JP2002124258A - マンガン酸リチウム粒子粉末及びその製造法 - Google Patents
マンガン酸リチウム粒子粉末及びその製造法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、非水電解液二次電池用の正極活物
質として二次電池の充放電サイクル特性に優れたマンガ
ン酸リチウム粒子粉末を提供する。 【解決手段】 平均粒子径0.05〜5.0μmの一次
粒子からなるLiMn2O4とLi2MnO3とを含有
するマンガン酸リチウム粒子粉末であって、該マンガン
酸リチウム粒子粉末のX線回折のピーク強度において、
前記LiMn2O 4の(400)面のピーク強度に対し
て前記Li2MnO3の(133)面のピーク強度が0
を超え0.05以下であるマンガン酸リチウム粒子粉末
は、マンガン酸化物とリチウム化合物とを混合し、該混
合物を850〜1000℃の温度範囲で一次焼成した
後、700〜800℃の温度範囲で二次焼成して得る。
質として二次電池の充放電サイクル特性に優れたマンガ
ン酸リチウム粒子粉末を提供する。 【解決手段】 平均粒子径0.05〜5.0μmの一次
粒子からなるLiMn2O4とLi2MnO3とを含有
するマンガン酸リチウム粒子粉末であって、該マンガン
酸リチウム粒子粉末のX線回折のピーク強度において、
前記LiMn2O 4の(400)面のピーク強度に対し
て前記Li2MnO3の(133)面のピーク強度が0
を超え0.05以下であるマンガン酸リチウム粒子粉末
は、マンガン酸化物とリチウム化合物とを混合し、該混
合物を850〜1000℃の温度範囲で一次焼成した
後、700〜800℃の温度範囲で二次焼成して得る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非水電解液二次電池用
の正極活物質として二次電池の充放電サイクル特性に優
れたマンガン酸リチウム粒子粉末に関するものである。
の正極活物質として二次電池の充放電サイクル特性に優
れたマンガン酸リチウム粒子粉末に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、AV機器やパソコン等の電子機器
のポータブル化、コードレス化が急速に進んでおり、こ
れらの駆動用電源として小型、軽量で高エネルギー密度
を有する二次電池への要求が高くなっている。このよう
な状況下において、充放電電圧が高く、充放電容量も大
きいという長所を有するリチウムイオン二次電池が注目
されている。
のポータブル化、コードレス化が急速に進んでおり、こ
れらの駆動用電源として小型、軽量で高エネルギー密度
を有する二次電池への要求が高くなっている。このよう
な状況下において、充放電電圧が高く、充放電容量も大
きいという長所を有するリチウムイオン二次電池が注目
されている。
【0003】従来、4V級の電圧をもつ高エネルギー型
のリチウムイオン二次電池に有用な正極活物質として
は、スピネル型構造のLiMn2O4、岩塩型構造のL
iMnO2、LiCoO2、LiCo1−XNi
XO2、LiNiO2等が一般的に知られており、なか
でもLiCoO2は高電圧と高容量を有する点で優れて
いるが、コバルト原料の供給量が少ないことによる製造
コスト高の問題や廃棄電池の環境安全上の問題を含んで
いる。そこで、供給量が多く低コストで環境適性の良い
マンガンを原料として作られるスピネル構造型のマンガ
ン酸リチウム粒子粉末(基本組成:LiMn2O4)の
研究が盛んに行われている。
のリチウムイオン二次電池に有用な正極活物質として
は、スピネル型構造のLiMn2O4、岩塩型構造のL
iMnO2、LiCoO2、LiCo1−XNi
XO2、LiNiO2等が一般的に知られており、なか
でもLiCoO2は高電圧と高容量を有する点で優れて
いるが、コバルト原料の供給量が少ないことによる製造
コスト高の問題や廃棄電池の環境安全上の問題を含んで
いる。そこで、供給量が多く低コストで環境適性の良い
マンガンを原料として作られるスピネル構造型のマンガ
ン酸リチウム粒子粉末(基本組成:LiMn2O4)の
研究が盛んに行われている。
【0004】周知の通り、マンガン酸リチウム粒子粉末
は、マンガン化合物とリチウム化合物とを所定の割合で
混合し、700〜800℃の温度範囲で焼成することに
よって得ることができる。
は、マンガン化合物とリチウム化合物とを所定の割合で
混合し、700〜800℃の温度範囲で焼成することに
よって得ることができる。
【0005】しかしながら、マンガン酸リチウム粒子粉
末をリチウムイオン二次電池の正極活物質として用いた
場合、高電圧と高エネルギー密度を有するものの、充放
電サイクル特性が劣るという問題がある。この原因は、
充放電の繰り返しに伴う結晶構造中のリチウムイオンの
脱離・挿入挙動によって結晶格子が伸縮して、結晶の体
積変化によって格子破壊が生じることや電解液中へMn
が溶解することとされている。
末をリチウムイオン二次電池の正極活物質として用いた
場合、高電圧と高エネルギー密度を有するものの、充放
電サイクル特性が劣るという問題がある。この原因は、
充放電の繰り返しに伴う結晶構造中のリチウムイオンの
脱離・挿入挙動によって結晶格子が伸縮して、結晶の体
積変化によって格子破壊が生じることや電解液中へMn
が溶解することとされている。
【0006】マンガン酸リチウム粒子粉末を用いたリチ
ウムイオン二次電池にあっては、充放電の繰り返しによ
る充放電容量の劣化を抑制し、充放電サイクル特性を向
上させることが現在最も要求されている。
ウムイオン二次電池にあっては、充放電の繰り返しによ
る充放電容量の劣化を抑制し、充放電サイクル特性を向
上させることが現在最も要求されている。
【0007】充放電サイクル特性を向上させるために
は、マンガン酸リチウム粒子粉末のLi/Mn比を1/
2より高めること及び電解液中へのMnの溶出を抑制す
ることが必要であり、その手段としては、焼成温度を制
御して高結晶のマンガン酸リチウム粒子粉末を得る方
法、異種元素を添加して結晶の結合力を強化する方法、
表面処理を行ってMnの溶出を抑制する方法、マンガン
酸リチウム粒子の粒度分布を制御する方法等が行われて
