JPH09309728A - チタン酸リチウムおよびその製造方法ならびにそれを用いてなるリチウム電池 - Google Patents

チタン酸リチウムおよびその製造方法ならびにそれを用いてなるリチウム電池

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JPH09309728A
JPH09309728A JP9082324A JP8232497A JPH09309728A JP H09309728 A JPH09309728 A JP H09309728A JP 9082324 A JP9082324 A JP 9082324A JP 8232497 A JP8232497 A JP 8232497A JP H09309728 A JPH09309728 A JP H09309728A
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lithium
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄片状あるいは板状の粒子形状を有する緻密
なチタン酸リチウム、さらには、粒子の大きさや形状が
制御されたチタン酸リチウムを提供すること。 【解決手段】 チタン化合物とアンモニウム化合物とを
水中で反応させてチタン酸化合物を得る工程、該チタン
酸化合物とリチウム化合物とを水中で反応させてチタン
酸リチウム水和物を得る工程、該チタン酸リチウム水和
物を熱処理する工程からなる。 【効果】 本発明のチタン酸リチウムは、リチウムイオ
ンのドープ、脱ドープをすみやかに行うことができるた
め、リチウム電池用負極などの特性に優れたものとな
る。また、本発明のチタン酸リチウムは、緻密であり、
しかも、粒子の大きさや形状が制御されているため、紫
外線吸収材などの種々の用途に利用できる有用な化合物
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム電池の負
極材料などに有用な化合物であるチタン酸リチウムおよ
びその製造方法ならびにそれを用いてなるリチウム電池
に関する。
【0002】
【従来の技術】チタン酸リチウムは一般式LiX TiY
4 で表される化合物であり、代表的化合物としてはL
2.67Ti1.334 、LiTi2 4 、Li1.33Ti
1.674、Li1.14Ti1.714 などがある。このチタ
ン酸リチウムを得るには、酸化チタンとリチウム化合物
との混合物を700〜1600℃の温度で熱処理する方
法が用いられている(特開平6−275263号を参
照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記の従来技術の方法
で得られるチタン酸リチウムは、粒子間の焼結が不均一
に起こった焼結体であるため、粒子の大きさや形状が制
御できないという問題がある。さらには、チタン酸リチ
ウムを得る反応が酸化チタン粉末とリチウム化合物粉末
との固固反応であるため、高温度の熱処理を行っても反
応性が悪く、原料粉末が多く残存するという問題もあ
る。一方、酸化チタンとリチウム化合物との混合物を7
00℃以下の低い温度で熱処理しても、反応が進まずチ
タン酸リチウムを得られないという問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、リチウム
電池の負極材料などに有用なチタン酸リチウムを得るべ
く種々検討した結果、特定の方法で得られたチタン酸リ
チウム水和物を熱処理すると薄片状あるいは板状の粒子
形状を有する緻密なチタン酸リチウムが得られること、
しかも、粒子の大きさや形状が制御されたチタン酸リチ
ウムであることなどを見出し、その後さらに検討して、
本発明を完成した。
【0005】すなわち、本発明は、薄片状あるいは板状
の粒子形状を有するチタン酸リチウム、さらには、粒子
の大きさや形状が制御されたチタン酸リチウムを提供す
ることにある。また、本発明は、前記のチタン酸リチウ
ムを効率よく得る方法を提供することにある。さらに、
本発明は、前記のチタン酸リチウムを用いたリチウム電
池用負極、さらには、それを用いたリチウム電池を提供
することにある。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明は、一般式LiX TiY
4 で表されるチタン酸リチウムに関するものであって、
チタン酸リチウムの単一相であってもチタン酸リチウム
