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特開2024-99846過酸化リチウムの粒度調節方法および粒度が調節されたリチウム酸化物の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024099846
(43)【公開日】2024-07-25
(54)【発明の名称】過酸化リチウムの粒度調節方法および粒度が調節されたリチウム酸化物の製造方法
(51)【国際特許分類】
C01B 15/043 20060101AFI20240718BHJP
【ＦＩ】
C01B15/043
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024076570
(22)【出願日】2024-05-09
(62)【分割の表示】P 2022538272の分割
【原出願日】2020-12-07
(31)【優先権主張番号】10-2019-0172033
(32)【優先日】2019-12-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】592000691
【氏名又は名称】ポスコホールディングス インコーポレーティッド
(71)【出願人】
【識別番号】592000705
【氏名又は名称】リサーチ インスティチュート オブ インダストリアル サイエンス アンド テクノロジー
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100111235
【弁理士】
【氏名又は名称】原 裕子
(74)【代理人】
【識別番号】100195257
【弁理士】
【氏名又は名称】大渕 一志
(72)【発明者】
【氏名】イ、 ジェ ミュン
(72)【発明者】
【氏名】アン、 ジュン―キュ
(72)【発明者】
【氏名】ジョン、 ウ チョル
(72)【発明者】
【氏名】ジュン、 キ エク
(72)【発明者】
【氏名】パク、 ジュン クァン
(72)【発明者】
【氏名】キム、 サン ウォン
(57)【要約】 （修正有）
【課題】酸化リチウムの粒度および形状を調節可能な酸化リチウムの製造方法を提供する。
【解決手段】２段階水酸化リチウム湿式変換法を使用する、酸化リチウムの製造方法とする。第１段階で水酸化リチウムを過酸化水素水と反応させて中間物質としてＬｉ２Ｏ２を合成する時に、反応器内攪拌機のチップ速度を調節して、酸化リチウムの粒度および形状を製造過程で制御できる。第２段階で、中間生成物Ｌｉ２Ｏ２がＬｉ２Ｏに変換中にＬｉ２Ｏ２の直径が１０～４０％程度減少するが、中間生成物と同一な形状のＬｉ２Ｏが合成される。
【選択図】図１
【解決手段】２段階水酸化リチウム湿式変換法を使用する、酸化リチウムの製造方法とする。第１段階で水酸化リチウムを過酸化水素水と反応させて中間物質としてＬｉ２Ｏ２を合成する時に、反応器内攪拌機のチップ速度を調節して、酸化リチウムの粒度および形状を製造過程で制御できる。第２段階で、中間生成物Ｌｉ２Ｏ２がＬｉ２Ｏに変換中にＬｉ２Ｏ２の直径が１０～４０％程度減少するが、中間生成物と同一な形状のＬｉ２Ｏが合成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水酸化リチウム水和物を過酸化水素と反応器内で反応させて過酸化リチウムを製造する
方法で生成される過酸化リチウムの粒度を調節する方法であって、
前記過酸化リチウムの形状は球形であり、
粒度は反応器内攪拌機のチップ速度を調節して決定され、
前記チップ速度は、下記式：
Ｖ_ｔｉｐ＝２ｐｉ×Ｒ_ｉｍｐｅｌｌｏｒ＊（ＲＰＭ）／６０
（上記式中、Ｖ－ｔｉｐはチップ速度であり、Ｐｉは円周率であり、Ｒ－ｉｍｐｅｌｌ
ｏｒは攪拌機ブレードの半径であり、ＲＰＭは攪拌機ブレードの分当り回転数である）
によって計算される、
過酸化リチウムの粒度を調節する方法。
方法で生成される過酸化リチウムの粒度を調節する方法であって、
前記過酸化リチウムの形状は球形であり、
粒度は反応器内攪拌機のチップ速度を調節して決定され、
前記チップ速度は、下記式：
Ｖ_ｔｉｐ＝２ｐｉ×Ｒ_ｉｍｐｅｌｌｏｒ＊（ＲＰＭ）／６０
（上記式中、Ｖ－ｔｉｐはチップ速度であり、Ｐｉは円周率であり、Ｒ－ｉｍｐｅｌｌ
ｏｒは攪拌機ブレードの半径であり、ＲＰＭは攪拌機ブレードの分当り回転数である）
によって計算される、
過酸化リチウムの粒度を調節する方法。
【請求項2】
前記生成される過酸化リチウムの粒子大きさは、１μｍ～１３０μｍの範囲である、請
求項１に記載の過酸化リチウムの粒度を調節する方法。
求項１に記載の過酸化リチウムの粒度を調節する方法。
【請求項3】
前記過酸化水素と水酸化リチウム水和物の当量比は１：４～１：１である、請求項１に
記載の過酸化リチウムの粒度を調節する方法。
記載の過酸化リチウムの粒度を調節する方法。
【請求項4】
前記反応温度は３０～６０℃の範囲であり、反応時間は１分以上であるか、３０分～９
０分である、請求項１に記載の過酸化リチウムの粒度を調節する方法。
０分である、請求項１に記載の過酸化リチウムの粒度を調節する方法。
【請求項5】
（１）水酸化リチウム水和物を過酸化水素と反応させて過酸化リチウムを製造する段階
；および
（２）前記過酸化リチウムを不活性雰囲気下で高温分解して酸化リチウムを製造する段
階
を含む、粒度が調節されたリチウム酸化物の製造方法であって、
前記（１）段階で過酸化リチウムの粒度は反応器内攪拌機のチップ速度を調節して決定
され、
前記チップ速度は下記式：
Ｖ_ｔｉｐ＝２ｐｉ×Ｒ_ｉｍｐｅｌｌｏｒ＊（ＲＰＭ）／６０
（上記式中、Ｖ－ｔｉｐはチップ速度であり、Ｐｉは円周率であり、Ｒ－ｉｍｐｅｌｌ
ｏｒは攪拌機ブレードの半径であり、ＲＰＭは攪拌機ブレードの分当り回転数である）
によって計算される、
粒度が調節されたリチウム酸化物の製造方法。
；および
（２）前記過酸化リチウムを不活性雰囲気下で高温分解して酸化リチウムを製造する段
階
を含む、粒度が調節されたリチウム酸化物の製造方法であって、
前記（１）段階で過酸化リチウムの粒度は反応器内攪拌機のチップ速度を調節して決定
され、
前記チップ速度は下記式：
Ｖ_ｔｉｐ＝２ｐｉ×Ｒ_ｉｍｐｅｌｌｏｒ＊（ＲＰＭ）／６０
（上記式中、Ｖ－ｔｉｐはチップ速度であり、Ｐｉは円周率であり、Ｒ－ｉｍｐｅｌｌ
ｏｒは攪拌機ブレードの半径であり、ＲＰＭは攪拌機ブレードの分当り回転数である）
によって計算される、
粒度が調節されたリチウム酸化物の製造方法。
【請求項6】
前記（２）段階で生成される酸化リチウムの粒度は下記式：
（酸化リチウム粒度）＝ａ×ｅｘｐ（ｂ×Ｖ－ｔｉｐ）、ａ、ｂは工程定数
（ａ、ｂはエンジニアリング定数値であって、２０＜ａ＜６０であり、－０．３＜ｂ＜
－０．１である）
によって決定される、請求項５に記載の製造方法。
（酸化リチウム粒度）＝ａ×ｅｘｐ（ｂ×Ｖ－ｔｉｐ）、ａ、ｂは工程定数
（ａ、ｂはエンジニアリング定数値であって、２０＜ａ＜６０であり、－０．３＜ｂ＜
－０．１である）
によって決定される、請求項５に記載の製造方法。
【請求項7】
前記（２）段階で生成される酸化リチウムの粒子大きさは、（１）段階で生成される過
酸化リチウム粒子大きさの５０～８０％、または６０～７０％である、請求項５に記載の
製造方法。
酸化リチウム粒子大きさの５０～８０％、または６０～７０％である、請求項５に記載の
