JPH11195417A - リチウムイオン二次電池の正極活物質として用いるのに適した高純度正方晶マンガン酸リチウム粉末の製造法 - Google Patents

リチウムイオン二次電池の正極活物質として用いるのに適した高純度正方晶マンガン酸リチウム粉末の製造法

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JPH11195417A
JPH11195417A JP10000305A JP30598A JPH11195417A JP H11195417 A JPH11195417 A JP H11195417A JP 10000305 A JP10000305 A JP 10000305A JP 30598 A JP30598 A JP 30598A JP H11195417 A JPH11195417 A JP H11195417A
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JP
Japan
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powder
purity
lithium
powders
raw material
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JP10000305A
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English (en)
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Takeshi Sakurai
健 桜井
Tadashi Sugihara
忠 杉原
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リチウムイオン二次電池の正極活物質として
用いるのに適した高純度正方晶マンガン酸リチウム粉末
を製造する。 【解決手段】 高純度正方晶マンガン酸リチウム粉末
を、原料粉末として、純度:98%以上の水酸化リチウ
ム水和物粉末、、同98%以上の炭酸リチウム粉末、同
99%以上の二酸化マンガン粉末、および同99%以上
のカーボンブラックを用い、これら原料粉末のうちの水
酸化リチウム水和物粉末および/または炭酸リチウム粉
末と、二酸化マンガン粉末を製造せんとする正方晶マン
ガン酸リチウム粉末の成分組成に対応した割合に配合
し、さらにこれに全体に占める割合で0.2〜1重量%
のカーボンブラックを配合し、混合した後、ペレットに
プレス成形し、このペレットに、不活性ガス雰囲気中、
650〜750℃の範囲内の所定温度に加熱保持の条件
で合成処理を施すことによって製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、特にリチウムイ
オン二次電池の正極活物質として用いるのに適した高純
度正方晶マンガン酸リチウム(以下、組成式:Li2
24 で示す)粉末の製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、Li2 Mn24 粉末の製造法と
して、多数の方法が提案されているが、これらの中でも
以下に示す方法は良く知られる方法である。すなわち、
この方法は、原料粉末として、純度:98%以上の炭酸
リチウム(以下、組成式:Li2 CO3 で示す)粉末と
同99%以上の二酸化マンガン(以下、組成式:MnO
2 で示す)粉末を用い、これら両粉末をLiとMnの原
子比が1:2となる割合に配合し、混合した後、この混
合粉末を大気中、600〜1100℃の範囲内の所定温
度(例えば800℃)に所定時間(例えば48時間)保
持の条件で焼成し、炉冷して、スピネル型結晶構造のマ
ンガン酸リチウム(以下、組成式:LiMn24 で示
す)粉末を形成し、ついでこのLiMn24粉末に、
98%以上の純度を有する重量割合で同量のヨウ化リチ
ウム(以下、組成式:LiIで示す)粉末を加えて混合
した後、これを真空容器内の一方端部に封入し、この部
分を所定温度(例えば150℃)に加熱し、数時間保持
してLi 2 Mn24 を形成し、この間LiMn24
へのLiの付加反応が進行するに伴って、真空容器の他
方端部に反応副生成物であるヨウ素(I)ガスが滞留す
るようになり、したがって反応終了後、前記真空容器の
他方端部を室温まで冷却してIガスを凝縮させ、生成し
たLi2 Mn24 を取り出し、これに残留したLiI
をアセトニトリルで洗浄して除去し、乾燥して製品とす
る方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年のリチウム
イオン二次電池は大容量化および高出力化の傾向にあ
り、また使用寿命の延命化に対する要求も強く、これに
伴い、これの正極活物質として用いられるLi2 Mn2
4 粉末には高純度が必要とされるが、上記の従来方法
はじめ、その他の方法で製造されたLi2 Mn24
末は、その純度が高々90%程度のものが製造されてい
るにすぎない。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、高純度Li2 Mn24 粉末を
製造すべく研究を行った結果、原料粉末として、純度:
98%以上の水酸化リチウム水和物(以下、組成式:L
iOH・H2 Oで示す)粉末、同98%以上のLi2
3 粉末、同99%以上のMnO2 粉末、および同99
%以上のカーボンブラック(以下、C粉末と云う)を用
い、これら原料粉末のうちのLiOH・H2 O粉末およ
び/またはLi 2 CO3 粉末と、MnO2 粉末を製造せ
んとするLi2 Mn24 粉末の成分組成に対応した割
合に配合し、さらにこれに全体に占める割合で0.2〜
1重量%のC粉末を配合し、混合、望ましくはアセトン
を溶媒とする湿式ボールミルで2〜6時間混合した後、
ペレットにプレス成形、望ましくは100〜500kg
f/cm2 の圧力で球形ペレットにプレス成形し、この
ペレットに、不活性ガス雰囲気、望ましくは窒素または
Ar雰囲気中、650〜750℃の範囲内の所定温度
に、所定時間、望ましくは18〜24時間加熱保持の条
件で合成処理を施すことによりLi2 Mn24 粉末を
製造すると、この結果製造されたLi2 Mn24 粉末
は98%以上の高純度を有するようになるという研究結
果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、原料粉末として、純度:98%
以上のLiOH・H2 O粉末、同98%以上のLi2
