JP6396938B2 - Heat treatment container for positive electrode active material of lithium battery - Google Patents

Heat treatment container for positive electrode active material of lithium battery Download PDF

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Description

本発明は、リチウム電池の正極活物質を製造するときに用いるリチウム電池の正極活物質用熱処理容器に関する。   The present invention relates to a heat treatment container for a positive electrode active material of a lithium battery used when producing a positive electrode active material of a lithium battery.

種々の化合物、特に無機系化合物が熱処理工程を経て製造されている。熱処理(加熱)は、通常、耐熱性の熱処理容器に被熱処理化合物(無機系化合物やその原料)を配した状態で行われる。熱処理容器には、耐熱性だけでなく、被熱処理化合物に対して安定であることが求められている。   Various compounds, particularly inorganic compounds, are produced through a heat treatment step. The heat treatment (heating) is usually performed in a state where a heat-treated compound (an inorganic compound or a raw material thereof) is arranged in a heat-resistant heat treatment container. The heat treatment container is required not only to have heat resistance but also to be stable with respect to the heat treatment compound.

上記の熱処理工程を経て製造される無機系化合物のひとつに、リチウムを含有する化合物がある。このリチウム含有化合物は、例えば、リチウム電池やリチウムイオン電池の正極活物質に用いられている、LiMnO系化合物、LiNi1/3Co1/3Mn1/3系化合物、LiMn系化合物、LiCoO系化合物、LiNiO系化合物、をあげることができる。以下、リチウム電池やリチウムイオン電池等のリチウム含有化合物を正極活物質に用いる電池をリチウム電池と総称する。 One of the inorganic compounds produced through the heat treatment step is a compound containing lithium. This lithium-containing compound is, for example, a LiMnO 2 -based compound, a LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 -based compound, or LiMn 2 O 4 that is used in a positive electrode active material of a lithium battery or a lithium ion battery. Compounds, LiCoO 2 compounds, and LiNiO 2 compounds. Hereinafter, batteries using a lithium-containing compound such as a lithium battery or a lithium ion battery as a positive electrode active material are collectively referred to as a lithium battery.

リチウム電池の正極活物質(リチウム含有化合物)は、原料粉末を焼成して製造される。このリチウム含有化合物の原料粉末の熱処理(焼成)は、一般的にアルミナ、ムライト、コージェライト、スピネル等の耐熱性を備えた材質を主な構成成分として焼成された熱処理容器(熱処理容器,匣鉢)に収納して行われる。   A positive electrode active material (lithium-containing compound) of a lithium battery is produced by firing raw material powder. The heat treatment (firing) of the raw material powder of this lithium-containing compound is generally a heat treatment container (heat treatment container, mortar) fired mainly using a material having heat resistance such as alumina, mullite, cordierite, spinel, etc. ).

コージェライトは、高い耐熱衝撃性を有するため、繰り返しの熱処理での利用に効果を発揮する。しかし、コージェライトは、リチウム含有化合物との反応性が高く、反応によって、リチウムが熱処理容器に移動することによりリチウム含有化合物のリチウム濃度が低下することや、熱処理容器表層の剥離によりリチウム含有化合物へ不純物が混入するという問題があった。特に、リチウム電池の正極活物質においては、熱処理容器との反応によってリチウム電池の電池性能の低下を引き起こすおそれがある。   Since cordierite has high thermal shock resistance, it is effective for repeated heat treatment. However, cordierite is highly reactive with lithium-containing compounds, and as a result of the reaction, lithium moves to the heat treatment container, the lithium concentration of the lithium-containing compound decreases, or the surface layer of the heat treatment container peels off into a lithium-containing compound. There was a problem that impurities were mixed. In particular, in the positive electrode active material of a lithium battery, the battery performance of the lithium battery may be deteriorated due to the reaction with the heat treatment container.

スピネルは、リチウム含有化合物との反応性は低いが、熱膨張係数が高く、含有率が高くなるほど、熱衝撃による割れが生じやすくなるという問題があった。すなわち、短期の昇降温の繰り返しで熱処理容器を使用できなくなる。この結果、スピネルの含有率を高くすることが困難となっていた。
このような熱処理容器は、例えば、特許文献1〜2に記載されている。
Although spinel has low reactivity with lithium-containing compounds, there is a problem that the thermal expansion coefficient is high, and the higher the content rate, the more easily cracking occurs due to thermal shock. That is, it becomes impossible to use the heat treatment container by repeated heating and cooling in a short period. As a result, it has been difficult to increase the spinel content.
Such heat treatment containers are described in Patent Documents 1 and 2, for example.

特許文献1には、全体の質量を100%としたときに、5〜45%のアルミナ粉末と、0〜35%のムライト粉末と、5〜40%のコージェライト粉末と、5〜30%のスピネル粉末と、を有する混合粉末を焼成して形成されている熱処理容器が記載されている。   In Patent Document 1, when the total mass is 100%, 5-45% alumina powder, 0-35% mullite powder, 5-40% cordierite powder, 5-30% A heat treatment container formed by firing a mixed powder having spinel powder is described.

特許文献2には、 スピネルを40質量%〜60質量%、コージェライトを20質量%〜40質量%、及びムライトを0質量%〜40質量%含有し、Al成分を56質量%〜65質量%、MgO成分を14質量%〜23質量%、及びSiO成分を15質量%〜25質量%含有し、Al成分、MgO成分及びSiO成分の合計が95質量%以上であり、気孔率が30%以下である匣鉢が記載されている。 Patent Document 2 contains 40% to 60% by weight of spinel, 20% to 40% by weight of cordierite, 0% to 40% by weight of mullite, and 56% by weight of Al 2 O 3 component. 65 wt%, the MgO component 14 wt% to 23 wt%, and the SiO 2 component contained 15 wt% to 25 wt%, Al 2 O 3 component, a total of MgO component and SiO 2 component is 95 mass% or more There is described a mortar with a porosity of 30% or less.

特開2014−227327号公報JP 2014-227327 A 特開2011−117663号公報JP 2011-117663 A

従来の熱処理容器は、リチウム含有化合物との反応性が低い無機材料で形成することで、耐反応性を高めている。しかしながら、従来の熱処理容器では、繰り返し焼成を行うと耐熱衝撃性の低さから割れが発生するという問題があった。このため、熱処理容器には、繰り返しの使用によって発生する割れを抑えることが求められている。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、優れた耐反応性と耐熱衝撃性をもち、割れに対する抵抗(優れた耐割れ性)を兼ね備えたリチウム電池の正極活物質用熱処理容器を提供することを課題とする。
The conventional heat treatment container is made of an inorganic material having low reactivity with the lithium-containing compound, thereby improving the reaction resistance. However, the conventional heat treatment container has a problem that cracking occurs due to low thermal shock resistance when repeated firing is performed. For this reason, it is calculated | required by heat processing container to suppress the crack which generate | occur | produces by repeated use.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a heat treatment container for a positive electrode active material of a lithium battery having excellent reaction resistance and thermal shock resistance and having resistance to cracking (excellent crack resistance). The task is to do.

上記課題を解決するために熱処理容器について検討を重ねた結果、本発明を完成させた。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention was completed as a result of repeated studies on heat treatment containers.

