JPH10316425A - 球状複合酸化錫粉末の製造方法 - Google Patents

球状複合酸化錫粉末の製造方法

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JPH10316425A
JPH10316425A JP9121310A JP12131097A JPH10316425A JP H10316425 A JPH10316425 A JP H10316425A JP 9121310 A JP9121310 A JP 9121310A JP 12131097 A JP12131097 A JP 12131097A JP H10316425 A JPH10316425 A JP H10316425A
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tin oxide
oxide powder
soluble
composite tin
organic solvent
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JP9121310A
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English (en)
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Chisui Okano
知水 岡野
Shinichi Saito
慎一 齊藤
Hiroya Yamashita
博也 山下
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Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範な組成を取り得る球状の複合酸化錫粉末
の製造方法を確立する。 【解決手段】 アルカリ土類金属元素、希土類元素、遷
移元素、周期律表13族元素、周期律表14族元素(錫
を除く)、周期律表15族元素及びカルコゲン元素等の
第2成分元素が含有された複合酸化錫の粉末を火炎中で
熔融して球状の熔融体とし、次いで冷却することによ
り、広範な上記第2成分元素を均一に含有する球状の複
合酸化錫粉末を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、球状の複合酸化錫
粉末の製造方法および該複合酸化錫粉末を負極活物質と
する非水電解液二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】今日、急速に普及する携帯電話、携帯用
端末、ビデオカメラなどの携帯用機器の電源として、あ
るいは電気自動車用電源として、小型、軽量でエネルギ
ー密度の高い二次電池に対する社会的要求が益々強くな
っている。
【0003】充電可能で繰り返し使用できる二次電池の
うち、水溶液系電解質を用いる鉛蓄電池、ニッケル−カ
ドミウム電池、ニッケル−水素電池などの二次電池で
は、過電圧の高い鉛蓄電池を除いては水の分解電圧を超
える高い電池電圧を得ることはできない。これに対し非
水電解液二次電池は電解液に非水溶媒を用いるため、水
溶液系電解質を用いる上述の二次電池よりも高い電池電
圧を得ることができる。非水電解液二次電池はエネルギ
ー密度が高く小型化及び軽量化が可能であり、携帯用機
器の電源として急速に需要が伸びているが、更にこれら
電子機器の長時間稼働を実現させるために、電池容量の
更なる向上が求められている。
【0004】非水電解液二次電池は、リチウムを吸蔵、
放出することが可能な正極活物質と集電体などからなる
正極と、リチウムを吸蔵、放出することが可能な負極活
物質と集電体などからなる負極、さらにはリチウム塩を
非水溶媒に溶解してなる電解液、及びセパレータ、電池
容器などから構成される。このような二次電池におい
て、充電時には正極活物質中から放出されたリチウムは
負極活物質中に吸蔵され、また放電時にはリチウムは逆
に負極活物質中から放出され、正極活物質中に吸蔵され
る。そのため、電池容量を向上させるためには、負極ま
たは正極活物質自体の充放電容量を向上させることと、
負極または正極内への活物質の充填密度を高めることが
重要である。
【0005】充放電容量の高い非水電解液二次電池に適
した負極活物質としては、エネルギー密度にのみ着目す
れば、単位重量当たりに含まれるリチウム量が最も多い
金属リチウムを用いることが望ましい。しかし、負極活
物質に金属リチウムを用いると、充電時にリチウムが負
極表面に均一に析出せずに樹枝状に析出し、これがセパ
レータを貫通して負極と正極が短絡し、発熱や発火する
危険性がある。また樹枝状に析出した金属リチウムが負
極から脱落して充放電サイクル寿命が短くなるという問
題がある。これらの問題のために、金属リチウムは電池
反応に関与する理論的リチウム容量が最も高いにも関わ
らず、負極活物質として実用化されるに至っていない。
【0006】現在、市販の非水電解液二次電池の負極活
物質としては、黒鉛に代表される比較的結晶化度の高い
炭素材料(以下、黒鉛材料ともいう)、あるいは難黒鉛
化炭素などと称される比較的結晶化度の低い炭素材料
(以下、難黒鉛化炭素材料ともいう)などが用いられて
いる。
【0007】黒鉛材料を非水電解液二次電池の負極活物
質(以下、負極活物質ともいう)として使用すると、放
電初期から末期に至るまで負極電位はほぼ一定の値で安
定するため、放電末期まで安定した電池電圧を確保する
ことができる。しかしながら、黒鉛材料の充放電容量は
理論値で最高372mAh/g、現実には280〜33
0mAh/g程度である。従って、よりエネルギー密度
の高い非水電解液二次電池を作製するためにはさらに高
い充放電容量を有する負極活物質が望まれている。
【0008】一方、難黒鉛化炭素材料は、充放電容量は
400〜700mAh/gであり、この点では黒鉛材料
よりも優れた特性を有している。しかし、難黒鉛化炭素
材料では、放電初期から負極電位が上昇し続けるため、
非水電解液二次電池に用いると放電に伴って電池電圧が
低下し続ける。そのため、負極活物質である難黒鉛化炭
素には、未だ放出可能なリチウムが十分に残存している
にも関わらず、それ以上の放電は低い電圧下で起こるた
めに電源として利用できないという問題点がある。その
結果、実質的に利用できる充放電容量は、黒鉛材料とほ
ぼ同等の300mAh/g程度にすぎない場合がある。
【0009】このような炭素材料に対して、最近、酸化
錫系材料が高い充放電容量を有する材料として注目され
ている。酸化錫系材料では、最初SnOあるいはSnO
2において500〜600mAh/gといった高い放電
容量が見いだされた(特開平6−275268、特開平
7−122274など)。その後、Sn−Li−O系材
料(特開平7−201318)、Sn−Si−O系材料
(特開平7−230800)、あるいはSn−M−O系
材料(Mはアルカリ土類金属、周期律表13、14、1
5族元素又は亜鉛、特開平7−288123)といった
組成の複合酸化錫系材料が提案されている。これらの複
合酸化錫系材料においては、充放電サイクル特性が多少
改善されたが、放電容量はSnOあるいはSnO2と比
較して、むしろ低下する傾向を示しており、未だ十分で
はない。例えば、LixSnOの放電容量は300mA
h/g以下(電池の容積より推定)、固相反応により作
製したLi2SnO3、Li2SnO2では各々442,4
83mAh/g、又、溶融法により作製された非晶質の
SnSiO3では493mAh/g程度と、これらの放
電容量は何れもSnOあるいはSnO2と同等あるいは
それ以下に留まっており、充放電容量の更なる増大が求
められている。すなわち、充放電容量の増大は飽和して
きており、新たな視点でこの容量向上を図ることが求め
られていた。
【0010】一方で、負極における負極活物質の充填密
度を高めることは、非水電解液二次電池の単位体積当り
のエネルギ−密度を高めることにつながり、電池容量を
向上させる上で重要である。
【0011】負極における複合酸化錫系材料の充填密度
を高くするためには、複合酸化錫系材料が球状の粉末で
あることが最も好ましい。また、負極活物質として複合
酸化錫粉末ではなく酸化錫粉末を用いた場合にはサイク
ル特性が充分でない場合があり、また複合酸化錫粉末と
することにより、得られる複合酸化錫粉末の比表面積、
細孔径等が制御され、充放電容量を向上させることが可
能になる場合もある。従って、非水電解液二次電池の電
池容量を向上させるためには、サイクル特性や充放電容
量などが最適化された球状の複合酸化錫粉末を負極活物
質として用いることが最も望ましい。しかしながら、従
来から知られている球状の複合酸化錫粉末の製造方法で
は、限られた種類の元素としか複合することができず、
電池特性の点で必ずしも満足のゆく球状複合酸化錫粉末
を作製することができなかった。また、粒径が1μmよ
り小さいと電解液の分解などの副反応が起こり易かっ
た。しかしながら、粒径が1μm以上の球状複合酸化錫
粉末を作製することができなかった。
【0012】従来から知られている球状の酸化錫粉末を
作製する方法としては、アセトニトリル/n−オクタノ
ールの混合溶媒中にテトラn−ブトキシ錫(Sn(O−
n−C494)をコロイド状に析出させ、この球状の
テトラn−ブトキシ錫を加水分解して球状ゲルとし、こ
れを焼成する方法がある(インオーガニック・マテリア
ルズ,3巻,5号,177−87,1996年)。
【0013】しかしながら、この文献には球状複合酸化
錫に関する記述は無い。また、この方法を用いて球状の
複合酸化錫粉末を得ようとすれば、混合溶媒に錫以外の
元素の化合物(以下、第2成分元素化合物ともいう)と
して混合溶媒に可溶なものを添加しなければならない。
しかし、この方法ではアセトニトリルとn−オクタノー
ルとの混合比によりテトラn−ブトキシ錫の混合溶媒中