3 粉末、同99%以上のMnO2 粉末、および同99
%以上のC粉末を用い、これら原料粉末のうちのLiO
H・H2 O粉末および/またはLi2 CO3 粉末と、M
nO2 粉末を製造せんとするLi2 Mn24 粉末の成
分組成に対応した割合に配合し、さらにこれに全体に占
める割合で0.2〜1重量%のC粉末を配合し、混合し
た後、ペレットにプレス成形し、このペレットに、不活
性ガス雰囲気中、650〜750℃の範囲内の所定温度
に加熱保持の条件で合成処理を施すことにより98%以
上の高純度を有するLi2 Mn24 粉末を製造する方
法に特徴を有するものである。
【0006】なお、この発明の方法において、原料粉末
の純度を、それぞれLiOH・H2O粉末:98%以
上、Li2 CO3 粉末:98%以上、MnO2 粉末:9
9%以上、およびC粉末:99%以上と限定したのは、
これら原料粉末のうちのいずれかでも前記純度より低い
純度になると、製造されるLi2 Mn24 粉末の純度
を98%以上することができなくなることから、これら
原料粉末の純度をそれぞれ上記の通りに限定したもので
あり、また、C粉末の配合割合を0.2〜1重量%とし
たのは、その割合が0.2重量%未満ではMnO2 が未
反応物として残留するようになり、一方その割合が1重
量%を越えるとC粉末自体が残留するようになり、いず
れの場合も製造されるLi2 Mn24 粉末の純度低下
の原因となるという理由によるものである。さらに、同
じく合成温度を650〜750℃としたのは、その温度
が650℃未満では反応がきわめて遅く、実用的でな
く、一方その温度が750℃を越えるとLiMn24
が生成するようになって、98%以上の純度のLi2
2 4 粉末を製造することができなくなるという理由
によるものである。
【0007】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の方法を実施例
により具体的に説明する。原料粉末として、いずれも表
1に示される平均粒径および純度をもったLiOH・H
2 O粉末、Li2 CO3 粉末、MnO2 粉末、およびC
粉末を用意し、これら原料粉末を同じく表1に示される
配合組成に配合し、アセトンを溶媒とする湿式ボールミ
ルで4時間混合し、乾燥した後、それぞれ表2に示され
る圧力で直径:18mm×厚さ:4mmの円板状チップ
にプレス成形し、このペレットを同じく表2に示される
条件で合成処理することからなる本発明法1〜11を実
施し、Li2 Mn24 粉末を製造した。
【0008】また、比較の目的で、原料粉末として、3
0μmの平均粒径を有し、かつ98.7%の純度をもっ
たLi2 CO3 粉末と、10μmの平均粒径を有し、か
つ99.3%の純度をもったMnO2 粉末を用い、これ
ら両粉末をLiとMnの原子比が1:2となる割合に配
合し、乳鉢で混合した後、この混合粉末に、アルミナる
つぼに装入した状態で、大気中、800℃に48時間保
持後、3時間かけて炉冷の条件で合成処理を施してLi
Mn24 を合成し、ついでこのLiMn2 4 粉末
に、98.6%の純度を有する重量割合で同量のLiI
粉末を加えて混合した後、これを真空容器内の一方端部
に封入し、この部分を150℃に加熱し、この間LiM
24 へのLiの付加反応が進行するに伴って、真空
容器の他方端部に反応副生成物であるヨウ素(I)ガス
が滞留するようになり、24時間保持後、前記真空容器
の他方端部を室温まで冷却してIガスを凝縮させ、生成
したLi2 Mn24 を取り出し、これに残留したLi
Iをアセトニトリルで洗浄して除去し、乾燥することか
らなる従来法を行い、Li2 Mn24 粉末を製造し
た。この結果得られたLi2 Mn24 粉末の純度を測
定し、この測定結果を表2に示した。
【0009】
【表1】
【0010】
【表2】
【0011】
【発明の効果】表1、2に示される結果から、本発明法
1〜11によって製造されたLi2 Mn24 粉末は、
いずれも98%以上の高純度を有し、従来法によって製
造されたLi2 Mn24 粉末に比して一段と高い純度
をもつことが明らかである。上述のように、この発明の
方法によれば、高純度を有するLi2 Mn24 粉末を
製造することができ、したがってこのように高純度のL
2 Mn24 粉末をリチウムイオン二次電池の正極活
物質として用いれば、前記二次電池の大容量化および高
出力化に十分満足に対応することができ、さらに使用寿
命の延命化にも大いに寄与するなど工業上有用な効果を
もたらすものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料粉末として、純度:98%以上の水
    酸化リチウム水和物粉末、、同98%以上の炭酸リチウ
    ム粉末、同99%以上の二酸化マンガン粉末、および同
    99%以上のカーボンブラックを用い、これら原料粉末
    のうちの水酸化リチウム水和物粉末および/または炭酸
    リチウム粉末と、二酸化マンガン粉末を製造せんとする
    正方晶マンガン酸リチウム粉末の成分組成に対応した割
    合に配合し、さらにこれに全体に占める割合で0.2〜
    1重量%のカーボンブラックを配合し、混合した後、ペ
    レットにプレス成形し、このペレットに、不活性ガス雰
    囲気中、650〜750℃の範囲内の所定温度に加熱保
    持の条件で合成処理を施すことを特徴とするリチウムイ
    オン二次電池の正極活物質として用いるのに適した高純
    度正方晶マンガン酸リチウム粉末の製造法。
JP10000305A 1998-01-05 1998-01-05 リチウムイオン二次電池の正極活物質として用いるのに適した高純度正方晶マンガン酸リチウム粉末の製造法 Pending JPH11195417A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010126422A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Panasonic Corp リチウム含有複合酸化物の製造方法および非水系二次電池
EP1391424B2 (en) 2000-01-18 2012-11-07 Valence Technology, Inc. Preparation of lithium-containing materials
JP2014141357A (ja) * 2013-01-22 2014-08-07 Ibaraki Univ リチウムマンガン系複合酸化物の製造方法

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