JP6254412B2 - Method for producing lithium nitride - Google Patents
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Description
本発明は、窒化リチウムの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing lithium nitride.
窒化リチウムは、リチウムイオン伝導度が室温で１０−３Ｓｃｍ−１を示す高イオン伝導体として知られており、例えば、リチウムイオン電池用の固体電解質や電極材料としての応用が検討されている。 Lithium nitride is known as a high ion conductor having a lithium ion conductivity of 10 −3 Scm −1 at room temperature. For example, application as a solid electrolyte or electrode material for a lithium ion battery is being studied.
窒化リチウムは水分と接触すると容易に分解してしまうため、その合成方法は多くの制約を受けており、通常は金属リチウムと窒素ガスとの反応で窒化リチウムが製造されている。 Since lithium nitride is easily decomposed when it comes into contact with moisture, its synthesis method is subject to many limitations, and lithium nitride is usually produced by a reaction between metallic lithium and nitrogen gas.
特許文献１（特開２００１−４８５０４号公報）には、窒素ガス雰囲気下、冷却によりリチウム及び生成する窒化リチウムの温度をリチウムの溶融温度以下に維持しながら、金属リチウムと窒素とを反応させることを特徴とする窒化リチウムの製造方法が開示されている。
また、特許文献２（特開２００２−３２０９号公報）には、窒素雰囲気下、０．４℃／ｍｉｎ〜７．０℃／ｍｉｎの昇温速度で、５０℃〜１１０℃まで金属リチウムを加熱する工程を有する窒化リチウムの製造方法が開示されている。
In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-48504), in a nitrogen gas atmosphere, lithium is reacted with nitrogen while maintaining the temperature of lithium and lithium nitride produced by cooling below the melting temperature of lithium. A method for producing lithium nitride is disclosed.
Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-3209) discloses that lithium metal is heated from 50 ° C. to 110 ° C. at a temperature rising rate of 0.4 ° C./min to 7.0 ° C./min in a nitrogen atmosphere. The manufacturing method of lithium nitride which has the process to perform is disclosed.
しかし、本発明者らの検討によれば、上記特許文献１および２に開示されているような金属リチウムと窒素ガスとの反応で窒化リチウムを製造する方法では、金属リチウムと窒素ガスとの反応が再現性よく起こらず、窒化反応が進行しない場合があることが明らかになった。 However, according to the study by the present inventors, in the method for producing lithium nitride by the reaction between metallic lithium and nitrogen gas as disclosed in Patent Documents 1 and 2, the reaction between metallic lithium and nitrogen gas is performed. However, it was revealed that nitriding reaction may not proceed in some cases.
そこで、本発明では、窒化リチウムの生成が安全かつ速やかに進行し、窒化リチウムの安定生産が可能な窒化リチウムの製造方法を提供する。 Accordingly, the present invention provides a method for producing lithium nitride, in which the production of lithium nitride proceeds safely and quickly, and enables stable production of lithium nitride.
本発明によれば、
リチウム部材の一部の領域に圧接部材を圧接することで、上記リチウム部材を変形させ、上記リチウム部材と上記圧接部材との接触部位周辺に新鮮な金属リチウムを露出させる工程と、
上記圧接部材を接触させた状態で、変形した上記リチウム部材に窒素を接触させて上記リチウム部材を窒化させる工程と、
を含む、窒化リチウムの製造方法であって、
上記圧接部材は多孔性シートであり、
上記多孔性シートの開口率が２０％以上６５％以下であり、
上記圧接部材はステンレス、ニッケル、およびチタンから選択される一種または二種以上の材料により構成されており、
上記リチウム部材を窒化させる上記工程では、窒化反応の初期段階において、上記リチウム部材上に、単位面積あたりの数密度が０．５個／ｃｍ ２ 以上の窒化起点領域を形成する、窒化リチウムの製造方法が提供される。
According to the present invention,
Depressing a pressure contact member on a partial region of the lithium member to deform the lithium member, exposing fresh metal lithium around the contact portion between the lithium member and the pressure contact member;
A step of bringing the deformed lithium member into contact with nitrogen and nitriding the lithium member in a state where the pressure contact member is in contact;
A method for producing lithium nitride, comprising:
The pressure contact member is a porous sheet,
The opening ratio of the porous sheet is 20% or more and 65% or less,
It said pressing member is stainless steel, nickel, and is constituted by one or two or more materials selected from titanium,
In the step of nitriding the lithium member, in the initial stage of the nitriding reaction, the production of lithium nitride in which a nitriding origin region having a number density per unit area of 0.5 / cm 2 or more is formed on the lithium member A method is provided.
この製造方法によれば、リチウム部材に圧接部材を圧接することで、リチウム部材が変形し、リチウム部材と圧接部材との接触部位周辺に新鮮な金属リチウムが露出する。そこに窒素が接触すると、この露出した新鮮な金属リチウムが窒化開始点となり、リチウム部材の窒化反応が安全かつ速やかに進行する。これにより、窒化リチウムの安定生産が可能となる。 According to this manufacturing method, by pressing the pressure contact member against the lithium member, the lithium member is deformed, and fresh metallic lithium is exposed around the contact portion between the lithium member and the pressure contact member. When nitrogen comes into contact therewith, the exposed fresh metallic lithium becomes the nitriding start point, and the nitriding reaction of the lithium member proceeds safely and promptly. Thereby, stable production of lithium nitride becomes possible.
本発明によれば、窒化リチウムの生成が安全かつ速やかに進行し、窒化リチウムの安定生産が可能な窒化リチウムの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the production | generation of lithium nitride can advance safely and rapidly, and the manufacturing method of lithium nitride which can perform stable production of lithium nitride can be provided.
以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは必ずしも一致していない。「〜」はとくに断りがなければ、以上から以下を表す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings, similar constituent elements are denoted by common reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate. Moreover, the figure is a schematic diagram and does not necessarily match the actual dimensional ratio. Unless otherwise specified, “˜” represents the following from the above.
（第１の実施形態）
まず、本発明に係る第１の実施形態の窒化リチウムの製造方法について説明する。本実施形態の窒化リチウムの製造方法は、以下の２つの工程を含んでいる。
（１）リチウム部材の一部の領域に圧接部材を圧接することで、上記リチウム部材を変形させる工程
（２）上記圧接部材を接触させた状態で、変形した上記リチウム部材に窒素を接触させて上記リチウム部材を窒化させる工程
(First embodiment)
First, a method for manufacturing lithium nitride according to the first embodiment of the present invention will be described. The method for producing lithium nitride of this embodiment includes the following two steps.
(1) The step of deforming the lithium member by press-contacting the pressure contact member to a partial region of the lithium member. (2) Nitrogen is brought into contact with the deformed lithium member while the pressure contact member is in contact. Nitriding the lithium member
本実施形態の窒化リチウムの製造方法によれば、窒化リチウムの生成が安全かつ速やかに進行し、窒化リチウムの安定生産が可能となる。 According to the method for producing lithium nitride of the present embodiment, the production of lithium nitride proceeds safely and quickly, and stable production of lithium nitride becomes possible.