本発明のリチウム電池の正極活物質用熱処理容器(以下、本発明の熱処理容器とも称する)は、スピネル粉末に、コージェライト粉末,アルミナ粉末及びムライト粉末を混合した混合粉末、又は、コージェライト粉末に、アルミナ粉末及びムライト粉末を混合した混合粉末よりなる無機材料粉末と、無機材料粉末の質量を100質量部としたときに0.1〜1質量部の割合で、無機材料粉末の最大粒径の1.2〜5倍の繊維長をもつアルミナ長繊維と、の焼成体よりなることを特徴とする。 The heat treatment container for the positive electrode active material of the lithium battery of the present invention (hereinafter also referred to as the heat treatment container of the present invention) is a mixed powder obtained by mixing cordierite powder, alumina powder and mullite powder with spinel powder, or cordierite powder. The inorganic material powder composed of a mixed powder obtained by mixing alumina powder and mullite powder, and the ratio of 0.1 to 1 part by mass when the mass of the inorganic material powder is 100 parts by mass, the maximum particle size of the inorganic material powder It consists of a sintered body of alumina long fibers having a fiber length of 1.2 to 5 times.

本発明の熱処理容器は、無機材料粉末とアルミナ長繊維と、の焼成体よりなることで、リチウム含有化合物に対する高い耐反応性や急激な昇降温に対する高い耐熱衝撃性を保持しながら、繰返しの熱衝撃による割れの発生を抑えるもの(耐割れ性にも優れた熱処理容器)となっている。   The heat treatment container of the present invention is composed of a fired body of inorganic material powder and alumina long fiber, and maintains high reaction resistance against lithium-containing compounds and high thermal shock resistance against rapid temperature rise and fall, while repeating heat It suppresses the occurrence of cracking due to impact (heat treatment container with excellent crack resistance).

実施形態の熱処理容器の焼成体の構造を模式的に示す拡大模式図である。It is an enlarged schematic diagram which shows typically the structure of the baking body of the heat processing container of embodiment. 槽状の熱処理容器を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a tank-shaped heat processing container.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、本発明は、各実施形態のみに限定されることなく、種々変形して実施することができる。
[実施形態]
本形態の熱処理容器は、無機材料粉末と、無機材料粉末の質量を100質量部としたときに0.1〜1質量部の割合で、無機材料粉末の最大粒径の1.2〜5倍の繊維長をもつアルミナ長繊維と、の焼成体よりなる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to each embodiment, and can be implemented with various modifications.
[Embodiment]
The heat treatment container of this embodiment is 1.2 to 5 times the maximum particle size of the inorganic material powder at a ratio of 0.1 to 1 part by mass when the mass of the inorganic material powder and the inorganic material powder is 100 parts by mass. It consists of a fired body of alumina long fibers having a fiber length of.

本形態の熱処理容器(の焼成体)を形成する無機材料粉末は、分子式にアルミナ(Al)を含むセラミックス粉末よりなることが好ましい。このような無機材料粉末としては、アルミナ(Al),ムライト(3Al・2SiO〜2Al・SiO),スピネル(Al・MgO),コージェライト(2MgO・2Al・5SiO)より選ばれる1種以上のセラミックス粉末を挙げることができる。
無機材料粉末は、これらのセラミックス粉末のうち1種のセラミックス粉末よりなっていても、2種以上を混合していても、いずれでも良い。
The inorganic material powder forming the heat treatment container (fired body) of this embodiment is preferably made of a ceramic powder containing alumina (Al 2 O 3 ) in the molecular formula. Examples of such inorganic material powder include alumina (Al 2 O 3 ), mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 to 2Al 2 O 3 .SiO 2 ), spinel (Al 2 O 3 .MgO), cordierite (2MgO). One or more ceramic powders selected from (2Al 2 O 3 · 5SiO 2 ) can be mentioned.
The inorganic material powder may be composed of one kind of these ceramic powders, or may be a mixture of two or more kinds.

本形態の熱処理容器では、リチウム含有化合物の種類によって焼成体の組成(あるいは無機材料粉末)を使い分けることができる。反応性が高いリチウム含有化合物に対しては、耐反応性を発揮するスピネル粉末に、コージェライト粉末,アルミナ粉末及びムライト粉末を混合して成形、焼成してなる焼成体よりなるものを用いることが好ましい。また、反応性が低いリチウム含有化合物に対しては、耐熱衝撃性を高めるコージェライト粉末に、アルミナ粉末及びムライト粉末を混合した混合粉末の焼成体よりなるものを用いることが好ましい。これらのセラミックス粉末の混合粉末から製造された焼成体を用いることで、本形態の熱処理容器が耐反応性や耐熱衝撃性を有するようになる。   In the heat treatment container of this embodiment, the composition (or inorganic material powder) of the fired body can be properly used depending on the type of lithium-containing compound. For lithium-containing compounds with high reactivity, it is necessary to use a spinel powder that exhibits resistance to resistance, a mixture of cordierite powder, alumina powder, and mullite powder that is molded and fired. preferable. For lithium-containing compounds with low reactivity, it is preferable to use a compound comprising a fired body of a mixed powder obtained by mixing an alumina powder and a mullite powder in a cordierite powder that enhances thermal shock resistance. By using a fired body manufactured from a mixed powder of these ceramic powders, the heat treatment container of this embodiment has resistance to reaction and thermal shock.

本形態の熱処理容器を形成する焼成体は、500μm以上の粒子からなる粗粒部と、100μm以下の粒子の集合体からなるマトリックス部で構成されていることが好ましい。粗粒部は、リチウム含有化合物の侵食を抑える機能、または耐熱衝撃性を高める機能を発揮し、適宜無機材料粉末を選定できる。耐反応性が必要なら好ましくはスピネル、アルミナを選定し、耐熱衝撃性が必要なら好ましくはコージェライト、ムライトを選定する。マトリックス部は粗粒部の周りに存在し熱処理容器の強度を上げるためにあり、材質を限定するものではないが、好ましくはアルミナ、スピネルを選定する。   The fired body forming the heat treatment container of this embodiment is preferably composed of a coarse part composed of particles of 500 μm or more and a matrix part composed of an aggregate of particles of 100 μm or less. The coarse portion exhibits a function of suppressing the erosion of the lithium-containing compound or a function of improving the thermal shock resistance, and an inorganic material powder can be appropriately selected. If reaction resistance is required, spinel or alumina is preferably selected. If thermal shock resistance is required, cordierite or mullite is preferably selected. The matrix portion is present around the coarse portion to increase the strength of the heat treatment container, and although the material is not limited, alumina and spinel are preferably selected.

粗粒部とマトリックス部は、焼成体の切断面に占める粗粒部の割合(切断面の面積中の粗粒部の面積の割合)が、20〜80%であることが好ましい。20%未満となると粗粒部を持つことの効果が十分に発揮できなくなり、80%を超えて大きくなるとマトリックス部が粗粒部の粒子の周りを囲うことができず強度が低くなる。好ましい粗粒部の割合は30〜70%であり、より好ましくは40〜70%である。   It is preferable that the ratio of the coarse grain part (ratio of the area of the coarse grain part in the area of a cut surface) to a coarse grain part and a matrix part is 20 to 80% in the cut surface of a sintered body. If it is less than 20%, the effect of having a coarse portion cannot be sufficiently exhibited, and if it exceeds 80%, the matrix portion cannot surround the coarse portion and the strength is lowered. The ratio of a preferable coarse-grain part is 30 to 70%, More preferably, it is 40 to 70%.

