特許
J-GLOBAL ID：200903018586117213
均一性の高いスピネルLi▲下1+x▼Mn▲下2-x▼O▲下4+y▼層間化合物及びその製造方法
発明者：
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出願人/特許権者：
代理人 (1件)：
奥山 尚男 (外3名)
公報種別：公表公報
出願番号（国際出願番号）：特願平9-525507
公開番号（公開出願番号）：特表2000-501060
出願日： 1996年12月02日
公開日（公表日）： 2000年02月02日
要約：
【要約】4Vのリチウム二次電池およびリチウムイオン二次電池用の格子歪みが小さく、規則性が高く、構造が均一なスピネルLi1+xMn2-xO4+y層間化合物を製造する新規な方法が提供されている。スピネルLi1+xMn2-xO4+y層間化合物を製造する方法は、約1.02:2から1.1:2の間のリチウムとマンガンのモル比を持つスピネルLi1+xMn2-xO4層間化合物を用意し、対応するガス流量、異なる温度範囲でこのスピネルを焼成して、スピネルLi1+xMn2-xO4+y層間化合物を生成させることからなる。スピネルLi1+xMn2-xO4層間化合物は、約0.01から0.05の間の平均のx値、約-0.02から0.04の間の平均のy値を有し、CuKα1線を使用した(400)と(440)面の回折角度2θで約0.08°から0.13°の間のX線回折ピーク半値全幅を有する。このスピネルLi1+xMn2-xO4+y層間化合物は、リチウム二次電池およびリチウムイオン二次電池の正極に使用され、高い比容量と長いサイクル寿命を有する電池を提供する。
請求項（抜粋）：
1.(a)約1.02:2から1.1:2の間のリチウムとマンガンのモル比を持つスピネルLi1+XMn2-X、04層間化合物を用意し、(b)工程(a)のLi1+X、Mn2-X、O4スピネルを約0.001 l/ghからO.1 l/ghの間の流量のガス流の存在下、約750°Cから900°Cの間の温度で焼成して、リチウムとマンガンの比に関して均一なスピネルを生成させ、(c)工程(b)からのスピネルを約0.02 l/ghから0.5 l/ghの間の流量のガス流の存在下、600°Cから750°Cの間の一定温度で焼成し、スピネルの酸素含量を増加させることを含むスピネルLi1+xMn2-xO4+y層間化合物を製造する方法。 2.更に、工程(c)に先立ち、工程(b)からのスピネルを約0.1 l/ghと10 l/ghの間の流量のガス流の存在下、約400°Cから550°Cの間の温度で付加的に焼成することを含む請求項1に記載の方法。 3.(a)約1.02:2から1.1:2の間のリチウムとマンガンのモル比を持つスピネルLi1+xMn2-xO4+y層間化合物を用意し、(b)工程(a)のLi1+xMn2-xO4+yスピネルを約0.001 l/ghから0.1 l/ghの間の流量のガス流の存在下、約750°Cから900°Cの間の温度で焼成して、リチウムとマンガンの比に関して均一なスピネルを生成させ、(c)工程(b)からのスピネルを約0.02 l/ghから0.5 l/ghの間の流量のガス流の存在下、600°Cから750°Cの間の温度で焼成し、スピネルの酸素含量を増加させ、(d)工程(c)のLi1+xMn2-xO4+yスピネルを電導剤及び結着材料と共に溶媒中に分散させ、スラリーを形成させ、(e)スラリーを加熱して溶媒を蒸発させ、乾燥した電極を形成し、(f)乾燥した電極を圧縮し、(g)乾燥した電極を切断して、電気化学的セル用の正極に成形することを含む電気化学的セル用の正極を製造する方法。 4.更に、工程(c)に先立ち、工程(b)からのスピネルを約0.1 l/ghから10 l/ghの間の流量のガス流の存在下、約400°Cから550°Cの間の温度で付加的に焼成することを含む請求項3に記載の方法。 5.更に、工程(c)の後、スピネルを約0 l/ghから1.0 l/ghの間のガス流の存在下、1時間当たり約50°C以上の速度で冷却する請求項1、2、3又は4のいずれかに記載の方法。 6.スピネルを工程(c)の温度範囲以下に冷却することなく、焼成工程(b)及び(c)が連続して行なわれる請求項1又は3に記載の方法。 7.工程(a)のスピネルLi1+xMn2-xO4+y層間化合物が約0.01から0.05の間の平均のX値を有し、CuKα1線を使用した(400)と(440)面の回折角度20でのX線回折ピークが約0.1°から0.15°の間の半値全幅を有する請求項1、2、3又は4のいずれかに記載の方法。 8.工程(b)及び(c)のそれぞれの焼成温度が少なくとも約8時間維持される請求項1、2、3又は4のいずれかに記載の方法。 9.上記焼成工程におけるガスが、空気又は約5容量%から100容量%の間の酸素含量を有するガス混合物からなる群から選ばれる請求項1、2、3又は4のいずれかに記載の方法。 10.付加的な焼成工程での焼成温度が約2から8時間の間維持される請求項2又は4に記載の方法。 11.請求項1、2、3又は4により製造されるスピネルLi1+xMn2-xO4+y層間化合物。 12.請求項1、2、3又は4により製造されるスピネルLi1+xMn2-xO4+y層間化合物を含む電気化学的セル。 13.約0.01から0.05の間の平均のx値を有し、約-0.02から0.04の間の平均のy値を有し、CuKα1線を使用した(400)と(440)面の回折角2θでのX線回折ピークが約0.08°と0.13°の間の半値全幅を有するLi1+xMn2-x04+yスピネル。 14.約0.01から0.05の間の平均のx値を有し、約-0.02から0.04の間の平均のy値を有し、回折面(440)のCuKα1とCuKα2 ピークの最小の高さと回折面(440)のCuKα2 ピークの最大の高さの比が約0.5から0.9の間であるLi1+xMn2-x04+yスピネル。 15.約0.01から0.05の間の平均のx値を有し、約-0.02から0.04の間の平均のy値を有し、CuKα1線を使用した(400)と(440)面の回折角度2θでのX線回折ピークで約0.08°から0.13°の間の半値全幅を有するLi1+xMn2-xO4+yスピネル、電導剤及び結着材料を含む電気化学的セル用正極。 16.約0.01から0.05の間の平均のx値を有し、約-0.02から0.04の間の平均のy値を有し、回折面(440)のCuKα1とCuKα2 ピークの最小の高さと回折面(440)のCuKα2 ピークの最大の高さの比が約0.5から0.9の間であるLi1+xMn2-xO4+yスピネル、電導剤及び結着材料を含む電気化学的セル用正極。 17.CuKα1線を使用したX線分析の場合の回折(311)の積分強度と回折(400)の積分強度の間の比が約1以下である請求項13、14、15又は16のいずれかに記載のLi1+xMn2-xO4+yスピネル。 18.スピネルの平均クリスタリットサイズが約5,000オングストロームから30,000オングストロームの間である請求項13、14、15又は16のいずれかに記載のLi1-xMn2-xO4+yスピネル。
IPC (4件)：
C01G 45/00
, H01M 4/02
, H01M 4/58
, H01M 10/40
C01G 45/00
, H01M 4/02 C
, H01M 4/58
, H01M 10/40 Z
