立方晶锰酸碱金属纳米颗粒的制造方法及由其制造的立方晶LiMnO2纳米颗粒与流程

本发明涉及以锰酸锂为代表的锰酸碱金属纳米颗粒，特别涉及立方晶的limno2纳米颗粒。

背景技术：

1、锰酸锂是作为锂离子电池的正极材料而备受瞩目的材料，开发出了limn2o4、limno3、limno2等li、mn和o的比率不同的多种材料。另外，作为正极材料的特性，例如初始放电容量、充放电特性也依赖于正极材料的晶体结构，因此，关于用于得到期望的晶体结构的制造方法或处理，也提出了各种方案。

2、关于limno2，例如非专利文献1中公开了通过对斜方晶limno2进行机械研磨而得到立方晶limno2纳米颗粒的方法。在该方法中，首先将li2co3和mn2o3的混合物在非活性气氛下、900℃下加热合成，得到作为前体的块状的斜方晶limno2。然后，通过机械研磨将所得到的前体粉碎，进行微细化，得到目标立方晶纳米颗粒。可以认为所得到的颗粒混合存在有从数μ级至数十nm的宽范围的颗粒。

3、另外，在非专利文献2中，有通过高压合成法合成立方晶的limno2的报告例。在该方法中，将li2o和mn2o3混合，在金胶囊中以4.5gpa、1000℃这样的超高压高温条件进行合成，对作为li2o和limno2的混合物而得到的粉末进行水处理，由此最终回收单一相的立方晶limno2。

4、现有技术文献

5、非专利文献

6、非专利文献1：journal of materials chemistry a 2018,6,13943,takahikosato,et al

7、非专利文献2：nedo报告书：平成24年4月“下一代汽车用高性能蓄电系统技术开发/下一代技术开发/基于高压合成法的下一代高容量正极材料氧化物的材料设计”第26页

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、在非专利文献1所记载的方法中，为了得到作为用于得到立方晶纳米颗粒的起始物质的块状的limno2，需要高温且长时间的处理，进而为了使前体彼此反应，需要高温且长时间的反应。另外，为了纳米尺寸化，需要长时间的机械研磨，但机械研磨难以控制粒径，所得到的颗粒中混合存在有微米级的颗粒，难以得到平均粒径100nm以下的颗粒。

3、非专利文献2所记载的方法与非专利文献1的技术相比，虽然处理数少，但在4.5gpa这样的极高的压力和高温下进行合成，因此需要与高压高温条件对应的设备。

4、本发明的课题在于提供一种立方晶的锰酸碱金属纳米颗粒、特别是立方晶limno2纳米颗粒的制造方法，其不需要特殊的合成条件或处理、且粗大颗粒不混合存在。

5、用于解决课题的手段

6、解决上述课题的本发明的锰酸碱金属纳米颗粒的制造方法包括：在反应容器中加入有机溶剂、锰氧化物纳米颗粒和氨基锂，在非活性气氛下进行加热，生成立方晶的锰酸碱金属纳米颗粒的工序；以及对生成的颗粒进行清洗、回收的工序。在本发明的limno2的制造方法中，作为原料，优选使用纤锌矿型mno纳米颗粒。

7、另外，本发明的立方晶limno2的特征在于，其为通过加热合成而制造的limno2，其平均粒径为100nm以下。另外，其特征在于，其为中空结构。

8、发明效果

9、根据本发明，能够不需要特殊的反应设备或机械研磨等追加处理而提供以立方晶limno2为代表的锰酸碱金属纳米颗粒。本发明的立方晶limno2为中空结构，由此在作为锂电池材料使用的情况下，通过在中空部添加内包物来提高充放电特性，能够实现正极材料的寿命进而锂电池的寿命的改善。

技术特征：

1.一种锰酸碱金属纳米颗粒的制造方法，其特征在于，其包括：在反应容器中加入有机溶剂、锰氧化物纳米颗粒和碱金属(m)络合物，在非活性气氛下进行加热，生成立方晶的锰酸碱金属(mmno2)纳米颗粒的工序；以及对生成的颗粒进行清洗、回收的工序。

2.根据权利要求1所述的锰酸碱金属纳米颗粒的制造方法，其特征在于，碱金属(m)络合物为氨基锂，立方晶的锰酸碱金属为立方晶的limno2纳米颗粒。

3.根据权利要求1或2所述的锰酸碱金属纳米颗粒的制造方法，其特征在于，锰氧化物纳米颗粒为六方晶氧化锰(ii)纳米颗粒。

4.根据权利要求1或2所述的锰酸碱金属纳米颗粒的制造方法，其特征在于，锰氧化物纳米颗粒的颗粒尺寸为30nm以下。

5.根据权利要求1或2所述的锰酸碱金属纳米颗粒的制造方法，其特征在于，非活性气氛下的加热温度为150℃～350℃。

6.根据权利要求5所述的锰酸碱金属纳米颗粒的制造方法，其特征在于，非活性气氛下的加热温度低于250℃，生成中空的立方晶的锰酸碱金属。

7.一种立方晶limno2纳米颗粒，其通过权利要求1所述的制造方法而制造，其平均粒径为100nm以下。

8.根据权利要求7所述的立方晶limno2纳米颗粒，其为中空结构。

技术总结本发明的课题在于制造立方晶的LiMnO<subgt;2</subgt;纳米颗粒而不需要特殊的合成条件或处理，且粗大颗粒不混合存在。LiMnO<subgt;2</subgt;的制造方法包括：在反应容器中加入有机溶剂、锰氧化物纳米颗粒和氨基锂，在非活性气氛下进行加热，生成立方晶的LiMnO<subgt;2</subgt;纳米颗粒的工序；以及对生成的颗粒进行清洗、回收的工序。作为锰氧化物，优选使用纤锌矿型MnO纳米颗粒。由此得到与作为Mn原料的纤锌矿型MnO纳米颗粒大致同等粒径的LiMnO<subgt;2</subgt;纳米颗粒。另外，通过控制反应温度，可以形成中空结构的纳米颗粒。技术研发人员：中谷昌史,风间拓也,田村涉,三宅康之,村松淳司,蟹江澄志受保护的技术使用者：斯坦雷电气株式会社技术研发日：技术公布日：2024/1/12