JP7125302B2 - Manufacturing method of NASICON type negative electrode active material particles for sodium ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、ナトリウムイオン二次電池の充放電容量を有効に高めることのできるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries capable of effectively increasing the charge/discharge capacity of sodium ion secondary batteries.

携帯電子機器、ハイブリッド自動車、電気自動車等に用いられる二次電池の開発が行われているなか、高い出力特性や良好なサイクル特性を示すことから、特にリチウムイオン二次電池が広く用いられている。その一方、リチウムイオン二次電池の原料として用いられるリチウムは、必ずしも資源として豊富に存在するとは言えず、また産地も限定的であることから、高価な原料となっている。そのため、こうしたリチウムに代わり、産地が偏在することなく豊富な資源であるナトリウムを用いたナトリウムイオン二次電池が注目されつつある。 Among the development of secondary batteries used in portable electronic devices, hybrid vehicles, electric vehicles, etc., lithium-ion secondary batteries are particularly widely used due to their high output characteristics and good cycle characteristics. . On the other hand, lithium, which is used as a raw material for lithium ion secondary batteries, is an expensive raw material because it is not necessarily abundant as a resource and its production areas are limited. Therefore, instead of such lithium, attention is being paid to sodium ion secondary batteries using sodium, which is an abundant resource that is not unevenly distributed in production areas.

ところが、ナトリウムはリチウムに比べ、標準電極電位は約0.3V高く、また2倍以上のイオン体積を有し、原子量も3倍以上大きいため、リチウムイオン二次電池の材料開発指針をそのままナトリウムイオン二次電池の材料開発に適用することは困難である。例えば、一般にリチウムイオン二次電池用負極活物質として用いられる黒鉛は、ナトリウムイオンを吸蔵放出させることができないため、ナトリウムイオン二次電池用負極活物質として活用するのは不可能である。 However, compared to lithium, sodium has a standard electrode potential about 0.3 V higher, has more than twice the ion volume, and has more than three times the atomic weight. It is difficult to apply to material development of secondary batteries. For example, graphite, which is generally used as a negative electrode active material for lithium ion secondary batteries, cannot be used as a negative electrode active material for sodium ion secondary batteries because it cannot occlude and release sodium ions.

こうしたなか、ナトリウムイオン二次電池用の負極活物質として用い得る材料として、例えば、金属ナトリウムが知られているが、かかる金属ナトリウムは、融点が約98℃と低いうえに水と爆発的に反応するため、安全性に大きな課題を有している。また、ナトリウム合金であるNa-Pb合金も用い得る材料として知られているが、鉛によりもたらされるエネルギー密度の低下や毒性等の環境への負荷も懸念されることから、より有用な材料の実現が試みられている。 Under these circumstances, for example, metallic sodium is known as a material that can be used as a negative electrode active material for sodium ion secondary batteries. Therefore, there is a big problem in safety. In addition, Na-Pb alloy, which is a sodium alloy, is also known as a material that can be used, but there are concerns about environmental impact such as reduced energy density and toxicity caused by lead. is being attempted.

例えば、特許文献1には、NaSn2(PO43の結晶相を含有することを特徴とするナトリウムイオン二次電池用の負極活物質が開示されており、また特許文献2には、結晶性のNa3-x2(PO43(Mは、V、Ti、Feから選択される1種又は2種以上の金属元素であり、0≦x≦3)を主要成分とするナノ構造体が開示されている。さらに、非特許文献1には、炭素で被覆されたNaTi2(PO43は、可逆容量が高くレート特性に優れることが示され、また非特許文献2には、Na1.3Al0.3Zr1.7(PO43が固体電解質として優れた電気化学特性を有することが報告されている。
これら、NaSn2(PO43、Na3-x2(PO43、NaTi2(PO43、Na1.3Al0.3Zr1.7(PO43は、共にNASICON型の結晶構造を有しており、これらNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物は、ナトリウムイオン二次電池用負極活物質として、大いに期待される材料である。
For example, Patent Document 1 discloses a negative electrode active material for a sodium ion secondary battery characterized by containing a crystalline phase of NaSn 2 (PO 4 ) 3 , and Patent Document 2 discloses a crystalline Na 3-x M 2 (PO 4 ) 3 (M is one or more metal elements selected from V, Ti and Fe, 0≦x≦3) as a main component. A structure is disclosed. Furthermore, Non-Patent Document 1 shows that NaTi 2 ( PO 4 ) 3 coated with carbon has high reversible capacity and excellent rate characteristics . It has been reported that (PO 4 ) 3 has excellent electrochemical properties as a solid electrolyte.
These NaSn2 (PO4) 3 , Na3 - xM2 ( PO4 ) 3 , NaTi2 ( PO4 ) 3 , Na1.3Al0.3Zr1.7 ( PO4 ) 3 all have a NASICON crystal structure. These NASICON-type sodium phosphate compounds are highly expected materials as negative electrode active materials for sodium ion secondary batteries.

特開2014-35986号公報JP 2014-35986 A 特開2015-43283号公報JP 2015-43283 A

“Carbon-coated NaTi2(PO4)3composite:A promising anode material for sodium-ion batteries with superior Na-storage performance”,Solid State Ionics 314(2018),p.61-65"Carbon-coated NaTi2(PO4)3 composite: A promising anode material for sodium-ion batteries with superior Na-storage performance", Solid State Ionics 314 (2018), pp.61-65 “Characterization of Na1.3Al0.3Zr1.7(PO4)3solid electrolyte ceramics by impedance spectroscopy”,Solid State Ionics 271(2015),p.128-133"Characterization of Na1.3Al0.3Zr1.7(PO4)3solid electrolyte ceramics by impedance spectroscopy", Solid State Ionics 271 (2015), pp.128-133

しかしながら、こうしたNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物を製造するにあたり、上記特許文献1では固相法を用いているものの、かかる方法では反応生成物の微細化を図る上で粉砕処理を施さざるを得ず、得られる粒子がブロードな粒度分布を有することとなるため、充放電特性の低下を招くおそれがある。また上記特許文献2では、エレクトロスピニング法(電界紡糸法)を用いているものの、かかる方法では、シリンジ内の原料であるポリマー溶液に高電圧を与えて帯電させ、静電爆発を起こすという煩雑な工程にならざるを得ない上、得られる一次元ナノ構造体を二次電池用材料として用いるには、特許文献1と同様、さらに粉砕処理を施す必要がある。 However, in producing such a NASICON-type sodium phosphate compound, although the solid-phase method is used in Patent Document 1, such a method inevitably requires pulverization in order to make the reaction product finer. Since the obtained particles have a broad particle size distribution, there is a risk of deterioration in charge/discharge characteristics. In addition, although the above-mentioned Patent Document 2 uses an electrospinning method (electrospinning method), such a method involves the cumbersome task of applying a high voltage to the polymer solution, which is the raw material in the syringe, to charge it and cause an electrostatic explosion. Moreover, in order to use the obtained one-dimensional nanostructure as a secondary battery material, it is necessary to further perform a pulverization process, as in Patent Document 1.

一方、非特許文献1及び2では、ともにクエン酸塩法(Pechini法)を用いて、粒径30nm~100nm程度の反応生成物を得ているが、かかる方法であっても、複数の金属イオンが溶解した混合溶液に、クエン酸等のキレートとエチレングリコール等のポリアルコールとのポリエステル化反応により前駆体を生成させ、これを熱処理して粉末を得るという煩雑な工程を余儀なくされる。また工業的規模での実施には、予め多量のキレートやポリアルコールを準備する必要もある。
こうしたことから、有用性の高いNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子を得る手段として、より簡便で低コストの製造方法の実現が強く望まれる状況にある。
On the other hand, in Non-Patent Documents 1 and 2, the citrate method (Pechini method) is used to obtain a reaction product having a particle size of about 30 nm to 100 nm. is dissolved in a mixed solution, a chelate such as citric acid and a polyalcohol such as ethylene glycol are subjected to a polyesterification reaction to form a precursor, which is then heat treated to obtain a powder. Moreover, for implementation on an industrial scale, it is also necessary to prepare a large amount of chelate and polyalcohol in advance.
For these reasons, as a means of obtaining highly useful NASICON-type sodium phosphate compound particles, it is strongly desired to realize a simpler and lower-cost production method.

したがって、本発明の課題は、ナトリウムイオン二次電池用負極活物質として有用性の高い、微細なNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子を簡便に得ることができる製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a production method capable of easily obtaining fine NASICON-type sodium phosphate compound particles that are highly useful as a negative electrode active material for sodium ion secondary batteries.

