生产钛酸锂的方法技术

提供以低成本且有效地生产用于蓄电器件的钛酸锂的方法。所需钛酸锂可通过将至少(1)钛化合物和(2)体积平均粒径为5μm或更小的锂化合物加热而得到。锂化合物优选通过粉化将体积平均粒径调整至5μm或更小而得到。优选将钛化合物和锂化合物与(3)具有与目标钛酸锂相同的晶体结构的钛酸锂化合物一起加热。优选在加热以前将这些材料干混合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。更特别地，本专利技术涉及生产钛酸锂的低成本有效方法。本专利技术还涉及通过该方法生产的钛酸锂，和包含它的电极活性材料和蓄电器件。
技术介绍
作为蓄电器件用材料开发的钛酸锂作为安全性和寿命性能优异的电极活性材料用于蓄电器件，特别是用于锂二次电池组的负电极活性材料。锂二次电池组作为用于便携式器件等电源的小电池组的用途快速蔓延。此外，开发大锂二次电池组用于发电工业中或车辆等上。用于大锂二次电池组的电极活性材料需要长期可靠性和高输入/输出特性，且由于安全性和寿命性能优异，钛酸锂作为负电极活性材料的用途特别是有希望的。钛酸锂的实例包括如专利文献I中所述的几种化合物。专利文献I描述了通式LixTiyO4表示的化合物，其中0.8≤X≤1.4且1.6≤y≤2.2，包括典型实例LiTi2O4'Lil33Til66O4和Lia8Ti2.204。生产钛酸锂的已知方法的实例包括:通过将预定量的锂化合物和钛化合物在溶剂中混合、将混合物干燥并将干混合物烧制的湿方法(专利文献2);通过将混合物喷雾干燥以在湿方法中干燥的喷雾干燥方法(专利文献3);通过将预定量的锂化合物和钛化合物干混合并将混合物烧制的干方法(专利文献I和4)。引用目录专利文献专利文献I JP06_275263A专利文献2 JP2OOl-2I3622A专利文献3 JP2OOl-1922O8A专利文献4 JP2000-302547A专利技术概述技术问题在干方法和湿方法中，将锂化合物和钛化合物烧制以产生钛酸锂。由于相应原料之间的固相扩散反应，低反应性容易容许保留具有不同组成的副产物或不同于目标钛酸锂的未反应原料。这妨碍使用钛酸锂的电池组具有足够的电功率。同时，尽管较高的烧制温度改进反应性，容易发生锂的挥发损失，并促进钛酸锂粒子的收缩、烧结和晶粒生长，导致钛酸锂粒子比表面积降低。这容易导致使用钛酸锂的电池组的比率特征降低。问题的解决方法专利技术人进行了关于通过锂化合物与钛化合物之间的反应性改进而有效地生产目标钛酸锂的方法的认真研究，并发现该问题可通过加热至少钛化合物和稍后所述体积平均粒径为5 μ m或更小的锂化合物而解决，因此完成了本专利技术。专利技术的有利效果本专利技术使用体积平均粒径为5 μ m或更小的锂化合物以改进钛化合物与锂化合物的反应性。因此，可有效地生产目标钛酸锂。根据本专利技术方法，较少形成具有不同组成的亚相，保留较少的未反应原料，烧结进行地较不快，且比表面积较少地降低。目标钛酸锂可以在比常规生产方法中更低的加热温度下可靠且稳定地产生。通过本方法生产的钛酸锂作为电极活性材料的用途容许生产在电池组特征，特别是比率特征方法优异的蓄电器件。附图简述图1为阐述试样1、4和6的粉末X射线衍射图的图表。图2为阐述试样A和试样B的蓄电器件的比率特征的图。实施方案详述本说明书中所用测量方法描述于下文中。比表面积在本说明书中，比表面积通过单点BET氮吸附测量。由Yuasa-1onics C0., Ltd.制备的 Monosorb 或由 Quantachrome Instruments 制备的 Monosorb MS-22 用作测量装置。粒径(锂化合物)在本说明书中，锂化合物的平均粒径为通过激光衍射方法测量的体积平均粒径。体积平均粒径用激光衍射/扩散粒度分布测量装置使用乙醇作为分散介质测量。在测量中，将乙醇的折射率设置为1.360，且锂化合物的折射率相应于化合物的物种设置。例如，当锂化合物为碳酸锂时，将折射率设置为1.500。作为激光衍射/扩散粒度分布测量装置，使用由 Horiba, Ltd.制备的 LA-950`。粒径(钛化合物)在本说明书中，钛化合物的初级粒子的平均粒径为在透射电子显微镜(电子显微镜方法)的图像中100个初级粒子的粒径的平均值。在本说明书中，钛化合物的二次粒子的平均二次粒子粒径为通过激光衍射方法测量的体积平均粒径。体积平均粒径用激光衍射/散射粒度分布测量装置使用纯水作为分散介质测量。在测量中，将纯水的折射率设置为1.333，且钛化合物的折射率相应于化合物的物种而适当地设置。