製造方法。
【請求項8】
前記（２）段階で生成される酸化リチウムの粒子大きさは、（１）段階で生成される過
酸化リチウム粒子大きさの６０～７０％である、請求項５に記載の製造方法。
酸化リチウム粒子大きさの６０～７０％である、請求項５に記載の製造方法。
【請求項9】
前記（１）段階で反応器内攪拌機のチップ速度は０．２ｍ／ｓｅｃ．～２０ｍ／ｓｅｃ
．の範囲である、請求項５に記載の製造方法。
．の範囲である、請求項５に記載の製造方法。
【請求項10】
または１μｍ～１００μｍの範囲の大きさである、請求項５に記載の製造方法。
【請求項11】
チップ速度が速くなるほど生成される粒子の大きさが小さくなる、請求項５に記載の製
造方法。
造方法。
【請求項12】
前記（２）段階で反応温度は３００℃以上である、請求項５に記載の製造方法。
【請求項13】
前記（２）段階の反応時間は１０分以上であるか、３０分～３時間である、請求項５に
記載の製造方法。
記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、酸化リチウムを製造する新たな方法に関する。本発明では酸化リチウムの粒
度が製造過程で制御できる。また、本発明は、このような製造方法によって製造された粒
度が制御された酸化リチウムに関する。
度が製造過程で制御できる。また、本発明は、このような製造方法によって製造された粒
度が制御された酸化リチウムに関する。
【背景技術】
【0002】
最近、高価の高純度酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）がリチウムリッチ遷移金属酸化物の合成
原料として使用されている。リチウムリッチ遷移金属酸化物は、リチウムイオン電池不可
逆容量改善用正極添加剤（あるいは過電圧防止剤）、ＬＩＣ（Ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｏｎ
ｃａｐａｃｉｔｏｒ）および負極材リチオ化処理（Ｌｉｔｈｉａｔｉｏｎ）で高反応性リ
チウム原料として使用される。リチウムリッチ金属酸化物は、金属酸化物と酸化リチウム
を混合後、不活性雰囲気下で熱処理して合成される。
原料として使用されている。リチウムリッチ遷移金属酸化物は、リチウムイオン電池不可
逆容量改善用正極添加剤（あるいは過電圧防止剤）、ＬＩＣ（Ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｏｎ
ｃａｐａｃｉｔｏｒ）および負極材リチオ化処理（Ｌｉｔｈｉａｔｉｏｎ）で高反応性リ
チウム原料として使用される。リチウムリッチ金属酸化物は、金属酸化物と酸化リチウム
を混合後、不活性雰囲気下で熱処理して合成される。
【0003】
従来、酸化リチウムを製造する複数の方法が公知されている。一例として、酸化リチウ
ムは、乾燥雰囲気下、２５０℃以上の温度でＨ２ＯおよびＣＯ２を調節して金属リチウム
を酸化させることによって製造された。この方法は、反応が速いという長所があるが、液
状Ｌｉが反応ルツボに吸着され、反応でＨ２ＯおよびＣＯ２を調節する過程が必要である
という短所がある。
ムは、乾燥雰囲気下、２５０℃以上の温度でＨ２ＯおよびＣＯ２を調節して金属リチウム
を酸化させることによって製造された。この方法は、反応が速いという長所があるが、液
状Ｌｉが反応ルツボに吸着され、反応でＨ２ＯおよびＣＯ２を調節する過程が必要である
という短所がある。
【0004】
水酸化リチウムを分解して酸化リチウムを製造する方法では、真空下、７００℃以上の
温度または真空下、２００～３００℃の温度で下記反応式によって、水酸化リチウムを分
解して液体水酸化リチウムを得て、これを再び分解して酸化リチウムを得た。
温度または真空下、２００～３００℃の温度で下記反応式によって、水酸化リチウムを分
解して液体水酸化リチウムを得て、これを再び分解して酸化リチウムを得た。
【0005】
ＬｉＯＨ－Ｈ２Ｏ（ｓ）－＞ＬｉＯＨ（ｓ）；２ＬｉＯＨ（Ｌ）－＞Ｌｉ２Ｏ（ｓ）＋
Ｈ２Ｏ（ｇ）ｏｒ２ＬｉＯＨ（ｓ）－＞Ｌｉ２Ｏ（ｓ）＋Ｈ２Ｏ（ｇ）
Ｈ２Ｏ（ｇ）ｏｒ２ＬｉＯＨ（ｓ）－＞Ｌｉ２Ｏ（ｓ）＋Ｈ２Ｏ（ｇ）
【0006】
７００℃以上の温度で反応を行う場合、反応が速いという長所があるが、また液状Ｌｉ
が反応ルツボに吸着され反応時にＣＯ２を制御しにくいという短所があり、２００～３０
０℃の温度で反応を行う場合、低い反応温度が要求されるという長所があるが、反応に高
度な真空状態が要求されるという短所がある。
が反応ルツボに吸着され反応時にＣＯ２を制御しにくいという短所があり、２００～３０
０℃の温度で反応を行う場合、低い反応温度が要求されるという長所があるが、反応に高
度な真空状態が要求されるという短所がある。
【0007】
水酸化リチウム湿式変換法で酸化リチウムを製造する方法では、常温で下記反応式によ
って過酸化リチウムを得て、これを再び分解して酸化リチウムを得た。
って過酸化リチウムを得て、これを再び分解して酸化リチウムを得た。
【0008】
２ＬｉＯＨ－ｘＨ２Ｏ（ｓ）－＞Ｌｉ２Ｏ２（ｓ）；Ｌｉ２Ｏ２（ｓ）－＞Ｌｉ２Ｏ（
ｓ）＋１／２Ｏ２（ｇ）
ｓ）＋１／２Ｏ２（ｇ）
【0009】
この方法では低い反応温度が要求されるという長所があるが、Ｈ２Ｏ２、ＭｅＯＨなど
の試薬が必要であるという短所がある。
の試薬が必要であるという短所がある。
【0010】
炭酸リチウム分解法で酸化リチウムを製造する方法では、反応式Ｌｉ２ＣＯ３（ｓ）－
＞Ｌｉ２Ｏ（ｓ）＋ＣＯ２（ｇ）によって低いＰＣＯ２雰囲気下、９００℃以上の温度で
反応が行われ、原料費用が低廉であるという長所があるが、反応速度が遅く、実際活用の
ためには１２００℃以上の高温が要求されるという短所がある。
＞Ｌｉ２Ｏ（ｓ）＋ＣＯ２（ｇ）によって低いＰＣＯ２雰囲気下、９００℃以上の温度で
反応が行われ、原料費用が低廉であるという長所があるが、反応速度が遅く、実際活用の
ためには１２００℃以上の高温が要求されるという短所がある。
【0011】
硝酸リチウム分解法で酸化リチウムを製造する方法では、反応式２ＬｉＮＯ３（ｓ）－
＞Ｌｉ２Ｏ（ｓ）＋２ＮＯ２（ｇ）＋１／２Ｏ２（ｇ）によって９００℃以上の温度で反
応が行われ、反応速度が速いという長所があるが、原料が高くＮＯｘ除去工程が伴われる
という短所がある。
＞Ｌｉ２Ｏ（ｓ）＋２ＮＯ２（ｇ）＋１／２Ｏ２（ｇ）によって９００℃以上の温度で反
応が行われ、反応速度が速いという長所があるが、原料が高くＮＯｘ除去工程が伴われる
という短所がある。
【0012】
前記金属リチウムから酸化リチウムを製造する方法、水酸化リチウム分解法、炭酸リチ
ウム分解法、および硝酸リチウム分解法は、原料の溶解点以上の温度で反応が行われるた
め、原料粉末の粒度に関係なく酸化リチウムは巨大な塊り形態に合成される。したがって
、リチウムリッチ遷移金属酸化物合成の原料として使用するためにはその後続工程として
生成された酸化リチウム塊りを粉砕／分級する工程が必要である。また、粒度を調節する
ための粉砕／分級工程で粉末の損失が発生し、大気を遮蔽しなければならない困難がある
。さらに、このような方法で生成された粉末はその最終粒度を制御することが非常に難し
い。
ウム分解法、および硝酸リチウム分解法は、原料の溶解点以上の温度で反応が行われるた
め、原料粉末の粒度に関係なく酸化リチウムは巨大な塊り形態に合成される。したがって