への溶解度を制御してテトラn−ブトキシ錫の析出を制
御しているため、混合溶媒に添加する第2成分元素の化
合物は、上記混合溶媒中へのテトラn−ブトキシ錫の溶
解度に近い溶解度を有する必要がある。テトラn−ブト
キシ錫と第2成分元素の化合物の混合溶媒中への溶解度
が異なると、得られる複合酸化錫粉末の組成が仕込み組
成からずれるだけでなく、コロイド状に析出することな
く混合溶媒中に溶け残った成分も加水分解により析出す
る場合があり、組成の片寄った不純物粉末として複合酸
化錫粉末に混入してしまうという問題を起こす場合があ
った。また、第2成分元素化合物の溶解度を任意に選ぶ
ことは一般的に極めて困難であるため、この方法では使
用可能な第2成分元素化合物の種類およびその添加量が
かなり限定されてしまい、電池特性を最適化した球状の
複合酸化錫粉末を作製することは不可能であった。
【0014】また、この方法では、混合溶液中にテトラ
n−ブトキシ錫の液滴が析出し、その表面張力により球
状の形状が得られている。従って、球状の複合酸化錫粉
末を作製するためには、錫および第2成分元素化合物は
混合溶液中で液滴として析出すること、即ち液体状であ
ることが必要である。このため、錫および第2成分元素
の原料は、高価なアルコキシドを中心とする化合物の中
から選択せざるをえない場合が多いという問題がある。
【0015】このように従来の球状酸化錫の製造方法
は、リチウムイオン電池など非水電解液二次電池の負極
活物質として適した球状の複合酸化錫粉末を製造し、充
放電容量を増大させるためには充分でなかった。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】即ち、本発明は、微細
構造を制御して充放電容量を高くし、更に充填密度を上
げるため、球状で、しかも粒径が1μm以上の複合酸化
錫粉末を製造する方法であって、より広範な組成の複合
酸化錫粉末を簡便に製造する方法を開発することを課題
とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく種々の角度から鋭意研究を重ねた。その結
果、第2成分元素化合物が均一に含有された複合酸化錫
の粉末を火炎中で熔融して球状の熔融体とし、次いで冷
却することにより、広範な均一組成を有し、かつ粒径が
1μm以上の球状複合酸化錫粉末が容易に得られること
を見いだした。更に、このような複合酸化錫粉末は充放
電容量が大きく、更に充填密度が高くなるので電池容量
を増大させることができ、更に電解液の分解などの副反
応が抑制されることを見いだし、ここに本発明を完成さ
せるに至った。
【0018】即ち、本発明は、アルカリ土類金属、希土
類元素、遷移元素、周期律表13族元素、周期律表14
族元素(錫を除く)、周期律表15族元素およびカルコ
ゲン元素よりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素
を含有する複合酸化錫の粉末を火炎中で熔融して球状の
熔融体とし、次いで冷却することを特徴とする球状複合
酸化錫粉末の製造方法である。
【0019】また他の発明は、有機溶媒可溶性錫化合物
及び/又は金属錫、並びに有機溶媒可溶性アルカリ土類
金属化合物、有機溶媒可溶性希土類元素化合物、有機溶
媒可溶性遷移元素化合物、有機溶媒可溶性周期律表13
族元素化合物、有機溶媒可溶性周期律表14族元素化合
物(有機溶媒可溶性錫化合物を除く)、有機溶媒可溶性
周期律表15族元素化合物および有機溶媒可溶性カルコ
ゲン元素化合物(以下、これらを総称して有機溶媒可溶
性化合物ともいう)からなる群より選ばれた少なくとも
一種の可溶性化合物を有機溶媒に溶解して前駆体溶液と
した後、該前駆体溶液よりゲルを生成せしめ、次いでこ
のゲルを焼成して作製される複合酸化錫の粉末を火炎中
で熔融して球状の熔融体とし、次いで冷却することを特
徴とする球状複合酸化錫粉末の製造方法である。
【0020】好ましくは、ハロゲン化錫及び/又は金属
錫、並びに遷移元素、周期表13族元素、周期表14族
元素および周期表15族元素のハロゲン化物又はアルコ
キシドからなる群より選ばれた少なくとも一種の有機溶
媒可溶性化合物を有機溶媒に溶解して前駆体溶液とした
後、該前駆体溶液よりゲルを生成せしめ、次いでこのゲ
ルを焼成して作製される複合酸化錫の粉末を火炎中で熔
融して球状の熔融体とし、次いで冷却することを特徴と
する球状複合酸化錫粉末の製造方法である。
【0021】更に他の発明は、上記製造方法により得ら
れる複合酸化錫粉末からなる非水二次電池用負極活物質
である。
【0022】更に他の発明は、上記非水電解液二次電池
用負極活物質を集電体に接合してなる負極と、リチウム
イオンを吸蔵、放出することが可能な材料からなる正極
活物質を集電体に接合してなる正極とが、セパレータを
介して非水電解液と共に電池容器内に収納されているこ
とを特徴とする非水電解液二次電池である。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。
【0024】本発明において、火炎中で熔融する複合酸
化錫の粉末(以下、原料複合酸化錫粉末ともいう)は、
アルカリ土類金属、希土類元素、遷移元素、周期律表1
3族元素、周期律表14族元素(錫を除く)、周期律表
15族元素およびカルコゲン元素よりなる群から選ばれ
た少なくとも一種の元素(以下、これらの元素を総称し
て第2成分元素ともいう)が、原料複合酸化錫粉末の各
粒子に含有されていればよい。このような原料複合酸化
錫粉末は、固相反応法あるいは水溶液法など、公知の方
法により製造することができる。
【0025】固相反応法により原料複合酸化錫粉末を製
造する場合には、粉末状の酸化錫と酸化錫に添加する第
2成分元素の酸化物などを固相混合した後、700〜1
000℃で12時間程度焼成することにより原料複合酸
化錫粉末を製造することができる。
【0026】水溶液法により原料複合酸化錫粉末を製造
する場合には、塩化錫の水溶液に第2成分元素の塩化物
などの可溶性化合物を溶解した後、アルカリで中和して
ゲルを沈澱として生成させ、得られたゲルを焼成するこ
とにより原料複合酸化錫粉末を製造することができる。
【0027】しかしながら、上述の固相反応法や水溶液
法においては、焼成前の錫の化合物と第2成分元素の化
合物とを均一に混合することが困難であるため、得られ
る原料複合酸化錫粉末の各粒子間で組成にばらつきが生
じる場合がある。このような組成が不均一な原料複合酸
化錫粉末を火炎中で熔融して球状の熔融体にを生成させ
ると、各熔融体間で組成がばらつくので、この熔融体を
冷却して得られる球状複合酸化錫粉末においても各粒子
間で組成が不均一になる場合がある。球状複合酸化錫粉
末を負極活物質として用いたとき、その組成により充放
電特性が変化する場合が多く、一般に球状複合酸化錫粉
末の組成を均一することが望ましい。
【0028】従って、組成を均一にすることが可能な方
法により原料複合酸化錫粉末を製造することが特に好ま
しい。原料複合酸化錫粉末の組成を均一にするために
は、有機溶媒可溶性錫化合物及び/又は金属錫、並びに
有機溶媒可溶性アルカリ土類金属化合物、有機溶媒可溶
性希土類元素化合物、有機溶媒可溶性遷移元素化合物、
有機溶媒可溶性周期律表13族元素化合物、有機溶媒可
溶性周期律表14族元素化合物(有機溶媒可溶性錫化合
物を除く)、有機溶媒可溶性周期律表15族元素化合物
および有機溶媒可溶性カルコゲン元素化合物からなる群
より選ばれた少なくとも一種の可溶性化合物を有機溶媒
に溶解して前駆体溶液とした後、該前駆体溶液よりゲル
を生成せしめ、次いでこのゲルを焼成することにより、
原料複合酸化錫粉末を作製することが特に好ましい。
【0029】上述の原料複合酸化錫粉末の製造方法にお
いては、先ず(1)有機溶媒可溶性錫化合物および/ま
たは金属錫と、(2)有機溶媒可溶性アルカリ土類金属
化合物、有機溶媒可溶性希土類元素化合物、有機溶媒可
溶性遷移元素化合物、有機溶媒可溶性周期律表13族元
素化合物、有機溶媒可溶性周期律表14族元素化合物
(有機溶媒可溶性錫化合物を除く)、有機溶媒可溶性周
期律表15族元素化合物および有機溶媒可溶性カルコゲ
ン元素化合物からなる群より選ばれた少なくとも一種の
可溶性化合物(以下、可溶性第2成分元素化合物ともい
う)を有機溶媒に溶解させた溶液(以下、前駆体溶液と
もいう)を調製する。
【0030】本発明において前駆体溶液の調製に用いる
有機溶媒は、後述の有機溶媒可溶性錫化合物、金属錫お
よび可溶性第2成分元素化合物を溶解するものであれば
何ら制限されない。このような有機溶媒として、アルコ
ール、アセトン、アセトニトリル等、あるいはこれらの
混合物が挙げられるが、通常アルコールを主にすること
が多い。アルコールを一般式ROHで表わすと、Rはメ
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基
などの非置換アルキル基、2−メトキシエチル基、2−
エトキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−メト
キシ−2−プロピル基、メトキシエトキシエチル基、2
−フェニルエチル基、フェニルメチル基などの置換アル
キル基、アリル基などの非置換アルケニル基、2−メチ
ル−2−プロペニル基、3−メチル−3−ブテニル基な
どの置換アルケニル基などが挙げられる。
【0031】上記の置換アルキル基、置換アルケニル基
または置換アリール基における置換基の具体例として
は、上記したRの具体例に見られるメトキシ基、エトキ
シ基などのアルコキシル基、ヒドロキシル基、フェニル
基などのアリール基、メチル基、エチル基などのアルキ
ル基の他に、アミノ基、シアノ基、Cl原子、Br原
子、I原子、F原子などのハロゲンなどが挙げられる。
【0032】これらアルコールの具体例として、メタノ