そこで本発明者らは、種々検討したところ、水熱反応を介する、いわゆる水熱法を用いた製造方法により、微小かつ高結晶度であるNASICON型結晶構造を有する粒子、すなわちNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子からなるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子が簡便に得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。 Accordingly, the present inventors conducted various studies and found that particles having a fine and highly crystalline NASICON-type crystal structure, that is, NASICON-type sodium phosphate, were produced by a production method using a so-called hydrothermal method, which involves a hydrothermal reaction. The present inventors have found that negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries comprising salt compound particles can be easily obtained, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、次の工程(I)~(II):
(I)ナトリウム化合物、チタン化合物、リン酸化合物及び水を混合して、25℃におけるpHが1~5である混合液を調製する工程
(II)得られた混合液を100℃以上の水熱反応に付した後、水熱反応生成物を洗浄し、次いで乾燥して粒子を得る工程
を備える、ナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子の製造方法を提供するものである。
また、本発明は、上記工程(I)~(II)に次いで、さらに
(III)得られた粒子の表面に炭素を担持させる工程
を備える、ナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子の製造方法であってもよい。
That is, the present invention provides the following steps (I) to (II):
(I) A step of mixing a sodium compound, a titanium compound, a phosphate compound and water to prepare a mixed solution having a pH of 1 to 5 at 25°C (II) Hydrothermally treating the obtained mixed solution at 100°C or higher Provided is a method for producing negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery, comprising the steps of washing the hydrothermal reaction product after reacting it and then drying it to obtain particles.
Further, the present invention provides a method for producing negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery, comprising the steps (I) to (II) and then (III) supporting carbon on the surface of the obtained particles. may be

本発明の製造方法によれば、適度な粒径を有するNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子からなるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子を粉砕処理を施すことなく簡便に得ることができ、これを用いることにより、充放電特性に優れたナトリウムイオン二次電池を実現することができる。 According to the production method of the present invention, negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries comprising NASICON-type sodium phosphate compound particles having an appropriate particle size can be easily obtained without performing a pulverization treatment. can be used to realize a sodium-ion secondary battery with excellent charge-discharge characteristics.

実施例1で得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子を示すSEM像である。1 is an SEM image showing negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子のX線回折パターンである。2 is an X-ray diffraction pattern of the negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries obtained in Example 1. FIG. 比較例1で得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子を示すSEM像である。4 is an SEM image showing negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery obtained in Comparative Example 1. FIG. 比較例1で得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子のX線回折パターンである。4 is an X-ray diffraction pattern of the negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery obtained in Comparative Example 1. FIG.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子の製造方法は、次の工程(I)~(II):
(I)ナトリウム化合物、チタン化合物、リン酸化合物及び水を混合して、25℃におけるpHが1~5である混合液を調製する工程
(II)得られた混合液を100℃以上の水熱反応に付した後、水熱反応生成物を洗浄し、次いで乾燥して粒子を得る工程
を備える。
The present invention will be described in detail below.
The method for producing negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries of the present invention comprises the following steps (I) to (II):
(I) A step of mixing a sodium compound, a titanium compound, a phosphate compound and water to prepare a mixed solution having a pH of 1 to 5 at 25°C (II) Hydrothermally treating the obtained mixed solution at 100°C or higher After reacting, the hydrothermal reaction product is washed and then dried to obtain particles.

本発明の製造方法により得られるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子は、NASICON型結晶構造を有する粒子、すなわちNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子からなり、具体的には、下記式(X):
Na1+aTibc(PO43 ・・・(X)
(式(X)中、MはAl、Zr、Sc、In、Fe、Cr、Ga、Y、La、Zn、Si、Mn、Ge、Nd、Sr及びVから選ばれる1種又は2種以上を示し、a、b及びcは、0≦a≦2、1≦b≦2、0≦c≦1、a+4b+(Mの価数)×c=8を満たす数を示す。)
で表される。
The negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery obtained by the production method of the present invention are composed of particles having a NASICON-type crystal structure, that is, NASICON-type sodium phosphate compound particles, and are specifically represented by the following formula (X): :
Na1 + aTibMc (PO4) 3 ... ( X)
(In formula (X), M is one or more selected from Al, Zr, Sc, In, Fe, Cr, Ga, Y, La, Zn, Si, Mn, Ge, Nd, Sr and V. and a, b, and c are numbers satisfying 0≦a≦2, 1≦b≦2, 0≦c≦1, and a+4b+(valence of M)×c=8.)
is represented by

上記式(X)で表されるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子は、少なくともナトリウム及びチタンを含み、これらナトリウム及びチタンとは異なる原子である金属(M)をドープ金属として含んでいてもよい。このように、金属(M)を含み得る上記式(X)で表されるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子は、水熱反応を経る本発明の製造方法により得られる化合物からなる粒子であり、かかる金属(M)が介在し得るナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子を負極活物質として用いることにより、高い放電容量を示すナトリウムイオン二次電池を実現することが可能となる。 The negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery represented by the above formula (X) contain at least sodium and titanium, and may contain a metal (M) which is an atom different from these sodium and titanium as a dope metal. good. Thus, the negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries represented by the above formula (X) which may contain a metal (M) are particles made of a compound obtained by the production method of the present invention that undergoes a hydrothermal reaction. It is possible to realize a sodium ion secondary battery exhibiting a high discharge capacity by using the negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery in which such a metal (M) can be interposed as the negative electrode active material.

式(X)中、MはAl、Zr、Sc、In、Fe、Cr、Ga、Y、La、Zn、Si、Mn、Ge、Nd、Sr及びVから選ばれる1種又は2種以上を示し、好ましくはAl、Zr、Mn及びGeから選ばれる1種又は2種以上であり、より好ましくはAl又はZrである。aは、0≦a≦2であって、好ましくは0≦a≦1である。bは、1≦b≦2であって、好ましくは1.5≦b≦2である。cは、0≦c≦1であって、好ましくは0<c≦0.5である。そして、これらa、b及びcは、a+4b+(Mの価数)×c=8を満たす。上記式(X)で表されるNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物としては、具体的には、例えば、NaTi2(PO43、Na1.3Al0.3Ti1.7(PO43、Na1.5Al0.5Ti1.5(PO43、Na1.3Al0.3TiZr0.7(PO43等が挙げられる。 In formula (X), M is one or more selected from Al, Zr, Sc, In, Fe, Cr, Ga, Y, La, Zn, Si, Mn, Ge, Nd, Sr and V. , preferably one or more selected from Al, Zr, Mn and Ge, more preferably Al or Zr. a is 0≤a≤2, preferably 0≤a≤1. b is 1≤b≤2, preferably 1.5≤b≤2. c satisfies 0≦c≦1, preferably 0<c≦0.5. These a, b and c satisfy a+4b+(valence of M)×c=8. Specific examples of the NASICON-type sodium phosphate compound represented by the above formula (X) include NaTi 2 (PO 4 ) 3 , Na 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 , Na 1.5 Al 0.5 Ti1.5 ( PO4 ) 3 , Na1.3Al0.3TiZr0.7 ( PO4) 3 and the like.

本発明の製造方法が備える工程(I)は、ナトリウム化合物、チタン化合物、リン酸化合物及び水を混合して、25℃におけるpHが1~5である混合液(A)を調製する工程である。このように、ナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子を得るためのナトリウム化合物、チタン化合物、リン酸化合物及び水から得られる上記混合液(A)を、後述する工程(II)において用いることにより、得られるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子の微細化を有効に図ることができる。 The step (I) provided in the production method of the present invention is a step of mixing a sodium compound, a titanium compound, a phosphate compound and water to prepare a mixed solution (A) having a pH of 1 to 5 at 25°C. . Thus, by using the mixed solution (A) obtained from the sodium compound, the titanium compound, the phosphoric acid compound and water for obtaining the negative electrode active material particles for the sodium ion secondary battery in the step (II) described later, , it is possible to effectively reduce the size of the resulting negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery.

用い得るナトリウム化合物としては、水酸化物、塩化物、炭酸塩、硫酸塩、及び有機酸塩から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。より具体的には、例えば、水酸化ナトリウム、塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウム等が挙げられる。なかでも、反応性を高めつつ、得られる混合液(A)のpH調整をも容易に行う観点から、水酸化ナトリウムが好ましい。 Usable sodium compounds include one or more selected from hydroxides, chlorides, carbonates, sulfates, and organic acid salts. More specific examples include sodium hydroxide, sodium chloride, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium sulfate, sodium nitrate, sodium acetate, sodium oxalate and the like. Among them, sodium hydroxide is preferable from the viewpoint of easily adjusting the pH of the mixed solution (A) to be obtained while enhancing the reactivity.

用い得るチタン化合物としては、例えば、チタンの硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、酸化物、水酸化物及びハロゲン化物から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。具体的には、例えば、硫酸チタニル、硫酸チタン、酢酸チタン、塩化チタン等が挙げられる。なかでも、反応性を高める観点から、硫酸チタニル又は硫酸チタンが好ましい。 Titanium compounds that can be used include, for example, one or more selected from sulfates, nitrates, carbonates, acetates, oxalates, oxides, hydroxides and halides of titanium. Specific examples include titanyl sulfate, titanium sulfate, titanium acetate, and titanium chloride. Among them, titanyl sulfate or titanium sulfate is preferable from the viewpoint of enhancing reactivity.

用い得るリン酸化合物としては、オルトリン酸(H3PO4、リン酸)、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム等が挙げられる。なかでも、得られる混合液(A)のpHを制御するためのpH調整剤としても作用させ得る観点から、リン酸を用いるのが好ましく、70質量%~90質量%濃度の水溶液として用いるのが好ましい。 Usable phosphoric acid compounds include orthophosphoric acid (H 3 PO 4 , phosphoric acid), metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, ammonium phosphate, and ammonium hydrogen phosphate. Among them, it is preferable to use phosphoric acid from the viewpoint that it can also act as a pH adjuster for controlling the pH of the resulting mixed solution (A), and it is preferable to use it as an aqueous solution with a concentration of 70% by mass to 90% by mass. preferable.