一般的に市販されている金属リチウムの表面には、炭素と酸素を構成成分とする薄い皮膜が存在している。箔などに加工された金属リチウムはその皮膜によって相互に癒着するのが抑制されている。
炭素と酸素を構成成分とする上記皮膜は、通常は炭酸リチウムが主要物質であり、酸化リチウムを含むこともある。金属リチウム表面の炭素と酸素を構成成分とする上記皮膜は前述したようにリチウム箔の癒着などを防ぐ効果がある一方で、窒化の進行を抑制する作用があるため、酸素濃度や露点が適正に管理された雰囲気で製造された金属リチウムは、窒素ガス雰囲気下で加熱しても窒化反応は進行しないと考えられる。
In general, a thin film containing carbon and oxygen as constituent components exists on the surface of commercially available lithium metal. The metallic lithium processed into a foil or the like is prevented from adhering to each other by the film.
In the above film containing carbon and oxygen as constituent components, lithium carbonate is usually the main substance and may contain lithium oxide. As described above, the coating film containing carbon and oxygen on the surface of metallic lithium has the effect of preventing the adhesion of lithium foil, etc., but also has the effect of suppressing the progress of nitriding, so the oxygen concentration and dew point are appropriately adjusted. Metallic lithium produced in a controlled atmosphere is considered not to undergo a nitriding reaction even when heated in a nitrogen gas atmosphere.
そこで、本発明者らは鋭意検討した結果、リチウム部材に圧接部材を圧接させた状態で、窒素を導入することにより、リチウム部材の窒化反応が安全かつ速やかに進行することを見出した。
これは、リチウム部材に圧接部材を圧接させることにより、リチウム部材が変形し、リチウム部材と圧接部材との接触部位周辺に新鮮な金属リチウムが露出する。そこに窒素が接触すると、この露出した新鮮な金属リチウムが窒化開始点となり、リチウム部材の窒化反応が安全かつ速やかに進行するからだと考えられる。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the nitridation reaction of the lithium member proceeds safely and quickly by introducing nitrogen in a state where the pressure contact member is in pressure contact with the lithium member.
This is because when the pressure contact member is brought into pressure contact with the lithium member, the lithium member is deformed, and fresh metallic lithium is exposed around the contact portion between the lithium member and the pressure contact member. It is considered that when nitrogen comes into contact therewith, this exposed fresh metallic lithium becomes the nitriding start point, and the nitriding reaction of the lithium member proceeds safely and promptly.
以上の理由から、窒化リチウムの生成が安全かつ速やかに進行し、窒化リチウムの安定生産が可能な窒化リチウムの製造方法を提供ことができる。 For the above reasons, it is possible to provide a method for producing lithium nitride, in which the production of lithium nitride proceeds safely and promptly and enables stable production of lithium nitride.
以下、各工程について詳細に説明する。 Hereinafter, each step will be described in detail.
（リチウム部材を変形させる工程）
はじめに、リチウム部材の一部の領域に圧接部材を圧接することで、上記リチウム部材を変形させる工程について説明する。
本実施形態の窒化リチウムの製造方法では、リチウム部材の一部の領域に圧接部材を圧接することで、リチウム部材を変形させ、リチウム部材と圧接部材との接触部位周辺に新鮮な金属リチウムを露出させる。
(Process of deforming the lithium member)
First, a process of deforming the lithium member by pressing the pressure contact member to a partial region of the lithium member will be described.
In the method for producing lithium nitride according to the present embodiment, the pressure contact member is pressed against a partial region of the lithium member, thereby deforming the lithium member and exposing fresh metallic lithium around the contact portion between the lithium member and the pressure contact member. Let
本実施形態に係るリチウム部材は、例えば、その表面に炭素と酸素を構成成分とする薄い皮膜が存在している金属リチウムであり、その形状は、インゴット、箔、ワイヤー、ロッドなど一般的に提供されているものであれば良く、特別な形状である必要はない。ただし、窒化反応を速やかに完了させるには表面積が大きな形状が良いため、リチウム部材の形状としては箔が好ましい。すなわち、本実施形態に係るリチウム部材は金属リチウム箔が好ましい。
金属リチウム箔の厚みは、例えば、０．１〜３ｍｍである。
The lithium member according to the present embodiment is, for example, metallic lithium in which a thin film containing carbon and oxygen as constituent components is present on the surface, and the shape is generally provided such as an ingot, foil, wire, or rod. It does not have to be a special shape. However, since a shape with a large surface area is good for quickly completing the nitriding reaction, a foil is preferable as the shape of the lithium member. That is, the lithium member according to this embodiment is preferably a metal lithium foil.
The thickness of the metal lithium foil is, for example, 0.1 to 3 mm.
本実施形態に係る圧接部材は、例えば、多孔性シートである。圧接部材が多孔性シートであると、窒素がその多孔性シートの開口部を通して、露出した新鮮な金属リチウムに効率良く供給される。そのため、リチウム部材の窒化反応をより一層速やかに進行できる。
また、新鮮な金属リチウムに窒素をより一層効率良く供給できる観点から、多孔性シートの孔は貫通孔であることが好ましい。
多孔性シートの厚みは、例えば、０．０５〜１ｍｍである。
The pressure contact member according to the present embodiment is, for example, a porous sheet. When the pressure contact member is a porous sheet, nitrogen is efficiently supplied to the exposed fresh metallic lithium through the opening of the porous sheet. Therefore, the nitriding reaction of the lithium member can proceed more rapidly.
Moreover, it is preferable that the hole of a porous sheet is a through-hole from a viewpoint which can supply nitrogen to fresh metallic lithium still more efficiently.
The thickness of the porous sheet is, for example, 0.05 to 1 mm.
