２００９年６月、第６巻、第１号、ｐ２１−２６ Ｒ．Ｄｏｍｉｎｉｋｏ ｅｔ ａｌ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ １８４（２００８），ｐ４６２−４６８

しかしながら、これらのリチウム金属酸化物を用いたリチウムイオン電池の放電容量は、未だ十分満足できるものではなく、さらに大きな放電容量を示す正極活物質の開発が望まれている。
従って、本発明の課題は、さらに大きな放電容量を示す正極活物質及びこれを含むリチウムイオン電池を提供することにある。

そこで本発明者は、ケイ酸鉄リチウム又はケイ酸マンガンリチウムに種々の遷移金属を導入したシリケート化合物を合成し、これを用いたリチウムイオン電池の放電容量を検討してきたところ、水熱反応により、均質なケイ酸鉄リチウム又はケイ酸マンガンリチウムにアルミニウムをドープしたオリビン型シリケート化合物が得られ、これを用いたリチウムイオン電池が大きな放電容量を示すことを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、次の［１］〜［６］に係るものである。

［１］次式（１）
Ｌｉ_aＦｅ_xＭｎ_yＡｌ_zＳｉＯ₄・・・（１）
（式中、ａ、ｘ、ｙ及びｚは、１＜ａ≦２、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０＜ｚ＜１、ａ＋２ｘ＋２ｙ＋３ｚ＝４、及びｘ＋ｙ≠０を満たす数を示す）
で表されるアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物。
［２］上記［１］記載のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物を含有するリチウムイオン電池用正極活物質。
［３］上記［１］記載のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物及び導電性材料を含有するリチウムイオン電池用正極活物質。
［４］上記［２］又は［３］記載の正極活物質を含む正極を有するリチウムイオン電池。
［５］リチウム化合物及びケイ酸化合物を含有する塩基性水分散液と、鉄化合物及びマンガン化合物から選ばれる１種以上と、アルミニウム化合物とを混合し、得られた混合物を水熱反応させることを特徴とする上記［１］記載のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物の製造法。
［６］リチウム化合物及びケイ酸化合物を含有する塩基性水分散液と、鉄化合物及びマンガン化合物から選ばれる１種以上と、アルミニウム化合物とを混合し、得られた混合物を水熱反応させ、水熱反応時又は水熱反応後のいずれかの工程で導電性材料を添加し、次いで焼成することを特徴とする、上記［３］記載のリチウムイオン電池用正極活物質の製造法。

本発明のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物を正極材料として用いたリチウムイオン電池は、優れた放電容量を有し、リチウムイオン電池用正極材料として有用である。

実施例１の凍結乾燥粉末のＸ線回折図を示す。 実施例２の凍結乾燥粉末のＸ線回折図を示す。 実施例３の凍結乾燥粉末のＸ線回折図を示す。 比較例１の凍結乾燥粉末のＸ線回折図を示す。 比較例２の凍結乾燥粉末のＸ線回折図を示す。 比較例３の凍結乾燥粉末のＸ線回折図を示す。 実施例１の焼成物のＳＥＭ像を示す。 実施例３の焼成物のＳＥＭ像を示す。 比較例１の焼成物のＳＥＭ像を示す。 比較例３の焼成物のＳＥＭ像を示す。 実施例１の正極材料を用いたリチウムイオン電池の充放電曲線を示す。 実施例２の正極材料を用いたリチウムイオン電池の充放電曲線を示す。 実施例３の正極材料を用いたリチウムイオン電池の充放電曲線を示す。 比較例１の正極材料を用いたリチウムイオン電池の充放電曲線を示す。 比較例２の正極材料を用いたリチウムイオン電池の充放電曲線を示す。 比較例３の正極材料を用いたリチウムイオン電池の充放電曲線を示す。

本発明のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物は、次式（１）
Ｌｉ_aＦｅ_xＭｎ_yＡｌ_zＳｉＯ₄・・・（１）
（式中、ａ、ｘ、ｙ及びｚは、１＜ａ≦２、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０＜ｚ＜１、ａ＋２ｘ＋２ｙ＋３ｚ＝４、及びｘ＋ｙ≠０を満たす数を示す）
で表される。