本形態の熱処理容器の焼成体は、アルミナ長繊維を含有する。これにより、本形態の熱処理容器の耐熱衝撃性と耐割れ性が向上し、リチウム電池の正極活物質の合成に繰り返し利用できる。   The fired body of the heat treatment container of this embodiment contains alumina long fibers. Thereby, the thermal shock resistance and crack resistance of the heat treatment container of this embodiment are improved and can be repeatedly used for synthesis of the positive electrode active material of the lithium battery.

アルミナ長繊維は、公知のセラミック繊維(アルミナ繊維)を用いることができ、例えば、アルミナが60%以上含まれる結晶質の繊維を用いることができる。アルミナ長繊維は、結晶層がアルミナもしくはムライトよりなり、一般的なサイズが、繊維径5〜30μm、長さ200μm以上の繊維である。   Known alumina fibers (alumina fibers) can be used as the alumina long fibers, and for example, crystalline fibers containing 60% or more of alumina can be used. The alumina long fiber is a fiber having a crystal layer made of alumina or mullite and having a general size of fiber diameter of 5 to 30 μm and length of 200 μm or more.

本形態でのアルミナ長繊維は、無機材料粉末の最大粒径の1.2〜5倍の繊維長をもつ。アルミナ長繊維の繊維長が無機材料粉末の最大粒径よりも長くなることで、図1に模式図で焼成体1の微細構造を示したように、アルミナ長繊維12がマトリックス部11内もしくは粗粒部10の粒子の外周に沿って2つ以上のマトリックス部11の粒子を跨ぐように配置され、マトリックス部11内に発生した亀裂の進展や、粗粒部10とマトリックス部11の界面の亀裂の進展を止める構造となる。すなわち、熱衝撃を緩和する構造となる。繊維長が1.2倍未満では、2つのマトリックス部11の粒子を跨ぐようにアルミナ長繊維12が配置できないため熱衝撃の緩和が十分できず、耐割れ性が低下する。また、繊維長が5倍を超えて長くなると、アルミナ長繊維と無機材料粉末の均一な混合が難しくなり、成形性の低下につながる、もしくはアルミナ長繊維が塊を形成し、その塊が欠陥となり亀裂を発生させる原因になる。   The alumina long fiber in this embodiment has a fiber length of 1.2 to 5 times the maximum particle size of the inorganic material powder. As the fiber length of the alumina long fiber becomes longer than the maximum particle diameter of the inorganic material powder, the alumina long fiber 12 is contained in the matrix portion 11 or coarsely as shown in the schematic diagram of FIG. It is arranged so as to straddle two or more particles of the matrix part 11 along the outer periphery of the particles of the grain part 10, and the progress of cracks generated in the matrix part 11 or the cracks at the interface between the coarse grain part 10 and the matrix part 11 It will be a structure to stop the progress of. That is, it becomes a structure that reduces thermal shock. If the fiber length is less than 1.2 times, the alumina long fiber 12 cannot be disposed so as to straddle the particles of the two matrix portions 11, and thus the thermal shock cannot be sufficiently relaxed, and the crack resistance is lowered. In addition, when the fiber length is longer than 5 times, it becomes difficult to uniformly mix the alumina long fiber and the inorganic material powder, leading to a decrease in moldability, or the alumina long fiber forms a lump, and the lump becomes a defect. Cause cracks.

アルミナ長繊維は、無機材料粉末の質量を100質量部としたときに0.1〜1質量部の割合で、無機材料粉末に混合する。この割合でアルミナ長繊維が混合することで、アルミナ長繊維を添加する上記の効果を発揮できる。0.1質量部では、アルミナ長繊維の添加量が少なすぎ、添加の効果を発揮できない。また、1質量部を超えて多くなると、焼結体を形成するための成形体の成形性が低下する。   The alumina long fiber is mixed with the inorganic material powder at a ratio of 0.1 to 1 part by mass when the mass of the inorganic material powder is 100 parts by mass. By mixing the alumina long fibers at this ratio, the above effect of adding the alumina long fibers can be exhibited. In 0.1 mass part, the addition amount of an alumina long fiber is too small, and the effect of addition cannot be exhibited. Moreover, when it exceeds 1 mass part, the moldability of the molded object for forming a sintered compact will fall.

アルミナ長繊維の繊維長は1〜10mmがよい。1mm以下の繊維長ではマトリックス部内の亀裂の進展を抑える効果が十分に発揮されず、10mm以上の繊維長では繊維同士が絡まりあい均一な混合ができず成形性の低下や亀裂の起因につながる。アルミナ長繊維の径については特に限定されるものではないが、市販されているあるいは公知の5〜30μmの長繊維を用いることができる。   The fiber length of the alumina long fiber is preferably 1 to 10 mm. When the fiber length is 1 mm or less, the effect of suppressing the progress of cracks in the matrix portion is not sufficiently exerted, and when the fiber length is 10 mm or more, the fibers are entangled with each other and uniform mixing cannot be performed, leading to a decrease in moldability and the cause of cracks. Although it does not specifically limit about the diameter of an alumina long fiber, Commercially available or a well-known 5-30 micrometers long fiber can be used.

本形態の熱処理容器は、その気孔率が限定されるものではない。例えば、熱処理に使用したときに熱衝撃による割れやリチウム含有化合物の侵食が生じない程度に調整されていればよい。気孔率は、10〜40%であることが好ましく、25〜35%であることがより好ましい。気孔率がこれらの範囲より低くなると、熱衝撃による割れが発生しやすくなり、これらの範囲より高くなると、正極活物質が侵食し、熱処理容器と反応しやすくなり、熱処理容器の剥離による異物混入の原因となる。   The porosity of the heat treatment container of this embodiment is not limited. For example, it may be adjusted to such an extent that cracks due to thermal shock and erosion of lithium-containing compounds do not occur when used for heat treatment. The porosity is preferably 10 to 40%, more preferably 25 to 35%. When the porosity is lower than these ranges, cracking due to thermal shock is likely to occur.When the porosity is higher than these ranges, the positive electrode active material is eroded and easily reacts with the heat treatment container. Cause.

[製造方法]
本形態の熱処理容器は、その製造方法が限定されるものではないが、例えば、以下の製造方法を用いることができる。
まず、無機材料粉末と、アルミナ長繊維と、を所定の割合となるように秤量し、均一に混合する。無機材料粉末が複数のセラミックス粉末よりなる場合には、複数のセラミックス粉末を均一に混合した後にアルミナ長繊維を混合しても、複数のセラミックス粉末とアルミナ長繊維とを同時に混合しても、いずれでも良い。
[Production method]
Although the manufacturing method of the heat treatment container of this embodiment is not limited, for example, the following manufacturing method can be used.
First, the inorganic material powder and the alumina long fiber are weighed so as to have a predetermined ratio and mixed uniformly. When the inorganic material powder is composed of a plurality of ceramic powders, either a plurality of ceramic powders are uniformly mixed and then mixed with alumina long fibers, or a plurality of ceramic powders and alumina long fibers are simultaneously mixed. But it ’s okay.

