JP2974613B2 - カーボンのドーピングされたリチウムマンガン酸化物の製造方法 - Google Patents
カーボンのドーピングされたリチウムマンガン酸化物の製造方法Info
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Description
グされたリチウムマンガン酸化物及びその製造方法に係
り、詳細には優れる伝導性を有するのみならず、広い表
面積と微細な粒子を有するリチウムマンガン酸化物の製
造方法に関する。
する長所がある反面、非導体か半導体である。即ち、高
い伝導性を必要とする電極物質として用いるには限界が
ある。したがって、複合金属酸化物に伝導性を与えて高
温安定性と伝導性とを必要とする電極の材料として用い
るための方法について多くの研究が行われつつある。複
合金属酸化物に伝導性を与えるために複合金属酸化物を
カーボンブラックのような導電体と物理的に混ぜて用い
ることが一般的であった。しかしながら、このような物
理的方法によると、複合金属酸化物と導電体が不均一に
混ぜられるので、伝導性の向上効果はわずかである。
物は大きい表面積と均一な粒子を有するべきである。し
かしながら、現在に商品化されている複合金属酸化物は
金属成分を含む各種塩から1000℃以上の高温焼成工
程を通して得られるので、表面積は小さく、粒子の大き
さも均一でない。これにより、他の物質との物理的な接
触状態も悪くなり、高効率電池の電極物質として用いる
ことは困難である。
題点を解決して電気伝導性が優れて別途のカーボンブラ
ックのような導電体と混ぜて用いる必要のない電極物質
を製造する方法を提供することにある。本発明の他の目
的は優れる電気伝導性と広い表面積を有する電極物質を
製造する方法を提供することにある。
ために本発明では、リチウムとマンガンイオンのモル比
が1:2であるリチウム化合物とマンガン化合物との混
合溶液を製造する段階と、ポリエチレングリコールを前
記段階で製造された混合溶液に入れて混合・撹拌してゲ
ル状にする段階と、前記段階で製造されたゲル状の混合
物を前処理したのち、熱処理する段階とを含むことを特
徴とするカーボンのドーピングされたリチウムマンガン
酸化物の製造方法が提供される。
物は硝酸塩、酢酸塩であることが望ましく、前記前処理
と熱処理はそれぞれ200〜300℃及び400〜80
0℃で行われることが望ましい。
明の実施の形態を詳細に説明する。本発明では大きい表
面積を有する微細粉末の金属酸化物を製造するためにポ
リエチレングリコール(polyethyleneglycol:PEG)
を用いる。このポリエチレングリコールは各金属イオン
と分子単位の水準で混ぜられ、金属塩を溶解させるため
に一般に用いる水溶性なので、その使用が容易である。
るポリエチレングリコールをリチウム及びマンガンイオ
ンの水溶液に加えることにより金属イオンが分子水準で
混ぜられたゾルを得る。その後、前記ゾルを乾燥させて
ゲルにしてから熱処理して各種電池の電極製造に適する
程度に表面積の大きい微細粉末の複合金属酸化物を製造
することができる。
℃で行うことにより、金属酸化物の内にカーボンをドー
ピングさせる。即ち、従来のように1000℃以上の温
度で熱処理工程を行う場合、カーボンが直ちに取り除か
れて複合金属酸化物の導電性が良好でない反面、本発明
では低温で熱処理することにより、カーボンを金属酸化
物の内にドーピングさせることができる。
れたリチウムマンガン酸化物の製造工程により本発明の
特徴をさらに詳細に説明する。
物を所定のモル比で水に溶かして混合水溶液を作りだ
す。ここで、リチウム化合物とマンガン化合物は硝酸
塩、酢酸塩が望ましい。所定量のポリエチレングリコー
ルを水に入れて完全に溶解されると、これを前記金属イ
オンの水溶液に入れて完全に撹拌・混合してPEG−金
属塩のゾル状態とする。
の添加量は金属塩に含まれた金属イオンのモル数に対し
てその繰り返し単位のモル数(以下、“U.N./金属
イオン”と称する)を1〜10になるようにすることが
望ましい。これは、加わったPEGのモル数が1未満の