式（１）中、ａ、２ｘ、２ｙ及び３ｚの合計は４であり、Ａｌは必須であり、Ｆｅ及びＭｎは少なくとも一方は必須である。
ｘ及びｙはいずれか一方が０であってもよいが、両方が同時に０になることはない（ｘ＋ｙ≠０）。従って、本発明のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物の態様としては、次の３種が含まれる。
Ｌｉ_aＦｅ_xＡｌ_zＳｉＯ₄・・・・・・（１ａ）
Ｌｉ_aＭｎ_yＡｌ_zＳｉＯ₄・・・・・・（１ｂ）
Ｌｉ_aＦｅ_xＭｎ_yＡｌ_zＳｉＯ₄・・・ （１ｃ）
（式中、ａ、ｘ、ｙ及びｚは、１＜ａ≦２、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１、ａ＋２ｘ＋２ｙ＋３ｚ＝４を満たす数を示す）
これらの態様のうち、放電容量の点で式（１ｃ）のシリケート化合物がより好ましい。

ｘの好ましい範囲は１．１〜２．０であるが、放電容量の点から１．５〜２．０がより好ましく、１．７〜２．０がさらに好ましい。ｘの好ましい範囲は０．０１〜０．９であるが、放電容量の点から０．１〜０．９がより好ましく、０．３〜０．８がさらに好ましい。ｙの好ましい範囲は０．０１〜０．９であるが、放電容量の点から０．１〜０．９がより好ましく、０．４〜０．８がさらに好ましい。ｚの好ましい範囲は０．００１〜０．５であるが、さらに０．０１〜０．３が好ましく、特に０．０５〜０．２が好ましい。

式（１ａ）又は式（１ｂ）の場合、ｘ及びｙは０．０１〜０．９９が好ましく、０．５〜０．９５がより好ましく、０．７〜０．９５がさらに好ましい。ｚは０．００１〜０．５が好ましく、０．０１〜０．３がより好ましく、０．０５〜０．２がさらに好ましい。
一方、式（１ｃ）の場合、ｘ及びｙは０．０１〜０．９が好ましく、０．１〜０．９がより好ましく、０．３〜０．８がさらに好ましい。ｚは０．００１〜０．５が好ましく、０．０１〜０．３がより好ましく、０．０５〜０．２がさらに好ましい。

また、リチウムイオン電池用正極活物質は、上記式（１）のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物を含有すればよいが、さらにカーボン等の導電性材料を含有するのが好ましい。ここで正極活物質中の式（１）のシリケート化合物の含有量は３〜１５質量％が好ましく、導電性材料の含有量は５〜１０質量％が好ましい。

本発明のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物（１）は、水熱合成法により製造するのが好ましく、リチウム化合物及びケイ酸化合物を含有する塩基性水分散液と、鉄化合物及びマンガン化合物から選ばれる１種以上と、アルミニウム化合物とを混合し、得られた混合物を水熱反応させることにより製造するのがより好ましい。当該水熱合成反応によれば、微細かつ均一で高純度のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物（１）が得られる。

本発明方法においては、副反応を抑制する点から、鉄化合物、マンガン化合物及びアルミニウム化合物とは別に、リチウム化合物、ケイ酸化合物を含有する塩基性水分散液を調製しておくのが好ましい。リチウム化合物としては、水酸化リチウム（例えばＬｉＯＨ・Ｈ₂Ｏ）、炭酸リチウム（Ｌｉ₂ＣＯ₃）、硫酸リチウム、酢酸リチウムが挙げられるが、水酸化リチウム、炭酸リチウムが特に好ましい。

ケイ酸化合物としては、反応性のあるシリカ化合物であれば特に限定されず、非晶質シリカ、Ｎａ₄ＳｉＯ₄（例えばＮａ₄ＳｉＯ₄・Ｈ₂Ｏ）が好ましい。このうちＮａ₄ＳｉＯ₄を用いた場合、水分散液が塩基性になるので、より好ましい。