いる。
は、マンガン酸リチウム粒子粉末のLi/Mn比を1/
2より高めること及び電解液中へのMnの溶出を抑制す
ることが必要であり、その手段としては、焼成温度を制
御して高結晶のマンガン酸リチウム粒子粉末を得る方
法、異種元素を添加して結晶の結合力を強化する方法、
表面処理を行ってMnの溶出を抑制する方法、マンガン
酸リチウム粒子の粒度分布を制御する方法等が行われて
いる。
【0008】焼成温度を二段階に制御してマンガン酸リ
チウム粒子粉末を得る方法として、特開平10−241
686号公報、特開平10−241687号公報及び特
開平10−194745号公報記載の各方法が知られて
いる。
チウム粒子粉末を得る方法として、特開平10−241
686号公報、特開平10−241687号公報及び特
開平10−194745号公報記載の各方法が知られて
いる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】非水電解液二次電池用
の正極活物質として二次電池の充放電サイクル特性に優
れたマンガン酸リチウム粒子粉末は未だ得られていな
い。
の正極活物質として二次電池の充放電サイクル特性に優
れたマンガン酸リチウム粒子粉末は未だ得られていな
い。
【0010】即ち、前出特開平10−241686号公
報及び特開平10−241687号公報には、不純物を
含有しないマンガン酸リチウム粒子粉末を得ることを目
的として、一次焼成を700℃以上で行った後、そのま
ま、二次焼成を700℃未満で行う方法が記載されてい
るが、後出比較例に示すとおり、二次焼成温度が低温で
あるため、充放電サイクル特性に優れたマンガン酸リチ
ウム粒子粉末とは言い難いものである。
報及び特開平10−241687号公報には、不純物を
含有しないマンガン酸リチウム粒子粉末を得ることを目
的として、一次焼成を700℃以上で行った後、そのま
ま、二次焼成を700℃未満で行う方法が記載されてい
るが、後出比較例に示すとおり、二次焼成温度が低温で
あるため、充放電サイクル特性に優れたマンガン酸リチ
ウム粒子粉末とは言い難いものである。
【0011】また、前出特開平10−194745号公
報には、250〜900℃の温度範囲で一次焼成した
後、ボールミルで粉砕し、次いで、650〜800℃の
温度範囲で二次焼成する方法が記載されているが、一次
焼成後に結晶化度を低下させる中間処理を施すため、二
次焼成後に結晶化度の高いマンガン酸リチウム粒子粉末
は得難い。
報には、250〜900℃の温度範囲で一次焼成した
後、ボールミルで粉砕し、次いで、650〜800℃の
温度範囲で二次焼成する方法が記載されているが、一次
焼成後に結晶化度を低下させる中間処理を施すため、二
次焼成後に結晶化度の高いマンガン酸リチウム粒子粉末
は得難い。
【0012】そこで本発明は、高い結晶性を有すると共
に、電解液中へMnの溶出を抑制することができ、非水
電解液二次電池用の正極活物質として二次電池の充放電
サイクル特性に優れたマンガン酸リチウム粒子粉末を提
供することを技術的課題とする。
に、電解液中へMnの溶出を抑制することができ、非水
電解液二次電池用の正極活物質として二次電池の充放電
サイクル特性に優れたマンガン酸リチウム粒子粉末を提
供することを技術的課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記技術的課題は、次の
通りの本発明によって達成できる。
通りの本発明によって達成できる。
【0014】即ち、本発明は、平均粒子径0.05〜
5.0μmの一次粒子からなるLiMn2O4とLi2
MnO3とを含有するマンガン酸リチウム粒子粉末であ
って、該マンガン酸リチウム粒子粉末のX線回折のピー
ク強度において、前記LiMn 2O4の(400)面の
ピーク強度に対して前記Li2MnO3の(133)面
のピーク強度が0を超え0.05以下であることを特徴
とするマンガン酸リチウム粒子粉末である。
5.0μmの一次粒子からなるLiMn2O4とLi2
MnO3とを含有するマンガン酸リチウム粒子粉末であ
って、該マンガン酸リチウム粒子粉末のX線回折のピー
ク強度において、前記LiMn 2O4の(400)面の
ピーク強度に対して前記Li2MnO3の(133)面
のピーク強度が0を超え0.05以下であることを特徴
とするマンガン酸リチウム粒子粉末である。
【0015】また、本発明は、マンガン酸化物とリチウ
ム化合物とを混合し、該混合物を850〜1000℃の
温度範囲で一次焼成した後、700〜800℃の温度範
囲で二次焼成することを特徴とする前記マンガン酸リチ
ウム粒子粉末の製造法である。
ム化合物とを混合し、該混合物を850〜1000℃の
温度範囲で一次焼成した後、700〜800℃の温度範
囲で二次焼成することを特徴とする前記マンガン酸リチ
ウム粒子粉末の製造法である。
【0016】次に、本発明の構成をより詳しく説明すれ
ば次の通りである。
ば次の通りである。
【0017】本発明に係るマンガン酸リチウム粒子粉末
の一次粒子の平均粒子径は0.05〜5.0μmであ
る。平均粒子径が0.05μm未満の場合には、二次電
池の正極を製造する際に充填密度が低くなり、また、バ
インダ量を増加させる必要があるなど、二次電池のエネ
ルギー密度の低下を招く。一方、5.0μmを超える場
合、電流密度を増加させた場合にLiの脱挿入反応が低
下する傾向がある。
の一次粒子の平均粒子径は0.05〜5.0μmであ
る。平均粒子径が0.05μm未満の場合には、二次電
池の正極を製造する際に充填密度が低くなり、また、バ
インダ量を増加させる必要があるなど、二次電池のエネ
ルギー密度の低下を招く。一方、5.0μmを超える場
合、電流密度を増加させた場合にLiの脱挿入反応が低
下する傾向がある。
【0018】本発明に係るマンガン酸リチウム粒子粉末
はLi1+xMn2−xO4の組成式で表され、Li/
Mnが0.525〜0.6であることが好ましい。Li
/Mn比が前記範囲外のときには高結晶のマンガン酸リ
チウム粒子粉末を得ることが困難である。
はLi1+xMn2−xO4の組成式で表され、Li/
Mnが0.525〜0.6であることが好ましい。Li
/Mn比が前記範囲外のときには高結晶のマンガン酸リ