上記多孔性シートの開口率は、リチウム部材の窒化反応をより一層速やかに進行できる観点から、好ましくは２０％以上６５％以下である。多孔性シートの開口率は、形態の違い毎に以下の式に準じて算出できる。例えばパンチングメタルなどの打抜き板の場合、穴の形状と配置の違いにより通称名が付けられ、それぞれ算出式が提供される。一例を挙げると60°千鳥型：開口率（％）＝９０．６×Ｄ２／Ｐ２、角千鳥型：開口率（％）＝１５７×Ｄ２／Ｐ２、並列型：開口率（％）＝７８．５×Ｄ２／Ｐ２、長丸穴千鳥型：開口率（％）＝｛（２×Ｗ×Ｌ）−（０．４３×Ｗ２）｝×１００／（２×ＳＰ×ＬＰ）、長丸穴並列型：開口率（％）＝｛（２×Ｗ×Ｌ）−（０．４３×Ｗ２）｝×１００／（２×ＳＰ×ＬＰ）、角穴千鳥型：開口率（％）＝Ｗ２×１００／（ＳＰ１×ＳＰ２）、角穴並列型：開口率（％）＝Ｗ２×１００／（ＳＰ１×ＳＰ２）、六角形６０°千鳥型：開口率（％）＝Ｗ２×１００／Ｐ２、長角穴千鳥型：開口率（％）＝（Ｗ×Ｌ×１００）／（ＳＰ×ＬＰ）、長角穴並列型：開口率（％）＝（Ｗ×Ｌ×１００）／（ＳＰ×ＬＰ）、以上の算出式でＤは丸穴の直径、Ｐは丸穴または六角穴の中心間距離、Ｗは長丸穴、角穴、六角穴または長角穴の短め方向長さ、Ｌは長丸穴または長角穴の長め方向長さ、ＳＰは長丸穴または長角穴の短め方向における中心間距離、ＬＰは長丸穴または長角穴の長め方向における中心間距離、ＳＰ１は角穴の短め方向における中心間距離、ＳＰ２は角穴の長め方向における中心間距離を示す。
エキスパンドメタルのような千鳥状に切れ目を入れた後で引張り加工した板の場合、開口率（％）＝〔｛ＳＷＯ×（ＬＷＯ＋Ｂ）｝／（ＳＷ×ＬＷ）〕×１００で提供される。ここでＳＷＯは開口部の短め方向長さ、ＬＷＯは開口部の長め方向長さ、ＳＷはメッシュの短め方向の中心間距離、ＬＷはメッシュの長め方向の中心間距離、Ｂはボンドの長さである。
また、メッシュクロスでは、開口率（％）＝｛Ａ／（Ａ＋ｄ）｝２×１００で提供される。ここでＡは目開きであり、Ａ＝（２５．４／Ｍ）−ｄによって算出できる。Ｍはメッシュ、ｄは線径（ｍｍ）である。
The aperture ratio of the porous sheet is preferably 20% or more and 65% or less from the viewpoint that the nitriding reaction of the lithium member can proceed more rapidly. The aperture ratio of the porous sheet can be calculated according to the following formula for each form difference. For example, in the case of a punching plate such as punching metal, a common name is given according to the difference in the shape and arrangement of the holes, and a calculation formula is provided for each. For example, 60 ° staggered type: aperture ratio (%) = 90.6 × D 2 / P 2 , square staggered type: aperture ratio (%) = 157 × D2 / P2, parallel type: aperture ratio (%) = 78.5 × D 2 / P 2 , long round hole staggered type: aperture ratio (%) = {(2 × W × L) − (0.43 × W 2 )} × 100 / (2 × SP × LP) , Long round hole parallel type: aperture ratio (%) = {(2 × W × L) − (0.43 × W 2 )} × 100 / (2 × SP × LP), square hole staggered type: aperture ratio ( %) = W 2 × 100 / (SP 1 × SP 2 ), square hole parallel type: aperture ratio (%) = W 2 × 100 / (SP 1 × SP 2 ), hexagonal 60 ° zigzag type: aperture ratio ( %) = W 2 × 100 / P 2 , long hole zigzag type: aperture ratio (%) = (W × L × 100) / (SP × LP), long hole parallel type: aperture ratio (%) = ( W × L × 100) / (SP × LP), where D is a round hole Diameter, P is the distance between the centers of round holes or hexagonal holes, W is the length in the short direction of long round holes, square holes, hexagonal holes or long square holes, L is the length in the long direction of round holes or long square holes, SP is the center-to-center distance in the short direction of the oblong hole or rectangular hole, LP is the center-to-center distance in the long direction of the oblong hole or oblong hole, SP 1 is the center-to-center distance in the short direction of the square hole, and SP 2 is The distance between the centers in the longer direction of the square holes is shown.
In the case of a plate that has been stretched after being cut in a staggered pattern, such as expanded metal, the opening ratio (%) = [{SWO × (LWO + B)} / (SW × LW)] × 100. SWO is the length in the short direction of the opening, LWO is the length in the long direction of the opening, SW is the distance between the centers in the short direction of the mesh, LW is the distance between the centers in the long direction of the mesh, and B is the length of the bond It is.
Further, in the mesh cloth, an aperture ratio (%) = {A / (A + d)} 2 × 100 is provided. Here, A is an opening, and can be calculated by A = (25.4 / M) −d. M is a mesh and d is a wire diameter (mm).
また、上記圧接部材は、リチウム部材が変質するのを抑制できる観点から、ナイロン、ステンレス（ＳＵＳ）、鉄、ニッケル、およびチタン等のリチウムと反応しない材料により構成されているのが好ましい。
また、上記圧接部材は、リチウム部材の窒化反応をより一層速やかに進行できる観点から、ステンレス、鉄、ニッケル、およびチタンから選択される一種または二種以上の材料により構成されているのが好ましく、ステンレスにより構成されているのが特に好ましい。
Moreover, it is preferable that the said press-contact member is comprised with the material which does not react with lithium, such as nylon, stainless steel (SUS), iron, nickel, and titanium from a viewpoint which can suppress that a lithium member changes in quality.
In addition, the pressure contact member is preferably composed of one or more materials selected from stainless steel, iron, nickel, and titanium from the viewpoint of allowing the nitriding reaction of the lithium member to proceed more rapidly. It is particularly preferable that it is made of stainless steel.
上記多孔性シートの形態としては、例えば、パンチングメタル、エキスパンドメタル、メッシュクロス等が挙げられる。
多孔性シートがメッシュクロスの場合、メッシュクロスを構成する細線の平均線径は、リチウム部材の窒化反応をより一層速やかに進行できる観点から、好ましくは２０μｍ以上１２０μｍ以下である。また、メッシュクロスの平均目開きは、リチウム部材の窒化反応をより一層速やかに進行できる観点から、好ましくは２０μｍ以上１６０μｍ以下である。細線の平均線径は任意の５点の線径をマイクロメータで測定し平均値を算出して得られる。平均目開きＡは、Ａ＝（２５．４／Ｍ）−ｄによって算出できる。Ｍはメッシュ、ｄは線径（ｍｍ）である。
Examples of the porous sheet include punching metal, expanded metal, and mesh cloth.
When the porous sheet is a mesh cloth, the average wire diameter of the fine wires constituting the mesh cloth is preferably 20 μm or more and 120 μm or less from the viewpoint of allowing the nitriding reaction of the lithium member to proceed more rapidly. Further, the average mesh mesh opening is preferably 20 μm or more and 160 μm or less from the viewpoint of allowing the nitriding reaction of the lithium member to proceed more rapidly. The average wire diameter of the fine wires can be obtained by measuring the wire diameters of any five points with a micrometer and calculating the average value. The average opening A can be calculated by A = (25.4 / M) −d. M is a mesh and d is a wire diameter (mm).
リチウム部材の一部の領域に圧接部材を圧接する方法としては、例えば、リチウム部材と圧接部材とを重ね合わせ、重ね合わせた積層体をプレスする方法が挙げられる。
積層体のプレスは、例えば、ロールプレス、平板プレス等により実施できる。これらの中でも、ロールプレスが好ましい。ロールプレスは、ロール間隔を設定することで一定のプレス圧を供与しながら連続的に圧接でき、量産に適しているため好ましい。
Examples of the method of pressing the pressure contact member to a partial region of the lithium member include a method in which the lithium member and the pressure contact member are overlapped and the stacked body is pressed.