、リチウムリッチ遷移金属酸化物合成の原料として使用するためにはその後続工程として
生成された酸化リチウム塊りを粉砕／分級する工程が必要である。また、粒度を調節する
ための粉砕／分級工程で粉末の損失が発生し、大気を遮蔽しなければならない困難がある
。さらに、このような方法で生成された粉末はその最終粒度を制御することが非常に難し
い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
本発明者は、合成反応で反応収率向上のためには酸化リチウムの形状が球形であり、粒
度分布が均一なことが好ましく、酸化リチウム対金属酸化物の平均直径比率を調節するこ
とが非常に重要であるのを発見した。また、このために生成される酸化リチウムの粒度調
節が可能な酸化リチウムの製造方法を開発した。
度分布が均一なことが好ましく、酸化リチウム対金属酸化物の平均直径比率を調節するこ
とが非常に重要であるのを発見した。また、このために生成される酸化リチウムの粒度調
節が可能な酸化リチウムの製造方法を開発した。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明では酸化リチウムを製造するために２段階水酸化リチウム湿式変換法を使用する
。第１段階では水酸化リチウムを過酸化水素水と反応させて中間物質としてＬｉ２Ｏ２を
合成し、第２段階では合成されたＬｉ２Ｏ２を不活性雰囲気で高温分解して酸化リチウム
（Ｌｉ２Ｏ）に変換させる。
１段階：２ＬｉＯＨ－ｘＨ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ２－＞Ｌｉ２Ｏ２＋ｙＨ２Ｏ、ｘは０以上の整
数。
２段階：Ｌｉ２Ｏ２－＞Ｌｉ２Ｏ＋１／２Ｏ２（ｇ）
。第１段階では水酸化リチウムを過酸化水素水と反応させて中間物質としてＬｉ２Ｏ２を
合成し、第２段階では合成されたＬｉ２Ｏ２を不活性雰囲気で高温分解して酸化リチウム
（Ｌｉ２Ｏ）に変換させる。
１段階：２ＬｉＯＨ－ｘＨ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ２－＞Ｌｉ２Ｏ２＋ｙＨ２Ｏ、ｘは０以上の整
数。
２段階：Ｌｉ２Ｏ２－＞Ｌｉ２Ｏ＋１／２Ｏ２（ｇ）
【0015】
前記第２段階で、中間生成物Ｌｉ２Ｏ２がＬｉ２Ｏに変換中にＬｉ２Ｏ２の直径が１０
～４０％程度減少するが、中間生成物と同一な形状のＬｉ２Ｏが合成される。したがって
、球形のＬｉ２Ｏの目標直径の大きさはＬｉ２Ｏ２中間物質の粒度を制御して得ることが
できる。
～４０％程度減少するが、中間生成物と同一な形状のＬｉ２Ｏが合成される。したがって
、球形のＬｉ２Ｏの目標直径の大きさはＬｉ２Ｏ２中間物質の粒度を制御して得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の２段階工程のフローチャートである。
【図2】本発明によって製造されたＬｉ２Ｏ２粉末のＳＥＭ写真である。
【図3】本発明によって製造されたＬｉ２Ｏ２の粒度と反応器の線速度との関係グラフを示す。
【図4】本発明によって製造されたＬｉ２Ｏ２の粒度と反応器の線速度との関係グラフを示す。
【図5】本発明によって製造されたＬｉ２Ｏ２の粒度と反応器の線速度との関係グラフを示す。
【図6】本発明によって製造されたＬｉ２ＯのＳＥＭ写真である。
【図7】本発明によって製造されたＬｉ２Ｏ粉末のＸＲＤ結果を示す。
【図8】本発明によって製造されたＬｉ２Ｏ粉末のＸＲＤ結果を示す。
【図9】本発明によって製造されたＬｉ２Ｏ粉末のＸＲＤ結果を示す。
【図10】本発明によって製造されたＬｉ２Ｏ粉末のＸＲＤ結果を示す。
【図11】本発明によって製造されたＬｉ２Ｏの粒度と反応器の線速度との関係グラフを示す。
【図12】本発明によって製造されたＬｉ２Ｏの粒度と反応器の線速度との関係グラフを示す。
【図13】本発明によって製造されたＬｉ２Ｏの粒度と反応器の線速度との関係グラフを示す。
【図14】本発明によって製造されたＬｉ２Ｏ粉末のＳＥＭ写真である。
【図15】本発明によって製造されたＬｉ２ＮｉＯ２粉末のＳＥＭ写真である。
【図16】本発明によって製造されたコインセル３個の充放電関係図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明で酸化リチウムは２段階の水酸化リチウム湿式変換法によって生成される。本発
明の酸化リチウムは、第１段階で過酸化リチウムを生成し、第２段階でこれを酸素分解し
て生成される。生成される酸化リチウム粒子の形状は中間生成物である過酸化リチウム粒
子の形状と同一であるが、その粒度は約５０～８０％、好ましくは、約６０～７５％、さ
らに好ましくは、約６５～７０％に減少する。したがって、過酸化リチウムの粒子の形状
、大きさ、粒度、または直径を制御して所望の酸化リチウムの形状、大きさ、粒度または
直径を得ることができる。
明の酸化リチウムは、第１段階で過酸化リチウムを生成し、第２段階でこれを酸素分解し
て生成される。生成される酸化リチウム粒子の形状は中間生成物である過酸化リチウム粒
子の形状と同一であるが、その粒度は約５０～８０％、好ましくは、約６０～７５％、さ
らに好ましくは、約６５～７０％に減少する。したがって、過酸化リチウムの粒子の形状
、大きさ、粒度、または直径を制御して所望の酸化リチウムの形状、大きさ、粒度または
直径を得ることができる。
【0018】
第１段階で、水酸化リチウムは水溶液内に解離されてリチウムイオンを生成し、これは
過酸化水素と反応して過酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ２）として合成された後、沈殿する。過
酸化リチウム合成時、生成粒子間の衝突率および衝突エネルギーを調節して、生成される
過酸化リチウム粒子の粒度を制御することが可能である。粒子間の衝突エネルギーは反応
器の内部形状、反応物の流動現象、溶液の移動速度などによって変化し、これを主導する
変数として攪拌機のＴＩＰ ＶＥＬＯＣＩＴＹを下記のように定義して調節することがで
きる。
過酸化水素と反応して過酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ２）として合成された後、沈殿する。過
酸化リチウム合成時、生成粒子間の衝突率および衝突エネルギーを調節して、生成される
過酸化リチウム粒子の粒度を制御することが可能である。粒子間の衝突エネルギーは反応
器の内部形状、反応物の流動現象、溶液の移動速度などによって変化し、これを主導する
変数として攪拌機のＴＩＰ ＶＥＬＯＣＩＴＹを下記のように定義して調節することがで
きる。
【0019】
Ｔｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙ：Ｖ_ｔｉｐ＝２ｐｉ×Ｒ_ｉｍｐｅｌｌｏｒ＊（ＲＰＭ）／
６０
６０
【0020】
本発明の酸化リチウム製造工程は、下記水酸化リチウム原料湿式反応および不活性雰囲
気高温分解反応の２段階反応を含む。
１段階：２ＬｉＯＨ－ｘＨ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ２－＞Ｌｉ２Ｏ２＋ｙＨ２Ｏ、ｘは０以上の整
数。
２段階：Ｌｉ２Ｏ２－＞Ｌｉ２Ｏ＋１／２Ｏ２（ｇ）
気高温分解反応の２段階反応を含む。