と酸化チタンとの混合物であってもよい。前記一般式中
のX、Yの値は、X/Yの値で表して0.5〜2の範囲
が好ましい組成物となる値である。本発明のチタン酸リ
チウムは、薄片状あるいは板状の粒子形状を有すること
を特徴とするものであり、その粒子形状が制御されてい
る。チタン酸リチウム粒子が薄片状あるいは板状の粒子
形状を有すると、リチウムイオンのドープ、脱ドープを
すみやかに行うことができるため、リチウム電池用負極
などの特性に優れたものとなる。この薄片状あるいは板
状には、鱗片状、雲母状、薄膜状、厚膜状といわれる形
状を包含し、このような粒子形状は電子顕微鏡観察によ
り確認することができる。
【0007】また、本発明の好ましいチタン酸リチウム
は微粒子状に大きさが制御されたものである。その粒子
径(最長径)は適宜設計することができるが、リチウム
電池の負極材料などに用いる際の特性に優れていること
から、0.1〜50μmが好ましい範囲であり、0.2
〜30μmがより好ましい範囲である。さらに、本発明
のチタン酸リチウムは、粒子間の焼結が生じておらず、
しかも、粒子内の空隙が実質的に消失し緻密なものが好
ましい。本発明の緻密なチタン酸リチウムとは、空隙量
が0〜0.005ml/g程度のものである。また、そ
の比表面積は好ましくは0.01〜1m2 /g程度であ
り、より好ましくは0.05〜1m2 /gの範囲であ
る。
【0008】次に、本発明はチタン酸リチウムの製造方
法であって、チタン化合物とアンモニウム化合物とを
水中で反応させてチタン酸化合物を得る工程、該チタ
ン酸化合物とリチウム化合物とを水中で反応させてチタ
ン酸リチウム水和物を得る工程、該チタン酸リチウム
水和物を熱処理する工程からなることを特徴とする。ま
ず、前記の工程はチタン酸の化合物を得る工程であっ
て、それに用いるチタン化合物としては、硫酸チタン、
硫酸チタニル、塩化チタンなどの無機チタン化合物やチ
タンアルコキシドなどの有機チタン化合物を用いること
ができ、特に、チタン酸リチウム内の不純物残量を少な
くできる塩化チタンが好ましい。また、アンモニウム化
合物としては、アンモニア水、炭酸アンモニウム、硫酸
アンモニウム、硝酸アンモニウムなどを用いることがで
きる。このアンモニウム化合物に代えて、ナトリウム化
合物、カリウム化合物などのアルカリ金属化合物を用い
ると、得られるチタン酸化合物内にナトリウムやカリウ
ムの元素が残留し、その後の工程の加熱脱水の際に粒子
間の焼結を引き起こし、粒子の大きさや形状を不均一に
しやすいため好ましくない。前記のチタン化合物とアン
モニウム化合物とを水中で混合することにより反応が進
み、オルトチタン酸(H4 TiO4 )またはその水素イ
オンがアンモニウムイオンに置換されたH4-n (N
4 n TiO4で表される化合物であるチタン酸化合
物が得られる。H4-n (NH4 n TiO4 のアンモニ
ウムイオンの置換量は、反応の際のアンモニウムイオン
濃度、遊離水酸基濃度、水素イオン濃度や反応温度など
の条件を調整することにより任意に変えられる。得られ
るチタン酸化合物の粒子径はその後の工程で得られるチ
タン酸リチウムの粒子径に影響を及ぼすため、前記の反
応温度を0〜50℃の範囲に設定して行うと微粒子状の
チタン酸化合物が得られ、さらには、微粒子状のチタン
酸リチウムが得られるため好ましく、より好ましい温度
範囲は5〜40℃であり、もっとも好ましい温度範囲は
10〜30℃である。
【0009】このようにして得られたチタン酸化合物
を、必要に応じて、濾過したり、洗浄したり、酸洗浄し
たり、あるいは乾燥したりしてもよい。
【0010】次のの工程は、前記の工程で得られた
チタン酸化合物を用いてチタン酸リチウム水和物を得る
工程であって、該チタン酸化合物とリチウム化合物とを
水中で反応させる工程である。前記のリチウム化合物と
しては、水酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウ
ム、硫酸リチウムなどの水可溶性リチウム化合物を用い
ることができる。このリチウム化合物とチタン酸化合物
とを水中で混合することにより反応が進む。この反応の
温度を50℃以上にすると、結晶性の優れたチタン酸リ
チウム水和物が得られるため好ましい。より好ましい温
度範囲は100℃以上であり、さらに好ましい温度範囲
は100〜250℃であり、もっとも好ましい温度範囲
は130〜200℃である。100℃以上の温度で反応