無機材料粉末とアルミナ長繊維との混合は、熱処理容器を製造したときに性質に影響を及ぼさない添加剤を添加していても良い。この添加剤としては、木節粘土、蛙目粘土、有機バインダ、無機バインダをあげることができる。   In mixing the inorganic material powder and the alumina long fiber, an additive which does not affect the properties when the heat treatment container is produced may be added. Examples of the additive include Kibushi clay, Sasame clay, an organic binder, and an inorganic binder.

無機材料粉末とアルミナ長繊維との混合物に、成形及び焼成の各工程を施すことで、本形態の熱処理容器を製造できる。   The heat treatment container of this embodiment can be manufactured by subjecting the mixture of the inorganic material powder and the alumina long fiber to the molding and firing steps.

焼成は、その雰囲気が限定されるものではなく、酸化性ガス雰囲気下,不活性ガス雰囲気下のいずれでも良く、大気雰囲気(酸化性ガス雰囲気)で行うことが好ましい。
また、熱処理が行われるまえに、従来の成形体の焼成時に行われる乾燥工程や脱脂工程を施してもよい。
The atmosphere is not limited, and firing may be performed in an oxidizing gas atmosphere or an inert gas atmosphere, and is preferably performed in an air atmosphere (oxidizing gas atmosphere).
In addition, before the heat treatment is performed, a drying process or a degreasing process performed at the time of firing the conventional molded body may be performed.

[本形態の効果]
(第1の効果)
本形態の熱処理容器は、無機材料粉末と、無機材料粉末の質量を100質量部としたときに0.1〜1質量部の割合で、無機材料粉末の最大粒径の1.2〜5倍の繊維長をもつアルミナ長繊維と、の焼成体よりなる。
この構成によることで、本形態の熱処理容器は、耐反応性や耐熱衝撃性を持ち、耐割れ性にも優れた熱処理容器となる。
[Effect of this embodiment]
(First effect)
The heat treatment container of this embodiment is 1.2 to 5 times the maximum particle size of the inorganic material powder at a ratio of 0.1 to 1 part by mass when the mass of the inorganic material powder and the inorganic material powder is 100 parts by mass. It consists of a fired body of alumina long fibers having a fiber length of.
With this configuration, the heat treatment container of the present embodiment is a heat treatment container having reaction resistance and thermal shock resistance and excellent crack resistance.

(第2の効果)
本形態によると、アルミナ長繊維は、1〜10mmの繊維長をもつ。この構成となることで、熱衝撃緩和の効果を確実に発揮できる。
(Second effect)
According to this embodiment, the alumina long fiber has a fiber length of 1 to 10 mm. With this configuration, the effect of thermal shock relaxation can be reliably exhibited.

(第3の効果)
本形態によると、無機材料は、アルミナ,ムライト,スピネル,コージェライトより選ばれる1種以上である。この構成となることで、上記の効果を確実に発揮できる。
(Third effect)
According to this embodiment, the inorganic material is at least one selected from alumina, mullite, spinel, and cordierite. With this configuration, the above-described effects can be reliably exhibited.

(その他の効果)
本形態の熱処理容器の焼成体は、耐反応性や耐熱衝撃性を付与する粗粒部、強度を向上させるマトリックス部、熱衝撃を緩和するアルミナ長繊維によって構成される。その結果、本形態の熱処理容器は、耐反応性や耐熱衝撃性を持ち、耐割れ性にも優れた熱処理容器となる。
(Other effects)
The fired body of the heat treatment container of this embodiment is composed of a coarse grain portion that imparts reaction resistance and thermal shock resistance, a matrix portion that improves strength, and alumina long fibers that relieve thermal shock. As a result, the heat treatment container of this embodiment is a heat treatment container having reaction resistance and thermal shock resistance and excellent crack resistance.

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
本発明の実施例として、図2に示した槽状の熱処理容器(いわゆる、匣鉢)を製造した。図2に示した槽状の匣鉢は、上部に開口をもつ槽状部20と、槽状部20の開口を覆う蓋部材21と、を有する。なお、本実施例では、槽状の匣鉢を具体的に用いたが、熱処理時にリチウム電池の正極活物質を配する(保持する)ことができる形状であれば、その形状が特に限定されるものではない。例えば、リチウム電池の正極活物質の粉末をその上面に配する(保持する,固定する)略板状の形状(いわゆる、セッター),上方又は側方が開口した槽状(筒状)の形状,槽状(筒状)の開口を蓋部材で覆う閉鎖形状(いわゆる、匣鉢。),等の形状をあげることができる。
(実施例1)
無機材料粉末として、アルミナ粉末:40質量部、コージェライト粉末:20質量部、ムライト粉末:20質量部、スピネル粉末:20質量部を秤量する。JIS標準ふるい(JIS Z 8801)によりふるい分けされた粒度を用い、粗粒部は、公称目開き1.00mm−500μm(16−32メッシュ)の粒度を用いた。粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル社製MT3300II)で測定した無機材料粉末の最大粒径は1mmであった。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
As an example of the present invention, a tank-shaped heat treatment container (so-called mortar) shown in FIG. 2 was produced. The tank-shaped mortar shown in FIG. 2 has a tank-shaped part 20 having an opening at the top, and a lid member 21 that covers the opening of the tank-shaped part 20. In addition, although the tank-shaped mortar was specifically used in the present Example, if the shape can arrange | position (hold | maintain) the positive electrode active material of a lithium battery at the time of heat processing, the shape will be specifically limited. It is not a thing. For example, a positive electrode active material powder of a lithium battery is arranged (held or fixed) on the upper surface thereof in a substantially plate shape (so-called setter), a tank shape (cylindrical shape) having an open top or side, Examples of the shape include a closed shape (so-called mortar) that covers a tank-shaped (tubular) opening with a lid member.
Example 1
As the inorganic material powder, 40 parts by mass of alumina powder, 20 parts by mass of cordierite powder, 20 parts by mass of mullite powder, and 20 parts by mass of spinel powder are weighed. The grain size screened according to JIS standard sieve (JIS Z 8801) was used, and the coarse grain part used a grain size of nominal opening of 1.00 mm-500 μm (16-32 mesh). The maximum particle size of the inorganic material powder measured with a particle size distribution measuring device (MT3300II manufactured by Microtrack Bell) was 1 mm.

繊維長:1.5mmのアルミナ長繊維を、無機材料粉末の質量を100質量部としたときに0.2質量部となる割合で準備する。アルミナ長繊維の無機材料粉末の最大粒径に対する比は、1.5である。なお、アルミナ長繊維は、市販品(株式会社ニチビ製、商品名:ニチビアルフヤーン(繊維径)7μm)を所定の長さにカットしたチョップド品を用いた。
準備した無機材料粉末とアルミナ長繊維を、木節粘土、有機バインダを添加して均一に混合し、その後、水を添加して均一に混練する。
Fiber length: 1.5 mm long alumina fibers are prepared at a ratio of 0.2 parts by mass when the mass of the inorganic material powder is 100 parts by mass. The ratio of the alumina long fibers to the maximum particle size of the inorganic material powder is 1.5. The alumina long fiber used was a chopped product obtained by cutting a commercially available product (manufactured by Nichibi Co., Ltd., trade name: Nichibi Alpha Yarn (fiber diameter) 7 μm) to a predetermined length.
The prepared inorganic material powder and the alumina long fiber are mixed uniformly by adding kibushi clay and an organic binder, and then kneaded uniformly by adding water.

