[发明专利]硫化锂铁的制造方法及硫化锂过渡金属的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造作为锂离子二次电池用的正极活性物质使用的硫化锂铁及硫化锂过渡金属的制造方法。

背景技术

锂离子二次电池多作为手机及笔记本电脑的电源使用。作为该锂离子二次电池的正极活性物质，公知的有氧化物类及硫化物类的材料。作为氧化物类的材料，代表的是LiCoO₂、LiMnO₂、LiNiO₂等，目前广泛使用。另一方面，作为硫化物类的材料，可以列举出LiTiS₂、LiMoS₂、LiNbS₂、Li₂FeS₂等。硫化物类的材料由于可以得到高容量的二次电池，所以作为代替氧化物类的材料正在进行研究。

硫化物类的材料中，硫化锂铁(Li₂FeS₂)由于其制造原料硫化亚铁(FeS)作为天然矿物大量存在，所以从成本方面考虑，是最具吸引力的材料。

出于这样的原因，对硫化锂铁(Li₂FeS₂)的制造方法正在进行若干研究。例如，专利文献1公开了混合硫化铁和硫化锂，将混合物塞满石英管，在氩气流中进行烧制的方法。专利文献2公开了将硫化锂和硫化铁在氩气环境下在卤化锂的溶融盐中进行反应的方法。专利文献3公开了在含熔融离子的溶剂中使硫化铁和硫化锂反应的方法。非专利文献1公开了将混合物放入碳制的坩埚中，再将坩埚放入石英管密封而进行烧制的方法。除此之外，还有针对硫化锂铁及其制造方法公开的方法(专利文献4～6、非专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-208782号公报

专利文献2：美国专利第7018603号公报

专利文献3：日本特表2003-502265号公报

专利文献4：日本特开2003-22808号公报

专利文献5：日本特开2005-228586号公报

专利文献6：日本特开2006-32232号公报

非专利文献

非专利文献1：Journal of Electrochemical Society，148卷10号，A1085-A1090页，2001年

发明内容

发明要解决的课题

但是，根据本发明的发明人的研究结果，对利用这些方法得到的生成物进行X射线衍射分析(下面，也记述为XRD分析)时，判明除硫化锂铁(Li₂FeS₂)之外，还可见Li₃FeS₂、Li₄FeS₂、Li₃Fe₂S₄、Li_2.33Fe_0.67S₂等硫化锂铁的异相峰值。另外，判明除硫化锂铁以外，还可见金属Fe、氧化物FeO、Fe₂O₃、原料Li₂S等的峰值。即，现有的方法存在难以得到单一相的硫化锂铁(Li₂FeS₂)的问题。

另外，对于硫化锂铁(Li₂FeS₂)以外的硫化锂过渡金属而言，也同样存在难以得到单一相的问题。

因此，本发明的课题在于提供一种制造在XRD分析中为单一相的硫化锂铁(Li₂FeS₂)的方法。另外，本发明的课题在于提供一种制造在XRD分析中为单一相的硫化锂过渡金属的方法。

解决课题的方法

本发明的发明人鉴于上述情况进行了反复深入的研究，结果发现，(1)通过将硫化铁和硫混合，进行烧制，得到大体单一相且Fe/S的组成比以摩尔比计小于1的硫化铁，(2)将这样得到的Fe/S的摩尔比为特定范围的硫化铁与硫化锂反应，则可以制造在XRD分析中为单一相的硫化锂铁(Li₂FeS₂)等，从而完成了本发明。

即，本发明(1)提供一种硫化锂铁的制造方法，其特征在于，包括：