を行う場合には、リチウム化合物とチタン酸化合物とを
オートクレーブに入れ、飽和蒸気圧下または加圧下で水
熱処理するのが好ましい。この水熱処理をアンモニウム
化合物の存在下で行うと、より低い水熱処理温度でも結
晶性のよい形状の整ったチタン酸リチウム水和物が得ら
れるため、より好ましい。水熱処理の際に存在させるア
ンモニウム化合物としては、アンモニア水、アンモニア
ガス、炭酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アン
モニウムなどを用いることができる。存在させるアンモ
ニウム化合物の量は0.01〜5モル/l程度であり、
好ましくは0.1〜3モル/lである。このような水熱
処理により、積層構造を有するチタン酸リチウム水和物
を得ることができる。
【0011】このようにして得られたチタン酸リチウム
水和物を濾過し、必要に応じて洗浄したり、乾燥したり
してもよい。乾燥の温度は、チタン酸リチウム水和物が
結晶水を放出する温度以下の温度であれば適宜設定する
ことができ、30〜200℃程度の温度が適当である。
【0012】さらに次のの工程は、前記の工程で得
られたチタン酸リチウム水和物を熱処理してチタン酸リ
チウムを得る工程である。熱処理の温度は適宜設定でき
るが、粒子内の焼結が起こり粒子内の空隙が消失する程
度の温度から粒子間の焼結が起こるまでの温度が好まし
い。この熱処理の温度範囲は、チタン酸リチウム水和物
の組成や結晶水の量などで異なる場合があると考えられ
るが、概ね700〜1300℃程度であり、緻密なチタ
ン酸リチウムを得るうえでは、700〜1100℃の範
囲がより好ましく、700〜1000℃の範囲がもっと
も好ましい。このようにして本発明のチタン酸リチウム
が得られる。
【0013】次に、本発明は、前記のチタン酸リチウム
からなるリチウム電池用負極であり、さらには、その負
極を用いてなるリチウム電池である。リチウム電池用負
極は、本発明のチタン酸リチウムにカーボンブラックな
どの導電材とフッ素樹脂などのバインダとを加え、適宜
成形して得られる。また、リチウム電池は、前記の負極
と正極と電解液とを備える。正極には、リチウム含有二
酸化マンガン、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウ
ム、五酸化バナジウムなどの常用の材料を用いることが
できる。また、電解液には、プロピレンカーボネート、
エチレンカーボネート、1、2−ジメトキシエタンなど
の溶媒にLiPF6 、LiClO4 、LiCF3
3 、LiN(CF3 SO2 2 、LiBF4 などのリ
チウム塩を溶解させたものなどの常用の電解液を用いる
ことができる。これらの材料をそれぞれ組み合わせてリ
チウム電池を構成することができる。
【0014】
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらの実施例に限定されるものではない。
【0015】実施例1 (1)チタン酸化合物の合成 5l4ツ口フラスコに、28重量%のアンモニア水91
1mlと純水1339mlとを入れ、攪拌下、溶液の温
度が10〜15℃になるように氷冷しながら、1.25
モル/lの四塩化チタン水溶液2250mlを2時間か
けて加え、その後、1時間熟成して沈殿物を得た。熟成
後のpHは8.85であり、TiO2 濃度は50g/l
であり、遊離水酸基濃度は0.5モル/lであった。
【0016】次に、前記の熟成後のスラリーに、35重
量%の塩酸199mlを純水300mlで希釈した塩酸
水溶液を1時間かけて添加してpHを5.50に調整し
た後、そのpHを保持しながら1時間熟成した。その
後、沈殿物を濾過し、洗浄して、アンモニア、塩素イオ
ンを除去した後、得られた濾過ケーキをリパルプしてT
iO2 濃度50g/lのスラリーにした。次いで、氷冷
しながら、このスラリーに、35重量%の塩酸26ml
を純水104mlで希釈した塩酸水溶液を1時間かけて
添加してpHを5.50に調整した後、そのpHを保持
しながら1時間熟成し、次いで、沈殿物を濾過し、洗浄
して、チタン酸化合物を得た。
【0017】このようにして得られたチタン酸化合物少
量を50℃の温度で乾燥して、その物性を調べた。その
結果、このチタン酸化合物は、微細な粒子の集合体(不
定形)であり、X線的に非晶質であった。また、化学分
析によると、その成分割合は、Ti47.0重量%、N
4 1.44重量%、Cl 0.07重量%であり、そ
