用於含鋰化合物的熱處理容器的製造方法
2023-10-05 22:56:09
用於含鋰化合物的熱處理容器的製造方法
【專利摘要】本發明的用於含鋰化合物的熱處理容器，當熱處理含鋰化合物時用於盛裝含鋰化合物，其特徵在於，當全部為100質量%時，含有60～95質量%的氧化鋁，且空隙率為10～30%。
【專利說明】用於含鋰化合物的熱處理容器
【技術領域】
[0001]本發明涉及當熱處理含鋰化合物時使用的用於含鋰化合物的熱處理容器。
【背景技術】
[0002]各種化合物、特別是無機類化合物是通過熱處理工藝製造。通常，熱處理是在耐熱性的熱處理容器中盛裝被熱處理化合物(無機類化合物或其原料)的狀態下通過加熱來進行。熱處理容器不僅要求耐熱性，還要求對於被熱處理化合物的穩定性。
[0003]通過上述熱處理工藝製造的無機類化合物之一，有含鋰化合物。含鋰化合物是例如用於鋰離子電池的正極活性材料。作為含鋰化合物，可以例示出LiMnO2類化合物、LiNil73Col73Mnl73O2類化合物、LiMn2O4類化合物、LiCoO2類化合物、LiNiO2類化合物。
[0004]鋰離子電池用正極活性材料(含鋰化合物)通過燒成原料粉末而製造。該含鋰化合物的熱處理(燒成)，一般收納在以氧化鋁、多鋁紅柱石、堇青石、尖晶石等具備耐熱性的材料作為主要構成成分而 燒成的容器(匣缽)中進行。匣缽例如記載在特開2009-292704號公報中。
[0005]以堇青石為主要成分的匣缽，具有高抗熱震性。然而，與含鋰化合物反應活性高，所以存在因反應產物的混入而熱處理後的含鋰化合物純度下降的問題。特別是，鋰離子電池的正極活性材料中，若混入這種雜質，則不僅會導致鋰離子電池的電池性能下降，還存在成為發生短路的來源的風險。
[0006]此外，以氧化鋁或尖晶石為主要成分的匣缽，與含鋰化合物反應活性低。然而，熱膨脹係數高，且這些成分的含有率越高，存在因熱衝擊容易開裂的問題。因此，很難使氧化招或尖晶石的含有率聞。
[0007]在特開2009-292704號公報中，記載有由尖晶石、堇青石、多鋁紅柱石形成的匣缽。這些材料，具有上述問題。
[0008]在先技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:特開2009-292704號公報
【發明內容】
[0011]發明所要解決的問題
[0012]本發明鑑於上述實際情況而提出，其目的在於提供一種能夠抑制含鋰化合物被汙染且抗熱震性優異的用於含鋰化合物的熱處理容器。
[0013]解決問題的方法
[0014]為了解決上述問題，本發明人等反覆研究用於含鋰化合物的熱處理容器的結果，完成了本發明。
[0015]即，本發明的用於含鋰化合物的熱處理容器，當熱處理含鋰化合物時用於盛裝含鋰化合物，其特徵在於，當所述容器的全部質量為100質量％時，含有60~95質量％的氧化鋁(Al2O3)，且空隙率為10~30%。
[0016]本發明的用於含鋰化合物的熱處理容器，當其全部質量為100質量％時，優選含有5~30質量％的二氧化矽(SiO2)。
[0017]本發明的用於含鋰化合物的熱處理容器，優選，由氧化鋁和多鋁紅柱石形成。
[0018]發明效果
[0019]由於含有60~95質量％的大量的氧化鋁，抑制了本發明的用於含鋰化合物的熱
處理容器與含鋰化合物的反應。而且，空隙率為10~30%，抑制了所述容器受熱衝擊時開
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[0020]即，本發明的用於含鋰化合物的熱處理容器，由於抑制與含鋰化合物反應，從而能夠抑制反應產物汙染含鋰化合物，且抑制因熱衝擊開裂(損壞)。
【具體實施方式】
[0021](用於含鋰化合物的熱處理容器)
[0022]本發明的用於含鋰化合物的熱處理容器(以下稱為本發明的熱處理容器)是，當熱處理含鋰化合物時盛裝含鋰化合物的用於含鋰化合物的熱處理容器。在本發明的熱處理容器中進行熱處理的含鋰化合物，只要是在其化學式中包含鋰(Li)的化合物均可。進一步，也可以是混合有含有鋰的化合物的混合物。
[0023]而且，本發明的熱處理容器，含有大量的對被熱處理的含鋰化合物(被熱處理化合物)反應活性低的材料(氧化鋁)(作為主要構成成分)，且空隙率調節為10~30%。
[0024]而且，本發明的熱處理容器，當所述容器的全部質量為100質量％時，含有60~95質量％的氧化鋁(Al2O3)。
[0025]本發明的熱處理容器的主要構成成分的氧化鋁是，對含鋰化合物反應活性低的材料。也就是說，本發明的熱處理容器，由於含有大量的氧化鋁，所以當熱處理含鋰化合物時，能夠抑制含鋰化合物與熱處理容器反應以及抑制生成反應產物。其結果，能夠抑制被熱處理的含鋰化合物被反應產物汙染。
[0026]而且，本發明的熱處理容器，當所述容器的全部質量為100質量％時，含有60~95質量％的氧化鋁。由於含有60~ 95質量％的氧化鋁，從而能夠抑制所述容器與含鋰化合物反應的同時，提高抗熱震性。在此，若氧化鋁的含有比例低於60質量％時，所述容器容易與含鋰化合物發生反應，而超出95質量％時，熱處理容器容易開裂。更優選的含有比例為70~90質量％。