チウム粒子粉末を得ることが困難である。
【0019】本発明に係るマンガン酸リチウム粒子粉末
は、LiMn2O4とLi2MnO 3とを含有し、Li
2MnO3の含有割合は、マンガン酸リチウム粒子粉末
のX線回折の回折ピーク強度において、LiMn2O4
の(400)面の回折強度に対してLi2MnO3の
(133)面の回折強度の比が、0を超えて0.05以
下である。Li2MnO3を含有しない場合には、マン
ガン酸リチウム粒子粉末と電解液との反応を抑制するこ
とができない。回折強度の比が0.05を超える場合に
は、充放電容量が低下するため好ましくない。好ましく
は0.01〜0.04である。
は、LiMn2O4とLi2MnO 3とを含有し、Li
2MnO3の含有割合は、マンガン酸リチウム粒子粉末
のX線回折の回折ピーク強度において、LiMn2O4
の(400)面の回折強度に対してLi2MnO3の
(133)面の回折強度の比が、0を超えて0.05以
下である。Li2MnO3を含有しない場合には、マン
ガン酸リチウム粒子粉末と電解液との反応を抑制するこ
とができない。回折強度の比が0.05を超える場合に
は、充放電容量が低下するため好ましくない。好ましく
は0.01〜0.04である。
【0020】なお、充放電容量及びサイクル特性に寄与
しないMn2O3、Mn3O4、MnO2等の異相を含
んでいても良い。
しないMn2O3、Mn3O4、MnO2等の異相を含
んでいても良い。
【0021】本発明に係るマンガン酸リチウム粒子粉末
のBET比表面積値は、0.1〜10m2/gが好まし
い。0.1m2/g未満の場合には、充放電による粒子
の伸縮により極板から剥離すると考えられ電池特性が低
下する。10m2/gを超える場合には、正極活物質の
充填密度が低下することや電解液との反応性が過剰とな
り安全性が低下する。
のBET比表面積値は、0.1〜10m2/gが好まし
い。0.1m2/g未満の場合には、充放電による粒子
の伸縮により極板から剥離すると考えられ電池特性が低
下する。10m2/gを超える場合には、正極活物質の
充填密度が低下することや電解液との反応性が過剰とな
り安全性が低下する。
【0022】本発明に係るマンガン酸リチウム粒子粉末
の結晶子サイズは600Å以上が好ましい。結晶子サイ
ズが600Å未満の場合には、結晶性の高いマンガン酸
リチウム粒子粉末を得ることが困難となる。好ましくは
700Å以上である。
の結晶子サイズは600Å以上が好ましい。結晶子サイ
ズが600Å未満の場合には、結晶性の高いマンガン酸
リチウム粒子粉末を得ることが困難となる。好ましくは
700Å以上である。
【0023】a軸の格子定数は8.20〜8.24Åが
好ましい。a軸の格子定数が上記範囲外の場合には、結
晶性の高いマンガン酸リチウム粒子粉末を得ることが困
難となる。
好ましい。a軸の格子定数が上記範囲外の場合には、結
晶性の高いマンガン酸リチウム粒子粉末を得ることが困
難となる。
【0024】次に本発明に係るマンガン酸リチウム粒子
粉末の製造法について述べる。
粉末の製造法について述べる。
【0025】本発明に係るマンガン酸リチウム粒子粉末
は、マンガン原料とリチウム原料とを所定の割合で均一
混合し、850〜1000℃で一次焼成した後、そのま
ま700〜800℃まで冷却し、次いで、その温度で二
次焼成を行うことによって得ることができる。
は、マンガン原料とリチウム原料とを所定の割合で均一
混合し、850〜1000℃で一次焼成した後、そのま
ま700〜800℃まで冷却し、次いで、その温度で二
次焼成を行うことによって得ることができる。
【0026】本発明におけるマンガン原料としては、平
均粒径が0.05〜5.0μmのマンガン酸化物であれ
ばよく、特に、イオン配列においてスピネル型構造と類
似の構造を有するマンガン酸化物が好ましい。具体的に
はγ−Mn2O3又はMn3O4が好ましい。特に、硫
酸マンガンを中和して得られる湿式合成で製造したγ−
Mn2O3は微粒子で反応性がよいので好ましい。
均粒径が0.05〜5.0μmのマンガン酸化物であれ
ばよく、特に、イオン配列においてスピネル型構造と類
似の構造を有するマンガン酸化物が好ましい。具体的に
はγ−Mn2O3又はMn3O4が好ましい。特に、硫
酸マンガンを中和して得られる湿式合成で製造したγ−
Mn2O3は微粒子で反応性がよいので好ましい。
【0027】リチウム原料としては水酸化リチウム、硝
酸リチウム、塩化リチウムなどが使用出来るが、炭酸リ
チウムが好ましい。
酸リチウム、塩化リチウムなどが使用出来るが、炭酸リ
チウムが好ましい。
【0028】マンガン原料とリチウム原料との混合割合
は、Li/Mn=0.525〜0.6程度とするのが好
ましい。0.525以下の場合は容量は高いがJahn
―Teller効果による歪みの発生のため充放電サイ
クル特性が低下する。また、0.6以上の場合は初期容
量が十分ではない。
は、Li/Mn=0.525〜0.6程度とするのが好
ましい。0.525以下の場合は容量は高いがJahn
―Teller効果による歪みの発生のため充放電サイ
クル特性が低下する。また、0.6以上の場合は初期容
量が十分ではない。
【0029】マンガン原料とリチウム原料は均一な混合
状態とする必要がある。均一に混合されていないと、部
分的に組成比のズレが生じ容量及び可逆性の異なるマン
ガン酸リチウムが合成されることになり、また、マンガ
ン酸リチウム以外の異相の発生原因にもなる。本発明に
おいてはマンガン原料として、平均粒径が0.05〜
5.0μmのマンガン酸化物、好ましくは湿式反応で合
成したγ−Mn2O3を用いる為、均一な混合状態が得
られ易い。
状態とする必要がある。均一に混合されていないと、部
分的に組成比のズレが生じ容量及び可逆性の異なるマン
ガン酸リチウムが合成されることになり、また、マンガ
ン酸リチウム以外の異相の発生原因にもなる。本発明に
おいてはマンガン原料として、平均粒径が0.05〜
5.0μmのマンガン酸化物、好ましくは湿式反応で合
成したγ−Mn2O3を用いる為、均一な混合状態が得
られ易い。
【0030】一次焼成温度は850〜1000℃であ
る。850℃未満の場合には、高い結晶性を有するマン