さらに、この分散液には副反応を防止する点から、酸化防止剤を添加することが好ましい。酸化防止剤としては、ハイドロサルファイトナトリウム（Ｎａ₂Ｓ₂Ｏ₄）、アンモニア水、亜硫酸ナトリウム等が使用できる。水分散液中の酸化防止剤の含有量は、多量に添加するとオリビン型シリケート化合物の生成を抑制してしまうため、鉄、マンガン及びアルミニウムに対して等モル量以下が好ましく、鉄、マンガン及びアルミニウムに対してモル比で０．５以下がさらに好ましい。

水分散液のｐＨは、塩基性であればよいが、１２．０〜１３．５であるのが副反応（Ｆｅ₃Ｏ₄の生成）の防止、ケイ酸化合物の溶解性及び反応の進行の点で特に好ましい。該水分散液のｐＨの調整は、塩基、例えば、水酸化ナトリウムを添加することにより行ってもよいが、ケイ酸化合物としてＮａ₄ＳｉＯ₄を用いるのが特に好ましい。

該水分散液中のリチウム化合物の濃度は、０．３０〜３．００ｍｏｌ／ｌが好ましく、さらに１．００〜１．５０ｍｏｌ／ｌが好ましい。また、ケイ酸化合物の濃度は、０．１５〜１.５０ｍｏｌ／ｌが好ましく、さらに０．５０〜０．７５ｍｏｌ／ｌが好ましい。該水分散液の調製にあたって、リチウム化合物、ケイ酸化合物及び酸化防止剤の添加順序は特に限定されず、これら成分を水に添加してもよい。

鉄化合物、マンガン化合物及びアルミニウム化合物としては、２価の鉄化合物、２価のマンガン化合物、３価のアルミニウム化合物であればよく、例えばハロゲン化鉄、ハロゲン化マンガン、ハロゲン化アルミニウム等のハロゲン化物、硫酸鉄、硫酸マンガン、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、シュウ酸鉄、酢酸鉄、酢酸マンガン、酢酸アルミニウム等の有機酸塩が挙げられる。これらの遷移金属化合物の添加量は、反応混合液中０．１５〜１.５０ｍｏｌ／ｌとなる量が好ましく、さらに０．５０〜０．７５ｍｏｌ／ｌとなる量が好ましい。

本発明においては、次に前記水分散液と前記遷移金属化合物（鉄化合物及びマンガン化合物から選ばれる１種以上と、アルミニウム化合物）とを混合し、水熱反応に付す。水熱反応は、１００℃以上であればよく、１３０〜１８０℃が好ましく、さらに１４０〜１６０℃が好ましい。水熱反応は耐圧容器中で行うのが好ましく、１３０〜１８０℃で反応を行う場合この時の圧力は０．３〜０．９ＭＰａとなり、１４０〜１６０℃で反応を行う場合の圧力は０．３〜０．４ＭＰａとなる。水熱反応時間は１〜２４時間が好ましく、さらに３〜１２時間が好ましい。

当該水熱反応により、式（１）のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物が高収率で得られる。また、得られた式（１）のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物の平均粒径は１０〜１００ｎｍとなり、その結晶度も高い。

得られた式（１）のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物は、ろ過後、乾燥することにより単離できる。乾燥手段は、凍結乾燥、真空乾燥が用いられる。

得られた式（１）のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物は、そのままリチウムイオン電池用正極活物質とすることもできるが、前記のように式（１）のシリケート化合物に導電性化合物を含有させてリチウムイオン電池用正極活物質とするのが好ましい。式（１）のシリケート化合物と導電性材料を含有する正極活物質を得るには、水熱反応時又は水熱反応後のいずれかの工程で導電性材料を添加し、次いで焼成することにより、式（１）のシリケート化合物に導電性材料を担持させるのが好ましい。用いられる導電性材料としてはカーボンが好ましく、当該炭素源としては、グルコース、フルクトース、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、サッカロース、デンプン、デキストリン、クエン酸等が挙げられる。水熱反応後の導電性材料担持は、例えば前記の炭素源、及び水を添加し、次いで焼成すればよい。焼成条件は、不活性ガス雰囲気下又は還元条件下に４００℃以上、好ましくは４００〜８００℃で１０分〜３時間、好ましくは０．５〜１．５時間行うのが好ましい。かかる処理により式（１）のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物表面にカーボン等の導電性材料が担持された正極活物質とすることができる。炭素源の使用量は、式（１）のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物１００質量部に対し、炭素源に含まれる炭素として３〜１５質量部が好ましく、炭素源に含まれる炭素として５〜１０質量部がさらに好ましい。