The laminate can be pressed by, for example, a roll press or a flat plate press. Among these, a roll press is preferable. The roll press is preferable because it can be continuously pressed while supplying a constant press pressure by setting the roll interval, and is suitable for mass production.
プレス圧力としては特に限定されないが、圧接部材がリチウム部材の一部に食い込み剥がれない程度の圧力がよい。多孔性シートの開口率が小さいほど圧力を上げるのがよく、例えば、１〜６４ＭＰａである。 Although it does not specifically limit as a press pressure, The pressure of the grade which a press-contact member bites into a part of lithium member and is not peeled is good. The smaller the opening ratio of the porous sheet, the better the pressure is increased, for example, 1 to 64 MPa.
（リチウム部材を窒化させる工程）
つぎに、リチウム部材を窒化させる工程について説明する。
本実施形態の窒化リチウムの製造方法では、リチウム部材の一部の領域に圧接部材を圧接した積層体を窒素に接触せることにより、リチウム部材の窒化反応を進める。例えば、リチウム部材に圧接部材を接触させた状態の積層体を、窒素雰囲気に配置することにより、積層体を窒素に接触せる。
窒化反応の初期段階では、圧接部材が圧接したリチウム部材の一部の領域の周囲について窒化反応が起こり、その箇所が黒色化する。本実施形態では、この黒色化した領域を窒化起点領域（窒素開始点とも呼ぶ。）と呼ぶ。
窒化反応の初期段階ではこの窒化起点領域が複数生成し、この窒化起点領域を起点として、その周辺に窒化領域が時間の経過とともに拡大し、窒化リチウムの生成が進行する。そして、最終的にリチウム部材の全体が窒化することとなる。
(Step of nitriding lithium member)
Next, a process of nitriding the lithium member will be described.
In the method for producing lithium nitride according to the present embodiment, the nitriding reaction of the lithium member is advanced by bringing the laminated body in which the pressure contact member is pressed into a partial region of the lithium member into contact with nitrogen. For example, the laminate is brought into contact with nitrogen by placing the laminate in a state where the pressure contact member is in contact with the lithium member in a nitrogen atmosphere.
In the initial stage of the nitriding reaction, the nitriding reaction occurs around a part of the region of the lithium member that is pressed by the pressing member, and the portion is blackened. In the present embodiment, this blackened region is referred to as a nitriding start region (also referred to as a nitrogen start point).
In the initial stage of the nitriding reaction, a plurality of the nitriding origin regions are generated, and the nitriding region is expanded around the nitriding origin region as time starts, and the generation of lithium nitride proceeds. Finally, the entire lithium member is nitrided.
この窒化反応の初期段階に生成する窒素開始点は、リチウム部材上に、通常は０．１個／ｃｍ２以上、好ましくは０．５個／ｃｍ２以上、そして、好ましくは２．５個／ｃｍ２以下、より好ましくは２．０個／ｃｍ２以下生成する。窒素開始点の数は、例えば、圧接部材の種類やプレス圧力により調整できる。 The nitrogen starting point generated in the initial stage of this nitriding reaction is usually 0.1 / cm 2 or more, preferably 0.5 / cm 2 or more, and preferably 2.5 / cm 2 on the lithium member. cm 2 or less, and more preferably produces 2.0 pieces / cm 2 or less. The number of nitrogen starting points can be adjusted by, for example, the type of press contact member and the press pressure.
本実施形態の窒化リチウムの製造方法では、リチウム部材の窒化反応には、窒素ガスを使用する。窒素ガスは、リチウムと反応し易く、安価でかつ毒性も無い。
窒素ガス中の酸素濃度と水分濃度は低いほど好ましい。これにより、リチウムの酸化腐食を抑制し、窒化リチウムの形成を促進することができる。また、窒化リチウムに酸化リチウムや水酸化リチウムの混入を抑制することができる。
また、窒素ガスの純度は、９９．９９％以上が好ましい。
In the method for producing lithium nitride of this embodiment, nitrogen gas is used for the nitriding reaction of the lithium member. Nitrogen gas easily reacts with lithium, is inexpensive and has no toxicity.
The oxygen concentration and water concentration in nitrogen gas are preferably as low as possible. Thereby, the oxidative corrosion of lithium can be suppressed and formation of lithium nitride can be promoted. Further, mixing of lithium oxide and lithium hydroxide into lithium nitride can be suppressed.
Further, the purity of the nitrogen gas is preferably 99.99% or more.
リチウム部材の窒化反応の際の温度は、窒化リチウムの生成を安全かつ速やかに進行させる観点から、１０℃以上１２０℃以下の範囲内が好ましく、２０℃以上８０℃以下の範囲内がより好ましい。
リチウム部材の窒化反応をおこなう時間は、例えば、０．５時間以上２４時間以下である。
The temperature during the nitriding reaction of the lithium member is preferably in the range of 10 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and more preferably in the range of 20 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, from the viewpoint of safely and promptly generating lithium nitride.
The time for performing the nitriding reaction of the lithium member is, for example, not less than 0.5 hours and not more than 24 hours.
金属リチウムと窒素とを反応させて窒化リチウムを生成する方法の一例として、以下の方法が挙げられる。
まず、図１（ａ）に示すように、窒素雰囲気またはアルゴン雰囲気下で、リチウム部材１０１と圧接部材１０２とを圧延ロール１０３を用いて圧接し、積層体１００を得る。次いで、その積層体１００を窒素雰囲気下に静置することにより、リチウム部材１０１の窒化反応をおこなう方法である（図１（ｂ））。
The following method is mentioned as an example of the method of producing lithium nitride by reacting metallic lithium with nitrogen.
First, as shown in FIG. 1A, the
また、他の方法としては、以下の方法が挙げられる。
まず、図２（ａ）に示すように、例えば、窒素雰囲気またはアルゴン雰囲気下で、圧延ロール１０３を用いてリチウムインゴット１０４を圧延し、箔状のリチウム部材１０１を連続的に作製する。つづいて、得られたリチウム部材１０１を連続的に窒素雰囲気下（図２（ｂ））に供給し、圧接部材供給リール１０５から供給された圧接部材１０２と積層する。次いで、圧延ロール１０３を用いてこれらを圧接し、積層体を作製する。そして、得られた積層体を積層体巻き取りリール１０６で巻き取る方法である。この方法によれば、連続的にリチウム部材１０１の窒化反応をおこなうことができるため、生産性の観点から好ましい。
Moreover, the following method is mentioned as another method.
First, as shown in FIG. 2A, for example, a
（リチウム部材から圧接部材を分離する工程）
必要に応じて、リチウム部材の窒化反応が完了した後に、リチウム部材から圧接部材を分離する。これにより、窒化リチウムの塊を得ることができる。圧接部材として、前述した多孔性シートを用いると、リチウム部材から圧接部材を容易に分離することができる。
(Step of separating the pressure contact member from the lithium member)
If necessary, after the nitriding reaction of the lithium member is completed, the pressure contact member is separated from the lithium member. Thereby, a lump of lithium nitride can be obtained. When the porous sheet described above is used as the pressure contact member, the pressure contact member can be easily separated from the lithium member.