ール(メチルアルコールともいう)、エタノール(エチ
ルアルコールともいう)、プロパノール(プロピルアル
コールともいう)、ブタノール(ブチルアルコールとも
いう)、オクタノール(オクチルアルコール)、2−メ
トキシエタノール、2−エトキシエタノール、エチレン
グリコール、1−メトキシ−2−プロピルアルコール、
メトキシエトキシエタノール、2−フェニルエチルアル
コール、ベンジルアルコール、アリルアルコール、2−
メチル−2−プロペン−1−オール、3−メチル−3−
ブテン−1−オールなどを挙げることができる。中でも
メタノール、エタノールは、有機溶媒可溶性化合物の溶
解度が高いため、好ましく、特にメタノールは安価で手
に入りやすいという理由もあり、より好ましい。上記ア
ルコールは通常単独で用いられるが、有機溶媒可溶性化
合物との反応性や溶解性などを制御するために2種類以
上のアルコールの混合物を用いることもできる。
【0033】本発明に用いる有機溶媒可溶性錫化合物
(以下可溶性錫化合物ともいう)としては、ハロゲン化
錫、有機錫、錫のアルコキシドなどが挙げられる。ハロ
ゲン化錫のハロゲンは、Cl、Br、I、F原子であ
る。また水和物でも構わない。これらの化合物のうちハ
ロゲン化錫を用いることが更に好ましい。又、ハロゲン
化錫のなかでも、塩化錫、臭化錫が価格、安定性の点か
ら特に好ましい。具体的には、SnCl2、SnCl2
2H20、SnBr2、SnI2、SnF2などが挙げら
れ、特に、SnCl2、SnBr2、SnCl2・2H2
が好ましく用いられる。また該ハロゲン化錫化合物にお
いて有機化合物で修飾したもの、例えばSn(CH3)2
Cl2なども使用できる。有機錫化合物としては、(C
32Sn、(C252Sn、(C374Snなどが
溶解する範囲で使用または添加することができる。錫の
アルコキシドとしては、Sn(OC254、Sn(O
374、Sn(OC494など挙げることができ
る。また上記錫化合物は2種類以上の混合物を用いるこ
ともできる。
【0034】本発明に用いる金属錫(金属錫は有機溶媒
可溶性を有する)の形状は特に限定されず、板状、棒
状、シート状、粒状、粉末状、砂状、花状、塊状のもの
などが挙げられ、溶解のしやすさの点からは粒状、粉末
状、砂状のものが好ましい。純度は高い方が好ましい
が、電池反応、ひいては電池性能に影響しない範囲であ
れば特に制限されない。
【0035】前駆体溶液を調製する際の有機溶媒と可溶
性錫化合物及び/または金属錫との割合は、可溶性錫化
合物及び/又は金属錫が有機溶媒に均一に溶解する範囲
であれば、特に制限されない。但し、あまりに有機溶媒
が少ないと、可溶性錫化合物及び/又は金属錫が完全に
溶解せずに不溶物が残り均一な前駆体溶液が得られな
い。またあまりに有機溶媒が多いと、可溶性錫化合物及
び/又は金属錫の溶解速度は高まるが、後の濃縮におい
て時間がかかってしまう。したがって、使用する有機溶
媒や可溶性錫化合物及び/又は金属錫の種類によっても
異なるが、元素換算で錫に対して有機溶媒の量がモル比
で2〜1000倍となるような割合が好ましく、さらに
は5〜500倍となるような割合が望ましい。また錫源
として金属錫のみを用いるときは、塩化水素などのハロ
ゲン化水素ガスや塩酸などを添加すると、有機溶媒への
金属錫の溶解速度が高まるため、好ましい。
【0036】可溶性錫化合物と金属錫を併用する場合、
金属錫の量は各仕込組成において溶解する範囲であれば
特に制限されない。但し、金属錫の量が多すぎると溶解
に時間がかかったり、溶けないで残る場合があるので可
溶性錫化合物を金属錫との量比は、溶解する金属錫と可
溶性錫化合物中の錫の合計量に対する可溶性錫化合物に
含まれる錫の原子数百分率が、10%以上100%以下
となるように金属錫の溶解量を決めるのが好ましい。特
に可溶性錫化合物にハロゲン化錫化合物を用いた場合に
は、溶解する金属錫とハロゲン化錫化合物のハロゲンと
錫の原子数比が0.60以上1.80未満となるように
金属錫の溶解量を決めるのが好ましい。
【0037】本発明においては、複合酸化錫とするため
に前記可溶性錫化合物及び/又は金属錫に加えて第2成
分元素化合物として有機溶媒可溶性アルカリ土類金属、
希土類元素、遷移元素、周期律表13、14、15族の
元素及びカルコゲン元素からなる群より選ばれた少なく
とも一種の有機溶媒可溶性化合物を溶解させた前駆体を
使用する。
【0038】以下、可溶性第2成分元素化合物について
説明する。
【0039】可溶性第2成分元素化合物がアルカリ土類
金属である場合には、アルカリ土類金属のハロゲン化物
およびその水和物、硝酸塩およびその水和物、アルコキ
シドなどより、特に制限されることなく用いることがで
きる。具体的な化合物として、CaCl2、CaBr2
CaI2、CaCl2・6H2O、CaBr2・6H2O、
CaI2・6H2O、Ca(NO32・4H2O、Ca
(NO32・xH2O、Ca(OCH32、Ca(OC2
52、Ca(OC372、Ca(OC492、Sr
Cl2、SrBr2、SrI2、SrCl2・6H2O、S
rBr2・6H2O、SrI2・6H2O、Sr(N
32、Sr(OCH32、Sr(OC252、Sr
(OC372、Sr(OC492、BaCl2、Ba
Br2、BaI2、BaCl2・2H2O、BaBr2・2
2O、BaI2・2H2O、Ba(NO32、Ba(O
CH32、Ba(OC252、Ba(OC372、B
a(OC492、などを例示することができる。
【0040】可溶性第2成分元素化合物が希土類元素で
ある場合には、希土類元素のハロゲン化物およびその水
和物、硝酸塩およびその水和物、アルコキシドなどよ
り、特に制限されることなく用いることができる。具体
的な化合物として、LaCl3、LaBr3、LaI3
LaCl3・7H2O、La(NO33・6H2O、La
(OCH33、La(OC253、La(OC
373、CeCl3、CeBr3、CeI3、CeCl3
・6H2O、Ce(NO33・6H2O、PrCl3、P
rCl3・7H2O、Pr(NO33・6H2O、Pr
(OC373、NdCl3、NdBr3、NdCl3・6
2O、Nd(NO33・5H2O、SmCl3・xH
2O、Sm(NO33・xH2O、Sm(OC373
EuCl3・6H2O、Eu(NO33・6H2O、Gd
Cl3、GdCl3・6H2O、Gd(NO33・5H
2O、TbCl3、TbCl3・xH2O、Tb(NO33
・xH2O、DyCl3、DyCl3・xH2O、Dy(N
33・5H2O、Dy(OC373、HoCl3、H
oCl3・6H2O、Ho(NO33・5H2O、ErC
3・6H2O、Er(NO33・5H2O、Er(OC3
73、TmCl3・6H2O、Tm(NO33・5H2
O、YbBr3、YbI3、YbCl3・6H2O、Yb
(NO33・xH2O、LuCl3、Lu(NO33・x
2Oなどを例示することができる。
【0041】可溶性第2成分元素化合物が遷移元素であ
る場合には、遷移元素のハロゲン化物およびその水和
物、オキシハロゲン化物、酢酸塩、硝酸塩およびその水
和物、硫酸塩およびその水和物、アンモニウム塩、遷移
元素のアルコキシドなどより、特に制限されることなく
用いることができる。具体的な化合物として、ScCl
3、ScCl3・xH2O、Sc(NO33・xH2O、T
iCl4、TiBr4、Ti(OCH32、Ti(OC2
52、Ti(OC372、Ti(OC492、VB
3、VCl2、VCl3、VCl4、VOBr2、VOB
3、VOCl3、VF3、VF4、VF5、VI3・6H2
O、VO(OCH33、VO(OC253、VO(O
373、VO(OC493、CrCl3、CrB
3、CrCl3・xH2O、CrBr3・6H2O、Cr
3・xH2O、Cr(CH3COO)3・xH2O、Mn
Cl2、MnBr2、MnI2、MnCl2・4H2O、M
nBr2・4H2O、MnI2・4H2O、Mn(NO32
・6H2O、Mn(OC372、Mn(OC252
FeBr2、Fe2Br・6H2O、FeBr3、FeBr
3・6H2O、Fe(OH)(CH3COO)2、FeC
2、FeCl3・6H2O、FeCl3、FeI2、Fe
(NO33・9H2O、(NH42Fe(SO42・x
2O、(NH4)Fe(SO42・xH2O、Fe(O
CH33、Fe(OC253、Fe(OC373、F
e(OC493、CoBr2、CoBr2・6H2O、C
o(C2322・4H2O、CoCl2、CoCl2
6H2O、CoI2、Co(NO32・6H2O、Co
(OC372、NiBr2、NiBr2・xH2O、Ni
(CH3COO)2・xH2O、NiCl2、NiCl2
6H2O、NiI2、NiI2・6H2O、Ni(NO32
・6H2O、CuBr、CuBr2、Cu(CH3CO
O)2、CuCl、CuCl2、CuCl2・2H2O、C
u(NO32・3H2O、ZnBr2、Zn(CH3CO
O)2・2H2O、ZnCl2、ZnI2、Zn(NO32
・6H2O,Zn(OCH32、Zn(OC252、Z
n(OC372、Zn(OC492、YBr3、YC
3・6H2O、YCl3、Y(NO33・6H2O、Y
(OCH33、Y(OC253、Y(OC373、Z
rBr4、ZrCl4、ZrI4、ZrO(CH3COO)
2、ZrOCl2・8H2O、ZrI2・xH2O、ZrO
(NO32・2H2O、Zr(SO42・4H2O、Zr
(OCH34、Zr(OC254、Zr(OC
374、Zr(OC494、NbCl5、NbOC
3、NbBr5、NbF5、Nb(OCH35、Nb
(OC255、Nb(OC375、Nb(OC49
5、MoBr2、MoBr3、MoCl5、(NH46Mo
724・4H2O、Mo(OC255、RuCl3・H2
O、PdCl2・2H2O、AgNO3、CdBr2・4H
2O、CdBr2、CdCl2・5/2H2O、CdC
2、CdF2、CdI2、Cd(NO32・4H2O、H
fCl4、HfOCl2・8H2O、Hf(OCH34