混合液(A)を調製するにあたり、上記ナトリウム化合物、チタン化合物及びリン酸化合物以外の化合物として、さらに金属(M)化合物を混合し、得られるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子に金属(M)をドープ金属として含ませてもよい。ここで、Mは、上記式(X)中のMと同義であり、Al、Zr、Sc、In、Fe、Cr、Ga、Y、La、Zn、Si、Mn、Ge、Nd、Sr及びVから選ばれる1種又は2種以上を示す。かかる金属(M)化合物としては、ハロゲン化物、硫酸塩、有機酸塩、水酸化物、塩化物、硫化物、酸化物、又はこれらの水和物等が挙げられる。なかでも、混合液(A)中における反応を効率的に進行させる観点から、硫酸塩及び有機酸塩から選ばれる1種又は2種以上が好ましい。 In preparing the mixed solution (A), a metal (M) compound is further mixed as a compound other than the sodium compound, titanium compound and phosphoric acid compound, and the obtained negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries are added with a metal ( M) may be included as a doping metal. Here, M is synonymous with M in the above formula (X), Al, Zr, Sc, In, Fe, Cr, Ga, Y, La, Zn, Si, Mn, Ge, Nd, Sr and V One or two or more selected from Such metal (M) compounds include halides, sulfates, organic acid salts, hydroxides, chlorides, sulfides, oxides, and hydrates thereof. Among them, one or more selected from sulfates and organic acid salts are preferable from the viewpoint of efficiently proceeding the reaction in the mixed solution (A).

工程(I)では、具体的には、チタン化合物及び水を含有し、必要に応じてさらに金属(M)化合物を含有する混合液(a-1)と、ナトリウム化合物、リン酸化合物及び水を含有する混合液(a-2)を各々調製した後、これらの混合液を混合して混合液(A)を調製するのが好ましい。これにより、得られる混合液(A)中には、化学組成の均質性が高く充分に微細化されてなる反応生成物、すなわちナトリウムリン酸塩及び酸化チタン水和物との混合物が含有されることとなり、次工程(II)において水熱反応生成物として得られるNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子の微細化を効果的に図ることができる。 In step (I), specifically, a mixed solution (a-1) containing a titanium compound and water, and optionally a metal (M) compound, a sodium compound, a phosphate compound and water are mixed. It is preferable to prepare each of the mixtures (a-2) and then mix these mixtures to prepare the mixture (A). As a result, the obtained mixed solution (A) contains a reaction product with a highly homogeneous chemical composition and sufficiently finely divided, that is, a mixture of sodium phosphate and titanium oxide hydrate. As a result, it is possible to effectively refine the NASICON-type sodium phosphate compound particles obtained as the hydrothermal reaction product in the next step (II).

混合液(a-1)は、チタン化合物と必要に応じて金属(M)化合物を水に混合することにより調製する。かかる混合液(a-1)におけるチタン化合物及び金属(M)化合物の合計含有量は、混合液(a-2)との混合を効果的に行うために粘性を下げる観点から、混合液(a-1)中の水100質量部に対し、好ましくは1質量部~50質量部であり、より好ましくは5質量部~30質量部であり、さらに好ましくは5質量部~20質量部である。 Mixed solution (a-1) is prepared by mixing a titanium compound and, if necessary, a metal (M) compound with water. The total content of the titanium compound and the metal (M) compound in the mixed liquid (a-1) is the mixed liquid (a It is preferably 1 part by mass to 50 parts by mass, more preferably 5 parts by mass to 30 parts by mass, and still more preferably 5 parts by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water in -1).

また、混合液(a-1)を調製するにあたり、チタン化合物と金属(M)化合物の混合割合は、チタン量と金属(M)量のモル比(Ti:M)で、好ましくは100:1~1:1であり、より好ましくは50:1~2:1であり、さらに好ましくは19:1~3:1である。 Further, in preparing the mixed solution (a-1), the mixing ratio of the titanium compound and the metal (M) compound is the molar ratio (Ti:M) of the amount of titanium and the amount of metal (M), preferably 100:1. ~1:1, more preferably 50:1 to 2:1, still more preferably 19:1 to 3:1.

混合液(a-1)は、各成分をより均一に分散させる観点から、混合液(a-2)と混合する前に、予め撹拌してもよい。混合液(a-1)を撹拌する時間は、好ましくは5分間~3時間であり、より好ましくは10分間~2時間であり、さらに好ましくは15分間~90分間である。撹拌速度は、反応容器内壁面での混合液(a-1)の流速に換算して、好ましくは10cm/秒~200cm/秒であり、より好ましくは15cm/秒~150cm/秒、さらに好ましくは20cm/秒~100cm/秒である。 The liquid mixture (a-1) may be stirred in advance before being mixed with the liquid mixture (a-2) from the viewpoint of dispersing each component more uniformly. The time for stirring the mixed solution (a-1) is preferably 5 minutes to 3 hours, more preferably 10 minutes to 2 hours, still more preferably 15 minutes to 90 minutes. The stirring speed is preferably 10 cm/sec to 200 cm/sec, more preferably 15 cm/sec to 150 cm/sec, and still more preferably 20 cm/sec to 100 cm/sec.

混合液(a-2)は、ナトリウム化合物、リン酸化合物及び水を混合することにより調製する。かかる混合液(a-2)におけるナトリウム化合物の含有量は、混合液(a-1)との混合を効果的に行うために粘性を下げる観点から、混合液(a-2)中の水100質量部に対し、好ましくは1質量部~50質量部であり、より好ましくは5質量部~30質量部であり、さらに好ましくは5質量部~20質量部である。 Mixed solution (a-2) is prepared by mixing a sodium compound, a phosphate compound and water. The content of the sodium compound in the mixed liquid (a-2) is 100 It is preferably 1 part by mass to 50 parts by mass, more preferably 5 parts by mass to 30 parts by mass, even more preferably 5 parts by mass to 20 parts by mass.

また、混合液(a-2)におけるリン酸化合物の含有量は、混合液(a-2)中の水100質量部に対し、好ましくは3質量部~20質量部であり、より好ましくは5質量部~15質量部であり、さらに好ましくは7質量部~15質量部である。 Further, the content of the phosphoric acid compound in the mixed solution (a-2) is preferably 3 parts by mass to 20 parts by mass, more preferably 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water in the mixed solution (a-2). It is from 7 parts by mass to 15 parts by mass, more preferably from 7 parts by mass to 15 parts by mass.

混合液(a-2)の25℃におけるpHは、得られる混合液(A)の25℃におけるpHを1~5に調整する観点から、好ましくは3~10であり、より好ましくは4~10であり、さらに好ましくは5~10である。混合液(a-2)のpHが上記範囲になるように、適宜水酸化カリウムや水酸化アンモニウム等の、上記成分以外の化合物であるpH調整剤を添加してもよい。 The pH of the mixed solution (a-2) at 25°C is preferably 3 to 10, more preferably 4 to 10, from the viewpoint of adjusting the pH of the resulting mixed solution (A) to 1 to 5 at 25°C. and more preferably 5-10. A pH adjuster, which is a compound other than the above components, such as potassium hydroxide or ammonium hydroxide, may be added so that the pH of the mixed solution (a-2) falls within the above range.

混合液(a-2)は、各成分をより均一に溶解又は分散させる観点から、混合液(a-1)と混合する前に、予め撹拌してもよい。混合液(a-2)を撹拌する時間は、好ましくは1分間~30分間であり、より好ましくは2分間~20分間であり、さらに好ましくは2分間~10分間である。また撹拌速度は、反応容器内壁面での混合液(a-2)の流速に換算して、好ましくは10cm/秒~200cm/秒であり、より好ましくは15cm/秒~150cm/秒であり、さらに好ましくは20cm/秒~100cm/秒である。 The mixed solution (a-2) may be stirred in advance before being mixed with the mixed solution (a-1) from the viewpoint of dissolving or dispersing each component more uniformly. The time for stirring the mixed solution (a-2) is preferably 1 to 30 minutes, more preferably 2 to 20 minutes, still more preferably 2 to 10 minutes. The stirring speed is preferably 10 cm/sec to 200 cm/sec, more preferably 15 cm/sec to 150 cm/sec in terms of the flow speed of the mixture (a-2) on the inner wall surface of the reaction vessel, More preferably, it is 20 cm/sec to 100 cm/sec.