（リチウム部材を粉砕して粉状にする工程）
必要に応じて、圧接部材から分離したリチウム部材を粉砕して粉状にする。これにより、粉状の窒化リチウムを得ることができる。粉状にする方法は特に限定されず、一般的に公知の粉砕手段によりおこなうことができる。
(Process to pulverize lithium material into powder)
If necessary, the lithium member separated from the pressure contact member is pulverized into powder. Thereby, powdery lithium nitride can be obtained. The method for forming the powder is not particularly limited, and can be generally performed by a known pulverization means.
（第２の実施形態）
つぎに、本発明に係る第２の実施形態の窒化リチウムの製造方法について説明する。本実施形態の窒化リチウムの製造方法は、以下の２つの工程を含んでいる。
（１）リチウム部材上に、単位面積あたりの数密度が０．１個／ｃｍ２以上、好ましくは０．５個／ｃｍ２以上、そして、好ましくは２．５個／ｃｍ２以下、より好ましくは２．０個／ｃｍ２以下の窒化開始点を形成する工程
（２）上記リチウム部材に窒素を接触させることにより、上記窒化開始点を起点としてその周辺に窒化領域を拡大させ、最終的に上記リチウム部材の全体を窒化させる工程
(Second Embodiment)
Next, a method for producing lithium nitride according to the second embodiment of the present invention will be described. The method for producing lithium nitride of this embodiment includes the following two steps.
(1) On the lithium member, the number density per unit area is 0.1 piece / cm 2 or more, preferably 0.5 piece / cm 2 or more, and preferably 2.5 pieces / cm 2 or less, more preferably Is a step of forming a nitriding start point of 2.0 pieces / cm 2 or less. (2) By bringing nitrogen into contact with the lithium member, a nitriding region is expanded around the starting point of the nitriding start point, and finally Step of nitriding the entire lithium member
本実施形態の窒化リチウムの製造方法によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the method for producing lithium nitride of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
以下、各工程について詳細に説明する。 Hereinafter, each step will be described in detail.
（窒化開始点を形成する工程）
はじめに、リチウム部材上に窒化開始点を形成する工程について説明する。
リチウム部材上に、単位面積あたりの数密度が０．１個／ｃｍ２以上、好ましくは０．５個／ｃｍ２以上、そして、好ましくは２．５個／ｃｍ２以下、より好ましくは２．０個／ｃｍ２以下の窒化開始点を形成する方法としては特に限定されないが、例えば、第１の実施形態で述べたように、以下の方法が挙げられる。
まず、リチウム部材の一部の領域に圧接部材を圧接することで、リチウム部材を変形させ、リチウム部材と圧接部材との複数の接触部位周辺に新鮮な金属リチウムをそれぞれ露出させる。次いで、得られた積層体を窒素雰囲気に配置することにより、露出した新鮮な金属リチウムに窒素を触れさせて窒化し、窒化開始点を形成する。
この窒素開始点の数は、例えば、圧接部材の種類やプレス圧力により調整できる。
(Step of forming nitriding start point)
First, the process of forming the nitriding start point on the lithium member will be described.
On the lithium member, the number density per unit area is 0.1 piece / cm 2 or more, preferably 0.5 piece / cm 2 or more, and preferably 2.5 pieces / cm 2 or less, more preferably 2. The method for forming the nitriding start point of 0 pieces / cm 2 or less is not particularly limited. For example, as described in the first embodiment, the following method may be mentioned.
First, a pressure contact member is press-contacted to a partial region of the lithium member to deform the lithium member, and fresh metal lithium is exposed around a plurality of contact sites between the lithium member and the pressure contact member. Next, by placing the obtained laminate in a nitrogen atmosphere, the exposed fresh metallic lithium is nitrided by contacting nitrogen to form a nitriding start point.
The number of nitrogen start points can be adjusted by, for example, the type of press contact member and the press pressure.
このとき、使用するリチウム部材および圧接部材は、第１の実施形態で述べたものと同様のものを用いることができる。ここでは説明は省略する。
また、リチウム部材の一部の領域に圧接部材を圧接する方法も、第１の実施形態で述べた方法と同様の方法を用いることができる。ここでは説明は省略する。
At this time, the same lithium member and pressure contact member as those described in the first embodiment can be used. The description is omitted here.
In addition, a method similar to the method described in the first embodiment can be used as a method of pressing the pressure contact member to a partial region of the lithium member. The description is omitted here.
（リチウム部材の全体を窒化させる工程）
つぎに、リチウム部材の全体を窒化させる工程について説明する。
まず、窒化開始点が生成したリチウム部材を、窒素雰囲気にそのまま保持するか、あるいは別に調整した窒素雰囲気下に配置する。これにより、生成した窒化開始点を起点として、その周辺に窒化領域が時間の経過とともに拡大し、窒化リチウムの生成が進行する。そして、最終的にリチウム部材の全体が窒化することとなる。
(Step of nitriding the entire lithium member)
Next, the process of nitriding the entire lithium member will be described.
First, the lithium member in which the nitriding start point is generated is kept as it is in a nitrogen atmosphere, or is placed in a separately adjusted nitrogen atmosphere. As a result, starting from the generated nitriding start point, the nitriding region expands around it and the generation of lithium nitride proceeds. Finally, the entire lithium member is nitrided.
このとき、使用する窒素ガスは、第１の実施形態で述べたものと同様のものを用いることができる。ここでは説明は省略する。 At this time, the same nitrogen gas as described in the first embodiment can be used. The description is omitted here.
また、窒化反応の条件も、第１の実施形態で述べた条件と同様の条件を用いることができる。ここでは説明は省略する。 Moreover, the conditions similar to the conditions described in the first embodiment can be used as the conditions for the nitriding reaction. The description is omitted here.
（リチウム部材から圧接部材を分離する工程）
第１の実施形態と同様に、必要に応じて、リチウム部材の窒化反応が完了した後に、リチウム部材から圧接部材を分離する。これにより、窒化リチウムの塊を得ることができる。圧接部材として多孔性シートを用いると、リチウム部材から圧接部材を容易に分離することができる。
(Step of separating the pressure contact member from the lithium member)
Similar to the first embodiment, if necessary, after the nitriding reaction of the lithium member is completed, the pressure contact member is separated from the lithium member. Thereby, a lump of lithium nitride can be obtained. When a porous sheet is used as the pressure contact member, the pressure contact member can be easily separated from the lithium member.
（リチウム部材を粉砕して粉状にする工程）
第１の実施形態と同様に、必要に応じて、圧接部材から分離したリチウム部材を粉砕して粉状にする。これにより、粉状の窒化リチウムを得ることができる。粉状にする方法は特に限定されず、一般的に公知の方法によりおこなうことができる。
(Process to pulverize lithium material into powder)
As in the first embodiment, the lithium member separated from the pressure contact member is pulverized into powder as necessary. Thereby, powdery lithium nitride can be obtained. The method for forming the powder is not particularly limited, and can be generally performed by a known method.