Hf(OC254、Hf(OC374、Hf(OC4
94、TaCl5、TaBr5、Ta(OCH35、T
a(OC255、Ta(OC375、Ta(OC
495、WCl5、WCl6、WBr6、W(OC25
5、W(OC375、ReCl3、ReCl5、OsCl
3、IrCl3・3H2O、IrCl3、IrCl4、Pt
Cl4・5H2O、H2PtCl6・nH2O、AuBr3
xH2O、AuCl3・xH2O、AuHCl4・4H
2O、Hg2Br2、HgCl2、Hg(NO32・2H2
O、HgSO4などを例示することができる。
【0042】可溶性第2成分元素化合物が周期律表13
族元素である場合には、周期律表13族元素のハロゲン
化物およびその水和物、アンモニウム塩、硫酸塩、有機
酸塩、アルコキシドなどより、特に制限されることなく
用いることができる。具体的な化合物として、B23
(NH42O・5B23・8H2O、BCl3、BB
3、BI3、H3BO3、B(OCH33、B(OC
253、B(OC373、B(OC493、AlB
3、AlCl3・6H2O、AlCl3、AlI3、Al
(NO33・9H2O、Al2(SO43、Al2(S
43・nH2O、Al(OCH33、Al(OC
253、Al(OC373、Al(OC493、G
aBr3、GaCl3、GaI3、Ga(NO33・xH2
O、Ga2(SO43、Ga2(SO43・xH2O、G
a(OCH33、Ga(OC253、Ga(OC
373、Ga(OC493、InBr3、InCl3
InCl3・xH2O、InI3、In(NO33・xH2
O、In2(SO43、In2(SO43・xH2O、I
n(OCH33、In(OC253、In(OC
373、In(OC493、CH2(COOTl)2
TlOOCHなどを例示することができる。
【0043】可溶性第2成分元素化合物が周期律表14
族元素である場合には、周期律表14族元素のハロゲン
化物およびその水和物、アンモニウム塩、硫酸塩、有機
酸塩、アルコキシドなどより、特に制限されることなく
用いることができる。具体的な化合物として、GeBr
4、GeCl4、GeI4、Ge(OCH34、Ge(O
254、Ge(OC374、Ge(OC494
どを例示することができる。また、可溶性第2成分元素
化合物として珪素を添加する場合には、一般式Si(O
A4、RBSi(ORA3、RBCSi(ORA2
表される珪素アルコキシドが用いられる。ここで、
A、RB、RCは、各々、メチル基、エチル基、プロピ
ル基、ブチル基、ペンチル基などの直鎖状または分岐状
アルキル基;エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、
ペンテニル基などの直鎖状または分岐状アルケニル基、
フェニル基などのアリール基を示す。珪素アルコキシド
を具体的に例示すると、テトラメトキシシラン、テトラ
エトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブト
キシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメ
トキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、プロピル
トリメトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、
イソブチルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメト
キシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン、メ
チルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、
アミルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラ
ン、n−オクチルトリエトキシシラン、n−オクタデシ
ルトリエトキシシラン、n−ドデシルトリエトキシシラ
ン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリブトキシシ
ラン、エチルトリプロポキシシラン、ビニルトリエトキ
シシラン、アリルトリエトキシシラン、ジフェニルジメ
トキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ビニルメチ
ルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、エチ
ルメチルジエトキシシランなどが挙げられる。ハロゲン
化珪素としては、SiCl4、SiHCl3、SiH2
2などが挙げられる。
【0044】可溶性第2成分元素化合物が周期律表15
族元素である場合には、周期律表15族元素のハロゲン
化物およびその水和物、アンモニウム塩、硫酸塩、有機
酸塩、アルコキシドなどより、特に制限されることなく
用いることができる。具体的な化合物として、P25
PBr3、PCl3、POBr3、POCl3、PO(OC
33、PO(OC253、PO(OC373、PO
(OC493、P(OCH33、P(OC253、A
sBr3、AsCl3、AsI3、As(OCH33、A
s(OC253、As(OC3H7)3、SbBr3、S
bCl3、SbCl5、SbOCl,Sb2(SO43
Sb(OCH33、Sb(OC253、Sb(OC3
73、Sb(OC493、BiBr3、BiCl3、B
iI3、Bi(NO33・xH2O、BiOCl、Bi
(OC373などを例示することができる。
【0045】可溶性第2成分元素化合物がカルコゲン元
素である場合には、カルコゲン元素のハロゲン化物およ
びその水和物、アンモニウム塩、硫酸塩、有機酸塩、ア
ルコキシドなどより、特に制限されることなく用いるこ
とができる。具体的な化合物として、S2Cl2、SCl
2、SeO2、SeO2、SeBr4、SeCl4、Se
4、TeBr4、TeCl4、TeO42・xH2Oなど
を例示することができる。
【0046】本発明で使用する前駆体溶液中における
(1)可溶性錫化合物及び/又は金属錫と(2)可溶性
第2成分元素化合物の量比は、特に限定されないが、前
駆体溶液中のSn原子とアルカリ土類金属元素、希土類
元素、遷移元素、周期律表13族元素、周期律表14族
元素(錫を除く)、周期律表15族元素及びカルコゲン
元素等の第2成分元素との原子組成で表せば、Sn原子
が30.0〜99.9原子%の範囲になるようにするこ
とが好ましい。
【0047】前駆体溶液中への上記(1)及び(2)の
各化合物の溶解方法は特に限定されない。例えば、撹拌
下、可溶性錫化合物及び/又は金属錫、並びに可溶性第
2成分元素化合物からなる混合物に有機溶媒を滴下する
方法、あるいは撹拌下、有機溶媒に可溶性錫化合物及び
/又は金属錫、可溶性第2成分元素化合物を同時に、ま
たは順次溶解させる方法などを用いることができる。ま
た、金属錫の溶解を促進するために、有機溶媒を還流さ
せて金属錫を溶解させることも効果的である。
【0048】さらに、前駆体溶液中の前記各化合物の加
水分解反応、重合及び縮合反応を促進させるために、前
駆体溶液中に若干の水を添加してもよい。この水の添加
は、特にアルコキシドなどの有機溶媒可溶性化合物を用
いて前駆体溶液を調製する際に、加水分解、重合及び縮
合反応を十分に進行させるなどの効果がある。但し、添
加する水の量があまりに多いと、沈殿が生じたり、急激
にゲル化したりして、組成等の均質性にばらつきが生じ
る場合がある。有機溶媒可溶性化合物の種類などによっ
ても異なるが、添加する水の量は有機溶媒可溶性化合物
に対してモル換算で0.01〜10倍が好ましい。
【0049】本発明の前駆体溶液は、錫を含む溶質(可
溶性錫化合物及び/又は金属錫)と第2成分元素を含む
溶質(可溶性第2成分元素化合物)とが分子レベルで均
一に混合されている。しかも、錫を含む溶質と第2成分
元素を含む溶質とは、それぞれ分子あるいはイオンとし
て孤立して溶解しているのではなく、有機溶媒との反応
などを経て重縮合し、ゾルとして溶解していると考えら
れる。このことは前駆体溶液より有機溶媒を留去してゆ
くと徐々に前駆体溶液の粘度が上昇し、ついには前駆体
溶液が曳糸性を示すに至ることからも明かである。そし
てこのような溶質の重縮合又はゾル化は可溶性錫や有機
溶媒可溶性化合物として、ハロゲン化物やアルコキシド
を用いた際に特に顕著である。
【0050】このようにして調製される前駆体溶液を加
水分解してゲルを生成することができる。一般に溶液の
加水分解により2成分以上の組成を有するゲルを生成さ
せる場合には各成分の溶解度が異なるために得られるゲ
ルは不均一な組成を有してしまう場合が多いが、本発明
においては上述の通り前駆体溶液中で各成分が重縮合し
たゾルが形成されているので、加水分解を行っても前駆
体溶液中の均一な組成が維持される。
【0051】加水分解によりゲルを生成させる方法とし
ては、前駆体溶液を調製するのに用いる錫化合物や有機
溶媒可溶性化合物の種類にもよるが、前駆体溶液とアル
カリ性水溶液を混合してゲルを生成させる方法、前駆体
溶液中にアンモニアを遊離する化合物又はその水溶液を
加えておき、該化合物よりアンモニアを遊離させてゲル
を生成する方法などを用いることができる。
【0052】前駆体溶液とアルカリ性水溶液を混合して
加水分解を行い生成したゲルが分散した懸濁液を調製す
る場合には、前駆体溶液にアルカリ性水溶液を添加する
か、あるいは逆にアルカリ性水溶液に前駆体溶液を添加
することにより前駆体溶液を加水分解してゲルを生成さ
せることができる。このとき、上述した通り、本発明の
前駆体溶液中では錫を含む溶質と第2成分元素を含む溶
質とが重縮合してゾルを形成しているので、アルカリ性
水溶液により沈澱を生成させても従来の水溶液法のよう