場合には表面積の増加及びカーボンのドーピング効果が
わずかである。一方、PEGのモル数が10超過の場合
には結晶構造の生成が困難である。
を60〜80℃で18〜24時間、撹拌して水を蒸発さ
せて取り除く。この際、水が蒸発されると、ゾル状態か
ら粘度の高いゲル状態に変わりながら、朱色を呈するP
EG−金属塩のゲル状態に変わる。
金属塩のゲルを前処理したのち、熱処理してリチウムマ
ンガン酸化物の微細粉末を得る。この際、熱処理は電気
炉で400〜800℃の温度で行われることができる。
以下、実施例を通して本発明を詳細に説明するが、本発
明はこれに限られるのではない。
1:2のモル比で含有された溶液を製造した。別途の容
器で重量平均分子量が20000であるポリエチレング
リコールを溶けた後、これを前記金属塩の溶解された溶
液にU.N./金属イオンが3となるように入れて撹拌
してPEG−金属塩ゾルを製造した。得られたゾルを7
0℃で20時間にかけて撹拌してゲル状態のPEG−金
属塩を製造した。次に、300℃で1時間前処理して前
駆体を得た後、600℃で1時間熱処理してカーボンの
ドーピングされたリチウムマンガン酸化物粉末を得た。
チウムマンガン酸化物の粉末に対するX線回折分析をし
て結晶構造を確かめた。この際、測定は測定角度10〜
80゜に対して4(゜/min)の測定速度で行われ、X
線分析の結果を図1に示す。図1から判るように、60
0℃の低温でも短時間内に単一な結晶構造が形成され
た。これはポリエチレングリコールにより金属イオンが
均一に分布されて保たれた結果である。
ンのドーピングされたリチウムマンガン酸化物粉末に対
するSEM写真である。図2に示したように、本発明に
より製造された酸化物はその直径が均一であり、平均直
径が1μm以下の微細な粉末である。これも高分子物質
の使用により金属イオンが均一に保たれた結果である。
によるカーボンのドーピングされたリチウムマンガン酸
化物は均一で微細な粒子を有するのみならず、カーボン
がドーピングされているので伝導性も優れる。したがっ
て、別途の導電体と混合せずに電池の極板の材料として
用いることができる。
のドーピングされたリチウムマンガン酸化物のX線回折
分析結果を示す。
のドーピングされたリチウムコバルト酸化物の走査顕微
鏡写真である。
Claims (7)
- 【請求項1】 リチウムとマンガンイオンのモル比が
1:2であるリチウム化合物とマンガン化合物との混合
溶液を製造する段階と、 ポリエチレングリコールを前記段階で製造された混合溶
液に入れて混合・撹拌してゲル状にする段階と、 前記段階で製造されたゲル状の混合物を前処理したの
ち、熱処理する段階とを含むことを特徴とするカーボン
のドーピングされたリチウムマンガン酸化物の製造方
法。 - 【請求項2】 前記リチウム化合物は硝酸リチウム及び
酢酸リチウムよりなる群から選ばれた一つであることを
特徴とする請求項2に記載のカーボンのドーピングされ
たリチウムマンガン酸化物の製造方法。 - 【請求項3】 前記マンガン化合物は硝酸マンガン及び
酢酸マンガンよりなる群から選ばれた一つであることを
特徴とする請求項2に記載のカーボンのドーピングされ
たリチウムマンガン酸化物の製造方法。 - 【請求項4】 前記ポリエチレングリコールは前記リチ
ウム及びコバルトイオンの総モル数に対してその繰り返
し単位のモル数が1〜10になるように加わることを特
徴とする請求項2に記載のカーボンのドーピングされた
リチウムマンガン酸化物の製造方法。 - 【請求項5】 前記撹拌は60〜80℃で18〜24時
間にかけて行われることを特徴とする請求項2に記載の
カーボンのドーピングされたリチウムマンガン酸化物の
製造方法。 - 【請求項6】 前記前処理は200〜300℃で行われ
ることを特徴とする請求項2に記載のカーボンのドーピ
ングされたリチウムマンガン酸化物の製造方法。 - 【請求項7】 前記熱処理は400〜800℃で行われ
ることを特徴とする請求項2に記載のカーボンのドーピ
ングされたリチウムマンガン酸化物の製造方法。
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