ガン酸リチウム粒子粉末を得ることができない。100
0℃以上では一次粒子の平均粒子径が大きくなりすぎL
iイオンの脱挿入が生じ難くなる。好ましくは880〜
1000℃、より好ましくは900〜1000℃であ
る。
る。850℃未満の場合には、高い結晶性を有するマン
ガン酸リチウム粒子粉末を得ることができない。100
0℃以上では一次粒子の平均粒子径が大きくなりすぎL
iイオンの脱挿入が生じ難くなる。好ましくは880〜
1000℃、より好ましくは900〜1000℃であ
る。
【0031】本発明においては一次焼成の後、そのまま
二次焼成の温度まで降温する。
二次焼成の温度まで降温する。
【0032】二次焼成温度は700〜800℃である。
700℃未満の場合には、微細なLiMn2O4が生成
し、特に高温でのサイクル特性を低下するため好ましく
ない。800℃を超える場合には、Li2MnO3の含
有量が多くなるため好ましくない。好ましくは720〜
780℃である。
700℃未満の場合には、微細なLiMn2O4が生成
し、特に高温でのサイクル特性を低下するため好ましく
ない。800℃を超える場合には、Li2MnO3の含
有量が多くなるため好ましくない。好ましくは720〜
780℃である。
【0033】前記一次焼成及び二次焼成の焼成雰囲気
は、酸素含有ガス、例えば空気中でよい。焼成時間は反
応が均一に進行するように選択すればよいが、1〜20
時間が好ましい。
は、酸素含有ガス、例えば空気中でよい。焼成時間は反
応が均一に進行するように選択すればよいが、1〜20
時間が好ましい。
【0034】850〜1000℃の温度範囲で焼成を行
った場合には、Li2MnO3の残存量が多く初期容量
が減少する。また、700〜800℃の温度範囲で焼成
を行った場合には高結晶のマンガン酸リチウム粒子粉末
を得ることができない。
った場合には、Li2MnO3の残存量が多く初期容量
が減少する。また、700〜800℃の温度範囲で焼成
を行った場合には高結晶のマンガン酸リチウム粒子粉末
を得ることができない。
【0035】二次焼成を行った後、粉砕してマンガン酸
リチウム粒子粉末を得る。
リチウム粒子粉末を得る。
【0036】本発明に係るマンガン酸リチウム粒子粉末
を非水電解液二次電池用の正極活物質として用いて正極
材を製造する場合には、アセチレンブラック、カーボン
ブラック等の導電剤、及びポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリフッ化ビニリデン等の結着材等と混合して、所
定の形状に成形して用いることができる。
を非水電解液二次電池用の正極活物質として用いて正極
材を製造する場合には、アセチレンブラック、カーボン
ブラック等の導電剤、及びポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリフッ化ビニリデン等の結着材等と混合して、所
定の形状に成形して用いることができる。
【0037】また、負極活物質は特に制限されないが、
例えば、リチウム金属、リチウム合金、リチウムを吸蔵
放出可能な物質を用いることができ、例えば、リチウム
/アルミニウム合金、リチウム/スズ合金、グラファイ
トや黒鉛等が挙げられる。
例えば、リチウム金属、リチウム合金、リチウムを吸蔵
放出可能な物質を用いることができ、例えば、リチウム
/アルミニウム合金、リチウム/スズ合金、グラファイ
トや黒鉛等が挙げられる。
【0038】また、電解質も特に制限されないが、例え
ば、炭酸プロピレン、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル等の
カーボネート類やジメトキシエタン等のエーテル類の少
なくとも1種類の有機溶媒中に、過塩素酸リチウム、四
フッ化ホウ酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム等のリ
チウム塩の少なくとも1種を溶解したものを用いること
ができる。
ば、炭酸プロピレン、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル等の
カーボネート類やジメトキシエタン等のエーテル類の少
なくとも1種類の有機溶媒中に、過塩素酸リチウム、四
フッ化ホウ酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム等のリ
チウム塩の少なくとも1種を溶解したものを用いること
ができる。
【0039】
【発明の実施の形態】本発明の代表的な実施の形態は次
の通りである。
の通りである。
【0040】反応生成物粉末の同定および結晶構造及び
結晶子サイズは、X線回折(RIGAKU Cu−Kα
40kV 40mA)により調べた。
結晶子サイズは、X線回折(RIGAKU Cu−Kα
40kV 40mA)により調べた。
【0041】また、前駆体の粒子の形態については透過
型電子顕微鏡(日立製作所製)により観察した。
型電子顕微鏡(日立製作所製)により観察した。
【0042】BET比表面積はBET法により測定し
た。
た。
【0043】<正極の作製>マンガン酸リチウム粒子粉
末と導電剤であるアセチレンブラックと結着材であるポ
リフッ化ビニリデンとを重量比85:10:5の割合で
混合し、N−メチル−2−ピロリドンを加えペースト化
し、該ペーストをアルミニウム箔に0.15mm厚で塗
布し、乾燥後、直径16mmの円盤に打ち抜いて正極を
作製した。
末と導電剤であるアセチレンブラックと結着材であるポ
リフッ化ビニリデンとを重量比85:10:5の割合で
混合し、N−メチル−2−ピロリドンを加えペースト化
し、該ペーストをアルミニウム箔に0.15mm厚で塗
布し、乾燥後、直径16mmの円盤に打ち抜いて正極を
作製した。
【0044】負極にはリチウム箔を用い、16mmの円
盤に打ち抜いた。
盤に打ち抜いた。
【0045】<二次電池の作製>セパレーターはポリエ
チレン製からなり、これを19mmの円盤状に打ち抜い
た。電解液にはLiPF6を支持塩とするエチレンカー
ボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)を