第１の実施形態および第２の実施形態の製造方法により得られた窒化リチウムは、例えば、リチウムイオン電池用の固体電解質、リチウムイオン電池用電極材料、化学薬品用の中間原料として好適に用いることができる。第１の実施形態および第２の実施形態の製造方法により得られた窒化リチウムは、高純度であるため、特に高純度が求められるリチウムイオン電池用の固体電解質およびリチウムイオン電池用電極材料用の原料として好適に用いることができる。 The lithium nitride obtained by the manufacturing method of the first embodiment and the second embodiment is preferably used as, for example, a solid electrolyte for a lithium ion battery, an electrode material for a lithium ion battery, or an intermediate material for a chemical. Can do. Since the lithium nitride obtained by the manufacturing method of the first embodiment and the second embodiment is highly pure, it is particularly suitable for a solid electrolyte for a lithium ion battery and an electrode material for a lithium ion battery that require high purity. It can be suitably used as a raw material.
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
以下、参考形態の例を付記する。
＜付記＞
（付記１）
リチウム部材の一部の領域に圧接部材を圧接することで、前記リチウム部材を変形させる工程と、
前記圧接部材を接触させた状態で、変形した前記リチウム部材に窒素を接触させて前記リチウム部材を窒化させる工程と、
を含む、窒化リチウムの製造方法。
（付記２）
付記１に記載の窒化リチウムの製造方法において、
前記リチウム部材を窒化させる前記工程では、
前記一部の領域の周囲を窒化させて窒化起点領域を生成させ、前記窒化起点領域を起点としてその周辺に窒化領域を拡大させ、最終的に前記リチウム部材の全体を窒化させる、窒化リチウムの製造方法。
（付記３）
付記１または２に記載の窒化リチウムの製造方法において、
前記リチウム部材が金属リチウム箔である、窒化リチウムの製造方法。
（付記４）
付記１乃至３いずれか一つに記載の窒化リチウムの製造方法において、
前記圧接部材は多孔性シートである、窒化リチウムの製造方法。
（付記５）
付記４に記載の窒化リチウムの製造方法において、
前記多孔性シートの開口率が２０％以上６５％以下である、窒化リチウムの製造方法。
（付記６）
付記４または５に記載の窒化リチウムの製造方法において、
前記多孔性シートの孔は貫通孔である、窒化リチウムの製造方法。
（付記７）
付記４乃至６いずれか一つに記載の窒化リチウムの製造方法において、
前記多孔性シートの形態はパンチングメタル、エキスパンドメタル、またはメッシュクロスである、窒化リチウムの製造方法。
（付記８）
付記４乃至６いずれか一つに記載の窒化リチウムの製造方法において、
前記多孔性シートはメッシュクロスであり、
前記メッシュクロスを構成する細線の平均線径が２０μｍ以上１２０μｍ以下である、窒化リチウムの製造方法。
（付記９）
付記８に記載の窒化リチウムの製造方法において、
前記メッシュクロスの平均目開きが２０μｍ以上１６０μｍ以下である、窒化リチウムの製造方法。
（付記１０）
付記１乃至９いずれか一つに記載の窒化リチウムの製造方法において、
前記圧接部材はリチウムと反応しない材料により構成されている、窒化リチウムの製造方法。
（付記１１）
付記１０に記載の窒化リチウムの製造方法において、
前記圧接部材はステンレス、鉄、ニッケル、およびチタンから選択される一種または二種以上の材料により構成されている、窒化リチウムの製造方法。
（付記１２）
付記１乃至１１いずれか一つに記載の窒化リチウムの製造方法において、
前記リチウム部材を変形させる前記工程では、
ロールプレスにより、前記リチウム部材上に前記圧接部材を圧接する、窒化リチウムの製造方法。
（付記１３）
付記１乃至１２いずれか一つに記載の窒化リチウムの製造方法において、
前記リチウム部材の窒化反応が完了した後に、前記リチウム部材から前記圧接部材を分離する工程をさらに含む、窒化リチウムの製造方法。
（付記１４）
付記１３に記載の窒化リチウムの製造方法において、
前記圧接部材から分離した前記リチウム部材を粉砕して粉状にする工程をさらに含む、窒化リチウムの製造方法。
（付記１５）
リチウム部材上に、単位面積あたりの数密度が０．１個／ｃｍ ２ 以上の窒化開始点を形成する工程と、
前記リチウム部材に窒素を接触させることにより、前記窒化開始点を起点としてその周辺に窒化領域を拡大させ、最終的に前記リチウム部材の全体を窒化させる工程と、
を含む、窒化リチウムの製造方法。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these are illustrations of this invention and various structures other than the above are also employable.
Hereinafter, examples of the reference form will be added.
<Appendix>
(Appendix 1)
A step of deforming the lithium member by press-contacting the pressure contact member to a partial region of the lithium member;
A step of nitriding the lithium member by bringing nitrogen into contact with the deformed lithium member while the pressure contact member is in contact; and
A method for producing lithium nitride, comprising:
(Appendix 2)
In the method for producing lithium nitride according to appendix 1,
In the step of nitriding the lithium member,
Production of lithium nitride in which the periphery of the partial region is nitrided to generate a nitriding origin region, the nitriding region is expanded around the nitriding origin region, and finally the entire lithium member is nitrided Method.
(Appendix 3)
In the method for producing lithium nitride according to appendix 1 or 2,
The method for producing lithium nitride, wherein the lithium member is a metal lithium foil.
(Appendix 4)
In the method for producing lithium nitride according to any one of appendices 1 to 3,
The method for producing lithium nitride, wherein the pressure contact member is a porous sheet.
(Appendix 5)
In the method for producing lithium nitride according to appendix 4,
A method for producing lithium nitride, wherein an opening ratio of the porous sheet is 20% or more and 65% or less.
(Appendix 6)
In the method for producing lithium nitride according to appendix 4 or 5,
The method for producing lithium nitride, wherein the holes of the porous sheet are through holes.
(Appendix 7)
In the method for producing lithium nitride according to any one of appendices 4 to 6,
The method for producing lithium nitride, wherein the porous sheet is a punching metal, an expanded metal, or a mesh cloth.
(Appendix 8)
In the method for producing lithium nitride according to any one of appendices 4 to 6,
The porous sheet is a mesh cloth;
The manufacturing method of lithium nitride whose average wire diameter of the fine wire which comprises the said mesh cloth is 20 micrometers or more and 120 micrometers or less.
(Appendix 9)
In the method for producing lithium nitride according to appendix 8,
The method for producing lithium nitride, wherein an average opening of the mesh cloth is 20 μm or more and 160 μm or less.
(Appendix 10)
In the method for producing lithium nitride according to any one of appendices 1 to 9,
The method for producing lithium nitride, wherein the pressure contact member is made of a material that does not react with lithium.
(Appendix 11)
In the method for producing lithium nitride according to appendix 10,
The said press-contact member is a manufacturing method of lithium nitride comprised by the material of 1 type, or 2 or more types selected from stainless steel, iron, nickel, and titanium.
(Appendix 12)
In the method for producing lithium nitride according to any one of appendices 1 to 11,
In the step of deforming the lithium member,
A method for producing lithium nitride, wherein the pressure contact member is pressed onto the lithium member by a roll press.
