[发明专利]用于钛酸锂生产的钛原料和使用它生产钛酸锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于钛酸锂生产的钛原料和使用它生产钛酸锂的方法。更特别地，本发明涉及生产钛酸锂的低成本有效方法和适于该方法的钛原料。本发明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。

背景技术

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的负电极活性材料。锂二次电池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，已经开发大锂二次电池用于发电工业中或车辆等上。用于大锂二次电池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1中所述的几种化合物。专利文献1描述了通式Li_xTi_yO₄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、Li_1.33Ti_1.66O₄和Li_0.8Ti_2.2O₄。生产钛酸锂的已知方法的实例包括：湿方法，其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燥的混合物烧制(专利文献2)；喷雾干燥方法，其通过将混合物喷雾干燥以在湿方法中干燥(专利文献3)；干方法，其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(专利文献1和4)。

引用目录

专利文献

专利文献1：JP06-275263A

专利文献2：JP2001-213622A

专利文献3：JP2001-192208A

专利文献4：JP2000-302547A

发明概述

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容量。同时，尽管较高的烧制温度改进反应性，但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。

问题的解决方案

发明人认为钛原料和锂原料以混合状态尽可能均匀地反应是重要的以改进锂化合物与钛化合物之间的反应性。由于关于有效生产目标钛酸锂的方法的认真研究，发明人发现该问题可通过使用至少含有比表面积在指定范围内的钛氧化物的钛原料作为用于钛酸锂生产的钛原料解决；由此完成本发明。

发明的有利效果

生产本发明钛酸锂的方法使用用于钛酸锂生产的钛原料，其包含通过单点BET氮吸附测量比表面积为50-450m²/g的钛氧化物。这容许钛原料和锂原料容易以均匀状态混合，从而改进钛原料与锂原料的反应性。因此，可有效地生产目标钛酸锂。

根据本发明方法，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使用常规钛原料的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，特别是比率特征方面优异的蓄电器件。

附图简述

图1为阐述蓄电器件的试样A和B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-Ionics Co.，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/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，且锂化合物的折射率相应于化合物的物种适当地设置。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/散射粒度分布测量装置，使用由Horiba，Ltd.制备的LA-950。

粒径(钛原料)