体積比1:1で混合したものを用いた。そして、アルゴ
ン雰囲気のグローブボックス中で、コイン型セル電池を
作製した。
チレン製からなり、これを19mmの円盤状に打ち抜い
た。電解液にはLiPF6を支持塩とするエチレンカー
ボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)を
体積比1:1で混合したものを用いた。そして、アルゴ
ン雰囲気のグローブボックス中で、コイン型セル電池を
作製した。
【0046】二次電池の充放電サイクル試験は、前記電
池セルを用いて、正極に対する電流密度を0.5mA/
cm2とし、カットオフ電圧が4.5Vから3.0Vの
間で充放電を繰り返した。20℃と60℃の温度下で測
定した。
池セルを用いて、正極に対する電流密度を0.5mA/
cm2とし、カットオフ電圧が4.5Vから3.0Vの
間で充放電を繰り返した。20℃と60℃の温度下で測
定した。
【0047】<マンガン酸リチウム粒子粉末の製造>出
発原料として、平均粒径0.1μmの湿式合成で作成し
たγ−Mn2O3を0.040molと炭酸リチウム
0.023mol(Li/Mn=0.575)とを自動
乳鉢を用いて混合した。得られた混合粉を空気気流中9
50℃で3時間一次焼成を行った。
発原料として、平均粒径0.1μmの湿式合成で作成し
たγ−Mn2O3を0.040molと炭酸リチウム
0.023mol(Li/Mn=0.575)とを自動
乳鉢を用いて混合した。得られた混合粉を空気気流中9
50℃で3時間一次焼成を行った。
【0048】次いで、750℃まで冷却し、750℃で
5時間二次焼成を行った。焼成後、粉砕してマンガン酸
リチウム粒子粉末を得た。得られたマンガン酸リチウム
粒子粉末は、平均長軸径が1.3μm、BET比表面積
値が1.0m2/g、Li2MnO3相の(133)面
のピーク強度は、LiMn2O4の(400)面の強度
比に対して0.026であった。
5時間二次焼成を行った。焼成後、粉砕してマンガン酸
リチウム粒子粉末を得た。得られたマンガン酸リチウム
粒子粉末は、平均長軸径が1.3μm、BET比表面積
値が1.0m2/g、Li2MnO3相の(133)面
のピーク強度は、LiMn2O4の(400)面の強度
比に対して0.026であった。
【0049】次に、得られたマンガン酸リチウム粒子粉
末を用いてコイン型セル電池を作製した。電池特性は、
前述の60℃での条件において初期放電容量が120m
Ah/gで、20サイクル目の初期放電に対する放電容
量の維持率が97%であった。
末を用いてコイン型セル電池を作製した。電池特性は、
前述の60℃での条件において初期放電容量が120m
Ah/gで、20サイクル目の初期放電に対する放電容
量の維持率が97%であった。
【0050】
【作用】本発明において最も重要な点は、本発明に係る
マンガン酸リチウム粒子粉末は、高い結晶性を有し、し
かも、二次電池の正極活物質として用いた場合に充放電
容量と充放電サイクル特性とが高次元でバランスを取れ
るという点である。
マンガン酸リチウム粒子粉末は、高い結晶性を有し、し
かも、二次電池の正極活物質として用いた場合に充放電
容量と充放電サイクル特性とが高次元でバランスを取れ
るという点である。
【0051】本発明においてマンガン酸リチウム粒子粉
末が高い結晶性を有するのは、一次焼成で高い温度で焼
成するため結晶性の高いマンガン酸リチウムを得、二次
焼成においても一次焼成で生成したマンガン酸リチウム
の結晶性を低下させない温度範囲で焼成することによっ
て、最終的に、結晶子サイズが大きなマンガン酸リチウ
ム粒子粉末を得られることによるものと本発明者は考え
ている。
末が高い結晶性を有するのは、一次焼成で高い温度で焼
成するため結晶性の高いマンガン酸リチウムを得、二次
焼成においても一次焼成で生成したマンガン酸リチウム
の結晶性を低下させない温度範囲で焼成することによっ
て、最終的に、結晶子サイズが大きなマンガン酸リチウ
ム粒子粉末を得られることによるものと本発明者は考え
ている。
【0052】本発明に係るマンガン酸リチウム粒子粉末
を二次電池の正極活物質として用いた場合に、充放電容
量と充放電サイクル特性とが共に優れるのは、LiMn
2O 4の含有量をできるだけ多くすることによって充放
電容量を確保し、且つ、前記LiMn2O4の結晶性を
高くしたこと及びLi2MnO3を充放電容量を低下さ
せない範囲で含有させることができるので、電解液との
反応が極力抑制されることによるものと本発明者は考え
ている。
を二次電池の正極活物質として用いた場合に、充放電容
量と充放電サイクル特性とが共に優れるのは、LiMn
2O 4の含有量をできるだけ多くすることによって充放
電容量を確保し、且つ、前記LiMn2O4の結晶性を
高くしたこと及びLi2MnO3を充放電容量を低下さ
せない範囲で含有させることができるので、電解液との
反応が極力抑制されることによるものと本発明者は考え
ている。
【0053】
【実施例】次に、実施例及び比較例を示す。
【0054】実施例1〜3、比較例1〜3 一次焼成温度及び二次焼成温度を種々変化させた以外
は、前記発明の実施の形態と同様にして、マンガン酸リ
チウム粒子粉末を得た。
は、前記発明の実施の形態と同様にして、マンガン酸リ
チウム粒子粉末を得た。
【0055】比較例1では、実施例1と同様の混合粉を
用いて、空気気流中900℃で10時間焼成を行った。
比較例2では、一次焼成温度を900℃、二次焼成温度
を600℃とした以外は実施例1と同様に作製した。比
較例3では、焼成温度を750℃とした以外は比較例1
と同様に作製した。
用いて、空気気流中900℃で10時間焼成を行った。
比較例2では、一次焼成温度を900℃、二次焼成温度
を600℃とした以外は実施例1と同様に作製した。比
較例3では、焼成温度を750℃とした以外は比較例1
と同様に作製した。
【0056】このときの製造条件及び得られたマンガン
酸リチウム粒子粉末の諸特性及び電池評価の結果を表1
に示す。
酸リチウム粒子粉末の諸特性及び電池評価の結果を表1
に示す。
【0057】
【表1】
【0058】表1から明らかなように、比較例1〜3の
電池では充放電サイクル時の容量が大きく劣化している