[0027]此外，本發明的熱處理容器，空隙率為10~30%。由於空隙率在該範圍內，所以熱處理容器的抗熱震性提高。若空隙率小於該範圍，則所述容器由於熱處理容易開裂，若超出該範圍，則由於鋰侵蝕造成剝離。優選，空隙率為15~25%。
[0028]本發明的熱處理容器，當其全部質量為100質量％時，優選含有5~30質量％的二氧化矽(SiO2)。二氧化矽是有效提高熱處理容器的抗熱震性的化合物。此外，由於二氧化矽具有與被熱處理的含鋰化合物的反應活性，所以優選其含有量較少。若二氧化矽的含有比例小於該範圍時，氧化鋁的含有比例相對增加，從而抗熱震性下降，熱處理容器容易開裂(損傷)。此外，若含有比例超出該範圍時，所述容器容易與含鋰化合物發生反應，含鋰化合物由於反應產物容易受汙染。因此，通過使二氧化矽的含有量在該範圍內，能夠提高熱處理容器的抗熱震性的同時，抑制含鋰化合物被汙染。更優選二氧化矽的含有比例為10~
20質量％。
[0029]本發明的熱處理容器，優選由氧化鋁和多鋁紅柱石形成。氧化鋁是由化學式Al2O3表示的化合物，多鋁紅柱石是氧化鋁(Al2O3)和二氧化矽(SiO2)的化合物(鋁矽酸鹽)，具有Al6O13Si2的組成式。也就是說，由於由氧化鋁和多鋁紅柱石形成，所以所述容器不含有容易與含鋰化合物發生反應的物質(化合物)，從而本發明的熱處理容器能夠提高抗熱震性的同時，抑制含鋰化合物被汙染。在本發明中，所述容器優選不含有容易與含鋰化合物發生反應的物質(化合物)，作為這種物質，可以例示出氧化鎂(MgO)。在此，由氧化鋁和多鋁紅柱石形成是指，不僅僅由氧化鋁和多鋁紅柱石形成，也包括以氧化鋁和多鋁紅柱石為主要成分形成的情況。還有，在本發明中，也可以含有不可避免的雜質。
[0030]本發明的熱處理容器，優選僅由氧化鋁和多鋁紅柱石形成。由於僅由氧化鋁和多鋁紅柱石形成，所以所述容器不含有與含鋰化合物具有反應活性的其它無機元素，從而本發明的熱處理容器能夠提高抗熱震性的同時，抑制含鋰化合物被汙染。例如，作為現有匣缽的主要構成材料的堇青石中含有氧化鎂，該氧化鎂與含鋰化合物發生反應而生成反應產物。
[0031]在本發明的熱處理容器中，對含鋰化合物實施的熱處理，不僅包括含鋰化合物由本發明的熱處理容器盛裝的狀態下對其進行加熱的處理，還包括為了生成含鋰化合物而進行加熱(燒成)的處理。即，並不限制熱處理溫度。此外，關於熱處理時的氣氛，除了優選不與熱處理容器發生反應之外，並不特別限定。
[0032]本發明的熱處理容器，只要是能夠放置(盛裝)含鋰化合物的形狀，對其形狀並不特別限定。例如，可以舉出將含鋰化合物放置(盛裝、固定)在其上表面的大致板狀形狀、上方或側方開口的槽狀(筒狀)形狀、用蓋部件覆蓋槽狀(筒狀)開口的封閉形狀(所謂匣缽)等形狀。還有，在本發明的熱處理容器中，不與含鋰化合物接觸的部分，也可以由不同材料形成。
[0033]此時，在本發明的熱處理容器中被熱處理的含鋰化合物，也可以以粉末狀、被成形的成形體等任一形態由熱處理容器盛裝。
[0034](用於含鋰化合物的熱處理容器的製造方法)
[0035]本發明的用於含鋰化合物的熱處理容器，其製造方法並不特別限定，只要是由規定材料製造成具有規定範圍的空隙率的製造方法均可。
[0036]例如，熱處理容器能夠通過混合粒度(粒徑)不同的粉末而成形、燒成規定形狀來製得。此時，使得熱處理容器的空隙率在規定範圍(10~30%)內的進行成形、燒成。此外，也可以適當實施乾燥工藝等工藝。
[0037]實施例
[0038]下面，用實施例詳細說明本發明。
[0039]作為本發明的實施例，製造出板狀的用於含鋰化合物的熱處理容器。
[0040](實施例)
[0041]將氧化鋁粉末、多鋁紅柱石粉末及其它添加劑，按表1所示的質量份稱重，並充分混合。
[0042]將充分混合的混合粉末壓成正方形的板狀。該成形通過加壓6kN/ Cm 2的壓力進行。
[0043]接著，自然乾燥成形體之後，保持在1350°C的大氣氣氛下燒結5個小時(燒成)。
[0044]燒成後，放置冷卻，製造出板狀的用於含鋰化合物的熱處理容器(試樣I~2)。
【權利要求】
1.一種用於含鋰化合物的熱處理容器，當熱處理含鋰化合物時用於盛裝該含鋰化合物，其特徵在於， 當所述容器的全部質量為100質量％時，含有60~95質量％的氧化鋁，且空隙率為10 ~30%O
2.根據權利要求1所述的用於含鋰化合物的熱處理容器， 當所述容器的全部質量為100質量％時，含有5~30質量％的二氧化矽。
3.根據權利要求1所述的用於含鋰化合物的熱處理容器， 由氧化鋁和多 鋁紅柱石形成。
【文檔編號】H01M4/04GK103476733SQ201180069879
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2011年6月28日 優先權日:2011年3月30日
【發明者】小池康太, 阿知波敬, 神谷孝廣 申請人:東京窯業株式會社