本发明专利技术的目的在于提供一种方法，该方法以单相且高效地在工业上有利地制造倍率性能优异且易于处置的钛酸锂(Li4Ti5O12)。该钛酸锂的制造方法的特征在于，在通过将由锂化合物所构成的原料粉末与由钛酸化合物所构成的原料粉末加以混合、焙烧而制造实质上为单相的钛酸锂(Li4Ti5O12)的方法中，锂化合物使用碳酸锂，钛酸化合物使用偏钛酸或原钛酸。所得到的钛酸锂的特征在于，相对于非水系电解液的浸透速度系数大于锂化合物使用氢氧化锂时的钛酸锂相对于同一非水系电解液的浸透速度系数，且比表面积为10m2/g以下。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的目的在于提供一种方法，该方法以单相且高效地在工业上有利地制造倍率性能优异且易于处置的钛酸锂(Li4Ti5O12)。该钛酸锂的制造方法的特征在于，在通过将由锂化合物所构成的原料粉末与由钛酸化合物所构成的原料粉末加以混合、焙烧而制造实质上为单相的钛酸锂(Li4Ti5O12)的方法中，锂化合物使用碳酸锂，钛酸化合物使用偏钛酸或原钛酸。所得到的钛酸锂的特征在于，相对于非水系电解液的浸透速度系数大于锂化合物使用氢氧化锂时的钛酸锂相对于同一非水系电解液的浸透速度系数，且比表面积为10m2/g以下。【专利说明】
本专利技术涉及一种可高效且廉价地制造钛酸锂(Li4Ti5O12)的方法及通过该制造方法所得到的钛酸锂或其用途等；其中，该钛酸锂是作为锂离子二次电池的负极或正极的活性物质，满足其要求特性且实质上为单相。
技术介绍
由于锂离子二次电池与铅电池或镍氢电池等相比，具有高能量密度的特征，因此，正在以车载用电池为中心而广泛地进行研究开发。尤其是在该用途中，除了高能量密度之外，还要求优异的高输出功率充放电性能、长寿命、高安全性。作为满足此等要求特性的负极或正极的活性物质，钛酸锂(Li4Ti5O12)正受到注目。 如上所述，作为负极或正极的活性物质的钛酸锂(Li4Ti5O12),在低率充放电时的容量必须接近作为理论值的175mAh/g。为此，要求钛酸锂(Li4Ti5O12)必须为单相。而且，在车载用等执行高输出功率充放电的用途中，也需要在高率充放电时的容量降低小，即倍率性能良好。 为此，要求增加钛酸锂的比表面积，以增加与充放电反应相关的面积。另一方面，若比表面积大的情况下，在将钛酸锂与导电助剂、粘结剂、溶剂一同加以分散，而电极合剂用浆料化时的粘度变高，变得难以处置。此外，由于也容易引起成为循环劣化和安全性降低的原因的副反应，因此，优选比表面积小的情况。如此一来，为了满足全部要求特性，必须寻找出一种能够以单相得到具有适当比表面积的钛酸锂(Li4Ti5O12)的制造方法。 —直以来,作为钛酸锂(Li4Ti5O12)的最普通的制造方法，已知以下方法:例如按照日本特开平第07-320784号公报(专利文献I)和日本特开第2001-192208号公报(专利文献2)等中所记载的那样，将锐钛矿型二氧化钛与氢氧化锂加以混合，在氧气氛中，以800°C以上焙烧。以此制造方法所得到的钛酸锂，由于比表面积较小，为10m2/g以下，因此在制作电极合剂用浆料时的粘度低而易于处置。此外，在使用经上述制造方法所得到的钛酸锂来制作锂离子二次电池时，不易发生循环劣化，且安全性也高。但是，上述锂离子二次电池由于高输出功率充放电时的容量降低大，即倍率性能低而难以适用于车载用途等。 因此，提出了一种比表面积较大的钛酸锂(Li4Ti5O12)。例如在日本专利第3894614号(专利文献3)中，公开有以下方法:将原钛酸与氢氧化锂进行水热处理，以制造比表面积为10~300m2/g的钛酸锂。以此制造方法所得到的钛酸锂的与充放电反应相关的面积为大，因此，在高输出功率充放电时的容量降低小，即倍率性能良好。另一方面，以上述制造方法所得到的钛酸锂的吸油量高，因此，在制作电极合剂用浆料时的粘度高而难以处置。此外，以上述制造方法所得到的钛酸锂，也容易引起成为循环劣化和安全性降低的原因的副反应，因此，安全性的确保则有困难。 如上所述，钛酸锂(Li4Ti5O12)的倍率性能与循环性能、安全性、操作使用性是权衡的关系，满足全部要求特性是非常困难的课题。 并且，在工业上制造钛酸锂时，除了需要满足作为电池活性物质的要求特性之外，盈利性是极其重要的因素。