例如，当钛化合物为锐钛矿型氧化钛时，将折射率设置为2.520。作为激光衍射/散射粒度分布测量装置，使用由Horiba，Ltd.制备的LA-950。粒径(前体混合物)在本说明书中，钛酸锂前体混合物的平均粒径为通过激光衍射方法测量的体积平均粒径。体积平均粒径用激光衍射/散射粒度分布测量装置使用乙醇作为分散介质测量。在测量中，将乙醇的折射率设置为1.360，并将测量粒子的折射率设置为锂化合物物种的值。例如，当锂化合物为碳酸锂时，将折射率设置为1.567。作为激光衍射/散射粒度分布测量装置，使用由Horiba，Ltd.制备的LA-950。粒径(钛酸锂)在本说明书中，钛酸锂的初级粒子的平均粒径为在透射电子显微镜(电子显微镜方法)的图像中100个初级粒子的粒径的平均值。在本说明书中，钛酸锂的二次粒子的平均二次粒子粒径为通过激光衍射方法测量的体积平均粒径。体积平均粒径用激光衍射/散射粒度分布测量装置使用纯水作为分散介质测量。在测量中，将水的折射率设置为1.333，且钛酸锂的折射率相应于化合物的物种适当地设置。当钛酸锂为Li4Ti5O12时，将折射率设置为2.700。作为激光衍射/散射粒度分布测量装置，由Horiba，Ltd.制备的LA-950用于本专利技术中。堆积密度在本说明书中，堆积密度通过圆筒方法得到(由放入量筒中的试样的体积和质量计算)。杂质在本说明书中，作为杂质的钠和钾通过原子吸收光谱测量，SO4和氯通过离子色谱方法或用荧光X射线分析仪测量，且其它元素如硅、钙、铁、铬、镍、锰、铜、锌、铝、镁、铌和锆通过ICP方法测量。SO4用荧光X射线分析仪(RIGAKU RIX-2200)测量。下面描述本专利技术。本专利技术涉及，所述方法包括将至少以下两种化合物加热:(I)钛化合物；和(2)体积平均粒径为5μπι或更小的锂化合物。(I)钛化合物所用钛化合物可包括无机钛化合物和有机钛化合物如钛醇盐。无机钛化合物的实例包括钛酸化合物，例如TiO (OH) 2或TiO2.H2O表示的偏钛酸，和Ti (OH) 4或TiO2.2Η20表示的原钛酸，氧化钛(结晶氧化钛如金红石型、锐钛矿型、板钛矿型和青铜型氧化钛，或无定形氧化钛)及其混合物。氧化钛可以为在X射线衍射图中具有来自单一晶体结构的衍射峰的一类氧化钛，或具有来自多个晶体结构的衍射峰如来自锐钛矿的衍射峰和来自金红石的衍射峰的一类氧化钛。特别地，优选结晶氧化钛。钛化合物优选由细粒子组成，产生与锂化合物的高反应性。平均初级粒子粒径(电子显微镜方法)优选为0.001-0.3μπι，更优选0.005-0.3 μ m，进一步优选0.01-0.3 μ m，此外优选0.04-0.28 μ m。钛化合物优选具有大比表面积，产生与锂化合物的高反应性。比表面积优选为20-300m2/g，更优选50-300m2/g，进一步优选60_300m2/g，此外优选60-100m2/g。在使用由钛化合物制粒的二次粒子的情况下，平均二次粒子粒径(激光衍射方法)优选为0.05-5 μ m，更优选0.1-3.0ym,进一步优选0.5-2.0ym0钛化合物优选具有高纯度，通常90重量％或更多，更优选99重量％或更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.28 JP 100660/20111.一种生产钛酸锂的方法，其包括将至少以下两种材料加热: (1)钛化合物；和 (2)通过激光衍射方法测量的体积平均粒径为5μ m或更小的锂化合物。2.根据权利要求1的生产钛酸锂的方法，其中将锂化合物压碎以具有5μ m或更小的体积平均粒径。3.根据权利要求1或2的生产钛酸锂的方法，其中钛化合物具有通过激光衍射方法测量的0.5-5 μ m的体积平均粒径。4.根据权利要求1-3中任一项的生产钛酸锂的方法，其中锂化合物的体积平均粒径(Bum)与钛化合物的体积平均粒径(Aym)的比(B/A)为0.1-8。5.根据权利要求1-4中任一项的生产钛酸锂的方法，其中钛酸锂具有通过以下表达式I表示的95%或更多的单相比率: (表达式I)单相比率(%)=100Χ (1-Σ (YiA)) 其中X为目标钛酸锂的主峰强度且Yi表示各亚相的主峰强度，其分别以通过Cu-Ka射线的粉末X射线衍射测量。6.根据权利要求1-5中任一项的生产钛酸锂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹岛和良，竹内亘久，本间昌利，奥田悠介，
申请(专利权)人：石原产业株式会社，
类型：
国别省市：