混合物を20MPaの圧力で加圧して匣鉢形状に成形し、乾燥後、大気雰囲気1350℃で5時間保持で焼成し、本例の熱処理容器が製造された。   The mixture was pressurized at a pressure of 20 MPa to form a mortar shape, dried, and then fired at 1350 ° C. in an atmospheric atmosphere for 5 hours to produce a heat treatment container of this example.

本例の熱処理容器は、JIS R 2205に記載の測定方法で測定した気孔率が27.8%であった。JIS R 1601に記載の測定方法で測定した曲げ強度は6.9MPaであり、JIS R 1602の共振法に記載の測定方法で測定した弾性率は10.5GPaであった。   The heat treatment container of this example had a porosity of 27.8% as measured by the measurement method described in JIS R 2205. The bending strength measured by the measuring method described in JIS R 1601 was 6.9 MPa, and the elastic modulus measured by the measuring method described in the resonance method of JIS R 1602 was 10.5 GPa.

(実施例2)
本例は、繊維長が2mmのアルミナ長繊維を用いたこと以外は実施例1と同様な熱処理容器である。アルミナ長繊維の無機材料粉末の最大粒径に対する比は、2である。
本例の熱処理容器は、気孔率が28.0%であり、曲げ強度が6.2MPaであり、弾性率が9.0GPaであった。
(Example 2)
This example is a heat treatment container similar to that of Example 1 except that an alumina long fiber having a fiber length of 2 mm was used. The ratio of the alumina long fibers to the maximum particle size of the inorganic material powder is 2.
The heat treatment container of this example had a porosity of 28.0%, a bending strength of 6.2 MPa, and an elastic modulus of 9.0 GPa.

(実施例3)
本例は、繊維長が3mmのアルミナ長繊維を用いたこと以外は実施例1と同様な熱処理容器である。アルミナ長繊維の無機材料粉末の最大粒径に対する比は、3である。
本例の熱処理容器は、気孔率が28.0%であり、曲げ強度が6.4MPaであり、弾性率が10.1GPaであった。
(Example 3)
This example is a heat treatment container similar to that of Example 1 except that an alumina long fiber having a fiber length of 3 mm is used. The ratio of the alumina long fibers to the maximum particle size of the inorganic material powder is 3.
The heat treatment container of this example had a porosity of 28.0%, a bending strength of 6.4 MPa, and an elastic modulus of 10.1 GPa.

(実施例4)
本例は、繊維長が5mmのアルミナ長繊維を用いたこと以外は実施例1と同様な熱処理容器である。アルミナ長繊維の無機材料粉末の最大粒径に対する比は、5である。
本例の熱処理容器は、気孔率が28.6%であり、曲げ強度が6.1MPaであり、弾性率が9.2GPaであった。
(Example 4)
This example is a heat treatment container similar to that of Example 1 except that an alumina long fiber having a fiber length of 5 mm is used. The ratio of the alumina long fibers to the maximum particle size of the inorganic material powder is 5.
The heat treatment container of this example had a porosity of 28.6%, a bending strength of 6.1 MPa, and an elastic modulus of 9.2 GPa.

(比較例1)
本例は、アルミナ長繊維を用いないこと以外は実施例1と同様な熱処理容器である。
本例の熱処理容器は、気孔率が26.0%であり、曲げ強度が8.4MPaであり、弾性率が11.8GPaであった。
(Comparative Example 1)
This example is a heat treatment container similar to that of Example 1 except that alumina long fibers are not used.
The heat treatment container of this example had a porosity of 26.0%, a bending strength of 8.4 MPa, and an elastic modulus of 11.8 GPa.

(比較例2)
本例は、繊維長が1mmのアルミナ長繊維を用いたこと以外は実施例1と同様な熱処理容器である。アルミナ長繊維の無機材料粉末の最大粒径に対する比は、1である。
本例の熱処理容器は、気孔率が26.3%であり、曲げ強度が8.9MPaであり、弾性率が14.2GPaであった。
(Comparative Example 2)
This example is a heat treatment container similar to that of Example 1 except that an alumina long fiber having a fiber length of 1 mm is used. The ratio of the alumina long fibers to the maximum particle size of the inorganic material powder is 1.
The heat treatment container of this example had a porosity of 26.3%, a bending strength of 8.9 MPa, and an elastic modulus of 14.2 GPa.

[評価]
各例の熱処理容器の評価として、耐熱衝撃性、熱衝撃損傷抵抗及び弾性率低下率の評価を下記の通り行った。評価結果を表1に示した。
また、各例の熱処理容器の製造時の成形性の評価も表1に合わせて示した。
[Evaluation]
As the evaluation of the heat treatment container in each example, the thermal shock resistance, thermal shock damage resistance, and elastic modulus reduction rate were evaluated as follows. The evaluation results are shown in Table 1.
Table 1 also shows the evaluation of formability during the manufacture of the heat treatment containers of each example.

(耐熱衝撃性)
各例の熱処理容器(を形成する焼成体)を100×50×10mmの直方体(ブロック状の試験片)に加工し、加熱炉内で大気雰囲気1000℃まで昇温(加熱)する。
炉内温度が1000℃で30分後、加熱炉から各例の熱処理容器を取り出し、温度15℃の水に投入して急冷(水冷)する。
急冷後、クラックの有無を確認し、クラックが確認できなかった場合、試験片を100℃12時間乾燥後、再び加熱炉に入れる。
(Heat shock resistance)
The heat treatment container of each example (fired body forming) is processed into a 100 × 50 × 10 mm rectangular parallelepiped (block-shaped test piece), and heated (heated) to an air atmosphere of 1000 ° C. in a heating furnace.
After 30 minutes at a furnace temperature of 1000 ° C., the heat treatment container of each example is taken out from the heating furnace, put into water at a temperature of 15 ° C., and rapidly cooled (water cooled).
After quenching, the presence or absence of cracks is confirmed. If no cracks can be confirmed, the test piece is dried at 100 ° C. for 12 hours and then placed in the heating furnace again.

この所定の加熱温度への昇温(加熱)と、水冷(急冷)を5回繰り返して、熱処理容器(ブロック状の試験片)の割れの有無を目視で観察した。表1には、割れの確認された回数を示した。なお、5回繰り返しても割れが確認できなかった例は、「5回以上」と表記した。   This temperature increase (heating) to a predetermined heating temperature and water cooling (rapid cooling) were repeated five times, and the presence or absence of cracks in the heat treatment container (block-shaped test piece) was visually observed. Table 1 shows the number of times the crack was confirmed. In addition, the example which was not able to confirm a crack even if it repeated 5 times was described as "5 times or more."