な組成の分離は生じず、ゲルにおいても分子レベルで均
一な混合状態が維持される。ゲル生成に用いるアルカリ
性水溶液は特に限定されないが、アンモニア水、水酸化
ナトリウム水溶液などを用いることができる。アルカリ
性水溶液として水酸化ナトリウムを用いるとナトリウム
が複合酸化錫粉末中に残存し、充放電容量を低下させる
場合があるので、特に好ましいアルカリ性水溶液はアン
モニア水である。
【0053】アルカリ性水溶液の濃度あるいは添加量は
前駆体溶液の酸性度に応じて決定すれば良いが、アルカ
リ性水溶液添加後の溶液のpHが3〜9の範囲であるの
が、得られる複合酸化錫粉末を負極活物質として用いた
場合、充放電サイクル特性などが優れており好適であ
る。
【0054】また、前駆体溶液中にアンモニアを遊離す
る化合物又はその水溶液を加えておき、該化合物よりア
ンモニアを遊離させてることによってもゲルを生成する
ことができる。アンモニアを遊離させることができる化
合物として、尿素、ヘキサメチレンテトラミン、ホルム
アミド、アセトアミドなどの化合物を挙げることができ
る。これらの化合物は加熱することによりアンモニアを
遊離するので、これらの化合物あるいは水溶液を加えた
前駆体溶液を加熱すると遊離したアンモニアにより前駆
体溶液が加水分解されて、ゲルが沈澱として生成する。
アンモニアを遊離させるための加熱温度は用いる化合物
の種類により異なるが、60℃以上に加熱することによ
りアンモニアを遊離することができる。
【0055】これらの化合物の添加量は前駆体溶液の酸
性度に応じて決定すれば良が、前記したのと同じ理由に
より、アンモニア遊離後の溶液のpHは3〜9の範囲に
あることが好ましい。
【0056】前駆体溶液中でアンモニアを遊離させる方
法は、前駆体溶液とアルカリ性水溶液を混合する場合に
比べ、ゲル化が均一に起こるのでゲルの形状や粒度分布
などを制御する際に有効な場合がある。
【0057】前駆体溶液を加水分解して得られたゲルを
焼成して原料複合酸化錫粉末を作製する。焼成は、ガス
炉、電気炉など公知の焼成炉を用いて行うことができ
る。ゲルを焼成する温度が低すぎると、ゲルから水酸
基、ハロゲン元素など前駆体溶液由来の物質を十分に除
去することができず、焼成したゲルを火炎中で熔融する
際にこれらの物質が脱離して火炎を不安定化させる場合
があるので好ましくない。一方、原料複合酸化錫粉末
は、後の工程で火炎中、熔融温度まで加熱されるので、
ゲルの焼成温度を必要以上に高くする必要はない。従っ
て、ゲルを焼成してするためには、150〜1200℃
の範囲で焼成を行えばよい。
【0058】焼成時間は、焼成するゲルの量、焼成温
度、雰囲気などによっても異なるが、焼成時間は0.0
3〜8時間であることが好ましい。焼成時の昇温速度は
特に制限されないが、0.1〜100℃/分であること
が好ましい。
【0059】焼成時の雰囲気は特に限定されない。例え
ば、空気、酸素、水蒸気などの酸化性ガス、またはこれ
らの混合ガスなどで満たされた雰囲気、あるいはヘリウ
ム、ネオン、アルゴンなどの不活性ガス、窒素、あるい
は水素、一酸化炭素などの還元性ガス雰囲気などが挙げ
られる。しかし、不活性ガスあるいは還元性ガス雰囲気
の場合には、複合酸化錫が還元されて酸化錫に比べ融点
が極端に低い錫の単体が生成しまい、得られる球状複合
酸化錫粉末の組成が大きく変動してしまう場合があるの
で好ましくない。従って、好ましい焼成雰囲気は酸化性
ガス雰囲気であり、その中でも酸素雰囲気が特に好まし
い。
【0060】上述の通り製造した原料複合酸化錫粉末を
火炎中で熔融して球状の熔融体とし、次いで冷却するこ
とにより、本発明の球状複合酸化錫粉末を得ることがで
きる。原料複合酸化錫粉末を単に熔融する方法は特に限
定されないが、熔融した熔融体を球状に保ち、かつ連続
的に球状複合酸化錫粉末を製造するためには、原料複合
酸化錫粉末を連続的に火炎中に供給し、火炎中で熔融さ
せることが最も好ましい。
【0061】原料複合酸化錫粉末を火炎中で熔融するた
めには、原料複合酸化錫粉末を火炎中に供給する装置、
火炎を生成するバーナー、火炎中で生成した熔融体を冷
却、回収する装置からなる公知の熔射装置を用いること
ができる。
【0062】熔融体を生成させるための火炎は、火炎中
に導入される原料複合酸化錫粉末をその融点または軟化
点以上に加熱できることが必要である。原料複合酸化錫
粉末の融点または軟化点は、原料複合酸化錫粉末に含ま
れる第2成分元素の種類と組成に強く依存するが、概ね
800〜2000℃である。このような温度の火炎を発
生させるためには、燃料として可燃性気体を用いるガス
バーナー、燃料として可燃性液体を用いるオイルバーナ
ーあるいは燃料として可燃性気体と可燃性液体を混合し
て用いる混焼バーナーなど公知の装置を用いることがで
きる。
【0063】燃料として用いる可燃性気体としては水
素、一酸化炭素、メタン、エタン、プロパン、ペンタ
ン、エチレン、アセチレンなどの可燃性気体またはこれ
らの気体の混合気体を用いることができる。可燃性液体
としては、軽質燃料油、重質燃料油などを用いることが
できる。また、これらの燃料を燃焼させるための支燃性
ガスとしては酸素、空気などを用いることができる。
【0064】火炎の雰囲気は特に限定されない。しか
し、球状複合酸化錫表面に還元層が形成されると、負極
活物質として使用したときに充放電特性が向上する場合
があるので、燃料の種類や燃料と支燃性ガスの割合を制
御することにより、火炎の雰囲気を制御することも好ま
しい。
【0065】火炎中に供給された原料複合酸化錫粉末
は、火炎を通過して回収装置へと導かれる。原料複合酸
化錫粉末は、火炎通過時に瞬間的に熔融体化し、火炎を
通過して回収装置に至るまでに冷却され、球状複合酸化
錫粉末として回収される。原料複合酸化錫粉末の火炎中
への供給は、空気などを搬送媒体を用いて行われる。原
料複合酸化錫粉末の火炎中への供給は、バーナーや火炎
の大きさにも依るが、毎分、5〜500gの原料複合酸
化錫粉末を、流速1〜50m/秒の空気などの搬送媒体
を用いて行う。
【0066】原料複合酸化錫粉末は火炎中で球状の熔融
体となる。熔融体は、火炎を通した後、空気などの輸送
媒体により回収用のサイクロンへ搬送されるが、その間
に冷却され凝固して球状複合酸化錫粉末が生成する。ま
た、熔融体を冷却する速度により、得られる球状複合酸
化錫粉末の結晶構造を制御することもできる。この場
合、球状複合酸化錫粉末の組成にも依るが、冷却した搬
送媒体を用いたり、火炎を通過した熔融体を水冷銅板な
どに噴射して急冷すると、非晶質の球状複合酸化錫粉末
を製造することができる。
【0067】このようにして製造される複合酸化錫粉末
は球状である。本発明でいう球状とは、複合酸化錫粉末
の粒子が球あるいはそれに近い形状を有し、その平均均
斉度(Pa)が0.66〜1.00であることをいう。
このような球状の複合酸化錫粉末では、タップ密度とし
て表される粉末の充填密度が高く、そのため非水電解液
二次電池の負極中に複合酸化錫粉末を高密度で充填させ
ることが容易となる。その結果、電池としての充放電容
量を増大させることができる。
【0068】上述の平均均斉度paは複合酸化錫粉末を
構成する粒子について、n(n>30)個の粒子それぞ
れの最大幅(長径:L)および長径に直交する方向での
最大幅(短径:B)を測定し下記式により求めることが
できる。
【0069】
【数1】
【0070】長径および短径は、例えば球状複合酸化錫
粉末の電子顕微鏡写真を撮影し、その写真の単位視野内
に観察される球状複合酸化錫粉末を構成する粒子につい
て長径および短径を測定することにより求めることがで
きる。
【0071】本発明の製造方法では、球状複合酸化錫粉
末の平均粒子径は、原料複合酸化錫粉末の組成、火炎の
条件あるいは原料複合酸化錫粉末の火炎中での滞留時間
にもよるが、概ね1〜100μmの範囲の平均粒子径を
有する複合酸化錫粉末を作製することができる。
【0072】上記の平均粒子径Dは下記式により求めら
れる。
【0073】
【数2】
【0074】本発明により製造される球状複合酸化錫粉
末は、熔融体の凝固物であるためその比表面積は焼結法
などによる酸化錫粉末と比べて小さく、概ね100m2
/g以下であることが多い。そのため、この球状複合酸
化錫粉末を負極活物質として用いると、充放電時の電解
液の分解などの副反応が抑制され、充電容量と放電容量
の差を小さくすることができる。
【0075】又、本発明により製造される複合酸化錫粉
末の組成は、添加した可溶性第2成分元素化合物の種類
および量に応じて変化するが、第2成分元素は酸化錫中
に均一に分布し、仕込み組成が複合酸化錫粉末において
も維持される場合が多い。複合酸化錫中に含まれる元素
の種類および含有量は、化学分析や蛍光エックス線分析
などにより同定、定量することができる。
【0076】又、本発明により製造される複合酸化錫の
構造は、焼成条件や第2成分元素などにより結晶質複合
酸化錫あるいは非晶質複合酸化錫の何れの構造もとり得
る。
【0077】本発明の複合酸化錫が結晶質である場合に
おいては、その結晶構造は二酸化錫の結晶構造であるJ
CPDSカード21−1250記載の正方晶二酸化錫、
同29−1484記載の斜方晶二酸化錫、同33−13
74記載の立方晶二酸化錫などの結晶構造をとる場合が
ある。また、JCPDSカード25−1259記載の結
晶構造を有する三酸化二錫の結晶構造をとる場合もあ
る。また、JCPDSカード20−1293記載の結晶
構造を有する四酸化三錫の結晶構造をとる場合がある。
また、一酸化錫の結晶構造である、JCPDSカード6
−395記載の正方晶一酸化錫、同7−195記載の結
晶構造を有する一酸化錫、同24−1342記載の斜方
晶一酸化錫などの結晶構造をとる場合がある。更に上述
の結晶構造を有する二種類以上の酸化錫が任意の割合で
含まれている場合もある。
【0078】複合酸化錫の構造は粉末エックス線回折