１段階：２ＬｉＯＨ－ｘＨ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ２－＞Ｌｉ２Ｏ２＋ｙＨ２Ｏ、ｘは０以上の整
数。
２段階：Ｌｉ２Ｏ２－＞Ｌｉ２Ｏ＋１／２Ｏ２（ｇ）
【0021】
本発明の２段階工程のフローチャートが図１に示されている。
【0022】
前記各段階で大気中の水分とＣＯ２による汚染を防止し、物質変換を促進するために不
活性雰囲気を維持することが好ましい。
活性雰囲気を維持することが好ましい。
【0023】
１）段階
１－１）原料物質の混合
本段階では、水酸化リチウム１水和物あるいは水酸化リチウムを含むリチウム原料と過
酸化水素水を混合する。水酸化リチウムと過酸化水素水の理論上反応比はリチウム当量：
過酸化水素当量が２：１であるが、反応収率向上のために前記比率を調整することができ
る。好ましい反応当量比は、水酸化リチウム対過酸化水素水４：１～１：１の比率になり
得る。
１－１）原料物質の混合
本段階では、水酸化リチウム１水和物あるいは水酸化リチウムを含むリチウム原料と過
酸化水素水を混合する。水酸化リチウムと過酸化水素水の理論上反応比はリチウム当量：
過酸化水素当量が２：１であるが、反応収率向上のために前記比率を調整することができ
る。好ましい反応当量比は、水酸化リチウム対過酸化水素水４：１～１：１の比率になり
得る。
【0024】
出発原料物質として、水酸化リチウム１水和物（ＬｉＯＨ－Ｈ２Ｏ）、水酸化リチウム
無水和物（ＬｉＯＨ）あるいは水酸化リチウム多水和物（ＬｉＯＨ－ｘＨ２Ｏ）を使用す
ることができる。反応収率向上のためには水酸化リチウム無水和物を使用することが好ま
しい。
無水和物（ＬｉＯＨ）あるいは水酸化リチウム多水和物（ＬｉＯＨ－ｘＨ２Ｏ）を使用す
ることができる。反応収率向上のためには水酸化リチウム無水和物を使用することが好ま
しい。
【0025】
過酸化水素は、水溶液（Ｈ２Ｏ２－ｚＨ２Ｏ、ｚは０以上の整数）で使用することがで
きる。反応収率向上のために、純粋な過酸化水素を使用することが良いが、保管および安
全上の理由で３５％濃度の水溶液を使用することが好ましい。
きる。反応収率向上のために、純粋な過酸化水素を使用することが良いが、保管および安
全上の理由で３５％濃度の水溶液を使用することが好ましい。
【0026】
１－２）反応器インペラ攪拌で中間物質の析出および粒度調節
反応器の形態、内部バッフルおよびインペラの形態および長さ（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）
、インペラ回転数、反応器温度などを調節することによって、生成されるＬｉ２Ｏ２中間
物質粒度を調節することができる。一般に、インペラ回転数が増加するにつれて、粒子の
平均大きさは減少し形状は球形に近い粒子に形成される。
反応器の形態、内部バッフルおよびインペラの形態および長さ（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）
、インペラ回転数、反応器温度などを調節することによって、生成されるＬｉ２Ｏ２中間
物質粒度を調節することができる。一般に、インペラ回転数が増加するにつれて、粒子の
平均大きさは減少し形状は球形に近い粒子に形成される。
【0027】
反応器温度が高いほど粒子の平均大きさは大きくなり、形状は球形から非定型に変化す
る。反応器温度が低いほど粒子の平均大きさは小さくなり、形状は非定型から球形に近く
変化する。
る。反応器温度が低いほど粒子の平均大きさは小さくなり、形状は非定型から球形に近く
変化する。
【0028】
反応時間は原料投入後１分以上であり、好ましくは３０分～９０分が適合する。反応器
の温度は必ず調節する必要はないが、反応率を調節するためには３０～６０℃の範囲内で
調節することが好ましい。
の温度は必ず調節する必要はないが、反応率を調節するためには３０～６０℃の範囲内で
調節することが好ましい。
【0029】
過酸化リチウム合成時、生成粒子間の衝突率および衝突エネルギーを調節して、生成さ
れる過酸化リチウム粒子の粒度を制御することが可能である。粒子間の衝突エネルギーは
反応器の内部形状、反応物の流動現象、溶液の移動速度などによって変化し、これを主導
する変数として攪拌機のＴＩＰ ＶＥＬＯＣＩＴＹを下記のように定義して調節すること
ができる。
れる過酸化リチウム粒子の粒度を制御することが可能である。粒子間の衝突エネルギーは
反応器の内部形状、反応物の流動現象、溶液の移動速度などによって変化し、これを主導
する変数として攪拌機のＴＩＰ ＶＥＬＯＣＩＴＹを下記のように定義して調節すること
ができる。
【0030】
Ｔｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙ：Ｖ_ｔｉｐ＝２ｐｉ×Ｒ_ｉｍｐｅｌｌｏｒ＊（ＲＰＭ）／
６０
６０
【0031】
上記式中、ｐｉは円周率（３．１４１５９２…）を意味し、Ｒ_ｉｍｐｅｌｌｏｒは攪
拌機ブレードの半径を意味し、ＲＰＭは攪拌機ブレードの分当り回転数を意味する。
拌機ブレードの半径を意味し、ＲＰＭは攪拌機ブレードの分当り回転数を意味する。
【0032】
本発明で、Ｒ_ｉｍｐｅｌｌｏｒは反応器形状およびモータの可動範囲によって制限さ
れ、通常の技術者は目標とするｔｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙに合うようにモータ仕様を考慮
して値を決定することができる。
れ、通常の技術者は目標とするｔｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙに合うようにモータ仕様を考慮
して値を決定することができる。
【0033】
本発明で、攪拌機のチップ速度は０．２ｍ／ｓｅｃ．～２０ｍ／ｓｅｃ．の範囲、好ま
しくは１ｍ／ｓｅｃ．～１０ｍ／ｓｅｃ．の範囲である。
しくは１ｍ／ｓｅｃ．～１０ｍ／ｓｅｃ．の範囲である。
【0034】
本発明でチップ速度は生成される粒子の大きさに反比例し、これはチップ速度が速くな
るほど粒子の大きさは小さくなり得るのを意味する。
るほど粒子の大きさは小さくなり得るのを意味する。
【0035】
１－３）製造されたスラリー析出物回収および乾燥
反応器内インペラの攪拌で中間物質のスラリーが製造される。製造されたスラリーを沈
降させるか、フィルターを通過するか、遠心分離などの方法で溶液と固形分を分離するこ
とができる。回収された溶液は過量のリチウムが溶解された水酸化リチウム水溶液であっ
て、リチウム化合物製造に使用可能である。回収されたＬｉ２Ｏ２固形分は真空乾燥を通
じて表面吸着水を乾燥することができる。
反応器内インペラの攪拌で中間物質のスラリーが製造される。製造されたスラリーを沈
降させるか、フィルターを通過するか、遠心分離などの方法で溶液と固形分を分離するこ
とができる。回収された溶液は過量のリチウムが溶解された水酸化リチウム水溶液であっ
て、リチウム化合物製造に使用可能である。回収されたＬｉ２Ｏ２固形分は真空乾燥を通
じて表面吸着水を乾燥することができる。
【0036】
前記段階で製造されるＬｉ２Ｏ２粒子は球形に近いかほとんど球形、または球形である
。生成される過酸化リチウムの粒子大きさは１μｍ～１３０μｍの範囲、好ましくは、５
μｍ～５０μｍの範囲である。
。生成される過酸化リチウムの粒子大きさは１μｍ～１３０μｍの範囲、好ましくは、５
μｍ～５０μｍの範囲である。