の組成はH3.92(NH4 0.08TiO4 であると推定さ
れる。さらに、DSC分析によると、111℃で脱水
し、440℃でアナターゼに結晶化することがわかっ
た。
【0018】(2)チタン酸リチウム水和物の合成 前記(1)で得られたチタン酸化合物をリパルプしてT
iO2 濃度55.02g/lのスラリーを得た。このス
ラリーのpHは6.90であり、導電率は330μS/
cmであった。このスラリー3.64lを5l4ツ口フ
ラスコに仕込み、スラリーの温度が10〜15℃になる
ように氷冷しながら、84.97gの水酸化リチウム一
水塩を純水360mlに溶解した水溶液を1時間かけて
加え、その後、1時間熟成した。添加終了後のスラリー
のpHは12.1であり、TiO2 濃度は50g/lで
あった。また、添加したリチウム化合物は、Li/Ti
モル比が0.8であった。次に、このようにして得られ
たスラリーをオートクレーブに仕込み、190℃の温度
で2時間水熱処理した。水熱処理後のスラリーは、ペー
スト状に増粘しており、pHは13であり、アンモニア
臭がした。次いで、水熱処理後のスラリーを濾過した
後、洗浄せずに50℃の温度で乾燥して、チタン酸リチ
ウム水和物を得た。
【0019】このようにして得られたチタン酸リチウム
水和物の物性を調べた。その結果、このチタン酸リチウ
ム水和物は、電子顕微鏡観察により、長径が1μm、短
径が0.8μm、厚さ16nm程度の極薄い板状形状を
有する微粒子であって、厚み方向に4層程度重なった積
層構造を有し、その層間隔はおよそ4nmであることが
わかった。また、X線回折の回折パターンから、結晶性
に優れていることがわかった。さらに、化学分析による
と、その成分割合は、Ti45.6重量%、Li5.3
7重量%、NH4 <0.01重量%、Cl<0.005
重量%であり、その組成は熱処理による減量からLi
1.33Ti1.674 ・H2 Oであると推定される。さら
に、DSC分析によると、75℃で付着水が脱離し、2
15℃で結晶水を放出してLi1.33Ti1.674 に相転
移し、337℃で結晶化することがわかった。
【0020】(3)チタン酸リチウムの合成 前記(2)で得られたチタン酸リチウム水和物を瑪瑙乳
鉢で粉砕した後、粉砕物15gをアルミナ坩堝に計り取
り、800℃の温度に設定した電気炉に入れ、2時間大
気中で加熱脱水して、本発明のチタン酸リチウム(試料
A)を得た。
【0021】このようにして得られたチタン酸リチウム
の物性を調べた。その結果、このチタン酸リチウムは、
電子顕微鏡観察により、最長粒子径が3〜4μm程度の
極薄い板状形状を有する微粒子であることがわかった。
次に、BET方式による比表面積の測定結果と窒素吸着
による空隙量の測定結果を表1に示す。なお、空隙量の
測定には、日本ベル社製、ベルソープ−28を用いた。
この結果から、比表面積が小さく、空隙量が少ない緻密
なチタン酸リチウムであることがわかった。また、X線
回折の回折パターンからLi1.33Ti1.674 であるこ
と、さらに、表2に示すような面間隔の値になることが
わかった。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】実施例2 (1)チタン酸化合物の合成 前記実施例1の(1)に記載された方法に準じて、チタ
ン酸化合物を得た。 (2)チタン酸リチウム水和物の合成 前記(1)で得られたチタン酸化合物をリパルプしてT
iO2 濃度56.24g/lのスラリーを得た。このス
ラリー1.494lと純水0.208lを3l4ツ口フ
ラスコに仕込み、スラリーの温度が10〜15℃になる
ように氷冷しながら、3.075Nの水酸化リチウム水
溶液を1時間かけて加え、次いで、純水0.376lを
加えて1時間攪拌し熟成した。次に、このようにして得
られたスラリーをオートクレーブに仕込み、170℃の
温度で4時間水熱処理した。次いで、水熱処理後のスラ
リーを濾過した後、洗浄せずに110℃の温度で乾燥し
て、チタン酸リチウム水和物を得た。
【0025】このようにして得られたチタン酸リチウム
水和物の物性を調べた。その結果、このチタン酸リチウ
ム水和物は、電子顕微鏡観察により、長径が0.8μ
m、短径が0.65μm、厚さ20nm程度の極薄い板
状形状を有していることがわかった。比表面積は11
9.2m2 /gであり、空隙量は0.408ml/gで
あった。なお、空隙量の測定には、日本ベル社製、ベル
ソープ−28を用いた。また、X線回折の回折パターン
