4V級リチウム二次電池正極用金属酸化物の低温合成と評価

4V級のリチウム二次電池正極剤にはコバルト酸リチウムやニッケル酸リチウムなどが知られており、実用化が図られている。しかし資源的な問題や価格などの点あるいは合成が困難であるなどの点でこれらの材料は弱点を有している。本研究では資源的に豊富かつこれまでも電池材料として使われてきたマンガン系の酸化物を4V級リチウム二次電池の正極材料とすること、なおかつこれまでは高温で合成されてきたリチウム含有マンガン系酸化物を比較的低温で合成することを目的とした。種々のリチウム塩を用いてみた結果、分解温度ができるだけ低いリチウム塩(硝酸リチウム)がよい結果を与えた。水酸化リチウムや炭酸リチウムなどは分解温度が高く、低温での合成には使用できなかった。マンガン源には種々の二酸化マンガンあるいは低級のマンガン酸化物を用いたが、二酸化マンガンよりも3価のマンガン酸化物がよりよい結果を与えた。結果として、原料となるマンガン系の酸化物(ここではMnOOHなど)を細かく粉砕する、あるいはリチウム塩を含む水溶液中に浸した後そのまま焼成するなどの方法により、これまでよりも低い温度(摂氏500度程度)でも4V級の正極剤として使用できるリチウム含有マンガン系酸化物を合成することができた。

4V級のリチウム二次電池正極剤にはコバルト酸リチウムやニッケル酸リチウムなどが知られており、実用化が図られている。しかし資源的な問題や価格などの点あるいは合成が困難であるなどの点でこれらの材料は弱点を有している。本研究では資源的に豊富かつこれまでも電池材料として使われてきたマンガン系の酸化物を4V級リチウム二次電池の正極材料とすること、なおかつこれまでは高温で合成されてきたリチウム含有マンガン系酸化物を比較的低温で合成することを目的とした。種々のリチウム塩を用いてみた結果、分解温度ができるだけ低いリチウム塩(硝酸リチウム)がよい結果を与えた。水酸化リチウムや炭酸リチウムなどは分解温度が高く、低温での合成には使用できなかった。マンガン源には種々の二酸化マンガンあるいは低級のマンガン酸化物を用いたが、二酸化マンガンよりも3価のマンガン酸化物がよりよい結果を与えた。結果として、原料となるマンガン系の酸化物(ここではMnOOHなど)を細かく粉砕する、あるいはリチウム塩を含む水溶液中に浸した後そのまま焼成するなどの方法により、これまでよりも低い温度(摂氏500度程度)でも4V級の正極剤として使用できるリチウム含有マンガン系酸化物を合成することができた。