【0037】
２）段階
２－１）不活性雰囲気での熱処理
１）段階で製造された固形分はＬｉ２Ｏ２であって、不活性雰囲気あるいは真空雰囲気
の高温でＬｉ２Ｏに変換できる。変換温度は３００℃以上であり、好ましくは３５０℃～
６５０℃である。変換時間（反応時間）は変換温度（反応温度）によって変わり、変換時
間と変換温度は反比例する。変換時間と変換温度が反比例するということは、同一反応で
変換時間が長くなるほど変換温度は低くなり得るのを意味する。一実施形態で、変換時間
は１０分以上、好ましくは３０分以上、より一層好ましくは１時間以上、より具体的には
３０分～３時間、または１時間～２時間である。変換温度が４２０℃の時、変換時間は３
０分以上が好ましい。
２－１）不活性雰囲気での熱処理
１）段階で製造された固形分はＬｉ２Ｏ２であって、不活性雰囲気あるいは真空雰囲気
の高温でＬｉ２Ｏに変換できる。変換温度は３００℃以上であり、好ましくは３５０℃～
６５０℃である。変換時間（反応時間）は変換温度（反応温度）によって変わり、変換時
間と変換温度は反比例する。変換時間と変換温度が反比例するということは、同一反応で
変換時間が長くなるほど変換温度は低くなり得るのを意味する。一実施形態で、変換時間
は１０分以上、好ましくは３０分以上、より一層好ましくは１時間以上、より具体的には
３０分～３時間、または１時間～２時間である。変換温度が４２０℃の時、変換時間は３
０分以上が好ましい。
【0038】
生成された酸化リチウムの粒子形状は１）段階の中間生成物である過酸化リチウム粒子
の形状と同一であるが、その粒度（粒子の大きさ、直径）は約５０～８０％、好ましくは
、約６０～７５％、さらに好ましくは、約６５～７０％に減少する。本段階で生成された
酸化リチウムの粒度は下記式：
（酸化リチウム粒度）＝ａ×ｅｘｐ（ｂ×Ｔｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）、ａ、ｂは工程
定数
（上記式中、ａおよびｂはエンジニアリング定数値であって、２０＜ａ＜６０であり、
－０．３＜ｂ＜－０．１である）
によって決定できる。
の形状と同一であるが、その粒度（粒子の大きさ、直径）は約５０～８０％、好ましくは
、約６０～７５％、さらに好ましくは、約６５～７０％に減少する。本段階で生成された
酸化リチウムの粒度は下記式：
（酸化リチウム粒度）＝ａ×ｅｘｐ（ｂ×Ｔｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）、ａ、ｂは工程
定数
（上記式中、ａおよびｂはエンジニアリング定数値であって、２０＜ａ＜６０であり、
－０．３＜ｂ＜－０．１である）
によって決定できる。
【0039】
上記式中、ａは粒子の大きさに与えるｔｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙの影響をエネルギー観
点から説明するパラメータであって、同一ｔｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙで衝突回数およびエ
ネルギーが高いほど大きくなる。ａ値は粒子大きさに与えるバッフルの数字、バッフル断
面積影響のパラメータであってもよく、詳細値は溶液の粘度、粒子大きさ、温度など多様
な因子によって変わるようになり得る。通常の技術者はこのような工程条件を考慮して前
記範囲内でａ値を決定することができる。
点から説明するパラメータであって、同一ｔｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙで衝突回数およびエ
ネルギーが高いほど大きくなる。ａ値は粒子大きさに与えるバッフルの数字、バッフル断
面積影響のパラメータであってもよく、詳細値は溶液の粘度、粒子大きさ、温度など多様
な因子によって変わるようになり得る。通常の技術者はこのような工程条件を考慮して前
記範囲内でａ値を決定することができる。
【0040】
ｂは粒子の大きさに与えるｔｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙの影響を粒子粉砕および再成長活
性化エネルギー観点から説明するパラメータであって、同一なｔｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙ
に対比して粒子の欠陥エネルギー、再結晶エネルギーなどによって変わる。詳細値は溶液
の濃度、温度、物質の種類、不純物含量などの多様な因子によって変わるようになり得る
。通常の技術者はこのような工程条件を考慮して前記範囲内でｂ値を決定することができ
る。
性化エネルギー観点から説明するパラメータであって、同一なｔｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙ
に対比して粒子の欠陥エネルギー、再結晶エネルギーなどによって変わる。詳細値は溶液
の濃度、温度、物質の種類、不純物含量などの多様な因子によって変わるようになり得る
。通常の技術者はこのような工程条件を考慮して前記範囲内でｂ値を決定することができ
る。
【0041】
２－２）Ｌｉ２Ｏ粉末回収および包装
変換されたＬｉ２Ｏを大気中変性を防止するために窒素充填および真空包装することが
できる。特にＬｉ２Ｏは、大気中の水分とＣＯ２と同時に接触時、水酸化リチウムおよび
炭酸リチウムに変性されることがあるので、保管に注意が要求される。
変換されたＬｉ２Ｏを大気中変性を防止するために窒素充填および真空包装することが
できる。特にＬｉ２Ｏは、大気中の水分とＣＯ２と同時に接触時、水酸化リチウムおよび
炭酸リチウムに変性されることがあるので、保管に注意が要求される。
【0042】
前記段階で製造されるＬｉ２Ｏ粒子は球形に近いかほとんど球形、または球形である。
酸化リチウムの粒子大きさは１μｍ～１００μｍの範囲であり、好ましくは、５μｍ～５
０μｍの範囲である。
酸化リチウムの粒子大きさは１μｍ～１００μｍの範囲であり、好ましくは、５μｍ～５
０μｍの範囲である。
【0043】
以下、本発明の実施形態を下記実施例を通じてより詳しく説明する。但し、これは例示
として提示されるものであって、これによって本発明が制限されるわけではなく、本発明
は後述の請求範囲の範疇によってのみ定義される。
として提示されるものであって、これによって本発明が制限されるわけではなく、本発明
は後述の請求範囲の範疇によってのみ定義される。
【実施例0044】
実施例１
試薬級水酸化リチウム１水和物（９８％、森田化学）３ｋｇ、過酸化水素水（森田化学
、３４．５％）３．４ｋｇを反応器内で混合した。反応器内部には４機の長方形バッフル
が設置され、反応器ローターは二重構造で構成された。機械式インペラの回転数を１５０
～７５０ｒｐｍで回転させながら１時間反応させた。アイボリー色のスラリー約１．２ｋ
ｇを回収し、金属フィルターが装着されたｃｏｎｅ－ｔｙｐｅ ｆｉｌｔｅｒ ｄｒｙｅ
ｒを通過させて、固体と液体を分離させた。湿潤Ｌｉ２Ｏ２粉末１．７ｋｇおよび水溶液
４．７ｋｇを回収した。湿潤Ｌｉ２Ｏ２粉末を真空乾燥オーブンに１３０℃３時間保管後
、乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末１．２ｋｇを回収した。ＸＲＤ相分析結果、Ｌｉ２Ｏ２ ９