のに対して、実施例1〜5の電池では容量の劣化が押さ
えられ、より良好な充放電サイクル維持率を示してい
る。
電池では充放電サイクル時の容量が大きく劣化している
のに対して、実施例1〜5の電池では容量の劣化が押さ
えられ、より良好な充放電サイクル維持率を示してい
る。
【0059】
【発明の効果】本発明に係るマンガン酸リチウム粒子粉
末は、高い結晶性を有し且つ、電解液へのマンガンの溶
出を抑制できるので、該マンガン酸リチウム粒子粉末を
正極活物質として用いた場合には、充放電容量とサイク
ル特性の高バランス化を実現させた非水電解液二次電池
が提供できる。
末は、高い結晶性を有し且つ、電解液へのマンガンの溶
出を抑制できるので、該マンガン酸リチウム粒子粉末を
正極活物質として用いた場合には、充放電容量とサイク
ル特性の高バランス化を実現させた非水電解液二次電池
が提供できる。
【図1】実施例及び比較例で作製したマンガン酸化物の
X線回折パターンを示す図を示す。
X線回折パターンを示す図を示す。
【図2】実施例及び比較例で作製したマンガン酸化物
(BET比表面積=20m 2/g)の透過型電子顕微鏡
写真(30000倍)である。
(BET比表面積=20m 2/g)の透過型電子顕微鏡
写真(30000倍)である。
【図3】実施例2で作製したリチウムマンガン複合酸化
物のX線回折パターンを示す図である。
物のX線回折パターンを示す図である。
【図4】比較例1で作製したリチウムマンガン複合酸化
物のX線回折パターンを示す図である。
物のX線回折パターンを示す図である。
【図5】比較例2で作製したリチウムマンガン複合酸化
物のX線回折パターンを示す図である。
物のX線回折パターンを示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 藤野 昌市 山口県小野田市新沖1丁目1番1号 戸田 工業株式会社小野田工場内 (72)発明者 前田 英明 山口県小野田市新沖1丁目1番1号 戸田 工業株式会社小野田工場内 (72)発明者 貞村 英昭 山口県小野田市新沖1丁目1番1号 戸田 工業株式会社小野田工場内 Fターム(参考) 4G048 AA04 AB01 AC06 AD03 AE05 5H050 AA07 AA08 BA17 CA09 CA30 FA17 FA19 GA02 GA10 GA26 HA05 HA13 HA14
Claims (2)
- 【請求項1】 平均粒子径0.05〜5.0μmの一次
粒子からなるLiMn2O4とLi2MnO3とを含有
するマンガン酸リチウム粒子粉末であって、該マンガン
酸リチウム粒子粉末のX線回折のピーク強度において、
前記LiMn 2O4の(400)面のピーク強度に対し
て前記Li2MnO3の(133)面のピーク強度が0
を超え0.05以下であることを特徴とするマンガン酸
リチウム粒子粉末。 - 【請求項2】 マンガン酸化物とリチウム化合物とを混
合し、該混合物を850〜1000℃の温度範囲で一次
焼成した後、700〜800℃の温度範囲で二次焼成す
ることを特徴とする請求項1記載のマンガン酸リチウム
粒子粉末の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000314322A JP2002124258A (ja) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | マンガン酸リチウム粒子粉末及びその製造法 |
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JP2002124258A true JP2002124258A (ja) | 2002-04-26 |
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ID=18793603
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6869547B2 (en) * | 1996-12-09 | 2005-03-22 | Valence Technology, Inc. | Stabilized electrochemical cell active material |
WO2006028476A3 (en) * | 2004-09-03 | 2006-12-28 | Univ Chicago | Manganese oxide composite electrodes for lithium batteries |
JP2009500277A (ja) * | 2005-06-29 | 2009-01-08 | エフエムシー・コーポレイション | リチウムマンガン化合物及びその製造方法。 |
JP2009238587A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 正極活物質粉末 |
JP2011060562A (ja) * | 2009-09-10 | 2011-03-24 | Nec Energy Devices Ltd | リチウムイオン二次電池 |
WO2011040383A1 (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | 戸田工業株式会社 | 正極活物質粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池 |
CN102148372A (zh) * | 2011-03-08 | 2011-08-10 | 中信国安盟固利动力科技有限公司 | 高能复合锂离子电池正极材料 |
WO2011125482A1 (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-13 | ナミックス株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
WO2013005737A1 (ja) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | 日産自動車株式会社 | 電気デバイス用正極活物質、電気デバイス用正極及び電気デバイス |