得られた正極活物質は、放電容量の点で優れており、リチウムイオン電池の正極材料として有用である。本発明の正極活物質を適用できるリチウムイオン電池としては、リチウムイオン二次電池であればよく、正極と負極と電解液とセパレータを必須構成とするものであれば特に限定されない。

ここで、負極については、リチウムイオンを充電時には吸蔵し、かつ放電時には放出することができれば、その材料構成で特に限定されるものではなく、公知の材料構成のものを用いることができる。たとえば、リチウム金属、グラファイト又は非晶質炭素等の炭素材料等である。そしてリチウムを電気化学的に吸蔵・放出し得るインターカレート材料で形成された電極、特に炭素材料を用いることが好ましい。

電解液は、有機溶媒に支持塩を溶解させたものである。有機溶媒は、通常リチウム二次電池の電解液の用いられる有機溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、カーボネート類、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ケトン類、ニトリル類、ラクトン類、オキソラン化合物等を用いることができる。

支持塩は、その種類が特に限定されるものではないが、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＣｌＯ₄及びＬｉＡｓＦ₆から選ばれる無機塩、該無機塩の誘導体、ＬｉＳＯ₃ＣＦ₃、ＬｉＣ（ＳＯ₃ＣＦ₃）₂及びＬｉＮ（ＳＯ₃ＣＦ₃）₂、ＬｉＮ（ＳＯ₂Ｃ₂Ｆ₅）₂及びＬｉＮ（ＳＯ₂ＣＦ₃）（ＳＯ₂Ｃ₄Ｆ₉）から選ばれる有機塩、並びに該有機塩の誘導体の少なくとも１種であることが好ましい。

セパレータは、正極及び負極を電気的に絶縁し、電解液を保持する役割を果たすものである。たとえば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子（ポリエチレン、ポリプロピレン）の多孔膜を用いればよい。

次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。

実施例１（Ｌｉ₂Ｆｅ_0.9Ａｌ_0.066ＳｉＯ₄の合成）
ＬｉＯＨ・Ｈ₂Ｏ ４．２０ｇ（０．１ｍｏｌ）、Ｎａ₄ＳｉＯ₄・ｎＨ₂Ｏ１３．９８ｇ（０．０５ｍｏｌ）、Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃０．６７ｇ（０．００３３ｍｏｌ）に超純水７５ｃｍ³を加えて混合した（この時のｐＨは約１３）。この水分散液にＦｅＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ １２．４５ｇ（０．０４５ｍｏｌ）を添加し、混合した。得られた混合液をオートクレーブに投入し、１５０℃で１２ｈｒ水熱反応を行った。反応液をろ過後、凍結乾燥した。凍結乾燥（約１２時間）して得られた粉末８．４ｇにグルコース（炭素濃度として１０％）及び超純水１０ｃｍ³を加え、還元雰囲気下で６００℃で１ｈｒ焼成した。

実施例２（Ｌｉ₂Ｆｅ_0.36Ｍｎ_0.54Ａｌ_0.066ＳｉＯ₄の合成）
ＬｉＯＨ・Ｈ₂Ｏ ４．２０ｇ（０．１ｍｏｌ）、Ｎａ₄ＳｉＯ₄・ｎＨ₂Ｏ１３．９８ｇ（０．０５ｍｏｌ）、Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃０．６７ｇ（０．００３３ｍｏｌ）に超純水７５ｃｍ³を加えて混合した（この時のｐＨは約１３）。この水分散液にＦｅＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ ５．００ｇ（０．０１８ｍｏｌ）、ＭｎＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ ６．５１ｇ（０．０２７ｍｏｌ）を添加し、混合した。得られた混合液をオートクレーブに投入し、１５０℃で１２ｈｒ水熱反応を行った。反応液をろ過後、凍結乾燥した。凍結乾燥（約１２時間）して得られた粉末８．４ｇにグルコース（炭素濃度として１０％）及び超純水１０ｃｍ³を加え、還元雰囲気下で６００℃で１ｈｒ焼成した。