８．５％、Ｌｉ２ＣＯ３ １．３％、ＬｉＯＨ－Ｈ２Ｏ ０．２％と分析された。Ｌｉ２
ＣＯ３は、移送およびＸＲＤ測定時、大気のＣＯ２によって生成されたと推定される。
試薬級水酸化リチウム１水和物（９８％、森田化学）３ｋｇ、過酸化水素水（森田化学
、３４．５％）３．４ｋｇを反応器内で混合した。反応器内部には４機の長方形バッフル
が設置され、反応器ローターは二重構造で構成された。機械式インペラの回転数を１５０
～７５０ｒｐｍで回転させながら１時間反応させた。アイボリー色のスラリー約１．２ｋ
ｇを回収し、金属フィルターが装着されたｃｏｎｅ－ｔｙｐｅ ｆｉｌｔｅｒ ｄｒｙｅ
ｒを通過させて、固体と液体を分離させた。湿潤Ｌｉ２Ｏ２粉末１．７ｋｇおよび水溶液
４．７ｋｇを回収した。湿潤Ｌｉ２Ｏ２粉末を真空乾燥オーブンに１３０℃３時間保管後
、乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末１．２ｋｇを回収した。ＸＲＤ相分析結果、Ｌｉ２Ｏ２ ９
８．５％、Ｌｉ２ＣＯ３ １．３％、ＬｉＯＨ－Ｈ２Ｏ ０．２％と分析された。Ｌｉ２
ＣＯ３は、移送およびＸＲＤ測定時、大気のＣＯ２によって生成されたと推定される。
【0045】
回収されたＬｉ２Ｏ２粉末のＳＥＭ写真は図２に示されている。前記図２から分かるよ
うに、ＲＰＭが増加するにつれて粒子の大きさが小さくなった。平均粒子の大きさＤ５０
は１５０ｒｐｍで約５０±２０μｍ、５００ｒｐｍで約３０±１５μｍ、７５０ｒｐｍで
約２０±１０μｍと測定された。
うに、ＲＰＭが増加するにつれて粒子の大きさが小さくなった。平均粒子の大きさＤ５０
は１５０ｒｐｍで約５０±２０μｍ、５００ｒｐｍで約３０±１５μｍ、７５０ｒｐｍで
約２０±１０μｍと測定された。
【0046】
実施例２
試薬級水酸化リチウム１水和物（９８％、森田化学）５．２ｋｇ、過酸化水素水（森田
化学、３４．５％）６．０ｋｇを反応器内で混合した。反応器内部には４機の長方形バッ
フルが設置され、反応器ローターは二重構造で構成された。機械式インペラの回転数を１
５０～７５０ｒｐｍで回転させながら１時間反応させた。アイボリー色のスラリー約１１
．２ｋｇを回収し、金属フィルターが装着されたｃｏｎｅ－ｔｙｐｅ ｆｉｌｔｅｒ ｄ
ｒｙｅｒを通過させて、固体と液体を分離させた。湿潤Ｌｉ２Ｏ２粉末２．５ｋｇ、およ
び水溶液８．７ｋｇを回収した。湿潤Ｌｉ２Ｏ２粉末を真空乾燥オーブンに１３０℃３時
間保管後、乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末２．１ｋｇを回収した。ＸＲＤ相分析結果、Ｌｉ２
Ｏ２ ９８．５％、Ｌｉ２ＣＯ３ １．３％、ＬｉＯＨ－Ｈ２Ｏ ０．２％と分析された
。
試薬級水酸化リチウム１水和物（９８％、森田化学）５．２ｋｇ、過酸化水素水（森田
化学、３４．５％）６．０ｋｇを反応器内で混合した。反応器内部には４機の長方形バッ
フルが設置され、反応器ローターは二重構造で構成された。機械式インペラの回転数を１
５０～７５０ｒｐｍで回転させながら１時間反応させた。アイボリー色のスラリー約１１
．２ｋｇを回収し、金属フィルターが装着されたｃｏｎｅ－ｔｙｐｅ ｆｉｌｔｅｒ ｄ
ｒｙｅｒを通過させて、固体と液体を分離させた。湿潤Ｌｉ２Ｏ２粉末２．５ｋｇ、およ
び水溶液８．７ｋｇを回収した。湿潤Ｌｉ２Ｏ２粉末を真空乾燥オーブンに１３０℃３時
間保管後、乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末２．１ｋｇを回収した。ＸＲＤ相分析結果、Ｌｉ２
Ｏ２ ９８．５％、Ｌｉ２ＣＯ３ １．３％、ＬｉＯＨ－Ｈ２Ｏ ０．２％と分析された
。
【0047】
実施例１と２の合成方法で製造されたＬｉ２Ｏ２の粒度と合成反応時反応器の線速度と
の関係を下記表に整理した。
の関係を下記表に整理した。
【0048】
【表1】
【0049】
上記表の数値に基づいて、実施例１と２の合成方法で製造されたＬｉ２Ｏ２の粒度と合
成反応時反応器の線速度との関係を図３にグラフで示した。
成反応時反応器の線速度との関係を図３にグラフで示した。
【0050】
実施例３
試薬級水酸化リチウム１水和物（９８％、森田化学）３０ｋｇ、過酸化水素水（森田化
学、３４．５％）３２ｋｇを反応器で混合した。合成反応器内部には４機の長方形バッフ
ルが設置され、反応器ローターは二重構造で構成された。機械式インペラの回転数を１５
０～５００ｒｐｍで回転させながら１時間反応させた。アイボリー色のスラリー約１２．
７ｋｇを回収し、金属フィルターが装着されたｃｏｎｅ－ｔｙｐｅ ｆｉｌｔｅｒ ｄｒ
ｙｅｒを通過させて、固体と液体を分離させた。湿潤Ｌｉ２Ｏ２粉末１４ｋｇ、および水
溶液４８ｋｇを回収した。湿潤Ｌｉ２Ｏ２粉末を真空乾燥オーブンに１３０℃３時間保管
後、乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末１２．７ｋｇを回収した。ＸＲＤ相分析結果、Ｌｉ２Ｏ２
９８．５％以上と分析した。
試薬級水酸化リチウム１水和物（９８％、森田化学）３０ｋｇ、過酸化水素水（森田化
学、３４．５％）３２ｋｇを反応器で混合した。合成反応器内部には４機の長方形バッフ
ルが設置され、反応器ローターは二重構造で構成された。機械式インペラの回転数を１５
０～５００ｒｐｍで回転させながら１時間反応させた。アイボリー色のスラリー約１２．
７ｋｇを回収し、金属フィルターが装着されたｃｏｎｅ－ｔｙｐｅ ｆｉｌｔｅｒ ｄｒ
ｙｅｒを通過させて、固体と液体を分離させた。湿潤Ｌｉ２Ｏ２粉末１４ｋｇ、および水
溶液４８ｋｇを回収した。湿潤Ｌｉ２Ｏ２粉末を真空乾燥オーブンに１３０℃３時間保管
後、乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末１２．７ｋｇを回収した。ＸＲＤ相分析結果、Ｌｉ２Ｏ２
９８．５％以上と分析した。
【0051】
実施例３の合成方法で製造されたＬｉ２Ｏ２の粒度と合成反応時反応器の線速度との関
係を下記表に整理した。
係を下記表に整理した。
【0052】
【表2】
【0053】
上記表の数値に基づいて、実施例３の合成方法で製造されたＬｉ２Ｏ２の粒度と合成反
応時反応器の線速度との関係を図４にグラフで示した。
応時反応器の線速度との関係を図４にグラフで示した。
【0054】
実施例１～３の結果分析
実施例１～３のデータを分析した結果、反応器大きさに関係なく、ｔｉｐ ｖｅｌｏｃ
ｉｔｙとＬｉ２Ｏ２の平均粒度Ｄ５０は下記のような関係を有するのを発見した。
実施例１～３のデータを分析した結果、反応器大きさに関係なく、ｔｉｐ ｖｅｌｏｃ
ｉｔｙとＬｉ２Ｏ２の平均粒度Ｄ５０は下記のような関係を有するのを発見した。
【0055】
【表3】
【0056】
上記表の数値に基づいて、Ｌｉ２Ｏ２の粒度と合成反応時反応器の線速度との関係を図
５にグラフで示した。
５にグラフで示した。
【0057】
実施例４－Ｌｉ２Ｏ２のＬｉ２Ｏへの変換
乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末１０ｇをアルミナルツボに入れた後、４２５℃の窒素雰囲気
炉で７時間露出させた。粉末を回収して、Ｌｉ２Ｏ ６．５ｇを得た。
乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末１０ｇをアルミナルツボに入れた後、４２５℃の窒素雰囲気