法、電子線回折法などにより得られる回折ピークの位置
と強度を基に判定することができる。粉末エックス線回
折の回折ピークの位置と強度は、錫、酸素以外の元素の
固溶、結晶配向などが原因となって若干の変動を示す場
合があるが、上述のJCPDSカードなどに登録されて
いる酸化錫の回折ピーク位置と強度を比較することなど
により複合酸化錫の結晶構造を判定することができる。
【0079】又、本発明により製造される球状の複合酸
化錫粉末は、第2成分元素は均一に分散し得られる球状
の複合酸化錫粉末は単一相により形成される場合が多い
が、結晶子サイズが1〜30nmである酸化錫からなる
(A)相と、酸化珪素等の第2成分元素の酸化物からな
る(B)相からなる構造を有する場合がある。具体的に
は、(B)相を母相として最大径1μm以下の(A)相
が析出した構造、あるいは(A)相を母相として最大径
1μm以下の(B)相が析出した構造をとる場合があ
る。このような微細構造は透過電子顕微鏡などで観察す
ることができ、その大きさは、小角エックス線散乱など
により測定することができる。
【0080】本発明により製造される球状の複合酸化錫
粉末は、そのままでも非水電解液二次電池用負極活物質
として用いることができるが、初期の充電容量と放電容
量の差(以下、不可逆容量ともいう)を小さくするため
に、前記複合酸化錫中に予めリチウムを吸蔵させておく
こともできる。この方法として後述する複合酸化錫を製
造する際に、不可逆容量に相当するだけのリチウム化合
物を同時に添加して複合酸化錫中に化合物を形成させて
おく方法、あるいはリチウム塩を溶解させた有機電解液
中でリチウム金属、あるいはリチウム合金等を対極とし
て電気化学的にリチウムを複合酸化錫中に吸蔵させる方
法等が採用できる。
【0081】また、不可逆容量を低減するために複合酸
化錫の表面を改質することも可能である。例えば、複合
酸化錫表面のみをSnOに変化させたり、炭素被覆を行
ったりすることもできる。また、ごく表面層のみをSn
に変化させておくと、不可逆容量の低減に有効な場合も
ある。
【0082】また、サイクル特性を改善するなどのため
に、球状複合酸化錫粉末を、還元性雰囲気中で熱処理す
ることにより錫の平均の価数を0を越えて4以下の範囲
で調整することもできる。
【0083】また、本発明により製造される平均均斉度
が0.66〜1.00の球状の複合酸化錫粉末は、その
粒径分布が単分散であっても十分高い充填密度が得られ
るので充放電容量の向上に効果的であるが、更に充填密
度を向上させるためには、粒径分布を二項分布あるいは
それ以上の多項分布に調整することが有効であり、この
ような粒径分布を制御する手法を併用してもかまわな
い。
【0084】上述のようにして製造された球状の複合酸
化錫粉末を非水電解液二次電池用負極活物質に用いる場
合、非水電解液二次電池の構成及び製造は、公知の方法
で実施することができる。代表的な作製方法を以下に示
す。
【0085】まず混練機、混合機などを用いて、複合酸
化錫をN−メチルピロリドンなどの溶媒と混練し、ペー
ストを製造する。このとき黒鉛やアセチレンブラックな
どの導電性付与剤、あるいはポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を適宜添加して
も構わない。
【0086】ペースト製造後、集電体にペーストを塗
布、充填あるいは含浸させ、溶媒を乾燥、除去した後、
加圧、切断などを行って所望の形状に加工して負極とす
る。該負極と、同様にして製造した正極をセパレータを
介して帯状に重ね、円筒型非水電解液二次電池であれば
円柱状に巻回し、また角形非水電解液二次電池であれば
折り重ねて、電極部分を製造する。その後、この電極部
分を所望の電池容器に挿入し、非水電解液を注入後、安
全装置などを挿入し、封缶する。
【0087】正極、集電体、非水電解液、セパレータな
どは、従来の非水電解液二次電池に用いられている材料
が何ら問題なく使用される。
【0088】正極活物質としては、TiS2、MoS2
FeS2などの硫化物、NbSe3などのセレン化物など
のカルコゲン化合物、あるいはCr25、Cr38、V
38、V25、V613などの遷移金属の酸化物、Li
Mn24、LiMnO2、LiV35、LiNiO2、L
iCoO2などのリチウムと遷移金属との複合酸化物な
ど、あるいはポリアニリン、ポリアセチレン、ポリパラ
フェニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリピロール、
ポリチオフェンなどの共役系高分子、ジスルフィド結合
を有する架橋高分子などのリチウムを吸蔵、放出するこ
とが可能な材料を使用すればよい。
【0089】集電体としては、銅、アルミニウムなどか
らなる帯形状の薄板あるいはメッシュなどを用いればよ
い。
【0090】非水電解液としては、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、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、
テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチ
ル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホ
ラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニ
トリルなどの単独あるいは2種類以上の混合非水溶媒
に、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiB
4、LiB(C654、LiCl、LiBr、CH3
SO3Li、CF3SO3Liなどのリチウム塩が溶解し
てなる非水電解液がいずれの組合せにおいても使用可能
である。
【0091】セパレータとしては、イオンの移動に対し
て低抵抗であり、かつ溶液保持性に優れたものを用いる
ればよい。例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポ
リエステル、ポリフロンなどからなる高分子ポアフィル
ター、ガラス繊維フィルター、不織布、あるいはガラス
繊維とこれらの上記高分子からなる不織布が使用可能で
ある。更に、電池内部が高温になったとき、溶融して細
孔をふさぎ、正極及び負極のショートを防ぐ材料が好ま
しい。
【0092】
【発明の効果】第2成分元素が含有された複合酸化錫の
粉末を火炎中で熔融して球状の熔融体とし、次いで冷却
することにより、広範な第2成分元素を均一に含有した
球状の複合酸化錫粉末を製造することが可能となった。
その結果、高い充放電容量を有する非水電解液二次電池
の負極活物質として適する組成の複合酸化錫粉末を、高
密度で負極中に充填することが可能となり、電池の充放
電容量を増大させることが可能となった。
【0093】
【実施例】本発明を以下、実施例によって具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるも
のではない。
【0094】以下の実施例及び比較例に示す複合酸化錫
の放電容量の測定は、以下のようにして行った。
【0095】複合酸化錫粉末、ポリフッ化ビニリデン
(結着剤)およびアセチレンブラック(導電性付与剤)
を80/5/15(重量比)の割合で混合し、この混合
物500mgに対し、N−メチルピロリドン1mlを添
加して混練し、ペーストを作製した。このペーストを1
00℃の真空乾燥器にて24時間乾燥した。乾燥したペ
ースト6mgをニッケル網に塗布して負極とした。非水
電解液には、LiCl04(1モル/リットルの濃度)
をエチレンカーボネートとジエチルカーネートの等体積
混合溶媒に溶解したものを使用した。また電池容器には
ガラス製の円筒容器を使用し、負極1個の両側に正極
(リチウムを使用)2個、また負極の近傍に参照電極
(リチウムを使用)1個を配置するように、上部蓋から
クリップ付きのニッケル線(ガラス管被覆)で吊り下げ
て簡易型電池セルを構成した。
【0096】充放電装置(北斗電工製)を用いて、上記
簡易型電池セルの充放電サイクル試験を行い、負極活物
質の充放電容量を測定した。充放電サイクル試験では、
30mA/gに相当する電流値(一定)で行った。負極
活物質の放電容量は、放電時間t(単位;時間)を測定
することによって、 容量=30×t (単位;mAh/g) から計算した。また充放電は参照電極に対して、0〜
1.99Vの範囲内で行った。なお、実施例及び比較例
に示した放電容量は、初回放電時の放電容量を示す。
【0097】実施例1 市販の二酸化錫(SnO2)粉末12.1g(0.08
モル)、二酸化珪素(SiO2)粉末1.01g(0.
016モル)および酸化アンチモン(Sb23)粉末
1.22g(0.0042モル)を回転ボールミルにて
5時間混合した。この混合粉末を空気中、1000℃で
5時間焼成し、更に得られた焼成物を回転ボールミルを
用いて1時間粉砕して原料複合酸化錫粉末を得た。
【0098】次いで、該原料複合酸化錫粉末を多重管式
バーナーを用いて、毎分25gの速度で水素(2.3N
m/hr)、並びに酸素(0.75Nm/hr)で形成
された火炎中に供給し、球状に熔融体化した後冷却して
球状複合酸化錫粉末を回収した。
【0099】粉末エックス線回折の結果、得られた複合
酸化錫はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫であっ
た。また酸化珪素あるいは酸化アンチモンによる回折エ
ックス線ピークは特に認められなかった。
【0100】蛍光エックス線分析によると、複合酸化錫
中の錫と珪素の比率および錫とアンチモンの比率は、仕
込み比とほぼ一致していた。
【0101】得られた複合酸化錫粉末をSEMにより観
察したところ、この複合酸化錫粉末は、粒子径約10.