工程(I)では、上記混合液(a-1)と上記混合液(a-2)とを混合して、混合液(A)とする。混合液(a-1)と混合液(a-2)の混合方法は、特に限定されるものではないが、撹拌している混合液(a-1)に混合液(a-2)を滴下するのが好ましい。このように、チタン化合物及び必要に応じてさらに金属(M)化合物を含む混合液(a-1)に、ナトリウム化合物及びリン酸化合物を含む混合液(a-2)を滴下して少量ずつ加えることにより、混合液(A)の均質性を一層高めることができる。 In the step (I), the mixed solution (a-1) and the mixed solution (a-2) are mixed to obtain a mixed solution (A). The method of mixing the mixed solution (a-1) and the mixed solution (a-2) is not particularly limited, but the mixed solution (a-2) is added dropwise to the mixed solution (a-1) being stirred. preferably. Thus, the mixture (a-2) containing the sodium compound and the phosphate compound is added dropwise little by little to the mixture (a-1) containing the titanium compound and optionally the metal (M) compound. Thereby, the homogeneity of the liquid mixture (A) can be further improved.

この際、混合液(a-2)の混合液(a-1)への滴下速度は、10質量部の混合液(a-1)に対し、好ましくは0.1質量部/分~0.4質量部/分であり、より好ましくは0.15質量部/分~0.4質量部/分であり、さらに好ましくは0.2質量部/分~0.35質量部/分である。混合液(a-2)を滴下する際の混合液(a-1)の撹拌速度は、反応容器内壁面での混合液(a-1)の流速に換算して、好ましくは10cm/秒~200cm/秒であり、より好ましくは15cm/秒~150cm/秒であり、さらに好ましくは20cm/秒~100cm/秒である。 At this time, the rate of dropping the mixed liquid (a-2) into the mixed liquid (a-1) is preferably 0.1 part by mass/min to 0.1 part by mass/min with respect to 10 parts by mass of the mixed liquid (a-1). It is 4 parts/minute, more preferably 0.15 parts/minute to 0.4 parts/minute, still more preferably 0.2 parts/minute to 0.35 parts/minute. The stirring speed of the mixed solution (a-1) when the mixed solution (a-2) is added dropwise is preferably 10 cm/sec or more in terms of the flow speed of the mixed solution (a-1) on the inner wall surface of the reaction vessel. It is 200 cm/sec, more preferably 15 cm/sec to 150 cm/sec, even more preferably 20 cm/sec to 100 cm/sec.

混合液(A)を得るにあたり、混合する混合液(a-1)と混合液(a-2)との質量比((a-1):(a-2))は、好ましくは20:1~1:4であり、より好ましくは10:1~1:3であり、さらに好ましくは5:1~2:3である。 In obtaining the mixed solution (A), the mass ratio ((a-1):(a-2)) of the mixed solution (a-1) and the mixed solution (a-2) to be mixed is preferably 20:1. ~1:4, more preferably 10:1 to 1:3, still more preferably 5:1 to 2:3.

混合液(a-1)と混合液(a-2)を混合する際の混合液(a-1)の温度は、好ましくは10℃~80℃であり、より好ましくは15℃~70℃であり、さらに好ましくは20℃~60℃である。また混合液(a-2)の温度は、好ましくは10℃~80℃であり、より好ましくは15℃~70℃であり、さらに好ましくは20℃~60℃である。 The temperature of the mixture (a-1) when mixing the mixture (a-1) and the mixture (a-2) is preferably 10°C to 80°C, more preferably 15°C to 70°C. and more preferably 20°C to 60°C. The temperature of the mixture (a-2) is preferably 10°C to 80°C, more preferably 15°C to 70°C, still more preferably 20°C to 60°C.

混合液(a-1)と混合液(a-2)を混合する時間は、好ましくは10分間~24時間であり、より好ましくは15分間~18時間であり、さらに好ましくは30分間~12時間である。またこの際、各成分をより均一に溶解又は分散させ、反応生成物の化学組成の均質性を高める観点から、撹拌してもよい。撹拌速度は、反応容器内壁面での混合液(A)の流速に換算して、好ましくは10cm/秒~200cm/秒であり、より好ましくは15cm/秒~150cm/秒、さらに好ましくは20cm/秒~100cm/秒である。 The time for mixing the mixture (a-1) and the mixture (a-2) is preferably 10 minutes to 24 hours, more preferably 15 minutes to 18 hours, still more preferably 30 minutes to 12 hours. is. Further, at this time, stirring may be performed from the viewpoint of dissolving or dispersing each component more uniformly and improving the homogeneity of the chemical composition of the reaction product. The stirring speed is preferably 10 cm/sec to 200 cm/sec, more preferably 15 cm/sec to 150 cm/sec, still more preferably 20 cm/sec in terms of the flow speed of the mixture (A) on the inner wall surface of the reaction vessel. sec to 100 cm/sec.

混合液(a-1)と混合液(a-2)を混合することによって、ナトリウムリン酸塩及び酸化チタン水和物を含有する混合液(A)が得られる。酸化チタン水和物は、平均粒径が100nm以下の微粒子であり、後述する工程(II)において水熱反応に付す工程を経ることにより、結晶度の高いNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子を良好に生成する。かかる混合液(A)中におけるナトリウムリン酸塩及び酸化チタン水和物の合計含有量は、混合液(A)中に、好ましくは0.5質量%~40質量%であり、より好ましくは1質量%~35質量%であり、さらに好ましくは1.5質量%~30質量%である。また、混合液(A)の25℃におけるpHは、1~5であって、好ましくは2.5~5であり、より好ましくは3~5である。かかる範囲内となるよう混合液(A)のpHを調整するにあたり、必要に応じて混合液(a-2)のpHを調整する。
なお、混合液(A)中において、これらのナトリウムリン酸塩及び酸化チタン水和物が生成され、混合物として含有されてなることは、蒸発乾固させた混合液(A)についてX線回折法によって確認することができる。
A mixture (A) containing sodium phosphate and titanium oxide hydrate is obtained by mixing the mixture (a-1) and the mixture (a-2). Titanium oxide hydrate is fine particles having an average particle size of 100 nm or less, and is subjected to a hydrothermal reaction in step (II) described later to obtain NASICON-type sodium phosphate compound particles having a high degree of crystallinity. to generate The total content of sodium phosphate and titanium oxide hydrate in the mixture (A) is preferably 0.5% by mass to 40% by mass, more preferably 1 % to 35% by mass, more preferably 1.5% to 30% by mass. The pH of the mixture (A) at 25° C. is 1-5, preferably 2.5-5, more preferably 3-5. In adjusting the pH of the mixed solution (A) so that it falls within this range, the pH of the mixed solution (a-2) is adjusted as necessary.
In addition, in the mixed liquid (A), these sodium phosphates and titanium oxide hydrates are produced and contained as a mixture, which is confirmed by the X-ray diffraction method of the evaporated and dried mixed liquid (A). can be confirmed by

工程(II)は、工程(I)で得られた混合液(A)を100℃以上の水熱反応に付した後、水熱反応生成物を洗浄し、次いで乾燥する工程である。かかる工程(II)における水熱反応は、混合液(A)を充填した反応容器を圧力容器等に格納して加圧下で行う。得られる水熱反応生成物は、生成されたNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子からなる。 Step (II) is a step of subjecting the mixture (A) obtained in step (I) to a hydrothermal reaction at 100° C. or higher, then washing and then drying the hydrothermal reaction product. The hydrothermal reaction in step (II) is performed under pressure by storing the reaction vessel filled with the mixture (A) in a pressure vessel or the like. The resulting hydrothermal reaction product consists of the NASICON-type sodium phosphate compound particles produced.

なお、工程(II)に移行する前に、予め工程(I)で得られた混合液(A)を撹拌する場合、かかる撹拌は反応容器内で行えばよく、次いで反応容器を圧力容器等に格納すればよい。かかる撹拌は、NASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子を効率的に生成させる観点から、圧力容器等に格納された反応容器内において工程(II)における水熱反応が完了するまで継続するのが好ましい。この際における混合液(A)の撹拌速度は、反応容器内壁面での混合液(A)の流速に換算して、好ましくは15cm/秒以上であり、より好ましくは15cm/秒~80cm/秒であり、さらに好ましくは15cm/秒~70cm/秒である。撹拌方法としては、この撹拌速度が実現可能であれば特に限定されないが、例えば撹拌羽根を用いる方法、又は特開2014-118328号公報に記載のポンプを使用して合成容器中のスラリーを撹拌する方法等を好適に使用することができる。
さらに、上記撹拌方法を用いる際に、混合液(A)全体において均一に水熱反応を生じさせる観点から、反応容器内に邪魔板を設置したり、撹拌翼の回転方向やポンプの送液方向を間欠的に逆転したりすることによって、混合液(A)の流れに擾乱を生じさせるのが有効である。
When the mixed solution (A) obtained in step (I) is stirred before proceeding to step (II), such stirring may be performed in a reaction vessel, and then the reaction vessel is placed in a pressure vessel or the like. It should be stored. From the viewpoint of efficiently producing NASICON-type sodium phosphate compound particles, such stirring is preferably continued until the hydrothermal reaction in step (II) is completed in a reaction vessel such as a pressure vessel. At this time, the stirring speed of the mixed solution (A) is preferably 15 cm/sec or more, more preferably 15 cm/sec to 80 cm/sec in terms of the flow speed of the mixed solution (A) on the inner wall surface of the reaction vessel. and more preferably 15 cm/sec to 70 cm/sec. The stirring method is not particularly limited as long as this stirring speed is achievable. For example, a method using a stirring blade or a pump described in JP-A-2014-118328 is used to stir the slurry in the synthesis vessel. methods and the like can be suitably used.
Furthermore, when using the above-mentioned stirring method, from the viewpoint of uniformly causing a hydrothermal reaction in the entire mixed liquid (A), a baffle plate is installed in the reaction vessel, the rotation direction of the stirring blade, or the liquid feeding direction of the pump. It is effective to disturb the flow of the mixture (A) by intermittently reversing the flow of the liquid mixture (A).