炉で７時間露出させた。粉末を回収して、Ｌｉ２Ｏ ６．５ｇを得た。
【0058】
【0059】
乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末１０ｇをアルミナルツボに入れた後、４００℃の窒素雰囲気
炉で１時間３０分露出させてＬｉ２Ｏに変換した。総９１．２％変換され、一部ＬｉＯＨ
が確認された。回収されたＬｉ２Ｏは６．８ｇであった。
炉で１時間３０分露出させてＬｉ２Ｏに変換した。総９１．２％変換され、一部ＬｉＯＨ
が確認された。回収されたＬｉ２Ｏは６．８ｇであった。
【0060】
回収された粉末のＸＲＤ結果は、図７で示される通りであった。
【0061】
乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末１０ｇをアルミナルツボに入れた後、６００℃の窒素雰囲気
炉で１時間３０分露出させてＬｉ２Ｏに変換した。回収されたＬｉ２Ｏは６．５ｇであっ
た。
炉で１時間３０分露出させてＬｉ２Ｏに変換した。回収されたＬｉ２Ｏは６．５ｇであっ
た。
【0062】
製造された粉末のＸＲＤ結果は、図８で示される通りであった。
【0063】
乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末１０ｇをアルミナルツボに入れた後、７００℃の窒素雰囲気
炉で１４時間露出させてＬｉ２Ｏに変換した。回収されたＬｉ２Ｏは６．５ｇであった。
炉で１４時間露出させてＬｉ２Ｏに変換した。回収されたＬｉ２Ｏは６．５ｇであった。
【0064】
乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末１０ｇをアルミナルツボに入れた後、７５０℃の窒素雰囲気
炉で１２時間露出させてＬｉ２Ｏに変換した。回収されたＬｉ２Ｏは６．５ｇであった。
炉で１２時間露出させてＬｉ２Ｏに変換した。回収されたＬｉ２Ｏは６．５ｇであった。
【0065】
乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末１０ｇをアルミナルツボに入れた後、４２５℃の窒素雰囲気
炉で３時間露出させ、その後、９５０℃で１時間露出させてＬｉ２Ｏに変換した。回収さ
れたＬｉ２Ｏは６．５ｇであった。
炉で３時間露出させ、その後、９５０℃で１時間露出させてＬｉ２Ｏに変換した。回収さ
れたＬｉ２Ｏは６．５ｇであった。
【0066】
乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末１０ｇをアルミナルツボに入れた後、４２５℃の窒素雰囲気
炉で３時間露出させ、その後、９５０℃で２時間露出させてＬｉ２Ｏに変換した。回収さ
れたＬｉ２Ｏは６．５ｇであった。
炉で３時間露出させ、その後、９５０℃で２時間露出させてＬｉ２Ｏに変換した。回収さ
れたＬｉ２Ｏは６．５ｇであった。
【0067】
乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末５００ｇをアルミナルツボに入れた後、４２５℃の窒素雰囲
気炉で３時間露出させてＬｉ２Ｏを回収した。回収された粉末は３２０ｇであった。
気炉で３時間露出させてＬｉ２Ｏを回収した。回収された粉末は３２０ｇであった。
【0068】
乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末１０ｇをアルミナルツボに入れた後、６００℃の電気炉で１
時間３０分露出させてＬｉ２Ｏを回収した。高純度酸素（９９．９８％）２００ｃｃ／ｍ
ｉｎ、高純度窒素（９９．９８％）８００ｃｃ／ｍｉｎ．供給した。回収された粉末は６
．５ｇであった。
時間３０分露出させてＬｉ２Ｏを回収した。高純度酸素（９９．９８％）２００ｃｃ／ｍ
ｉｎ、高純度窒素（９９．９８％）８００ｃｃ／ｍｉｎ．供給した。回収された粉末は６
．５ｇであった。
【0069】
製造された粉末のＸＲＤ結果は、図９で示される通りであった。
【0070】
乾燥されたＬｉ２Ｏ２粉末１０ｇをアルミナルツボに入れた後、６００℃の電気炉で１
時間３０分露出させてＬｉ２Ｏを回収した。高純度酸素（９９．９８％）５００ｃｃ／ｍ
ｉｎ、高純度窒素（９９．９８％）５００ｃｃ／ｍｉｎ．供給した。回収された粉末は６
．５ｇであった。
時間３０分露出させてＬｉ２Ｏを回収した。高純度酸素（９９．９８％）５００ｃｃ／ｍ
ｉｎ、高純度窒素（９９．９８％）５００ｃｃ／ｍｉｎ．供給した。回収された粉末は６
．５ｇであった。
【0071】
製造された粉末のＸＲＤ結果は、図１０で示される通りであった。
【0072】
前記実施例４で製造されたＬｉ２Ｏ２およびＬｉ２Ｏの粒度と合成反応時反応器の線速
度との関係を下記表に整理した。
度との関係を下記表に整理した。
【0073】
【表4】
【0074】
上記表の数値に基づいて、Ｌｉ２Ｏの粒度と合成反応時反応器の線速度との関係を図１
１－図１３にグラフで示した。以上のようにＴｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙと酸化リチウムは
次の関係式に従うので、ｔｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙを調節して酸化リチウムの粒度を調節
することができた。（酸化リチウム粒度）＝ａ Ｘ ｅｘｐ（ｂ Ｘ Ｔｉｐ ｖｅｌｏ
ｃｉｔｙ）、ａ、ｂは工程定数
１－図１３にグラフで示した。以上のようにＴｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙと酸化リチウムは
次の関係式に従うので、ｔｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙを調節して酸化リチウムの粒度を調節
することができた。（酸化リチウム粒度）＝ａ Ｘ ｅｘｐ（ｂ Ｘ Ｔｉｐ ｖｅｌｏ
ｃｉｔｙ）、ａ、ｂは工程定数
【0075】
ａ、ｂはエンジニアリング定数値であって設備による実験値として得ることができる。
【0076】
実施例５－Ｌｉ２Ｏを原料にしてリチウムリッチ遷移金属酸化物を合成した例
ＮｉＯ ２０ｇと製造されたＬｉ２Ｏ ８．８５ｇを小型ミキサーを使用して５分間混
合した。混合された粉末を窒素雰囲気炉で７００℃で１２時間露出させてＬｉ２ＮｉＯ２
を合成した。合成された粉末は２８．８６ｇであった。
ＮｉＯ ２０ｇと製造されたＬｉ２Ｏ ８．８５ｇを小型ミキサーを使用して５分間混
合した。混合された粉末を窒素雰囲気炉で７００℃で１２時間露出させてＬｉ２ＮｉＯ２
を合成した。合成された粉末は２８．８６ｇであった。
【0077】
【0078】
【0079】
製造されたＬｉ２ＮｉＯ２を使用してＣＲ２０３２コインセルを製造し、その電気化学
特性を評価した。電極は１４ｍｍ厚さのアルミニウム薄板の上にコーティングした。コー
ティング層の厚さは５０～８０μｍであった。
特性を評価した。電極は１４ｍｍ厚さのアルミニウム薄板の上にコーティングした。コー
ティング層の厚さは５０～８０μｍであった。
【0080】
電極スラリーはＬｉ２ＮｉＯ２：デンカブラック（Ｄ．Ｂ．）：ＰｖｄＦ＝８５：１０
：５ｗｔ％で混合し、製造された電極は真空乾燥後に加圧プレシングし、最終的なコーテ
ィング層の厚さは４０～６０μｍであった。電解液はＥＣ：ＥＭＣ＝１：２溶媒にＬｉＰ