2μmのほぼ均一な粒径を有する平均均斉度0.76の
球状粒子であった。
【0102】この球状の複合酸化錫粉末はタップ密度が
3.2g/cm3と高く、前記の方法により負極を作製
すると高い充填密度で充填することが可能であった。さ
らに前記簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験
を行ったところ放電容量は680mAh/gであり、初
回の充電時に気体の発生は認められなかった。
【0103】実施例2 メタノール38.5g(1.20モル)に、塩化第一錫
(SnCl2)7.58g(0.04モル)、金属錫
4.75g(0.04モル)、三塩化アンチモン(Sb
Cl3)0.96g(0.0042モル)を還流しなが
ら順次溶解させ、均一で透明な前駆体溶液を調製した。
【0104】この前駆体溶液に1%アンモニア水41g
を激しく攪拌しながら加えることにより、加水分解して
ゲルを生成させた。得られたゲルを乾燥した後、電気炉
を用いて空気中700℃で2時間焼成して原料複合酸化
錫粉末を得た。
【0105】次いで、該原料複合酸化錫粉末を多重管式
バーナーを用いて、毎分25gの速度で水素(2.3N
m/hr)、並びに酸素(0.75Nm/hr)で形成
された火炎中に供給し、球状に熔融体化した後冷却して
球状複合酸化錫粉末を回収した。
【0106】粉末エックス線回折の結果、得られた複合
酸化錫はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫であっ
た。また酸化珪素あるいは酸化アンチモンによる回折エ
ックス線ピークは特に認められなかった。
【0107】粉末エックス線回折の結果、得られた複合
酸化錫はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫であっ
た。また酸化アンチモンによる回折エックス線ピークが
検出されなかったことから、酸化アンチモンは酸化錫中
に固溶していることがわかった。
【0108】蛍光エックス線分析によると、複合酸化錫
中の錫とアンチモンの比率は、仕込み比とほぼ一致して
いた。
【0109】得られた複合酸化錫粉末をSEMにより観
察したところ、この複合酸化錫粉末は、粒子径約5.2
μmのほぼ均一な粒径を有する平均均斉度0.87の球
状粒子であった。
【0110】この球状の複合酸化錫粉末はタップ密度が
3.8g/cm3と高く、前記の方法により負極を作製
すると高い充填密度で充填することが可能であった。さ
らに前記簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験
を行ったところ放電容量は716mAh/gであり、初
回の充電時に気体の発生は認められなかった。
【0111】実施例3 三塩化アンチモン(SbCl3)0.96g(0.00
42モル)の代わりに三塩化アンチモン(SbCl3
2.97g(0.013モル)を用いること以外は実施
例2と同様にして球状複合酸化錫粉末を得た。
【0112】粉末エックス線回折の結果、得られた複合
酸化錫はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫であっ
た。また酸化アンチモンによる回折エックス線ピークが
検出されなかったことから、酸化アンチモンは酸化錫中
に固溶していることがわかった。
【0113】蛍光エックス線分析によると、複合酸化錫
中の錫とアンチモンの比率は、仕込み比とほぼ一致して
いた。
【0114】得られた複合酸化錫粉末をSEMにより観
察したところ、この複合酸化錫粉末は、粒子径約5.5
μmのほぼ均一な粒径を有する平均均斉度0.83の球
状粒子であった。
【0115】この球状の複合酸化錫粉末はタップ密度が
3.7g/cm3と高く、前記の方法により負極を作製
すると高い充填密度で充填することが可能であった。さ
らに前記簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験
を行ったところ放電容量は718mAh/gであり、初
回の充電時に気体の発生は認められなかった。
【0116】実施例4 三塩化アンチモン(SbCl3)0.96g(0.00
42モル)の代わりにテトラエトキシシラン(Si(0
254)7.1g(0.034モル)を用いること
以外は実施例2と同様にして球状複合酸化錫粉末を得
た。
【0117】粉末エックス線回折の結果、得られた複合
酸化錫はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫であっ
た。また酸化珪素による回折エックス線ピークは特に認
められなかった。
【0118】透過電子顕微鏡観察の結果、非晶質の酸化
珪素は酸化錫の粒子間に均一に分布していること、即ち
分散相が酸化錫からなる相であることが確かめられた。
小角エックス線散乱法によってこの分散相の平均領域径
を求めた結果、約10nmであった。
【0119】蛍光エックス線分析によると、複合酸化錫
中の錫と珪素の比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0120】得られた複合酸化錫粉末をSEMにより観
察したところ、この複合酸化錫粉末は、粒子径約4.9
μmのほぼ均一な粒径を有する平均均斉度0.85の球
状粒子であった。
【0121】この球状の複合酸化錫粉末はタップ密度が
4.0g/cm3と高く、前記の方法により負極を作製
すると高い充填密度で充填することが可能であった。さ
らに前記簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験
を行ったところ放電容量は735mAh/gであり、初
回の充電時に気体の発生は認められなかった。
【0122】実施例5 塩化第一錫(SnCl2)7.58g(0.04モ
ル)、金属錫4.75g(0.04モル)、三塩化アン
チモン(SbCl3)0.96g(0.0042モル)
に加えてテトラエトキシシラン(Si(0C254
3.3g(0.016モル)をメタノール38.5g
(1.20モル)に溶解させること以外は実施例2と同
様にして球状複合酸化錫粉末を得た。
【0123】粉末エックス線回折の結果、得られた複合
酸化錫はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫であっ
た。また酸化珪素あるいは酸化アンチモンによる回折エ
ックス線ピークは特に認められなかった。
【0124】蛍光エックス線分析によると、複合酸化錫
中の錫と珪素の比率および錫とアンチモンの比率は、仕
込み比とほぼ一致していた。
【0125】得られた複合酸化錫粉末をSEMにより観
察したところ、この複合酸化錫粉末は、粒子径約5.3
μmのほぼ均一な粒径を有する平均均斉度0.90の球
状粒子であった。
【0126】この球状の複合酸化錫粉末はタップ密度が
4.2g/cm3と高く、前記の方法により負極を作製
すると高い充填密度で充填することが可能であった。さ
らに前記簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験
を行ったところ放電容量は738mAh/gであり、初
回の充電時に気体の発生は認められなかった。
【0127】実施例6 三塩化アンチモン(SbCl3)0.96g(0.00
42モル)の代わりにトリメトキシボロン(B(OCH
33)4.14g(0.040モル)、およびトリエト
キシホスホリル(PO(OEt)3)7.29g(0.
040モル)を用いること以外は実施例2と同様にして
球状複合酸化錫粉末を得た。
【0128】粉末エックス線回折の結果、得られた複合
酸化錫はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫であっ
た。
【0129】蛍光エックス線分析によると、複合酸化錫
中の錫とほう素の比率、および錫と燐の比率は、仕込み
比とほぼ一致していた。
【0130】得られた複合酸化錫粉末をSEMにより観
察したところ、この複合酸化錫粉末は、粒子径約6.0
μmのほぼ均一な粒径を有する平均均斉度0.89の球
状粒子であった。
【0131】この球状の複合酸化錫粉末はタップ密度が
3.8g/cm3と高く、前記の方法により負極を作製
すると高い充填密度で充填することが可能であった。さ
らに前記簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験
を行ったところ放電容量は715mAh/gであり、初
回の充電時に気体の発生は認められなかった。
【0132】実施例7 塩化第一錫(SnCl2)7.58g(0.04モ
ル)、金属錫4.75g(0.04モル)、三塩化アン
チモン(SbCl3)0.96g(0.0042モル)
に加えてLa(NO33・6H2O1.73g(0.0
04モル)をメタノール38.5g(1.20モル)に
溶解させること以外は実施例2と同様にして球状複合酸
化錫粉末を得た。
【0133】粉末エックス線回折の結果、得られた複合
酸化錫はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫であっ
た。また酸化アンチモンまたは酸化ランタンによる回折
エックス線ピークが検出されなかったことから、酸化ア
ンチモンおよび酸化ランタンは酸化錫中に固溶している
ことがわかった。
【0134】蛍光エックス線分析によると、複合酸化錫
中の錫とアンチモンの比率、および錫とランタンの比率
は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0135】得られた複合酸化錫粉末をSEMにより観
察したところ、この複合酸化錫粉末は、粒子径約5.6
μmのほぼ均一な粒径を有する平均均斉度0.91の球
状粒子であった。
【0136】この球状の複合酸化錫粉末はタップ密度が
3.9g/cm3と高く、前記の方法により負極を作製
すると高い充填密度で充填することが可能であった。さ
らに前記簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験
を行ったところ放電容量は710mAh/gであり、初
回の充電時に気体の発生は認められなかった。
【0137】実施例8 塩化第一錫(SnCl2)7.58g(0.04モ
ル)、金属錫4.75g(0.04モル)、三塩化アン
チモン(SbCl3)0.96g(0.0042モル)
に加えてトリエトキシホスホリル(PO(OEt)3
0.73g(0.004モル)をメタノール38.5g
(1.20モル)に溶解させること以外は実施例2と同
様にして球状複合酸化錫粉末を得た。
【0138】粉末エックス線回折の結果、得られた複合
酸化錫はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫であっ
た。また酸化アンチモンまたは酸化ランタンによる回折
エックス線ピークが検出されなかったことから、酸化ア
ンチモンおよび酸化燐は酸化錫中に固溶していることが
わかった。
【0139】蛍光エックス線分析によると、複合酸化錫
中の錫とアンチモンの比率、および錫と燐の比率は、仕
込み比とほぼ一致していた。
【0140】得られた複合酸化錫粉末をSEMにより観
察したところ、この複合酸化錫粉末は、粒子径約5.1
μmのほぼ均一な粒径を有する平均均斉度0.88の球
状粒子であった。
【0141】この球状の複合酸化錫粉末はタップ密度が
3.6g/cm3と高く、前記の方法により負極を作製
すると高い充填密度で充填することが可能であった。さ
らに前記簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験
を行ったところ放電容量は718mAh/gであり、初
回の充電時に気体の発生は認められなかった。
【0142】実施例9 三塩化アンチモン(SbCl3)0.96g(0.00
42モル)の代わりに、同モルの五塩化タンタル(Ta
Cl5)を用いること以外は実施例2と同様にして球状
複合酸化錫粉末を得た。
【0143】粉末エックス線回折の結果、得られた複合
酸化錫はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫であっ
た。また酸化タンタルによる回折エックス線ピークが検
出されなかったことから、酸化タンタルは酸化錫中に固
溶していることがわかった。
【0144】蛍光エックス線分析によると、複合酸化錫
中の錫とタンタルの比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0145】得られた複合酸化錫粉末をSEMにより観
察したところ、この複合酸化錫粉末は、粒子径約4.8
μmのほぼ均一な粒径を有する平均均斉度0.85の球
状粒子であった。
【0146】この球状の複合酸化錫粉末はタップ密度が
3.3g/cm3と高く、前記の方法により負極を作製
すると高い充填密度で充填することが可能であった。さ
らに前記簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験