実施例３（Ｌｉ₂Ｆｅ_0.27Ｍｎ_0.63Ａｌ_0.066ＳｉＯ₄の合成）
ＬｉＯＨ・Ｈ₂Ｏ ４．２０ｇ（０．１ｍｏｌ）、Ｎａ₄ＳｉＯ₄・ｎＨ₂Ｏ１３．９８ｇ（０．０５ｍｏｌ）、Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃０．６７ｇ（０．００３３ｍｏｌ）に超純水７５ｃｍ³を加えて混合した（この時のｐＨは約１３）。この水分散液にＦｅＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ ３．７５ｇ（０．０１３５ｍｏｌ）、ＭｎＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ ７．５９ｇ（０．０３１５ｍｏｌ）を添加し、混合した。得られた混合液をオートクレーブに投入し、１５０℃で１２ｈｒ水熱反応を行った。反応液をろ過後、凍結乾燥した。凍結乾燥（約１２時間）して得られた粉末８．４ｇにグルコース（炭素濃度として１０％）及び超純水１０ｃｍ³を加え、還元雰囲気下で６００℃で１ｈｒ焼成した。

比較例１（Ｌｉ₂ＦｅＳｉＯ₄の合成）
ＬｉＯＨ・Ｈ₂Ｏ ４．２０ｇ（０．１ｍｏｌ）、Ｎａ₄ＳｉＯ₄・ｎＨ₂Ｏ１３．９８ｇ（０．０５ｍｏｌ）に超純水７５ｃｍ³を加えて混合した（この時のｐＨは約１３）。この水分散液にＦｅＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ １３．９０ｇ（０．０５ｍｏｌ）を添加し、混合した。得られた混合液をオートクレーブに投入し、１５０℃で１２ｈｒ水熱反応を行った。反応液をろ過後、凍結乾燥した。凍結乾燥（約１２時間）して得られた粉末８．４ｇにグルコース（炭素濃度として１０％）及び超純水１０ｃｍ³を加え、還元雰囲気下で６００℃で１ｈｒ焼成した。

比較例２（Ｌｉ₂Ｆｅ_0.4Ｍｎ_0.6ＳｉＯ₄の合成）
ＬｉＯＨ・Ｈ₂Ｏ ４．２０ｇ（０．１ｍｏｌ）、Ｎａ₄ＳｉＯ₄・ｎＨ₂Ｏ１３．９８ｇ（０．０５ｍｏｌ）に超純水７５ｃｍ³を加えて混合した（この時のｐＨは約１３）。この水分散液にＦｅＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ ５．５６ｇ（０．０２ｍｏｌ）、ＭｎＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ ７．２３ｇ（０．０３ｍｏｌ）を添加し、混合した。得られた混合液をオートクレーブに投入し、１５０℃で１２ｈｒ水熱反応を行った。反応液をろ過後、凍結乾燥した。凍結乾燥（約１２時間）して得られた粉末８．４ｇにグルコース（炭素濃度として１０％）及び超純水１０ｃｍ³を加え、還元雰囲気下で６００℃で１ｈｒ焼成した。

比較例３（Ｌｉ₂Ｆｅ_0.3Ｍｎ_0.7ＳｉＯ₄の合成）
ＬｉＯＨ・Ｈ₂Ｏ ４．２０ｇ（０．１ｍｏｌ）、Ｎａ₄ＳｉＯ₄・ｎＨ₂Ｏ１３．９８ｇ（０．０５ｍｏｌ）に超純水７５ｃｍ³を加えて混合した（この時のｐＨは約１３）。この水分散液にＦｅＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ ４．１７ｇ（０．０１５ｍｏｌ）、ＭｎＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ ８．４４ｇ（０．０３５ｍｏｌ）を添加し、混合した。得られた混合液をオートクレーブに投入し、１５０℃で１２ｈｒ水熱反応を行った。反応液をろ過後、凍結乾燥した。凍結乾燥（約１２時間）して得られた粉末８．４ｇにグルコース（炭素濃度として１０％）及び超純水１０ｃｍ³を加え、還元雰囲気下で６００℃で１ｈｒ焼成した。