一般而言，为了制造廉价的钛酸锂，采用将由锂化合物所构成的原料粉体与由钛化合物所构成的原料粉体加以混合、焙烧的固相法，并且，作为由锂化合物所构成的原料粉体，使用碳酸锂比氢氧化锂更能抑制成本，因此优选。 但是，考虑到在固相法中的钛酸锂的形成机制时，使用碳酸锂有困难。即，在使用氢氧化锂时，在焙烧中，氢氧化锂(熔点462°C)会熔融，并在其熔融盐中，通过由钛化合物所构成的原料粉体与锂成分进行反应而生成钛酸锂。另一方面，在使用碳酸锂(熔点7230C )时，由于其熔点高，在低温焙烧时不生成钛酸锂，而在高温焙烧时则Li成分会挥发，因此难以得到钛酸锂的单相。因此，提出了如下所述的在固相法中使用碳酸锂的钛酸锂的制造方法。 例如，在日本特开第2000-302547号公报(专利文献4)中提出一种制造方法，其是通过将金红石型二氧化钛与碳酸锂加以混合后，进行加压成形，在氧化性气氛中，以700°C加以准焙烧4.5小时，以得到由T12与Li2T13K构成的混合物，接着在800°C下加以正式焙烧4.5小时，以得到Li4Ti5O1215但是，此制造方法由于需要两次焙烧工序，而成本变高。此外，由于需要加压成型而导致所得到的钛酸锂会变成坚固的烧结体，使得粗粒易残留在制品中。并且，难以控制Li成分的挥发量，因此不易以单相得到Li4Ti5O1215 如上所述，在使用碳酸锂(熔点723°C)来代替氢氧化锂的固相法中，虽然可比较简单地完成其工序，但是由于其熔点高，若在低于熔点的温度时，则不生成钛酸锂(Li4Ti5O12)，另一方面，若在高于800°C的高温下焙烧时，则Li成分会挥发，因此存在难以高效地以单相得到钛酸锂(Li4Ti5O12)的问题。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特开平第07-320784号公报 专利文献2:日本特开第2001-192208号公报 专利文献3:日本专利第3894614号 专利文献4:日本特开第2000-302547号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题 因此，本专利技术是鉴于上述课题所完成的，其目的在于提供一种方法，作为锂源使用碳酸锂，且在工业上有利地制造一种倍率性能优异且易于处置的单相的钛酸锂(Li4Ti5O12)。 用于解决课题的手段 本专利技术人为了解决上述问题而经专心反复研讨，结果发现以下条件:在钛源使用钛酸化合物时，即使作为锂源使用碳酸锂，也可以在无Li成分挥发的焙烧温度域即723~800°C这一相对低温，且不进行两段焙烧、加压成型地，实质上以单相且在工业上有利地制造电池特性优异的钛酸锂；并且，由于所得到的钛酸锂的比表面积为10m2/g以下，因此在制作电极合剂用浆料时，粘度低而易于处置，此外，由于对于非水系电解液的润湿性良好，因此，在充放电时，Li离子的插入脱离反应顺利地进行，其结果发现倍率性能优异，以至于完成本专利技术。 即，通过起始原料中使用碳酸锂所得到本专利技术的钛酸锂的特征在于，对于非水系电解液的润湿性为良好，具体而言，作为表示润湿性的指标的以后述方式定义的浸透速度系数，大于通过起始原料中使用氢氧化锂所得到的钛酸锂相对于同一非水系电解液的浸透速度系数。 更具体而言，本专利技术的钛酸锂的特征在于，上述浸透速度系数为0.03g2/s以上或 0.04g2/s以上，且比表面积为10m2/g以下或4.0m2/g以下。换言之，通过作为锂源使用碳酸锂所得到的钛酸锂的浸透速度系数，与通过起始原料中使用氢氧化锂所得到钛酸锂的浸透速度系数相比，至少大10 %以上。 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钛酸锂的制造方法，其特征在于，是在通过将由锂化合物所构成的原料粉末与由钛酸化合物所构成的原料粉末加以混合、焙烧而制造钛酸锂即Li4Ti5O12的方法，其中，所述锂化合物为碳酸锂，所述钛酸化合物为偏钛酸或原钛酸。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：渡边桂一，西田修司，
申请(专利权)人：帝化株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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