を行ったところ放電容量は700mAh/gであり、初
回の充電時に気体の発生は認められなかった。
【0147】実施例10 三塩化アンチモン(SbCl3)0.96g(0.00
42モル)の代わりに、同モルの五塩化ニオブ(NbC
5)を用いること以外は実施例2と同様にして球状複
合酸化錫粉末を得た。
【0148】粉末エックス線回折の結果、得られた複合
酸化錫はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫であっ
た。また酸化タンタルによる回折エックス線ピークが検
出されなかったことから、酸化ニオブは酸化錫中に固溶
していることがわかった。
【0149】蛍光エックス線分析によると、複合酸化錫
中の錫とニオブの比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0150】得られた複合酸化錫粉末をSEMにより観
察したところ、この複合酸化錫粉末は、粒子径約5.2
μmのほぼ均一な粒径を有する平均均斉度0.83の球
状粒子であった。
【0151】この球状の複合酸化錫粉末はタップ密度が
3.4g/cm3と高く、前記の方法により負極を作製
すると高い充填密度で充填することが可能であった。さ
らに前記簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験
を行ったところ放電容量は710mAh/gであり、初
回の充電時に気体の発生は認められなかった。
【0152】実施例11 三塩化アンチモン(SbCl3)0.96g(0.00
42モル)の代わりに、塩化マグネシウム(MgC
2)0.76g(0.008モル)を用いること以外
は実施例2と同様にして球状複合酸化錫粉末を得た。
【0153】粉末エックス線回折の結果、得られた複合
酸化錫はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫であっ
た。また酸化マグネシウムによる回折エックス線ピーク
が検出されなかったことから、酸化マグネシウムは酸化
錫中に固溶していることがわかった。
【0154】蛍光エックス線分析によると、複合酸化錫
中の錫とマグネシウムの比率は、仕込み比とほぼ一致し
ていた。
【0155】得られた複合酸化錫粉末をSEMにより観
察したところ、この複合酸化錫粉末は、粒子径約6.3
μmのほぼ均一な粒径を有する平均均斉度0.79の球
状粒子であった。
【0156】この球状の複合酸化錫粉末はタップ密度が
3.0g/cm3と高く、前記の方法により負極を作製
すると高い充填密度で充填することが可能であった。さ
らに前記簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験
を行ったところ放電容量は703mAh/gであり、初
回の充電時に気体の発生は認められなかった。
【0157】実施例12 三塩化アンチモン(SbCl3)0.96g(0.00
42モル)の代わりに、トリメトキシボロン(B(OC
33)0.83g(0.008モル)を用いること以
外は実施例2と同様にして球状複合酸化錫粉末を得た。
【0158】粉末エックス線回折の結果、得られた複合
酸化錫はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫であっ
た。また酸化ほう素による回折エックス線ピークが検出
されなかったことから、酸化ほう素は酸化錫中に固溶し
ていることがわかった。
【0159】蛍光エックス線分析によると、複合酸化錫
中の錫とほう素の比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0160】得られた複合酸化錫粉昧をSEMにより観
察したところ、この複合酸化錫粉末は、粒子径約5.8
μmのほぼ均一な粒径を有する平均均斉度0.84の球
状粒子であった。
【0161】この球状の複合酸化錫粉末はタップ密度が
3.7g/cm3と高く、前記の方法により負極を作製
すると高い充填密度で充填することが可能であった。さ
らに前記簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験
を行ったところ放電容量は715mAh/gであり、初
回の充電時に気体の発生は認められなかった。
【0162】実施例13 三塩化アンチモン(SbCl3)0.96g(0.00
42モル)の代わりに、四塩化セレン(SeCl4
1.62g(0.008モル)を用いること以外は実施
例2と同様にして球状複合酸化錫粉末を得た。
【0163】粉末エックス線回折の結果、得られた複合
酸化錫はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫であっ
た。またセレンによる回折エックス線ピークが検出され
なかったことから、セレンは酸化錫中に固溶しているこ
とがわかった。
【0164】蛍光エックス線分析によると、複合酸化錫
中の錫とセレンの比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0165】得られた複合酸化錫粉末をSEMにより観
察したところ、この複合酸化錫粉末は、粒子径約5.5
μmのほぼ均一な粒径を有する平均均斉度0.85の球
状粒子であった。
【0166】この球状の複合酸化錫粉末はタップ密度が
3.8g/cm3と高く、前記の方法により負極を作製
すると高い充填密度で充填することが可能であった。さ
らに前記簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験
を行ったところ放電容量は710mAh/gであり、初
回の充電時に気体の発生は認められなかった。
【0167】比較例1 n−オクタノール153.6g(1.20モル)に錫テ
トラブトキシド(Sn(O−n−C494)4.1g
(0.01モル)、SbCl30.36g(0.001
6モル)を加えて還流し均一な溶液を得た。この溶液に
ヒドロキシプロピルセルロース0.1g、アセトニトリ
ル40mlを添加して懸濁液を得た。これに、5mol
/lの水を含有するオクタノール/ブタノール混合溶液
(体積比;1:1)100mlを加えてアルコキシドを
加水分解、ゲル化した。このゲルを乾燥させて得られた
粉末を、空気中1000℃の温度で2時間焼成して白色
の粉末状を得た。
【0168】粉末エックス線回折の結果、得られた粉末
はルチル構造を有する結晶質複合酸化錫と酸化アンチモ
ンの混合物であった。
【0169】この粉末についてSEMにより観察したと
ころ、この粉末は、粒子径約0.2μmの球状粒子と大
きさ約1μmの不定径粒子の混合物であった。これらの
粒子の組成を分析した結果、球状粒子は複合酸化錫であ
り、不定形粒子は酸化アンチモンであることがわかっ
た。
【0170】この結果より、均一組成の球状の複合酸化
錫粉末が得られなかったことがわかった。
【0171】比較例2 n−オクタノール153.6g(1.20モル)に錫テ
トラブトキシド(Sn(O−n−C494)4.1g
(0.01モル)、B(OC2530.74g(0.
0050モル)およびPO(OC2530.90g
(0.0050モル)を加えて還流し、均一な溶液を得
た。この溶液にヒドロキシプロピルセルロース0.1
g、アセトニトリル40mlを添加して懸濁液も得た。
これに、5mol/lの水を含有するオクタノール/ブ
タノール混合溶液(体積比;1:1)100mlを加え
てアルコキシドを加水分解、ゲル化した。このゲルを乾
燥させて得られた粉末を、空気中700℃の温度で2時
間焼成して白色の粉末状を得た。
【0172】粉末エックス線回折の結果、得られた粉末
はルチル構造を有する結晶質酸化錫と酸化ほう素の混合
物であった。
【0173】この粉末についてSEMにより観察したと
ころ、この粉末は、粒子径約0.2μmの球状粒子と大
きさ約1μmの不定径粒子の混合物であった。これらの
粒子の組成を分析した結果、球状粒子は燐を含んだ酸化
錫であり、不定径粒子は酸化ほう素であることが分かっ
た。
【0174】この結果より、均一組成の球状の複合酸化
錫粉末が得られなかったことがわかった。
【0175】比較例3 n−オクタノール153.6g(1.20モル)に錫テ
トラブトキシド(Sn(O−n−C494)4.1g
(0.01モル)、TaCl50.19g(0.000
53モル)を加えて還流させたが、TaCl3は溶解し
なかった。この液にヒドロキシプロピルセルロース0.
1g、アセトニトリル40mlを添加して懸濁液を得
た。これに、5mol/lの水を含有するオクタノール
/ブタノール混合溶嬰(体積比;1:1)100mlを
加えてアルコキシドを加水分解、ゲル化した。このゲル
を乾燥させて得られた粉末を、空気中700℃の温度で
2時間焼成して白色の粉末状を得た。
【0176】粉末エックス線回折の結果、得られた粉末
はルチル構造を有する結晶質酸化錫と酸化タンタルの混
合物であった。
【0177】この粉末についてSEMにより観察したと
ころ、この粉末は、粒子径約0.2μmの球状粒子と大
きさ約1μmの不定径粒子の混合物であった。これらの
粒子の組成を分析した結果、球状粒子は燐を含んだ酸化
錫であり、不定径粒子は酸化タンタルであることが分か
った。
【0178】この結果より、均一組成の球状の複合酸化
錫粉末が得られなかったことがわかった。
【0179】比較例4 水100gに四塩化錫(SnCl4)26.5g(0.
10モル)、テトラエトキシシラン(Si(OC25
4)2.30g(0.011モル)および三塩化アンチ
モン(SbCl3)1.21g(0.0053モル)を
溶解し、この溶液に28%アンモニア水37.5gを加
えることにより沈澱を生成させた。この沈澱を濾別、乾
燥した後、電気炉を用いて空気中600℃で1時間焼成
した。得られた焼成物の粉末エックス線回折を行った結
果、SnO2の回折エックス線ピークのほかにSiO2
回折エックス線ピークが検出された。走査電子顕微鏡に
より組織観察したところ、焼成物中に酸化珪素の偏析が
確認され、組成が不均一であることが分かった。
【0180】得られた粉末をSEMにより観察したとこ
ろ、粒径は1μm以下であった。
【0181】上記焼成物を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行ったところ放電容量は
320mAh/gであり、本発明の酸化錫系負極活物質
と比較して低く、また初回充電時に気体の発生が認めら
れた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01M 10/40 H01M 10/40 Z // C01G 30/00 C01G 30/00 33/00 33/00 A 35/00 35/00 C

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ土類金属、希土類元素、遷移元
    素、周期律表13族元素、周期律表14族元素(錫を除
    く)、周期律表15族元素およびカルコゲン元素よりな
    る群から選ばれた少なくとも一種の元素を含有する複合
    酸化錫の粉末を火炎中で熔融して球状の熔融体とし、次
    いで冷却することを特徴とする球状複合酸化錫粉末の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 有機溶媒可溶性錫化合物及び/又は金属
    錫、並びに有機溶媒可溶性アルカリ土類金属化合物、有
    機溶媒可溶性希土類元素化合物、有機溶媒可溶性遷移元
    素化合物、有機溶媒可溶性周期律表13族元素化合物、
    有機溶媒可溶性周期律表14族元素化合物(有機溶媒可
    溶性錫化合物を除く)、有機溶媒可溶性周期律表15族
    元素化合物および有機溶媒可溶性カルコゲン元素化合物
    からなる群より選ばれた少なくとも一種の可溶性化合物
    を有機溶媒に溶解して前駆体溶液とした後、該前駆体溶
    液よりゲルを生成せしめ、次いでこのゲルを焼成して作
    製される複合酸化錫の粉末を火炎中で熔融して球状の熔
    融体とし、次いで冷却することを特徴とする球状複合酸
    化錫粉末の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の製造方法により
    得られる球状複合酸化錫粉末からなる非水二次電池用負
    極活物質。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の非水電解液二次電池用負
    極活物質を集電体に接合してなる負極と、リチウムイオ
    ンを吸蔵、放出することが可能な材料からなる正極活物
    質を集電体に接合してなる正極とが、セパレータを介し
    て非水電解液と共に電池容器内に収納されていることを
    特徴とする非水電解液二次電池。
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