Ｆ６塩が１Ｍ濃度で溶解された有機溶液であった。
：５ｗｔ％で混合し、製造された電極は真空乾燥後に加圧プレシングし、最終的なコーテ
ィング層の厚さは４０～６０μｍであった。電解液はＥＣ：ＥＭＣ＝１：２溶媒にＬｉＰ
Ｆ６塩が１Ｍ濃度で溶解された有機溶液であった。
【0081】
製造されたコインセルは４．２５～３．０Ｖ区間で０．１Ｃ－ｒａｔｅ、１％条件のＣ
Ｃ／ＣＶモードで充放電した。コインセル３個の充放電曲線は図１６に示された。
Ｃ／ＣＶモードで充放電した。コインセル３個の充放電曲線は図１６に示された。
【0082】
総３回の充放電試験を実施し、各試験で毎回同一な結果を示した。
【0083】
１赤色：コインセルの平均電気化学特性は充電容量３８９．８８ｍＡｈ／ｇ、放電容量
１３０．９９ｍＡｈ／ｇ、不可逆容量２５８．８８ｍＡｈ／ｇ、可逆効率３３．６０％と
測定された。
２緑色：コインセルの平均電気化学特性は充電容量３８８．１９ｍＡｈ／ｇ、放電容量
１３０．８２ｍＡｈ／ｇ、不可逆容量２５７．３８ｍＡｈ／ｇ、可逆効率３３．７０％と
測定された。
１３０．９９ｍＡｈ／ｇ、不可逆容量２５８．８８ｍＡｈ／ｇ、可逆効率３３．６０％と
測定された。
２緑色：コインセルの平均電気化学特性は充電容量３８８．１９ｍＡｈ／ｇ、放電容量
１３０．８２ｍＡｈ／ｇ、不可逆容量２５７．３８ｍＡｈ／ｇ、可逆効率３３．７０％と
測定された。
【0084】
実施例６
ＮｉＯ １００ｇと開発品Ｌｉ２Ｏ ４１．２ｇを小型ミキサーを使用して１０分間混
合した。混合された粉末を窒素雰囲気炉で７００℃で１２時間露出させてＬｉ２ＮｉＯ２
を合成した。合成された粉末１４０ｇ回収した。
ＮｉＯ １００ｇと開発品Ｌｉ２Ｏ ４１．２ｇを小型ミキサーを使用して１０分間混
合した。混合された粉末を窒素雰囲気炉で７００℃で１２時間露出させてＬｉ２ＮｉＯ２
を合成した。合成された粉末１４０ｇ回収した。
【0085】
ＮｉＯ １００ｇと比較材として購入したＬｉ２Ｏ ４１．２ｇを小型ミキサーを使用
して１０分間混合した。混合された粉末を窒素雰囲気炉で７００℃で１２時間露出させて
Ｌｉ２ＮｉＯ２を合成した。合成された粉末１４０ｇ回収した。
して１０分間混合した。混合された粉末を窒素雰囲気炉で７００℃で１２時間露出させて
Ｌｉ２ＮｉＯ２を合成した。合成された粉末１４０ｇ回収した。
【0086】
製造された粉末の粒度分析結果は次の通りである。経過のように開発品はＤ５０基準で
４．１μｍ大きくなり、Ｄｍｉｎ．およびＤｍａｘ全て増加した。これは、ＬＮＯ合成過
程で開発品はｓｉｎｔｅｒｉｎｇ効果を促進させるためであった。
４．１μｍ大きくなり、Ｄｍｉｎ．およびＤｍａｘ全て増加した。これは、ＬＮＯ合成過
程で開発品はｓｉｎｔｅｒｉｎｇ効果を促進させるためであった。
【0087】
【表5】
【0088】
製造された粉末の相分析のためにＸＲＤを測定し、測定された結果に基づいて相分析し
た結果は下記表６の通りであった。結果のように、開発品を使用した場合、ＬＮＯ相分率
は３．６ｗｔ％向上、残留ＮｉＯ含量は２．７ｗｔ％減少の効果があるのを確認すること
ができた。
た結果は下記表６の通りであった。結果のように、開発品を使用した場合、ＬＮＯ相分率
は３．６ｗｔ％向上、残留ＮｉＯ含量は２．７ｗｔ％減少の効果があるのを確認すること
ができた。
【0089】
【表6】
【0090】
製造された粉末の残留リチウム量を中和滴定法で測定した。測定されたＬｉＯＨの含量
は下記表７のように開発品で５８．２％節減された。Ｌｉ２ＣＯ３含量は大気露出による
変性と判断された。
は下記表７のように開発品で５８．２％節減された。Ｌｉ２ＣＯ３含量は大気露出による
変性と判断された。
【0091】
【表7】
【0092】
回収された粉末を原料にしてＣＲ２０３２コインセルを製造し、その電気化学特性を評
価した。製造されたＬｉ２ＮｉＯ２を誘発粉砕後、#３２５ｍｅｓｈを通過させて不純物
および大型粒子を除去した。電極は１４ｍｍ厚さのアルミニウム薄板の上にコーティング
した。コーティング層の厚さは５０～８０μｍであった。電極スラリーはＬｉ２ＮｉＯ２
：デンカブラック（Ｄ．Ｂ．）：ＰｖｄＦ＝８５：１０：５ｗｔ％で混合し、製造された
電極は真空乾燥後に加圧プレシングし、最終的なコーティング層の厚さは４０～６０μｍ
であった。電解液はＥＣ：ＥＭＣ＝１：２溶媒にＬｉＰＦ６塩が１Ｍ濃度で溶解された有
機溶液であった。製造されたコインセルは４．２５～３．０Ｖ区間で０．１Ｃ－ｒａｔｅ
、１％条件のＣＣ／ＣＶモードで充放電した。
価した。製造されたＬｉ２ＮｉＯ２を誘発粉砕後、#３２５ｍｅｓｈを通過させて不純物
および大型粒子を除去した。電極は１４ｍｍ厚さのアルミニウム薄板の上にコーティング
した。コーティング層の厚さは５０～８０μｍであった。電極スラリーはＬｉ２ＮｉＯ２
：デンカブラック（Ｄ．Ｂ．）：ＰｖｄＦ＝８５：１０：５ｗｔ％で混合し、製造された
電極は真空乾燥後に加圧プレシングし、最終的なコーティング層の厚さは４０～６０μｍ
であった。電解液はＥＣ：ＥＭＣ＝１：２溶媒にＬｉＰＦ６塩が１Ｍ濃度で溶解された有
機溶液であった。製造されたコインセルは４．２５～３．０Ｖ区間で０．１Ｃ－ｒａｔｅ
、１％条件のＣＣ／ＣＶモードで充放電した。
【0093】
結果のように、開発品は充電容量２．７％、放電容量３．６％、不可逆容量２．２％の
改善効果があった。以上の結果は、反応率が向上した開発品によってＬＮＯ合成率が増加
したためであった。
改善効果があった。以上の結果は、反応率が向上した開発品によってＬＮＯ合成率が増加
したためであった。
【0094】
【表8】
【0095】
前記コインセル製造実験から分かるように、既存のＬｉ２Ｏに対比してＬＮＯ合成過程
で変換率が増加して電気化学容量増加、残留リチウム含量減少、物質効率増加効果を確認
することができた。
で変換率が増加して電気化学容量増加、残留リチウム含量減少、物質効率増加効果を確認
することができた。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【手続補正書】
【提出日】2024-06-10
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水酸化リチウム水和物を過酸化水素と反応器内で反応させて過酸化リチウムを製造する
方法で生成される過酸化リチウムの粒度を調節する方法であって、
前記過酸化リチウムの形状は球形であり、
粒度は反応器内攪拌機のチップ速度を調節して決定され、
前記チップ速度は、下記式：
Ｖ_ｔｉｐ＝２ｐｉ×Ｒ_ｉｍｐｅｌｌｏｒ＊（ＲＰＭ）／６０
（上記式中、Ｖ－ｔｉｐはチップ速度であり、Ｐｉは円周率であり、Ｒ－ｉｍｐｅｌｌ
ｏｒは攪拌機ブレードの半径であり、ＲＰＭは攪拌機ブレードの分当り回転数である）
によって計算される、
過酸化リチウムの粒度を調節する方法。
方法で生成される過酸化リチウムの粒度を調節する方法であって、
前記過酸化リチウムの形状は球形であり、
粒度は反応器内攪拌機のチップ速度を調節して決定され、
前記チップ速度は、下記式：
Ｖ_ｔｉｐ＝２ｐｉ×Ｒ_ｉｍｐｅｌｌｏｒ＊（ＲＰＭ）／６０
（上記式中、Ｖ－ｔｉｐはチップ速度であり、Ｐｉは円周率であり、Ｒ－ｉｍｐｅｌｌ
ｏｒは攪拌機ブレードの半径であり、ＲＰＭは攪拌機ブレードの分当り回転数である）
によって計算される、
過酸化リチウムの粒度を調節する方法。