WO2013161445A1 (ja) * | 2012-04-27 | 2013-10-31 | 日産自動車株式会社 | 非水電解質二次電池及びその製造方法 |
CN105051947A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-11-11 | 纳幕尔杜邦公司 | 高电压锂离子蓄电池 |
US9646734B2 (en) | 2012-03-07 | 2017-05-09 | Nissan Motor Co., Ltd. | Positive electrode active material, positive electrode for electrical device, and electrical device |
US10283769B2 (en) | 2012-08-02 | 2019-05-07 | Nissan Motor Co., Ltd. | Non-aqueous organic electrolyte secondary cell |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06111819A (ja) * | 1992-09-25 | 1994-04-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水系二次電池 |
JPH07262984A (ja) * | 1994-03-23 | 1995-10-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JPH10125324A (ja) * | 1996-08-29 | 1998-05-15 | Sony Corp | 非水電解液二次電池及びその正極活物質の製造方法 |
JPH10194745A (ja) * | 1996-12-27 | 1998-07-28 | Tosoh Corp | リチウムマンガン複合酸化物の製造方法並びにその用途 |
JPH10241687A (ja) * | 1997-02-25 | 1998-09-11 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JPH11504154A (ja) * | 1995-04-28 | 1999-04-06 | ヴアルタ バツテリー アクチエンゲゼルシヤフト | 電気化学的リチウム二次電池 |
JPH11111288A (ja) * | 1997-10-01 | 1999-04-23 | Dainippon Toryo Co Ltd | 非水リチウム二次電池用のリチウムマンガン複合酸化物の製造方法及びその用途 |
JP2001155728A (ja) * | 1999-11-24 | 2001-06-08 | Hitachi Metals Ltd | 非水系リチウム二次電池用正極活物質及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-10-13 JP JP2000314322A patent/JP2002124258A/ja active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06111819A (ja) * | 1992-09-25 | 1994-04-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水系二次電池 |
JPH07262984A (ja) * | 1994-03-23 | 1995-10-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JPH11504154A (ja) * | 1995-04-28 | 1999-04-06 | ヴアルタ バツテリー アクチエンゲゼルシヤフト | 電気化学的リチウム二次電池 |
JPH10125324A (ja) * | 1996-08-29 | 1998-05-15 | Sony Corp | 非水電解液二次電池及びその正極活物質の製造方法 |
JPH10194745A (ja) * | 1996-12-27 | 1998-07-28 | Tosoh Corp | リチウムマンガン複合酸化物の製造方法並びにその用途 |
JPH10241687A (ja) * | 1997-02-25 | 1998-09-11 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JPH11111288A (ja) * | 1997-10-01 | 1999-04-23 | Dainippon Toryo Co Ltd | 非水リチウム二次電池用のリチウムマンガン複合酸化物の製造方法及びその用途 |
JP2001155728A (ja) * | 1999-11-24 | 2001-06-08 | Hitachi Metals Ltd | 非水系リチウム二次電池用正極活物質及びその製造方法 |
Cited By (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6869547B2 (en) * | 1996-12-09 | 2005-03-22 | Valence Technology, Inc. | Stabilized electrochemical cell active material |
CN108963217B (zh) * | 2004-09-03 | 2022-05-03 | 芝加哥大学阿尔贡有限责任公司 | 锂电池用氧化锰复合电极 |
WO2006028476A3 (en) * | 2004-09-03 | 2006-12-28 | Univ Chicago | Manganese oxide composite electrodes for lithium batteries |
CN101080830A (zh) * | 2004-09-03 | 2007-11-28 | 芝加哥大学阿尔贡有限责任公司 | 锂电池用氧化锰复合电极 |