から、結晶性に優れていることがわかった。さらに、化
学分析によると、その成分割合は、Ti43.1重量
%、Li4.85重量%、NH4 <0.01重量%、C
l<0.005重量%であり、X線回折からLi1.33
1.674 ・H2 Oの存在が確認された。さらに、DS
C分析によると、208℃で結晶水を放出してLi1.33
Ti1.674 に相転移し、345℃で結晶化することが
わかった。
【0026】(3)チタン酸リチウムの合成 前記(2)で得られたチタン酸リチウム水和物を瑪瑙乳
鉢で粉砕した後、粉砕物15gをアルミナ坩堝に計り取
り、800℃の温度に設定した電気炉に入れ、2時間大
気中で加熱脱水して、本発明のチタン酸リチウム(試料
B)を得た。
【0027】このようにして得られたチタン酸リチウム
の物性を調べた。その結果、このチタン酸リチウムは、
緻密な板状形状を有する微粒子であることがわかった。
また、X線回折の回折パターンからLi1.33Ti1.67
4 であることを確認した。
【0028】実施例3 実施例2において、水熱処理温度を150℃とすること
以外は実施例2と同様に処理して、チタン酸リチウム水
和物を得た。
【0029】このようにして得られたチタン酸リチウム
水和物の物性を調べた。その結果、このチタン酸リチウ
ム水和物は、電子顕微鏡観察により、長径が0.8μ
m、短径が0.65μm、厚さ20nm程度の極薄い板
状形状を有していることがわかった。比表面積は13
0.1m2 /gであり、空隙量は0.327ml/gで
あった。なお、空隙量の測定には、日本ベル社製、ベル
ソープ−28を用いた。また、X線回折の回折パターン
から、結晶性に優れていることがわかった。さらに、化
学分析によると、その成分割合は、Ti43.2重量
%、Li4.80重量%、NH4 <0.01重量%、C
l<0.005重量%であり、X線回折からLi1.33
1.674 ・H2 Oの存在が確認された。さらに、DS
C分析によると、206℃で結晶水を放出してLi1.33
Ti1.674 に相転移し、355℃で結晶化することが
わかった。
【0030】(3)チタン酸リチウムの合成 前記のチタン酸リチウム水和物を瑪瑙乳鉢で粉砕した
後、粉砕物15gをアルミナ坩堝に計り取り、800℃
の温度に設定した電気炉に入れ、2時間大気中で加熱脱
水して、本発明のチタン酸リチウム(試料C)を得た。
【0031】このようにして得られたチタン酸リチウム
の物性を調べた。その結果、このチタン酸リチウムは、
緻密な板状形状を有する微粒子であることがわかった。
また、X線回折の回折パターンからLi1.33Ti1.67
4 であることを確認した。
【0032】実施例4 (1)チタン酸化合物の合成 前記実施例1の(1)に記載された方法に準じて、チタ
ン酸化合物を得た。 (2)チタン酸リチウム水和物の合成 前記(1)で得られたチタン酸化合物をリパルプしてT
iO2 濃度55.02g/lのスラリーを得た。このス
ラリーのpHは6.90であり、導電率は330μS/
cmであった。このスラリー3.64lを5l4ツ口フ
ラスコに仕込み、スラリーの温度が10〜15℃になる
ように氷冷しながら、84.97gの水酸化リチウム一
水塩を純水360mlに溶解した水溶液を1時間かけて
加え、その後、1時間熟成した。添加終了後のスラリー
のpHは12.1であり、TiO2 濃度は50g/lで
あった。また、添加したリチウム化合物は、Li/Ti
モル比が0.8であった。次に、このようにして得られ
たスラリーを95℃に昇温し、その温度で2時間反応さ
せた。次いで、得られた反応スラリーを冷却し、次い
で、濾過した後、洗浄せずに50℃の温度で乾燥して、
チタン酸リチウム水和物を得た。
【0033】このようにして得られたチタン酸リチウム
水和物の物性を調べた。その結果、このチタン酸リチウ
ム水和物は、電子顕微鏡観察により、300nm程度の
微粒子の集合体であり、極薄い板状形状を有しているこ
とがわかった。また、化学分析によると、その成分割合
は、Ti44.1重量%、Li4.61重量%、NH4
0.02重量%、Cl<0.005重量%であり、その
組成はX線回折からLi1.33Ti1.674 ・H2 Oの存
在が確認された。さらに、DSC分析によると、348
℃で結晶水を放出してLi1.33Ti1.674 に相転移
し、476℃で結晶化することがわかった。
【0034】(3)チタン酸リチウムの合成 前記(2)で得られたチタン酸リチウム水和物を瑪瑙乳