(熱衝撃損傷抵抗)
熱衝撃損傷抵抗は、亀裂が発生した際の亀裂の進展を抑える指標となる値として知られている。この値が高いほど熱衝撃でクラックが発生した時に使用不可能となるほどの大きな亀裂を発生させにくいものとなる。熱衝撃損傷抵抗は、破壊エネルギーが材料間で差がないと仮定して、
R’’’=E/σ^2/(1−ν)
の式を用いて算出した。ここで、Eは弾性率、Σは曲げ応力、νはポアソン比である。
(Thermal shock damage resistance)
Thermal shock damage resistance is known as a value serving as an index for suppressing the progress of cracks when cracks occur. The higher this value is, the more difficult it is to generate a crack that is unusable when a crack occurs due to thermal shock. Thermal shock damage resistance assumes that there is no difference in fracture energy between materials,
R ′ ″ = E / σ ^ 2 / (1-ν)
This was calculated using the following formula. Here, E is an elastic modulus, Σ is a bending stress, and ν is a Poisson's ratio.

(弾性率低下率)
弾性率低下率は、耐熱衝撃試験によって発生する目視では確認できないマイクロクラックの存在を、弾性率の低下によって評価する。弾性率の低下が大きいほど(弾性率低下率が小さいほど)マイクロクラックが多く発生していると推測できる。
弾性率低下率の値は、耐熱衝撃試験前後に共振法により弾性率を測定し、(試験後の弾性率)/(試験前の弾性率)から弾性率低下率を算出した。
(Elastic modulus decrease rate)
The elastic modulus reduction rate evaluates the presence of microcracks generated by a thermal shock test that cannot be visually confirmed by the reduction in elastic modulus. It can be inferred that the more the cracks are generated, the greater the decrease in elastic modulus (the smaller the elastic modulus decrease rate).
The elastic modulus reduction rate was measured by the resonance method before and after the thermal shock test, and the elastic modulus reduction rate was calculated from (elastic modulus after test) / (elastic modulus before test).

(成形性)
成形性の評価は、プレス成形時に側面上部まで均等に原料が上がって成形されていることを確認するもので、匣鉢形状の底部と側面部の曲げ強度を測定し、底部に対し側面部の曲げ強度が80%以上を合格、以下を不合格とする。評価結果は、合格を○、不合格を△、成形後に形を保てなかったものを×で、それぞれ表記した。
(Formability)
The evaluation of formability is to confirm that the raw material is evenly raised to the top of the side surface during press molding and to measure the bending strength of the bottom and side portions of the mortar shape. A bending strength of 80% or more is acceptable and the following is unacceptable. The evaluation results are indicated by “◯” for pass, “△” for fail, and “x” for those that could not keep the shape after molding.

Figure 0006396938
Figure 0006396938

表1に示したように、各例の熱処理容器は、同等の気孔率を備えている。
その上で、各実施例の熱処理容器は、各比較例の熱処理容器と比較して、弾性率が低く、所定量のアルミナ長繊維を入れることによって熱処理容器の柔軟性が向上している。また、各実施例の熱処理容器は、同時に強度が低下しているため熱衝撃抵抗が上昇したとは解釈しにくい。しかしながら、耐熱衝撃試験ではアルミナ長繊維が含まれていない比較例1が4回、アルミナ長繊維の繊維長が短い比較例2が5回で割れが確認されたのに対し、最大粒径よりも長い繊維長のアルミナ長繊維を用いた各実施例では5回の熱衝撃を繰り返しても割れが確認できなかった。これは所定のアルミナ長繊維が熱衝撃を緩和しているためと考えられる。また各実施例は比較例に比べ熱衝撃抵抗係数が高いため、熱衝撃により小さなクラックが発生しても、アルミナ長繊維がマトリックス部内もしくは粗粒外周に沿って2つ以上のマトリックスを跨ぐように配置されているためクラックを進展させにくい構造となっていると考えられる。
このことは、弾性率低下率の結果からも同様である。
以上のように、各実施例の熱処理容器は、耐熱衝撃性と耐割れ性に優れていることが確認できる。
As shown in Table 1, the heat treatment container of each example has an equivalent porosity.
In addition, the heat treatment container of each example has a lower elastic modulus than the heat treatment container of each comparative example, and the flexibility of the heat treatment container is improved by adding a predetermined amount of alumina long fibers. Moreover, since the heat treatment container of each Example is simultaneously reduced in strength, it is difficult to interpret that the thermal shock resistance has increased. However, in the thermal shock test, cracks were confirmed in Comparative Example 1 which did not contain alumina long fibers 4 times, and in Comparative Example 2 where the fiber length of the alumina long fibers was short 5 times. In each of the Examples using the long fiber length of alumina long fibers, no cracks could be confirmed even after repeated thermal shocks 5 times. This is considered to be because the predetermined alumina long fiber relaxes the thermal shock. In addition, each example has a higher thermal shock resistance coefficient than the comparative example, so that even if a small crack occurs due to thermal shock, the alumina long fiber straddles two or more matrices along the outer periphery of the matrix portion or the coarse grain. It is considered that the structure has a structure in which cracks are difficult to progress because of the arrangement.
This is the same from the result of the elastic modulus reduction rate.
As mentioned above, it can confirm that the heat processing container of each Example is excellent in thermal shock resistance and crack resistance.

(実施例5)
無機材料粉末として、アルミナ粉末:20質量部、コージェライト粉末:40質量部、ムライト粉末:30質量部、粘土鉱物(カオリン)粉末:10質量部を秤量・準備する。粗粒部は、公称目開き2.36mm〜1.00mm(8〜16メッシュ)の粒度を用いた。粒度分布測定装置で測定した無機材料粉末の最大粒径は2.5mmであった。
(Example 5)
As the inorganic material powder, alumina powder: 20 parts by mass, cordierite powder: 40 parts by mass, mullite powder: 30 parts by mass, and clay mineral (kaolin) powder: 10 parts by mass are prepared. The coarse grain part used the particle size of nominal opening 2.36mm -1.00mm (8-16 mesh). The maximum particle size of the inorganic material powder measured with a particle size distribution measuring device was 2.5 mm.

繊維長:3mmのアルミナ長繊維を、無機材料粉末の質量を100質量部としたときに0.2質量部となる割合で準備する。アルミナ長繊維は、繊維長が異なること以外は実施例1と同様である。アルミナ長繊維の無機材料粉末の最大粒径に対する比は、1.2である。
その後、実施例1と同様にして、無機材料粉末とアルミナ長繊維を、混合・混練・成形(乾燥)・焼成して本例の熱処理容器が製造された。
本例の熱処理容器は、気孔率が29.0%であり、曲げ強度が7.3MPaであり、弾性率が13.4GPaであった。
Fiber length: 3 mm alumina long fibers are prepared at a ratio of 0.2 parts by mass when the mass of the inorganic material powder is 100 parts by mass. The alumina long fiber is the same as in Example 1 except that the fiber length is different. The ratio of the long alumina fibers to the maximum particle size of the inorganic material powder is 1.2.
Thereafter, in the same manner as in Example 1, the inorganic material powder and the alumina long fiber were mixed, kneaded, molded (dried), and fired to produce a heat treatment container of this example.
The heat treatment container of this example had a porosity of 29.0%, a bending strength of 7.3 MPa, and an elastic modulus of 13.4 GPa.