水熱反応に付す際の混合液(A)の温度(反応温度)は、100℃以上であればよく、好ましくは130℃~250℃であり、より好ましくは140℃~230℃である。この際の圧力及び反応時間は、反応温度が100℃以上の場合は0.3MPa以上で10分間以上が好ましく、130℃~250℃で反応を行う場合は0.3MPa~2.0MPaで10分間~24時間が好ましく、140℃~230℃で反応を行う場合は0.4MPa~1.8MPaで10分間~16時間が好ましい。 The temperature (reaction temperature) of the mixed solution (A) during the hydrothermal reaction may be 100°C or higher, preferably 130°C to 250°C, more preferably 140°C to 230°C. The pressure and reaction time at this time are preferably 0.3 MPa or more and 10 minutes or more when the reaction temperature is 100° C. or higher, and 0.3 MPa to 2.0 MPa for 10 minutes when the reaction is performed at 130° C. to 250° C. Up to 24 hours is preferable, and when the reaction is carried out at 140° C. to 230° C., 0.4 MPa to 1.8 MPa and 10 minutes to 16 hours are preferable.

また、水熱反応における反応容器内の雰囲気は限定されるものではないが、雰囲気の調整の容易性の観点から、空気下又は水蒸気下が好ましい。 Moreover, the atmosphere in the reaction vessel in the hydrothermal reaction is not limited, but from the viewpoint of easiness of adjusting the atmosphere, it is preferably under air or under water vapor.

次いで、水熱反応後の混合液(A)を固液分離することにより、水熱反応生成物を回収すればよい。固液分離に用いる装置としては、例えば、フィルタープレス機、遠心濾過機等が挙げられる。なかでも、効率的に水熱反応生成物を得る観点から、フィルタープレス機を用いるのが好ましい。 Then, the mixed liquid (A) after the hydrothermal reaction is subjected to solid-liquid separation to recover the hydrothermal reaction product. Apparatuses used for solid-liquid separation include, for example, a filter press and a centrifugal filter. Among them, it is preferable to use a filter press from the viewpoint of obtaining a hydrothermal reaction product efficiently.

水熱反応後の混合液(A)から回収された水熱反応生成物は、原料由来のアニオン成分等の水溶性不純物を効果的に除去する観点から、洗浄する。かかる洗浄には水を用いればよく、その水の量は、水熱反応生成物の乾燥質量1質量部に対し、好ましくは5質量部~50質量部であり、より好ましくは7質量部~50質量部であり、さらに好ましくは9質量部~50質量部である。かかる水の温度は、水溶性不純物を効果的に除去する観点から、好ましくは5℃~70℃であり、より好ましくは20℃~70℃である。 The hydrothermal reaction product recovered from the mixed solution (A) after the hydrothermal reaction is washed from the viewpoint of effectively removing water-soluble impurities such as anionic components derived from the raw materials. Water may be used for such washing, and the amount of water is preferably 5 parts by mass to 50 parts by mass, more preferably 7 parts by mass to 50 parts by mass, relative to 1 part by mass of the dry mass of the hydrothermal reaction product. parts by mass, more preferably 9 to 50 parts by mass. The temperature of such water is preferably 5° C. to 70° C., more preferably 20° C. to 70° C., from the viewpoint of effectively removing water-soluble impurities.

洗浄した水熱反応生成物は、次に乾燥する。乾燥手段としては、噴霧乾燥、恒温乾燥、流動床乾燥、外熱式乾燥、凍結乾燥、真空乾燥等が挙げられるが、なかでも、簡便性の観点から、恒温乾燥又は噴霧乾燥とするのが好ましい。 The washed hydrothermal reaction product is then dried. Drying means include spray drying, constant temperature drying, fluidized bed drying, external heat drying, freeze drying, vacuum drying, etc. Among them, constant temperature drying or spray drying is preferable from the viewpoint of convenience. .

乾燥後に得られるNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)に基づく粒度分布におけるD50値で、好ましくは5nm~150nmであり、より好ましくは5nm~100nmであり、さらに好ましくは5nm~80nmである。ここで、走査型電子顕微鏡(SEM)におけるD50値とは、100個のNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子の一次粒子径を測定して平均した値であり、D50値は累積50%での粒径(メジアン径)を意味する。 The average particle size of the NASICON-type sodium phosphate compound particles obtained after drying is preferably 5 nm to 150 nm, more preferably 5 nm to 100 nm, in terms of the D50 value in the particle size distribution based on a scanning electron microscope (SEM). Yes, more preferably 5 nm to 80 nm. Here, the D50 value in a scanning electron microscope (SEM) is a value obtained by measuring and averaging the primary particle diameters of 100 NASICON-type sodium phosphate compound particles, and the D50 value is a cumulative 50%. means the particle size (median diameter) of

工程(II)で得られるNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子は、導電性を有するので、そのままナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子としてもよいが、より良好な導電性を付与するために、さらに次の工程(III)を経ることにより、かかる粒子の表面に炭素を担持させてナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子として用いてもよい。
すなわち、工程(III)は、工程(II)で得られた粒子の表面に炭素を担持する工程である。かかる工程(III)において、工程(II)で得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子の表面に炭素を担持させるには、ナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子に炭素源を添加すればよい。
Since the NASICON-type sodium phosphate compound particles obtained in step (II) have electrical conductivity, they may be used as the negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries as they are. Furthermore, by passing through the next step (III), carbon may be supported on the surface of such particles to be used as negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries.
That is, step (III) is a step of supporting carbon on the surface of the particles obtained in step (II). In the step (III), in order to support carbon on the surface of the negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries obtained in step (II), a carbon source is added to the negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries. do it.

用い得る炭素源としては、例えば、グルコース、フルクトース、スクロース、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、サッカロース、デンプン、デキストリン、クエン酸等の水溶性炭素材料;アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラックが挙げられる。なかでも、水溶性炭素材料については、溶媒への溶解性及び分散性を高めて炭素材料として効果的に機能させる観点から、グルコース、フルクトース、スクロース、デキストリン、クエン酸が好ましく、グルコース及びクエン酸がより好ましい。カーボンブラックについては、製造されるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子のタップ密度を効果的に高める観点から、ケッチェンブラックが好ましい。なお、水溶性炭素材料とは、25℃の水100gに、水溶性炭素材料の炭素原子換算量で0.4g以上、好ましくは1.0g以上溶解する有機化合物を意味する。 Examples of carbon sources that can be used include water-soluble carbon materials such as glucose, fructose, sucrose, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, saccharose, starch, dextrin, and citric acid; acetylene black, ketjen black, channel black, furnace Carbon black such as black, lamp black, and thermal black can be used. Among them, the water-soluble carbon material is preferably glucose, fructose, sucrose, dextrin, or citric acid, and glucose and citric acid are preferable from the viewpoint of increasing solubility and dispersibility in a solvent and effectively functioning as a carbon material. more preferred. As for carbon black, ketjen black is preferable from the viewpoint of effectively increasing the tap density of the produced negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries. The water-soluble carbon material means an organic compound that dissolves in 100 g of water at 25° C. in terms of carbon atom equivalent of 0.4 g or more, preferably 1.0 g or more.

工程(III)におけるこれら炭素源(水溶性炭素材料又はカーボンブラック)は、ナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子100質量%中における炭素の担持量が、炭素原子換算量で、好ましくは0.1~15質量%であり、より好ましくは0.2~10質量%であり、さらに好ましくは0.3~8質量%となる量で添加すればよい。例えば、炭素源の添加量は、工程(II)で得られるNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子100質量部に対し、炭素原子換算量で、好ましくは0.1~17.7質量部であり、より好ましくは0.2~11.1質量部であり、さらに好ましくは0.3~8.7質量部である。 These carbon sources (water-soluble carbon material or carbon black) in step (III) preferably have a supported amount of carbon in 100% by mass of the negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery, in terms of carbon atoms, of 0.5%. It may be added in an amount of 1 to 15% by mass, more preferably 0.2 to 10% by mass, still more preferably 0.3 to 8% by mass. For example, the amount of the carbon source to be added is preferably 0.1 to 17.7 parts by mass in terms of carbon atoms with respect to 100 parts by mass of the NASICON-type sodium phosphate compound particles obtained in step (II), It is more preferably 0.2 to 11.1 parts by mass, still more preferably 0.3 to 8.7 parts by mass.

工程(III)におけるこれら炭素源として水溶性炭素材料を選択した場合、かかる工程(III)では、工程(II)で得られたNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子に水溶性炭素材料及び水を添加した後、噴霧乾燥してNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子と水溶性炭素材料の混合物(B)を得る。 When a water-soluble carbon material is selected as the carbon source in step (III), in step (III), a water-soluble carbon material and water are added to the NASICON-type sodium phosphate compound particles obtained in step (II). After that, they are spray-dried to obtain a mixture (B) of the NASICON-type sodium phosphate compound particles and the water-soluble carbon material.