試験例１
実施例１〜３及び比較例１〜３で得られた凍結乾燥粉末のＸ線回折を行った。得られたＸ線回折図を図１〜図６に示す。図１〜図６から明らかなように、実施例１〜３及び比較例１〜３で得られた粉末はオリビン型シリケート化合物の単一相であり、高純度であることが判明した。

試験例２
実施例１、３及び比較例１、３で得られた焼成物のＳＥＭ像を図７〜図１０に示す。得られた焼成物は、粒子径が小さく均一であることがわかる。

試験例３
実施例１〜３及び比較例１〜３で得られた焼成物を用い、リチウムイオン二次電池の正極を作製した。実施例１〜３及び比較例１〜３で得られた焼成物、ケッチェンブラック（導電剤）、ポリフッ化ビニリデン（粘結剤）を重量比７５：１５：１０の配合割合で混合し、これにＮ−メチル−２−ピロリドンを加えて充分混練し、正極スラリーを調製した。正極スラリーを厚さ２０μｍのアルミニウム箔からなる集電体に塗工機を用いて塗布し、８０℃で１２時間の真空乾燥を行った。その後、φ１４ｍｍの円盤状に打ち抜いてハンドプレスを用いて１６ＭＰａで２分間プレスし、正極とした。
次いで、上記の正極を用いてコイン型リチウムイオン二次電池を構築した。負極には、φ１５ｍｍに打ち抜いたリチウム箔を用いた。電解液には、エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを体積比１：１の割合で混合した混合溶媒に、ＬＩＰＦ₆を１ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解したものを用いた。セパレータには、ポリプロピレンなどの高分子多孔フィルムなど、公知のものを用いた。これらの電池部品を露点が−５０℃以下の雰囲気で常法により組み込み収容し、コイン型リチウム二次電池（ＣＲ−２０３２）を製造した。
製造したリチウムイオン二次電池を用いて定電流密度での充放電を４サイクル行った。このときの充電条件は電流０．１ＣＡ（３３ｍＡ／ｇ）、電圧４．５Ｖの定電流定電圧充電とし、放電条件は電流０．１ＣＡ、終止電圧１．５Ｖの定電流放電とした。温度は全て３０℃とした。
実施例１〜３及び比較例１〜３の正極材で構築した電池の充放電曲線を図１１〜図１６に示す。
図１１〜図１６より、本発明の正極材料を用いたリチウムイオン電池は、比較例のそれに比べて優れた電池特性を有することがわかる。

Claims (6)

1. 次式（１）
   Ｌｉ_aＦｅ_xＭｎ_yＡｌ_zＳｉＯ₄・・・（１）
   （式中、ａ、ｘ、ｙ及びｚは、１＜ａ≦２、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０＜ｚ＜１、ａ＋２ｘ＋２ｙ＋３ｚ＝４、及びｘ＋ｙ≠０を満たす数を示す）
   で表されるアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物。
2. 請求項１記載のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物を含有するリチウムイオン電池用正極活物質。
3. 請求項１記載のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物及び導電性材料を含有するリチウムイオン電池用正極活物質。
4. 請求項２又は３記載の正極活物質を含む正極を有するリチウムイオン電池。
5. リチウム化合物及びケイ酸化合物を含有する塩基性水分散液と、鉄化合物及びマンガン化合物から選ばれる１種以上と、アルミニウム化合物とを混合し、得られた混合物を水熱反応させることを特徴とする請求項１記載のアルミニウム含有オリビン型シリケート化合物の製造法。
6. リチウム化合物及びケイ酸化合物を含有する塩基性水分散液と、鉄化合物及びマンガン化合物から選ばれる１種以上とアルミニウム化合物とを混合し、得られた混合物を水熱反応させ、水熱反応時又は水熱反応後のいずれかの工程で導電性材料を添加し、次いで焼成することを特徴とする、請求項３記載のリチウムイオン電池用正極活物質の製造法。