(実施例6)
本例は、繊維長が5mmのアルミナ長繊維を用いたこと以外は実施例5と同様な熱処理容器である。アルミナ長繊維の無機材料粉末の最大粒径に対する比は、2である。
本例の熱処理容器は、気孔率が29.6%であり、曲げ強度が7.2MPaであり、弾性率が12.8GPaであった。
(Example 6)
This example is a heat treatment container similar to that of Example 5 except that an alumina long fiber having a fiber length of 5 mm was used. The ratio of the alumina long fibers to the maximum particle size of the inorganic material powder is 2.
The heat treatment container of this example had a porosity of 29.6%, a bending strength of 7.2 MPa, and an elastic modulus of 12.8 GPa.

(実施例7)
本例は、繊維長が10mmのアルミナ長繊維を用いたこと以外は実施例5と同様な熱処理容器である。アルミナ長繊維の無機材料粉末の最大粒径に対する比は、4である。
本例の熱処理容器は、気孔率が30.6%であり、曲げ強度が6.5MPaであり、弾性率が10.5GPaであった。
(Example 7)
This example is a heat treatment container similar to that of Example 5 except that an alumina long fiber having a fiber length of 10 mm is used. The ratio of the alumina long fibers to the maximum particle size of the inorganic material powder is 4.
The heat treatment container of this example had a porosity of 30.6%, a bending strength of 6.5 MPa, and an elastic modulus of 10.5 GPa.

(比較例3)
本例は、アルミナ長繊維を用いないこと以外は実施例5と同様な熱処理容器である。
本例の熱処理容器は、気孔率が27.6%であり、曲げ強度が9.1MPaであり、弾性率が14.7GPaであった。
(Comparative Example 3)
This example is a heat treatment container similar to that of Example 5 except that alumina long fibers are not used.
The heat treatment container of this example had a porosity of 27.6%, a bending strength of 9.1 MPa, and an elastic modulus of 14.7 GPa.

(比較例4)
本例は、繊維長が2mmのアルミナ長繊維を用いたこと以外は実施例5と同様な熱処理容器である。アルミナ長繊維の無機材料粉末の最大粒径に対する比は、0.8である。
本例の熱処理容器は、気孔率が29.2%であり、曲げ強度が7.6MPaであり、弾性率が11.9GPaであった。
(Comparative Example 4)
This example is a heat treatment container similar to that of Example 5 except that an alumina long fiber having a fiber length of 2 mm was used. The ratio of the long alumina fibers to the maximum particle size of the inorganic material powder is 0.8.
The heat treatment container of this example had a porosity of 29.2%, a bending strength of 7.6 MPa, and an elastic modulus of 11.9 GPa.

(比較例5)
本例は、繊維長が15mmのアルミナ長繊維を用いたこと以外は実施例5と同様な熱処理容器である。アルミナ長繊維の無機材料粉末の最大粒径に対する比は、6である。
本例の熱処理容器は、気孔率が35.2%であり、曲げ強度が5.2MPaであり、弾性率が5.5GPaであった。
(Comparative Example 5)
This example is a heat treatment container similar to that of Example 5 except that an alumina long fiber having a fiber length of 15 mm was used. The ratio of the long alumina fibers to the maximum particle size of the inorganic material powder is 6.
The heat treatment container of this example had a porosity of 35.2%, a bending strength of 5.2 MPa, and an elastic modulus of 5.5 GPa.

[評価]
各例の熱処理容器の評価として、耐熱衝撃性、熱衝撃損傷抵抗、弾性率低下率及び成形性の評価を上記と同様に行った。評価結果を表2に示す。
[Evaluation]
As the evaluation of the heat treatment container of each example, the thermal shock resistance, the thermal shock damage resistance, the elastic modulus reduction rate and the moldability were evaluated in the same manner as described above. The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 0006396938
Figure 0006396938

表1の結果と同様に、無機材料粉末の最大粒径が変わってもアルミナ長繊維が最大粒径よりも長い各実施例では耐熱衝撃性、熱衝撃損傷抵抗が高く弾性率の低下も小さいので耐熱衝撃性、耐割れ性に優れていることが確認できる。
アルミナ長繊維を含まない比較例3では比較例1と同様熱衝撃を緩和できていないことがわかる。比較例4は熱衝撃損傷抵抗が高く弾性率低下が小さいが、繊維長が短いため熱衝撃の緩和が十分できていないと考えられる。
Similar to the results in Table 1, even when the maximum particle size of the inorganic material powder is changed, the alumina long fibers are longer than the maximum particle size, and the thermal shock resistance and thermal shock damage resistance are high and the decrease in elastic modulus is small. It can be confirmed that it has excellent thermal shock resistance and crack resistance.
It can be seen that Comparative Example 3 which does not contain alumina long fibers cannot relax the thermal shock as in Comparative Example 1. In Comparative Example 4, the thermal shock damage resistance is high and the elastic modulus decrease is small, but it is considered that the thermal shock is not sufficiently relaxed because the fiber length is short.

また、繊維長が過剰に長いアルミナ長繊維を用いた比較例5では、側面の曲げ強度が低く成形性が△と低下している。これに対し、各実施例では、いずれも○と評価している。このことから、アルミナ長繊維の繊維長が過剰に長くなると、繊維同士が絡まる、塊となることで成形性が低下することがわかる。   Further, in Comparative Example 5 using the alumina long fiber having an excessively long fiber length, the bending strength of the side surface is low and the moldability is reduced to Δ. On the other hand, in each Example, all are evaluated as (circle). From this, it can be seen that if the fiber length of the alumina long fibers becomes excessively long, the fibers become entangled and become a lump, thereby reducing the moldability.

(実施例8)
本例は、アルミナ長繊維の含有割合を0.1質量部としたこと以外は実施例5と同様な熱処理容器である。アルミナ長繊維の無機材料粉末の最大粒径に対する比は、1.2である。
本例の熱処理容器は、気孔率が29.2%であり、曲げ強度が7.6MPaであり、弾性率が13.3GPaであった。
(Example 8)
This example is a heat treatment container similar to that of Example 5 except that the content of the alumina long fibers is 0.1 parts by mass. The ratio of the long alumina fibers to the maximum particle size of the inorganic material powder is 1.2.
The heat treatment container of this example had a porosity of 29.2%, a bending strength of 7.6 MPa, and an elastic modulus of 13.3 GPa.

(実施例9)
本例は、アルミナ長繊維の含有割合を0.5質量部としたこと以外は実施例5と同様な熱処理容器である。
本例の熱処理容器は、気孔率が32.3%であり、曲げ強度が6.2MPaであり、弾性率が12.5GPaであった。
Example 9
This example is a heat treatment container similar to that of Example 5, except that the content of the alumina long fibers is 0.5 parts by mass.
The heat treatment container of this example had a porosity of 32.3%, a bending strength of 6.2 MPa, and an elastic modulus of 12.5 GPa.

(実施例10)
本例は、アルミナ長繊維の含有割合を1質量部としたこと以外は実施例5と同様な熱処理容器である。
本例の熱処理容器は、気孔率が35.0%であり、曲げ強度が5.6MPaであり、弾性率が11.8GPaであった。
(Example 10)
This example is a heat treatment container similar to that of Example 5 except that the content of the alumina long fibers is 1 part by mass.
The heat treatment container of this example had a porosity of 35.0%, a bending strength of 5.6 MPa, and an elastic modulus of 11.8 GPa.