(Appendix 13)
In the method for producing lithium nitride according to any one of appendices 1 to 12,
A method for producing lithium nitride, further comprising a step of separating the pressure contact member from the lithium member after the nitriding reaction of the lithium member is completed.
(Appendix 14)
In the method for producing lithium nitride according to attachment 13,
A method for producing lithium nitride, further comprising a step of pulverizing and powdering the lithium member separated from the pressure contact member.
(Appendix 15)
Forming a nitriding start point having a number density per unit area of 0.1 piece / cm 2 or more on the lithium member;
Nitrogen is brought into contact with the lithium member to expand a nitriding region around the starting point of nitriding, and finally nitriding the entire lithium member;
A method for producing lithium nitride, comprising:
なお、当然ながら、上述した第１の実施形態および第２の実施形態は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。 Of course, the first embodiment and the second embodiment described above can be combined within a range in which the contents do not conflict with each other.
以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, although an example and a comparative example explain the present invention, the present invention is not limited to these.
（実施例１）
窒素雰囲気のＳＵＳ製グローボックス中で、純度９９．７％の金属リチウム箔（本城金属社製、厚さ１ｍｍ）を５０ｍｍ×５０ｍｍに切断した。この５０ｍｍ×５０ｍｍの金属リチウム箔の両面に、ＳＵＳ３０４製メッシュクロス（平均線径６５μｍ、平均目開き１０４μｍ、開口率３８．０％、厚さ０．１ｍｍ、日本メッシュ工業社製）をロールプレスで圧接した。ここで、ロールプレスによる圧接では、ＳＵＳ３０４製メッシュクロスがリチウム箔に食い込み剥がれない程度とした。
ＳＵＳ３０４製メッシュクロスが圧接された金属リチウム箔は、そのままＳＵＳ製グローブボックス中に２５℃で放置した。ＳＵＳ３０４製メッシュクロスの複数の開口部からリチウムの窒化が始まり、円を描くように窒化領域が広がっていった。ロールプレスから１０時間後には金属リチウム箔の全面が黒色化し、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いたＸ線回折から全面にわたって窒化リチウムが生成していることを確認した。このとき、ＳＵＳ３０４製メッシュクロスは容易に剥離でき、窒化リチウムの塊を分離することができた。
Example 1
In a SUS glow box in a nitrogen atmosphere, a metal lithium foil with a purity of 99.7% (Honjo Metal Co., Ltd., thickness: 1 mm) was cut into 50 mm × 50 mm. SUS304 mesh cloth (average wire diameter 65 μm,
The metal lithium foil to which the SUS304 mesh cloth was press-contacted was left as it was at 25 ° C. in the SUS glove box. The nitriding of lithium started from a plurality of openings of the mesh cloth made of SUS304, and the nitriding region spread like a circle. After 10 hours from the roll press, the entire surface of the metal lithium foil was blackened, and it was confirmed that lithium nitride was formed over the entire surface from X-ray diffraction using an X-ray diffractometer (XRD). At this time, the mesh cloth made of SUS304 could be easily peeled off, and the lithium nitride lump could be separated.
ここで、ロールプレスから１０時間後の窒化率を以下の式より算出した。
窒化率 [％]＝１００×（ロールプレスから１０時間後の金属リチウム箔の黒色化領域の表面積）／（金属リチウム箔の表面積）
また、メッシュクロスを金属リチウム箔に圧接後、金属リチウム箔の全面が窒化して黒色化するまでにかかった時間を窒化完了時間とした。
また、メッシュクロスを金属リチウム箔に圧接し、その積層体を３０分放置した際に、リチウム箔の表面に発生した黒色部分を窒化開始点とし、１ｃｍ２あたりの窒素開始点の数を求めた。
得られた結果を表１に示す。
Here, the nitriding rate after 10 hours from the roll press was calculated from the following formula.
Nitriding rate [%] = 100 × (surface area of blackened region of metallic lithium foil after 10 hours from roll press) / (surface area of metallic lithium foil)
The time taken for the entire surface of the metal lithium foil to be nitrided and blackened after the mesh cloth was pressed against the metal lithium foil was defined as the nitridation completion time.
Further, when the mesh cloth was pressed against the metal lithium foil and the laminate was allowed to stand for 30 minutes, the black portion generated on the surface of the lithium foil was taken as the nitriding start point, and the number of nitrogen start points per 1 cm 2 was determined. .
The obtained results are shown in Table 1.
（実施例２）
実施例１のＳＵＳ３０４製メッシュクロスの代わりにＳＵＳ３０４製パンチングメタル（平均穴径φ０．５ｍｍ、平均穴ピッチ１ｍｍ、開口率２２．７％、厚さ０．５ｍｍ、スズキテクノス社製）を使用した以外は実施例１と同様に金属リチウム箔の窒化反応をおこなった。得られた結果を表１に示す。
(Example 2)
Except for using SUS304 punching metal (average hole diameter φ0.5 mm, average hole pitch 1 mm, aperture ratio 22.7%, thickness 0.5 mm, manufactured by Suzuki Technos) instead of the SUS304 mesh cloth of Example 1. In the same manner as in Example 1, the metal lithium foil was subjected to nitriding reaction. The obtained results are shown in Table 1.
（実施例３）
金属リチウム箔の大きさを５０ｍｍ×３５ｍｍに変更し、かつ、実施例１のＳＵＳ３０４製メッシュクロスの代わりにナイロン製メッシュクロス（平均線径４３μｍ、平均目開き６７μｍ、開口率３７．０％、厚さ０．０７５ｍｍ、ＮＢＣメッシュテック社製）を使用した以外は実施例１と同様に金属リチウム箔の窒化反応をおこなった。得られた結果を表１に示す。
(Example 3)
The size of the metal lithium foil was changed to 50 mm × 35 mm, and instead of the SUS304 mesh cloth of Example 1, a nylon mesh cloth (average wire diameter 43 μm, average aperture 67 μm, aperture ratio 37.0%, thickness The metal lithium foil was nitrided in the same manner as in Example 1 except that 0.075 mm (manufactured by NBC Meshtec) was used. The obtained results are shown in Table 1.
（実施例４）
実施例１のＳＵＳ３０４製メッシュクロスの代わりにチタン製パンチングメタル（平均穴径φ０．５ｍｍ、平均穴ピッチ１ｍｍ、開口率２２．７％、厚さ０．５ｍｍ、スズキテクノス社製）を使用した以外は実施例１と同様に金属リチウム箔の窒化反応をおこなった。得られた結果を表１に示す。
Example 4
A titanium punching metal (average hole diameter φ0.5 mm, average hole pitch 1 mm, aperture ratio 22.7%, thickness 0.5 mm, manufactured by Suzuki Technos Co., Ltd.) was used in place of the SUS304 mesh cloth of Example 1. In the same manner as in Example 1, the metal lithium foil was subjected to nitriding reaction. The obtained results are shown in Table 1.