次に、得られた混合物(B)を焼成する。かかる焼成は、還元雰囲気又は不活性雰囲気中で行うのが好ましい。焼成温度は、水溶性炭素材料由来の炭素をNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子の表面に有効に担持させる観点、及びNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子の結晶性を向上させる観点から、好ましくは500℃~800℃であり、より好ましくは600℃~770℃であり、さらに好ましくは650℃~750℃である。また、焼成時間は、好ましくは10分間~3時間、より好ましくは30分間~1.5時間とするのがよい。 Next, the obtained mixture (B) is fired. Such firing is preferably carried out in a reducing atmosphere or an inert atmosphere. The firing temperature is preferably 500 from the viewpoint of effectively supporting the carbon derived from the water-soluble carbon material on the surface of the NASICON-type sodium phosphate compound particles and from the viewpoint of improving the crystallinity of the NASICON-type sodium phosphate compound particles. °C to 800 °C, more preferably 600 °C to 770 °C, still more preferably 650 °C to 750 °C. The firing time is preferably 10 minutes to 3 hours, more preferably 30 minutes to 1.5 hours.

また、工程(III)における炭素源としてカーボンブラックを選択した場合、かかる工程(III)では、NASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子の表面上で炭素を緻密かつ均一に分散させ、これを有効に担持させる観点から、工程(II)で得られたNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子にカーボンブラックを添加した後、これらを圧縮力及びせん断力を付加しながら混合して複合体とするのがよい。圧縮力及びせん断力を付加しながら混合する処理は、インペラを備える密閉容器で行うのが好ましく、NASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子にカーボンブラックを添加するにあたっては、これらをかかる容器に投入すればよい。かかるインペラの周速度は、得られるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子の導電性を有効に高めて電池の放電容量の向上を図る観点から、好ましくは25m/s~40m/sであり、より好ましくは27m/s~40m/sである。また、混合時間は、好ましくは5分間~90分間であり、より好ましくは10分間~80分間である。なお、インペラの周速度とは、回転式攪拌翼(インペラ)の最外端部の速度を意味し、下記式(1)により表すことができ、また圧縮力及びせん断力を付加しながら混合する処理を行う時間は、インペラの周速度が遅いほど長くなるように、インペラの周速度によっても変動し得る。
インペラの周速度(m/s)=
インペラの半径(m)×2×π×回転数(rpm)÷60・・・(1)
Further, when carbon black is selected as the carbon source in the step (III), in the step (III), the carbon is densely and uniformly dispersed on the surface of the NASICON-type sodium phosphate compound particles to effectively support it. From the standpoint of making the particles of the NASICON-type sodium phosphate compound obtained in step (II), after adding carbon black, they are preferably mixed while applying compressive force and shearing force to form a composite. The process of mixing while applying compressive force and shear force is preferably carried out in a closed container equipped with an impeller. good. The circumferential speed of the impeller is preferably 25 m/s to 40 m/s from the viewpoint of effectively increasing the conductivity of the resulting negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery and improving the discharge capacity of the battery. More preferably, it is 27 m/s to 40 m/s. Also, the mixing time is preferably 5 to 90 minutes, more preferably 10 to 80 minutes. The peripheral speed of the impeller means the speed of the outermost end of the rotary stirring blade (impeller), and can be expressed by the following formula (1). The processing time may also vary with the impeller peripheral speed, such that the slower the impeller peripheral speed, the longer it takes.
Peripheral speed of impeller (m/s) =
Radius of impeller (m) x 2 x π x number of revolutions (rpm) ÷ 60 (1)

工程(III)において、上記圧縮力及びせん断力を付加しながら混合する処理を行う際の処理時間及び/又はインペラの周速度は、容器に投入するNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子とカーボンブラックの合計量に応じて適宜調整する必要がある。そして、容器を稼動させることにより、インペラと容器内壁との間でこれら混合物に圧縮力及びせん断力が付加されつつ、これを混合する処理を行うことが可能となり、NASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子表面上で炭素を緻密かつ均一に分散させることができる。例えば、上記混合する処理を、周速度25m/s~40m/sで回転するインペラを備える密閉容器内で6分間~90分間行う場合、容器に投入するNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子とカーボンブラックの合計量は、有効容器(インペラを備える密閉容器のうち、複合体を収容可能な部位に相当する容器)1cm3当たり、好ましくは0.1g~0.7gであり、より好ましくは0.15g~0.4gである。 In the step (III), the processing time and/or the peripheral speed of the impeller when performing the processing of mixing while applying the compressive force and the shear force are determined according to the ratio of the NASICON-type sodium phosphate compound particles and the carbon black to be put into the container. It is necessary to adjust accordingly according to the total amount. Then, by operating the container, it becomes possible to perform a process of mixing the mixture while applying compressive force and shear force to the mixture between the impeller and the inner wall of the container, thereby obtaining the NASICON-type sodium phosphate compound particles. Carbon can be densely and uniformly dispersed on the surface. For example, when the above-described mixing process is performed in a closed container equipped with an impeller rotating at a peripheral speed of 25 m/s to 40 m/s for 6 minutes to 90 minutes, NASICON-type sodium phosphate compound particles and carbon black are introduced into the container. The total amount of is preferably 0.1 g to 0.7 g, more preferably 0.15 g per 1 cm 3 of the effective container (the container corresponding to the part of the closed container equipped with the impeller that can accommodate the composite). ~0.4g.

このような圧縮力及びせん断力を付加しながら混合する処理を容易に行うことができる密閉容器を備える装置としては、高速せん断ミル、ブレード型混練機等が挙げられ、具体的には、例えば、微粒子複合化装置 ノビルタ(ホソカワミクロン社製)を好適に用いることができる。 Examples of equipment equipped with a closed container that can easily perform the mixing process while applying such compressive force and shear force include a high-speed shear mill, a blade type kneader, etc. Specifically, for example, Fine particle compounding device Nobilta (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) can be suitably used.

本発明の製造方法により得られるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子の平均粒径は、好ましくは5nm~150nmであり、より好ましくは5nm~100nmであり、さらに好ましくは5nm~80nmである。さらに、その平均結晶子径は、好ましくは5nm~150nmであり、より好ましくは5nm~100nmであり、さらに好ましくは5nm~80nmである。
ここで、ナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子を構成するNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子の平均結晶子径は、Cu-kα線による回折角2θの範囲が10°~80°のX線回折プロファイルについて、シェラーの式を適用して求めた値を意味する。
The average particle size of the negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries obtained by the production method of the present invention is preferably 5 nm to 150 nm, more preferably 5 nm to 100 nm, and still more preferably 5 nm to 80 nm. Furthermore, the average crystallite size is preferably 5 nm to 150 nm, more preferably 5 nm to 100 nm, and even more preferably 5 nm to 80 nm.
Here, the average crystallite size of the NASICON-type sodium phosphate compound particles constituting the negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries is X-rays with a diffraction angle 2θ range of 10° to 80° by Cu-kα rays. For the diffraction profile, it means a value obtained by applying Scherrer's formula.

また、得られるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子のBET比表面積は、充放電特性に優れた二次電池を得る観点から、好ましくは10m2/g以上であり、より好ましくは15m2/g以上であり、さらに好ましくは20m2/g以上である。 In addition, the BET specific surface area of the obtained negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries is preferably 10 m 2 /g or more, more preferably 15 m 2 /g, from the viewpoint of obtaining a secondary battery having excellent charge-discharge characteristics. g or more, more preferably 20 m 2 /g or more.

このように、本発明の製造方法は、平均粒径が有効に微細化され、かつ結晶度の高いNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子からなるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子を得ることができる。したがって、優れた充放電特性を発現し得るナトリウムイオン二次電池を、簡便に製造することができる。 As described above, the production method of the present invention can obtain negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries, which are composed of NASICON-type sodium phosphate compound particles with an effectively finer average particle size and a high degree of crystallinity. can. Therefore, it is possible to easily manufacture a sodium-ion secondary battery capable of exhibiting excellent charge-discharge characteristics.

本発明の製造方法により得られるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子を適宜適用できる二次電池としては、正極、負極、セパレータ及び電解液、又は正極、負極及び固体電解質を必須構成とするものであれば、特に限定されない。 A secondary battery to which the negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery obtained by the production method of the present invention can be suitably applied includes a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolytic solution, or a battery essentially comprising a positive electrode, a negative electrode and a solid electrolyte. If so, it is not particularly limited.

ここで、正極活物質層については、ナトリウムイオンを充電時には放出し、かつ放電時には吸蔵することができれば、その材料構成は特に限定されるものではなく、公知のものを用いることができる。例えば、原料化合物を水熱反応させることにより得られる各種ポリアニオン型正極活物質からなる正極活物質層を好適に用いることができる。 Here, regarding the positive electrode active material layer, the material configuration is not particularly limited as long as it can release sodium ions during charging and absorb sodium ions during discharging, and known materials can be used. For example, a positive electrode active material layer made of various polyanion-type positive electrode active materials obtained by hydrothermally reacting raw material compounds can be suitably used.