鉢で粉砕した後、粉砕物15gをアルミナ坩堝に計り取
り、700℃、800℃の温度に設定した電気炉に入
れ、2時間大気中で加熱脱水して、本発明のチタン酸リ
チウム(試料D、E)を得た。
【0035】このようにして得られたチタン酸リチウム
の物性を調べた。その結果、このチタン酸リチウムは、
電子顕微鏡観察により、最長粒子径が2〜3μm程度の
微粒子であり、極薄い板状形状を有していることがわか
った。次に、BET方式による比表面積の測定結果と窒
素吸着による空隙量の測定結果を表3に示す。この結果
から、比表面積が小さく、空隙量が少ない緻密なチタン
酸リチウムであることがわかった。また、X線回折の回
折パターンからLi1.33Ti1.674 であること、さら
に、表4に示すような面間隔の値になることがわかっ
た。
【0036】
【表3】
【0037】
【表4】
【0038】実施例5 実施例2において、水酸化リチウム水溶液を1時間かけ
て加えた後、8.71Nのアンモニア水溶液0.138
lと純水0.238lを加えて1時間攪拌し熟成するこ
と以外は実施例2と同様に処理して、チタン酸リチウム
水和物を得た。なお、水熱処理時のアンモニウム化合物
の濃度は0.5モル/lである。
【0039】このようにして得られたチタン酸リチウム
水和物の物性を調べた。その結果、このチタン酸リチウ
ム水和物は、電子顕微鏡観察により、長径が0.8μ
m、短径が0.65μm、厚さ20nm程度の極薄い板
状形状を有していることがわかった。比表面積は12
6.9m2 /gであり、空隙量は0.389ml/gで
あった。なお、空隙量の測定には、日本ベル社製、ベル
ソープ−28を用いた。また、X線回折の回折パターン
から、結晶性に優れていることがわかった。さらに、化
学分析によると、その成分割合は、Ti43.0重量
%、Li4.83重量%、NH4 0.05重量%、Cl
<0.005重量%であり、X線回折からLi1.33Ti
1.674 ・H2 Oの存在が確認された。さらに、DSC
分析によると、208℃で結晶水を放出してLi1.33
1.674 に相転移し、344℃で結晶化することがわ
かった。
【0040】(3)チタン酸リチウムの合成 前記のチタン酸リチウム水和物を瑪瑙乳鉢で粉砕した
後、粉砕物15gをアルミナ坩堝に計り取り、800℃
の温度に設定した電気炉に入れ、2時間大気中で加熱脱
水して、本発明のチタン酸リチウム(試料F)を得た。
【0041】このようにして得られたチタン酸リチウム
の物性を調べた。その結果、このチタン酸リチウムは、
緻密な板状形状を有する微粒子であることがわかった。
また、X線回折の回折パターンからLi1.33Ti1.67
4 であることを確認した。
【0042】実施例6 実施例2において、水酸化リチウム水溶液を1時間かけ
て加えた後、8.71Nのアンモニア水溶液0.276
lと純水0.1lを加えて1時間攪拌し熟成すること以
外は実施例2と同様に処理して、本発明のチタン酸リチ
ウム水和物を得た。なお、水熱処理時のアンモニウム化
合物の濃度は1.0モル/lである。
【0043】このようにして得られたチタン酸リチウム
水和物の物性を調べた。その結果、このチタン酸リチウ
ム水和物は、電子顕微鏡観察により、長径が0.8μ
m、短径が0.65μm、厚さ20nm程度の極薄い板
状形状を有していることがわかった。比表面積は11
3.9m2 /gであり、空隙量は0.559ml/gで
あった。なお、空隙量の測定には、日本ベル社製、ベル
ソープ−28を用いた。また、X線回折の回折パターン
から、結晶性に優れていることがわかった。さらに、化
学分析によると、その成分割合は、Ti42.7重量
%、Li4.97重量%、NH4 0.05重量%、Cl
<0.005重量%であり、X線回折からLi1.33Ti
1.674 ・H2 Oの存在が確認された。さらに、DSC
分析によると、209℃で結晶水を放出してLi1.33
1.674 に相転移し、334℃で結晶化することがわ
かった。
【0044】(3)チタン酸リチウムの合成 前記のチタン酸リチウム水和物を瑪瑙乳鉢で粉砕した
後、粉砕物15gをアルミナ坩堝に計り取り、800℃
の温度に設定した電気炉に入れ、2時間大気中で加熱脱
水して、本発明のチタン酸リチウム(試料G)を得た。
【0045】このようにして得られたチタン酸リチウム
の物性を調べた。その結果、このチタン酸リチウムは、
緻密な板状形状を有する微粒子であることがわかった。