（実施例５）
実施例１のＳＵＳ３０４製メッシュクロスの代わりにニッケル製メッシュクロス（平均線径６５μｍ、平均目開き１０４μｍ、開口率３８．０％、厚さ０．５ｍｍ、日本メッシュ工業社製）を使用した以外は実施例１と同様に金属リチウム箔の窒化反応をおこなった。得られた結果を表１に示す。
(Example 5)
A nickel mesh cloth (average wire diameter 65 μm,
（実施例６）
実施例１のＳＵＳ３０４製メッシュクロスの代わりにＳＵＳ３０４製エキスパンドメタル（メッシュ寸法３ｍｍ×６ｍｍ、板厚０．６ｍｍ、開口率４２．６％、奥谷金網製作所社製）を使用した以外は実施例１と同様に金属リチウム箔の窒化反応をおこなった。得られた結果を表１に示す。
(Example 6)
Example 1 with the exception of using SUS304 expanded metal (mesh size 3 mm × 6 mm, plate thickness 0.6 mm, aperture ratio 42.6%, manufactured by Okutani Wire Mesh Co., Ltd.) instead of the SUS304 mesh cloth of Example 1. Similarly, nitriding reaction of metallic lithium foil was performed. The obtained results are shown in Table 1.
（実施例7）
実施例１のＳＵＳ３０４製メッシュクロスの代わりにＳＵＳ３０４製パンチングメタル（平均穴径φ５ｍｍ、平均穴ピッチ６ｍｍ、開口率６２．９％、厚さ０．１ｍｍ、三和打抜工業社製）を使用した以外は実施例１と同様に金属リチウム箔の窒化反応をおこなった。得られた結果を表１に示す。
(Example 7)
Instead of the SUS304 mesh cloth of Example 1, a SUS304 punching metal (average hole diameter φ5 mm, average hole pitch 6 mm, aperture ratio 62.9%, thickness 0.1 mm, manufactured by Sanwa Stamping Industry Co., Ltd.) was used. Except for the above, the nitriding reaction of the metal lithium foil was performed in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
（比較例１）
実施例１のＳＵＳ３０４製メッシュクロスを用いない以外は実施例１と同様に金属リチウム箔の窒化反応をおこなった。得られた結果を表１に示す。
(Comparative Example 1)
A metal lithium foil was nitrided in the same manner as in Example 1 except that the SUS304 mesh cloth of Example 1 was not used. The obtained results are shown in Table 1.
１００ 積層体
１０１ リチウム部材
１０２ 圧接部材
１０３ 圧延ロール
１０４ リチウムインゴット
１０５ 圧接部材供給リール
１０６ 積層体巻き取りリール
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記圧接部材を接触させた状態で、変形した前記リチウム部材に窒素を接触させて前記リチウム部材を窒化させる工程と、
を含む、窒化リチウムの製造方法であって、
前記圧接部材は多孔性シートであり、
前記多孔性シートの開口率が２０％以上６５％以下であり、
前記圧接部材はステンレス、ニッケル、およびチタンから選択される一種または二種以上の材料により構成されており、
前記リチウム部材を窒化させる前記工程では、窒化反応の初期段階において、前記リチウム部材上に、単位面積あたりの数密度が０．５個／ｃｍ ２ 以上の窒化起点領域を形成する、窒化リチウムの製造方法。 A step of deforming the lithium member by press-contacting a pressure contact member to a partial region of the lithium member, and exposing fresh metallic lithium around a contact portion between the lithium member and the pressure contact member;
A step of nitriding the lithium member by bringing nitrogen into contact with the deformed lithium member while the pressure contact member is in contact; and
A method for producing lithium nitride, comprising:
The pressure contact member is a porous sheet,
The aperture ratio of the porous sheet is 20% or more and 65% or less,
The pressure contact member is stainless steel, nickel, and is constituted by one or two or more materials selected from titanium,
In the step of nitriding the lithium member, in the initial stage of the nitriding reaction, a nitriding origin region having a number density per unit area of 0.5 / cm 2 or more is formed on the lithium member. Method.
前記リチウム部材を窒化させる前記工程では、
前記一部の領域の周囲を窒化させて前記窒化起点領域を生成させ、前記窒化起点領域を起点としてその周辺に窒化領域を拡大させ、最終的に前記リチウム部材の全体を窒化させる、窒化リチウムの製造方法。 The method for producing lithium nitride according to claim 1,
In the step of nitriding the lithium member,
By nitriding the periphery of the partial region to generate the nitride starting point region, the nitride starting point region to the surrounding starting to expand the nitrided region, the whole finally the lithium member is nitrided, the lithium nitride Production method.
前記リチウム部材が金属リチウム箔である、窒化リチウムの製造方法。 The method for producing lithium nitride according to claim 1 or 2,
The method for producing lithium nitride, wherein the lithium member is a metal lithium foil.
前記多孔性シートの孔は貫通孔である、窒化リチウムの製造方法。 In the manufacturing method of lithium nitride as described in any one of Claims 1 thru | or 3,
The method for producing lithium nitride, wherein the holes of the porous sheet are through holes.
前記多孔性シートの形態はパンチングメタル、エキスパンドメタル、またはメッシュクロスである、窒化リチウムの製造方法。 In the manufacturing method of the lithium nitride as described in any one of Claims 1 thru | or 4,
The method for producing lithium nitride, wherein the porous sheet is a punching metal, an expanded metal, or a mesh cloth.
前記多孔性シートはメッシュクロスであり、
前記メッシュクロスを構成する細線の平均線径が２０μｍ以上１２０μｍ以下である、窒化リチウムの製造方法。 The method for producing lithium nitride according to any one of claims 1 to 5,
The porous sheet is a mesh cloth;
The manufacturing method of lithium nitride whose average wire diameter of the fine wire which comprises the said mesh cloth is 20 micrometers or more and 120 micrometers or less.
前記メッシュクロスの平均目開きが２０μｍ以上１６０μｍ以下である、窒化リチウムの製造方法。 The method for producing lithium nitride according to claim 6,
The method for producing lithium nitride, wherein an average opening of the mesh cloth is 20 μm or more and 160 μm or less.
前記リチウム部材を変形させる前記工程では、
ロールプレスにより、前記リチウム部材上に前記圧接部材を圧接する、窒化リチウムの製造方法。 In the manufacturing method of lithium nitride as described in any one of Claims 1 thru | or 7,
In the step of deforming the lithium member,
A method for producing lithium nitride, wherein the pressure contact member is pressed onto the lithium member by a roll press.
前記リチウム部材の窒化反応が完了した後に、前記リチウム部材から前記圧接部材を分離する工程をさらに含む、窒化リチウムの製造方法。 The method for producing lithium nitride according to any one of claims 1 to 8,
A method for producing lithium nitride, further comprising a step of separating the pressure contact member from the lithium member after the nitriding reaction of the lithium member is completed.
前記圧接部材から分離した前記リチウム部材を粉砕して粉状にする工程をさらに含む、窒化リチウムの製造方法。 The method for producing lithium nitride according to claim 9,
A method for producing lithium nitride, further comprising a step of pulverizing and powdering the lithium member separated from the pressure contact member.
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