また、本発明で得られるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子を用いて二次電池を製造する方法としては、特に限定されず、公知の方法を使用できる。 Moreover, the method for manufacturing a secondary battery using the negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery obtained by the present invention is not particularly limited, and a known method can be used.

上記の構成を有する二次電池の形状としては、特に制限を受けるものではなく、コイン型、円筒型,角型等種々の形状や、ラミネート外装体に封入した不定形状であってもよい。 The shape of the secondary battery having the above configuration is not particularly limited, and may be coin-shaped, cylindrical, square, or any other shape, or may be an irregular shape enclosed in a laminated outer package.

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明する。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples.

[実施例1]
水40mLにTiOSO4・1.5H2O 3.74gを混合して、混合液(a-1)を得た。また、水40mLにNaOH3.6g及び85質量%のH3PO4 3.46gを混合して混合液(a-2)を得た。25℃における混合液(a-2)のpHは7.0であった。
次いで、得られた混合液(a-1)を25℃の温度に保持しながら、撹拌速度200rpmで60分間撹拌した後、そのまま撹拌を継続している混合液(a-1)に、撹拌速度200rpmで5分間撹拌した混合液(a-2)を50mL/分で全量滴下して混合した後、さらに撹拌速度200rpmで30分間撹拌して混合液(A)を得た。かかる混合液(A)の25℃におけるpHは4.0であった。
[Example 1]
3.74 g of TiOSO 4 ·1.5H 2 O was mixed with 40 mL of water to obtain a mixture (a-1). Further, 3.6 g of NaOH and 3.46 g of 85 mass % H 3 PO 4 were mixed with 40 mL of water to obtain a mixed solution (a-2). The pH of the mixture (a-2) at 25°C was 7.0.
Next, while the resulting mixture (a-1) was maintained at a temperature of 25° C., it was stirred at a stirring speed of 200 rpm for 60 minutes. Mixed solution (a-2) stirred at 200 rpm for 5 minutes was added dropwise at 50 mL/min and mixed, and then stirred at a stirring speed of 200 rpm for 30 minutes to obtain mixed solution (A). The pH of the mixture (A) at 25°C was 4.0.

得られた混合液(A)をオートクレーブに投入し、140℃、0.3MPaでの水熱反応を1時間行った。生成した固形分を吸引ろ過し、次いで得られた固形分を固形分1質量部に対して12質量部の水で洗浄した後、80℃で12時間恒温乾燥してNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物粒子からなるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子(X1-1)を得た。得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子(X1-1)1.0g、クエン酸 0.5g及び水5mLを混合して乾燥した後、窒素雰囲気下700℃で1時間焼成して、粒子表面に炭素が担持してなるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子(X2-1)を得た(炭素の担持量:1.5質量%)。得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子(X2-1)は、NaTi2(PO43単相であり、平均粒径は70nm、平均結晶子径は70nm、BET比表面積は30m2/gであった。得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子(X2-1)のSEM写真を図1に、X線回折パターンを図2に示す。 The resulting mixed solution (A) was put into an autoclave and hydrothermally reacted at 140° C. and 0.3 MPa for 1 hour. The resulting solid content is suction-filtered, and then the obtained solid content is washed with 12 parts by mass of water per 1 part by mass of the solid content, followed by constant temperature drying at 80° C. for 12 hours to obtain a NASICON-type sodium phosphate compound. A negative electrode active material particle (X1-1) for a sodium ion secondary battery composed of particles was obtained. 1.0 g of the obtained negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries (X1-1), 0.5 g of citric acid and 5 mL of water are mixed and dried, and then baked at 700 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, A negative electrode active material particle (X2-1) for a sodium ion secondary battery having carbon supported on the particle surface was obtained (amount of carbon supported: 1.5% by mass). The obtained negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries (X2-1) had a single phase of NaTi 2 (PO 4 ) 3 , had an average particle size of 70 nm, an average crystallite size of 70 nm, and a BET specific surface area of 30 m. 2 /g. A SEM photograph of the obtained negative electrode active material particles (X2-1) for a sodium ion secondary battery is shown in FIG. 1, and an X-ray diffraction pattern is shown in FIG.

[実施例2]
TiOSO4・1.5H2Oの添加量を3.37gとし、Al2(SO4)3 ・14-18H2O 0.63gを追加して添加した以外、実施例1と同様にして、粒子表面に炭素が担持してなるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子(X2-2)を得た(炭素の担持量:1.5質量%)。得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子(X2-2)は、Na1.2Al0.2Ti1.8(PO43単相であり、平均粒径は70nm、平均結晶子径は70nm、BET比表面積は30m2/gであった。
[Example 2]
Particles were prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of TiOSO 4 .1.5H 2 O added was 3.37 g and 0.63 g of Al 2 (SO 4 ) 3 .14-18H 2 O was additionally added. A negative electrode active material particle (X2-2) for a sodium ion secondary battery having carbon supported on the surface was obtained (amount of carbon supported: 1.5% by mass). The obtained negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries (X2-2) had a Na 1.2 Al 0.2 Ti 1.8 (PO 4 ) 3 single phase, an average particle size of 70 nm, an average crystallite size of 70 nm, and a BET The specific surface area was 30 m 2 /g.

[比較例1]
水40mLにNa2CO3 0.53g及びNH42PO4 10.35gを混合して、混合液(b-1)を得た。得られた混合液(b-1)に、TiO2 1.60gを混合して混合液(b-2)を得た。得られた混合液(b-2)に、クエン酸 0.5gを混合して混合液(b-3)を得た。得られた(b-3)にエバポレータを用いて水を留去し、NASICON型ナトリウムリン酸塩化合物前駆体(B)を得た。得られたNASICON型ナトリウムリン酸塩化合物前駆体(B)を、窒素雰囲気下800℃で6時間焼成して、粒子表面にクエン酸由来の炭素が担持してなるナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子(Y-1)を得た(炭素の担持量:1.5質量%)。得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子(Y-1)は、NaTi2(PO43単相であり、一次粒子の平均粒径は250nm、平均結晶子径は200nm、BET比表面積は10m2/gであった。
得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子(Y-1)のSEM写真を図3に、X線回折パターンを図4に示す。
[Comparative Example 1]
0.53 g of Na 2 CO 3 and 10.35 g of NH 4 H 2 PO 4 were mixed with 40 mL of water to obtain a mixture (b-1). The obtained mixture (b-1) was mixed with 1.60 g of TiO 2 to obtain a mixture (b-2). The obtained mixed solution (b-2) was mixed with 0.5 g of citric acid to obtain a mixed solution (b-3). Water was distilled off from the resulting (b-3) using an evaporator to obtain a NASICON-type sodium phosphate compound precursor (B). The obtained NASICON-type sodium phosphate compound precursor (B) was baked at 800° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a negative electrode active material for a sodium ion secondary battery in which carbon derived from citric acid is supported on the particle surface. Substance particles (Y-1) were obtained (amount of carbon supported: 1.5% by mass). The obtained negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries (Y-1) had a single phase of NaTi 2 (PO 4 ) 3 , the average primary particle diameter was 250 nm, the average crystallite diameter was 200 nm, and the BET ratio was The surface area was 10 m 2 /g.
A SEM photograph of the obtained negative electrode active material particles (Y-1) for a sodium ion secondary battery is shown in FIG. 3, and an X-ray diffraction pattern is shown in FIG.

[比較例2]
TiO2の添加量を1.44gとし、Al23 0.10gを追加して添加した以外、比較例1と同様にしてナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子(Y-2)を得た(炭素の担持量:1.5質量%)。得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子(Y-2)は、Na1.2Al0.2Ti1.8(PO43単相であり、平均粒径は250nm、平均結晶子径は200nm、BET比表面積は10m2/gであった。
[Comparative Example 2]
A negative electrode active material particle for a sodium ion secondary battery (Y-2) was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that the amount of TiO 2 added was 1.44 g and 0.10 g of Al 2 O 3 was additionally added. (the amount of carbon carried: 1.5% by mass). The obtained negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries (Y-2) had a Na 1.2 Al 0.2 Ti 1.8 (PO 4 ) 3 single phase, an average particle size of 250 nm, an average crystallite size of 200 nm, and a BET The specific surface area was 10 m 2 /g.