(比較例6)
本例は、アルミナ長繊維の含有割合を2質量部としたこと以外は実施例5と同様な熱処理容器である。
本例の熱処理容器は、気孔率が48.5%であり、曲げ強度が4.8MPaであり、弾性率が9.6GPaであった。
(Comparative Example 6)
This example is a heat treatment container similar to that of Example 5, except that the content of the alumina long fibers is 2 parts by mass.
The heat treatment container of this example had a porosity of 48.5%, a bending strength of 4.8 MPa, and an elastic modulus of 9.6 GPa.

(比較例7)
本例は、アルミナ長繊維の含有割合を0.05質量部としたこと以外は実施例5と同様な熱処理容器である。
本例の熱処理容器は、気孔率が28.2%であり、曲げ強度が8.6MPaであり、弾性率が14.6GPaであった。
(Comparative Example 7)
This example is a heat treatment container similar to that of Example 5 except that the content of the alumina long fibers is 0.05 parts by mass.
The heat treatment container of this example had a porosity of 28.2%, a bending strength of 8.6 MPa, and an elastic modulus of 14.6 GPa.

[評価]
各例の熱処理容器の評価として、耐熱衝撃性、熱衝撃損傷抵抗、弾性率低下率及び成形性の評価を上記と同様に行った。評価結果を表3に示す。表3には、実施例5と、アルミナ長繊維を含まないこと以外は実施例5と同様な比較例3も合わせて示した。
[Evaluation]
As the evaluation of the heat treatment container of each example, the thermal shock resistance, the thermal shock damage resistance, the elastic modulus reduction rate and the moldability were evaluated in the same manner as described above. The evaluation results are shown in Table 3. Table 3 also shows Example 5 and Comparative Example 3 similar to Example 5 except that no alumina long fiber was included.

Figure 0006396938
Figure 0006396938

各実施例では耐熱衝撃性が高く、弾性率の低下も少ないため、アルミナ長繊維の含有割合が0.1質量部から1質量部の範囲では耐熱衝撃性に優れていることがわかる。また、熱衝撃損傷抵抗はアルミナ長繊維含有割合が増えるほど大きくなり、アルミナ長繊維の量が増えるほど耐割れ性が強くなる。
しかし、比較例6でアルミナ長繊維を2質量部の場合、熱衝撃損傷抵抗は高くなるもののアルミナ長繊維で原料のかさが増えることにより、成形性が低下することと、アルミナ長繊維が分散されず塊が増えることでその部分が欠陥となり強度、耐熱衝撃性が低下する。また気孔率も48.5%と非常に高く、リチウム含有化合物の侵食が大きくなる。
したがってアルミナ長繊維の含有割合が過剰に多くなると熱処理容器としての機能を果たせないことがわかる。
In each Example, since the thermal shock resistance is high and the decrease in elastic modulus is small, it can be seen that the thermal shock resistance is excellent when the content ratio of the alumina long fibers is in the range of 0.1 parts by mass to 1 part by mass. Further, the thermal shock damage resistance increases as the alumina long fiber content increases, and the crack resistance increases as the amount of alumina long fibers increases.
However, in the case of 2 parts by mass of the alumina long fibers in Comparative Example 6, the thermal shock damage resistance is increased, but the bulk of the raw material increases with the alumina long fibers, so that the formability is reduced and the alumina long fibers are dispersed. When the lump increases, the portion becomes a defect, and the strength and thermal shock resistance are reduced. Also, the porosity is very high at 48.5%, and the erosion of the lithium-containing compound is increased.
Therefore, it turns out that the function as a heat processing container cannot be fulfilled when the content rate of an alumina long fiber increases excessively.

対して、比較例7でアルミナ長繊維含有割合を0.05質量部の場合熱衝撃損傷抵抗、弾性率低下率ともに低下し、耐熱衝撃性テストは4回で割れる結果となったことから、含有量が少ない場合は、熱衝撃の緩和や割れの進展を抑えるアルミナ長繊維の効果が小さくなることがわかる。アルミナ長繊維がない比較例3も同様である。
以上のように、各実施例の焼成治具は、耐熱衝撃性、耐割れ性に優れていることが確認できる。
On the other hand, when the content of alumina long fibers in Comparative Example 7 is 0.05 parts by mass, both the thermal shock damage resistance and the elastic modulus decrease rate are reduced, and the thermal shock resistance test results are divided by 4 times. It can be seen that when the amount is small, the effect of the alumina continuous fiber that suppresses thermal shock relaxation and crack progress is reduced. The same applies to Comparative Example 3 in which there is no alumina long fiber.
As described above, it can be confirmed that the firing jig of each example is excellent in thermal shock resistance and crack resistance.

1:焼成体 10:粗粒部
11:マトリックス部 12:アルミナ長繊維
2:熱処理容器
20:槽状部 21:蓋部材
1: Firing body 10: Coarse grain part 11: Matrix part 12: Alumina long fiber 2: Heat treatment container 20: Tank-like part 21: Lid member

Claims (3)

スピネル粉末に、コージェライト粉末,アルミナ粉末及びムライト粉末を混合した混合粉末、又は、コージェライト粉末に、アルミナ粉末及びムライト粉末を混合した混合粉末よりなる無機材料粉末と、該無機材料粉末の質量を100質量部としたときに0.1〜1質量部の割合で、該無機材料粉末の最大粒径の1.2〜5倍の繊維長をもつアルミナ長繊維と、の焼成体よりなることを特徴とするリチウム電池の正極活物質用熱処理容器(2)。 Spinel powder mixed with cordierite powder, alumina powder and mullite powder, or cordierite powder mixed with alumina powder and mullite powder , inorganic material powder, and mass of the inorganic material powder It is made of a fired body of alumina long fibers having a fiber length of 1.2 to 5 times the maximum particle diameter of the inorganic material powder at a ratio of 0.1 to 1 parts by mass when the amount is 100 parts by mass. A heat treatment container (2) for a positive electrode active material of a lithium battery, which is characterized. 前記アルミナ長繊維は、1〜10mmの繊維長をもつ請求項1記載のリチウム電池の正極活物質用熱処理容器。   The heat treatment container for a positive electrode active material of a lithium battery according to claim 1, wherein the alumina long fibers have a fiber length of 1 to 10 mm. 前記無機材料粉末が、500μm以上の粗粒子と、100μm以下の微細粒子と、から構成され、
前記焼成体が、前記粗粒子からなる粗粒子部と、前記微細粒子から形成されるとともに、前記アルミナ長繊維を含むマトリックス部と、で構成されている請求項1〜2のいずれか1項に記載のリチウム電池の正極活物質用熱処理容器。
The inorganic material powder is composed of coarse particles of 500 μm or more and fine particles of 100 μm or less,
In any one of Claims 1-2 in which the said sintered body is comprised with the coarse-grain part which consists of the said coarse particle, and the matrix part which is formed from the said fine particle, and contains the said alumina continuous fiber. The heat processing container for positive electrode active materials of lithium battery of description.
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