また、X線回折の回折パターンからLi1.33Ti1.67
4 であることを確認した。
【0046】水熱処理の際にアンモニウム化合物を存在
させて得られた試料F、G(実施例5、6)とアンモニ
ウム化合物を存在させずに得られた試料B(実施例2)
とを比較すると、アンモニウム化合物を存在させた試料
F、Gの方が同じ水熱処理温度では結晶性のよい形状の
整ったチタン酸リチウムが得られることがわかった。
【0047】前記の実施例1〜6で得られた試料A〜G
を用いた場合には、所望のリチウム電池用負極、さらに
はリチウム電池が得られることを確認した。
【0048】
【発明の効果】本発明は、薄片状あるいは板状の粒子形
状を有することを特徴とする緻密なチタン酸リチウムで
あって、リチウムイオンのドープ、脱ドープをすみやか
に行うことができるため、リチウム電池用負極などの特
性に優れたものとなる。また、本発明のチタン酸リチウ
ムは、緻密であり、しかも、粒子の大きさや形状が制御
されているため、紫外線吸収材などの種々の用途に利用
できる有用な化合物である。
【0049】また、本発明は、チタン化合物とアンモニ
ウム化合物とを水中で反応させてチタン酸化合物を得る
工程、該チタン酸化合物とリチウム化合物とを水中で反
応させてチタン酸リチウム水和物を得る工程、該チタン
酸リチウム水和物を熱処理する工程からなることを特徴
とするチタン酸リチウムの製造方法であって、前記のチ
タン酸リチウムを効率よく得ることができる方法であ
る。
【0050】さらに、本発明は、前記のチタン酸リチウ
ムからなることを特徴とするリチウム電池用負極であ
り、さらには、その負極を用いてなることを特徴とする
リチウム電池であって、優れた電池特性を有し、一次電
池または二次電池として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られたチタン酸リチウム(試料
A)の粒子形状を示す電子顕微鏡写真である。
【図2】実施例1で得られたチタン酸リチウム(試料
A)のX線回折図形である。
【図3】実施例4で得られたチタン酸リチウム(試料
D)の粒子形状を示す電子顕微鏡写真である。
【図4】実施例4で得られたチタン酸リチウム(試料
D)のX線回折図形である。
【図5】実施例4で得られたチタン酸リチウム(試料
E)の粒子形状を示す電子顕微鏡写真である。
【図6】実施例4で得られたチタン酸リチウム(試料
E)のX線回折図形である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01M 6/16 H01M 6/16 Z 10/40 10/40 Z

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薄片状あるいは板状の粒子形状を有する
    ことを特徴とする緻密なチタン酸リチウム。
  2. 【請求項2】 0.01〜1m2 /gの範囲の比表面積
    を有することを特徴とする請求項1に記載の緻密なチタ
    ン酸リチウム。
  3. 【請求項3】 0.1〜50μmの範囲の最長粒子径を
    有することを特徴とする請求項1に記載の緻密なチタン
    酸リチウム。
  4. 【請求項4】 チタン化合物とアンモニウム化合物とを
    水中で反応させてチタン酸化合物を得る工程、該チタン
    酸化合物とリチウム化合物とを水中で反応させてチタン
    酸リチウム水和物を得る工程、該チタン酸リチウム水和
    物を熱処理する工程からなることを特徴とする緻密なチ
    タン酸リチウムの製造方法。
  5. 【請求項5】 チタン酸化合物とリチウム化合物とを水
    中で水熱処理してチタン酸リチウム水和物を得ることを
    特徴とする請求項4に記載の緻密なチタン酸リチウムの
    製造方法。
  6. 【請求項6】 水熱処理をアンモニウム化合物の存在下
    で行うことを特徴とする請求項5に記載のチタン酸リチ
    ウムの製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載の緻密なチタン酸リチウ
    ムからなることを特徴とするリチウム電池用負極。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の負極を用いてなること
    を特徴とするリチウム電池。
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