《レート特性の評価》
実施例1~2及び比較例1~2で得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子を用い、ナトリウムイオン二次電池の負極を作製した。
具体的には、得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子、ケッチェンブラック、ポリフッ化ビニリデンを質量比90:5:5の配合割合で混合し、これにN-メチル-2-ピロリドンを加えて充分混練し、負極スラリーを調製した。負極スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔からなる集電体に塗工機を用いて塗布し、80℃で12時間の真空乾燥を行った。次いで、φ14mmの円盤状に打ち抜いた後、ハンドプレスを用いて16MPaで2分間プレスして負極とした。
次いで、上記の負極を用いてコイン型二次電池を構築した。対極には、φ15mmに打ち抜いたナトリウム箔を用いた。電解液には、エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを体積比3:7の割合で混合した混合溶媒に、NaPF6を1mol/Lの濃度で溶解したものを用いた。セパレータには、ポリプロピレンフィルムを用いた。これらの電池部品を露点が-50℃以下の雰囲気で常法により組み込み収容し、コイン型二次電池(CR-2032)を製造した。
《Evaluation of rate characteristics》
Using the negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, negative electrodes for sodium ion secondary batteries were produced.
Specifically, the obtained negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries, Ketjenblack, and polyvinylidene fluoride were mixed at a mass ratio of 90:5:5, and N-methyl-2-pyrrolidone was added thereto. was added and sufficiently kneaded to prepare a negative electrode slurry. The negative electrode slurry was applied to a current collector made of aluminum foil having a thickness of 20 μm using a coating machine, and vacuum-dried at 80° C. for 12 hours. Next, after punching into a disk shape of φ14 mm, it was pressed at 16 MPa for 2 minutes using a hand press to obtain a negative electrode.
Next, a coin-type secondary battery was constructed using the above negative electrode. A sodium foil punched to φ15 mm was used as the counter electrode. The electrolytic solution used was obtained by dissolving NaPF 6 at a concentration of 1 mol/L in a mixed solvent in which ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3:7. A polypropylene film was used as the separator. These battery parts were incorporated and housed in an atmosphere with a dew point of −50° C. or lower by a conventional method to produce a coin-type secondary battery (CR-2032).

製造したナトリウムイオン二次電池を用い、充放電試験を行った。具体的には、充電条件を電流密度13mA/g(0.1CA)、電圧2.8Vの定電流充電とし、放電条件を13mA/g(0.1CA)、終止電圧1.2Vの定電流放電とし、電流密度13mA/gにおける放電容量を求めた。さらに、同じ充電条件で充電を行い、放電条件を1300mA/g、終止電圧1.2Vの定電流放電とし、電流密度1300mA/gにおける放電容量を求めて、下記式(2)より容量比を求めた。なお、充放電試験は30℃で行った。 結果を表1に示す。
容量比(%)=(電流密度1300mA/gにおける放電容量)/
(電流密度13mA/gにおける放電容量)×100・・・(2)
A charge/discharge test was performed using the manufactured sodium ion secondary battery. Specifically, the charging conditions are a current density of 13 mA/g (0.1 CA) and a constant current charge of a voltage of 2.8 V, and the discharge conditions are a constant current discharge of 13 mA/g (0.1 CA) and a final voltage of 1.2 V. and the discharge capacity at a current density of 13 mA/g was determined. Furthermore, charging is performed under the same charging conditions, the discharging conditions are constant current discharge at 1300 mA / g and the final voltage is 1.2 V, the discharge capacity at the current density of 1300 mA / g is calculated, and the capacity ratio is calculated from the following formula (2). rice field. Note that the charge/discharge test was performed at 30°C. Table 1 shows the results.
Capacity ratio (%) = (discharge capacity at current density of 1300 mA / g) /
(Discharge capacity at a current density of 13 mA / g) × 100 (2)

Figure 0007125302000001
Figure 0007125302000001

上記結果より、実施例1及び2の製造方法で得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子は、比較例1及び2の製造方法で得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子に比して、簡便な方法で得られるにもかかわらず、これを用いたナトリウムイオン二次電池において優れた放電容量を示すことがわかる。これは、実施例1及び2の製造方法で得られたナトリウムイオン二次電池用負極活物質粒子は、粒径及び結晶子径ともに有効に微細化を図ることができたためであると考えられる。 From the above results, the negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries obtained by the production methods of Examples 1 and 2 are the negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries obtained by the production methods of Comparative Examples 1 and 2. Although it can be obtained by a simple method, it can be seen that a sodium ion secondary battery using this shows excellent discharge capacity. It is believed that this is because the negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries obtained by the production methods of Examples 1 and 2 were able to effectively reduce both the particle size and the crystallite size.

Claims (7)

次の工程(I)~(II):
(I)チタン化合物、金属(M)化合物(MはAl、Zr、Sc、In、Fe、Cr、Ga、Y、La、Zn、Si、Mn、Ge、Nd、Sr及びVから選ばれる1種又は2種以上を示す。)及び水を含有し、かつ水100質量部に対してチタン化合物及び金属(M)化合物の合計含有量が1質量部~50質量部である混合液(a-1)と、ナトリウム化合物、リン酸化合物及び水を含有し、かつ水100質量部に対してナトリウム化合物の含有量が1質量部~50質量部である混合液(a-2)とを質量比((a-1):(a-2))が20:1~1:4となるように混合して、25℃におけるpHが1~5である混合液(A)を調製する工程
(II)得られた混合液(A)を130~250℃の水熱反応に付した後、水熱反応生成物を洗浄し、次いで乾燥して粒子を得る工程
を備える、平均粒径が5nm~80nmのナトリウムイオン二次電池用NASICON型負極活物質粒子の製造方法。
The following steps (I)-(II):
(I) Titanium compounds, metal (M) compounds (M is one selected from Al, Zr, Sc, In, Fe, Cr, Ga, Y, La, Zn, Si, Mn, Ge, Nd, Sr and V or two or more.) and water, and a mixed solution (a-1 ) and a mixed solution (a-2) containing a sodium compound, a phosphate compound and water, and having a sodium compound content of 1 part by mass to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water ( (a-1): (a-2)) are mixed so as to be 20:1 to 1:4 to prepare a mixed solution (A) having a pH of 1 to 5 at 25 ° C. (II) After subjecting the obtained mixture (A) to a hydrothermal reaction at 130 to 250 ° C., the hydrothermal reaction product is washed and then dried to obtain particles, having an average particle size of 5 nm to 80 nm. A method for producing NASICON-type negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries.
ナトリウム化合物が、水酸化ナトリウムである、請求項1に記載のナトリウムイオン二次電池用NASICON型負極活物質粒子の製造方法。 2. The method for producing NASICON negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery according to claim 1, wherein the sodium compound is sodium hydroxide. 工程(I)~(II)に次いで、さらに
(III)得られた粒子の表面に炭素を担持させる工程
を備える、請求項1又は2に記載のナトリウムイオン二次電池用NASICON型負極活物質粒子の製造方法。
The NASICON negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery according to claim 1 or 2 , further comprising a step (III) of supporting carbon on the surface of the obtained particles after steps (I) to (II). manufacturing method.
工程(I)において用いるチタン化合物が、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、酸化物、水酸化物又はハロゲン化物である、請求項1~のいずれか1項に記載のナトリウムイオン二次電池用NASICON型負極活物質粒子の製造方法。 4. A titanium compound according to any one of claims 1 to 3 , wherein the titanium compound used in step (I) is a sulfate, nitrate, carbonate, acetate, oxalate, oxide, hydroxide or halide. A method for producing NASICON-type negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries. 金属(M)化合物が、ハロゲン化物、硫酸塩、有機酸塩、水酸化物、塩化物、硫化物、酸化物又はこれらの水和物である、請求項1~のいずれか1項に記載のナトリウムイオン二次電池用NASICON型負極活物質粒子の製造方法。 5. The metal (M) compound according to any one of claims 1 to 4 , wherein the metal (M) compound is a halide, sulfate, organic acid salt, hydroxide, chloride, sulfide, oxide or hydrate thereof. A method for producing NASICON-type negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery. ナトリウムイオン二次電池用NASICON型負極活物質粒子が、下記式(X):
Na1+aTibc(PO43 ・・・(X)
(式(X)中、MはAl、Zr、Sc、In、Fe、Cr、Ga、Y、La、Zn、Si、Mn、Ge、Nd、Sr又はVから選ばれる1種又は2種以上を示し、a、b及びcは、0≦a≦2、1≦b≦2、0≦c≦1、a+4b+(Mの価数)×c=8を満たす数を示す。)
で表されるNASICON型結晶構造を有する粒子からなる、請求項1~のいずれか1項に記載のナトリウムイオン二次電池用NASICON型負極活物質粒子の製造方法。
NASICON-type negative electrode active material particles for sodium ion secondary batteries are represented by the following formula (X):
Na1 + aTibMc (PO4) 3 ... ( X)
(In formula (X), M is one or more selected from Al, Zr, Sc, In, Fe, Cr, Ga, Y, La, Zn, Si, Mn, Ge, Nd, Sr, or V. and a, b, and c are numbers satisfying 0≦a≦2, 1≦b≦2, 0≦c≦1, and a+4b+(valence of M)×c=8.)
The method for producing NASICON-type negative electrode active material particles for a sodium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5 , comprising particles having a NASICON-type crystal structure represented by:
ナトリウムイオン二次電池用NASICON型負極活物質粒子が、NASICON型結晶構造を有する粒子に炭素が担持してなる粒子である、請求項のいずれか1項に記載のナトリウムイオン二次電池用NASICON型負極活物質粒子の製造方法。 The sodium ion secondary battery according to any one of claims 3 to 6 , wherein the NASICON-type negative electrode active material particles for sodium-ion secondary batteries are particles in which carbon is supported on particles having a NASICON-type crystal structure. Method for producing NASICON-type negative electrode active material particles for
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