KR100895354B1 (ko) * | 2004-09-03 | 2009-04-29 | 유시카고 아곤, 엘엘씨 | 리튬 배터리를 위한 망간 옥사이드 복합 전극 |
CN108963217A (zh) * | 2004-09-03 | 2018-12-07 | 芝加哥大学阿尔贡有限责任公司 | 锂电池用氧化锰复合电极 |
JP2009500277A (ja) * | 2005-06-29 | 2009-01-08 | エフエムシー・コーポレイション | リチウムマンガン化合物及びその製造方法。 |
JP2009238587A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 正極活物質粉末 |
JP2011060562A (ja) * | 2009-09-10 | 2011-03-24 | Nec Energy Devices Ltd | リチウムイオン二次電池 |
WO2011040383A1 (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | 戸田工業株式会社 | 正極活物質粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池 |
US9249034B2 (en) | 2009-09-30 | 2016-02-02 | Toda Kogyo Corporation | Positive electrode active substance particles and process for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
WO2011125482A1 (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-13 | ナミックス株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
JP2011216235A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Namics Corp | リチウムイオン二次電池 |
CN102148372A (zh) * | 2011-03-08 | 2011-08-10 | 中信国安盟固利动力科技有限公司 | 高能复合锂离子电池正极材料 |
JP2013214489A (ja) * | 2011-07-04 | 2013-10-17 | Nissan Motor Co Ltd | 電気デバイス用正極活物質、電気デバイス用正極及び電気デバイス |
CN103636037A (zh) * | 2011-07-04 | 2014-03-12 | 日产自动车株式会社 | 电器件用正极活性物质、电器件用正极及电器件 |
TWI452760B (zh) * | 2011-07-04 | 2014-09-11 | Nissan Motor | Positive electrode active materials for electrical installations, Positive and electrical installations for electrical installations |
RU2556239C1 (ru) * | 2011-07-04 | 2015-07-10 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Активный материал положительного электрода для электрического устройства, положительный электрод для электрического устройства и электрическое устройство |
US9496065B2 (en) | 2011-07-04 | 2016-11-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Positive electrode active material for electric device, positive electrode for electric device, and electric device |
WO2013005737A1 (ja) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | 日産自動車株式会社 | 電気デバイス用正極活物質、電気デバイス用正極及び電気デバイス |
US9646734B2 (en) | 2012-03-07 | 2017-05-09 | Nissan Motor Co., Ltd. | Positive electrode active material, positive electrode for electrical device, and electrical device |
JP2013243116A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-12-05 | Nissan Motor Co Ltd | 非水電解質二次電池及びその製造方法 |
WO2013161445A1 (ja) * | 2012-04-27 | 2013-10-31 | 日産自動車株式会社 | 非水電解質二次電池及びその製造方法 |
US10283769B2 (en) | 2012-08-02 | 2019-05-07 | Nissan Motor Co., Ltd. | Non-aqueous organic electrolyte secondary cell |
CN105051947A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-11-11 | 纳幕尔杜邦公司 | 高电压锂离子蓄电池 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100810 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110119 |