(57)【要約】【課題】良好なアモルファスＬｉ３ＢＯ３およびその製造方法の提供。【解決手段】アモルファスＬｉ３ＢＯ３の製造方法であって、ＬｉＯＨと、Ｌｉを含むホウ素化合物とを熱プラズマ溶融法により反応させることを含む、方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファスＬｉ３ＢＯ３の製造方法であって、
ＬｉＯＨと、
Ｌｉを含むホウ素化合物と、
を熱プラズマ溶融法により反応させることを含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法により製造された、アモルファスＬｉ３ＢＯ３。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱プラズマを用いたホウ酸リチウムの製造方法、特にアモルファスＬｉ３ＢＯ３の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホウ酸リチウムなどの無機微粒子は、リチウム二次電池などの無機固体電解質などとして期待されている。
【０００３】
このような微粒子を製造する方法の一つに、熱プラズマ法などがある。熱プラズマ法は、クリーンで生産性が高く、他の気相法に比べて複合化が比較的容易であることから、微粒子を製造する方法として利用されている。
【０００４】
特許文献１は、減圧下で、超微粒子製造用材料を、不活性ガスをキャリアガスとして用いて熱プラズマ炎中に導入して分散させ、気相状態の混合物にし、この気相状態の混合物を急冷するのに十分な供給量で、炭化水素ガスとこの炭化水素ガスを除く冷却用気体との混合ガスを、前記熱プラズマ炎に対して所定の角度で、熱プラズマ炎の終端部に向けて導入して、超微粒子を生成させることなどを含む、超微粒子の製造方法を記載する（特許文献１の請求項１）。
【０００５】
特許文献２は、酸化リチウム系粉末と酸化ホウ素系粉末との混合粉末を溶解し、前記混合粉末の溶解物を凝固させ、粉砕した凝固粉末を作製し、前記凝固粉末を仮焼するホウ酸リチウム粉末の製造方法を記載する（特許文献２の請求項１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４９６３５８６号公報
【特許文献２】特開２０１３−３５７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、熱プラズマを用いた微粒子の製造方法では、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）の粉末を原料として使用すると、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ３）を用いても、アモルファスのＬｉ３ＢＯ３を製造できなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意努力することにより、原料としてＬｉ含有ホウ素化合物を使用し、熱プラズマ融解法により製造することにより、アモルファスＬｉ３ＢＯ３を製造できることを見出した。
【０００９】
本発明の態様は、以下のようである、
（１）アモルファスＬｉ３ＢＯ３の製造方法であって、
ＬｉＯＨと、
Ｌｉを含むホウ素化合物と、
を熱プラズマ溶融法により反応させることを含む、方法。
（２）（１）の方法により製造された、アモルファスＬｉ３ＢＯ３。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の態様により、熱プラズマ溶融法を用いて、アモルファスＬｉ３ＢＯ３の製造方法を提供でき、そして良好なアモルファス状態のＬｉ３ＢＯ３を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、製造直後の実施例１のサンプルのＸＲＤパターンを示す図である。
【図２】図２は、製造直後の実施例２のサンプルのＸＲＤパターンを示す図である。
【図３】図３は、製造直後の比較例１のサンプルのＸＲＤパターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
なんらかの理論に拘束されることを望まないが、酸化ホウ素などの酸化ホウ素系の粉末は結晶としての安定性が高いと考えられる。そのため酸化リチウムなどと熱プラズマ法により反応を行っても、酸化ホウ素、酸化リチウムのそれぞれが別個の相となった結晶でしか生成物が得られなかった。
【００１３】
しかし、本発明に係る方法では、酸化ホウ素の代わりにリチウムを含むホウ素化合物を使用し、熱プラズマ溶融法により製造することによって、下記実施例１、２で説明するように、これまで得ることができなかった、アモルファスのホウ酸リチウムを得ることができるものである。
【００１４】
本発明に係る方法では、リチウム（Ｌｉ）を含むホウ素化合物と、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）を使用する。
リチウムを含むホウ素化合物は、熱プラズマ法での使用に問題がなければ、特に限定されず、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、ＬｉＢＯ２などを用いることができる。
【００１５】
本発明に係るリチウムを含むホウ素化合物の形態は、熱プラズマ法での使用に問題がなければ、特に限定されず、平均粒径約１０００μｍ〜平均粒径約０．０１μｍの微粒子であることができる。
【００１６】
本発明に係る水酸化リチウムは、熱プラズマ法での使用に問題がなければ、特に限定されず、平均粒径約１０００μｍ〜平均粒径約０．０１μｍの微粒子であることができる。
【００１７】
本発明に係る方法における、リチウムを含むホウ素化合物：水酸化リチウムの比は、モル比でＬｉ：Ｂ＝約３：約１であることができる。
【００１８】
本発明に係る方法では、熱プラズマ法で使用する熱プラズマ反応器は、特に限定されず、市販の物を使用できる。
供給ガスとしては、適当な流量、例えば、約１０リットル／分でＡｒを供給することができる。
供給ガスとともに、上述したリチウムを含むホウ素化合物と、水酸化リチウムとをＬｉ：Ｂのモル比＝約３：約１でプラズマトーチ内の熱プラズマ炎中に供給できる。
【００１９】
このときの冷却ガスのチャンバ内での流速は、約０．０１ｍ／秒〜約１０ｍ／秒であり、チャンバの圧力は約０．５ｋＰａ〜約１００ｋＰａであることができる。
【００２０】
本発明の一態様によれば、実施例１のＬｉＯＨとＬｉ２Ｂ４Ｏ７のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンの２θ＝約３０°におけるピーク、または実施例２のＬｉＯＨとＬｉＢＯ２のＸＲＤパターンに示されるように、得られたホウ酸リチウムは、アモルファスとなっている（図１、２）。
【００２１】
一方、比較例１のサンプルでは、２θ＝２０．４°と３２．５°と３５．７°、３３．６°と５５．４°と６２．３°にＬｉＯＨとＬｉ２Ｏのピークが確認され、アモルファスではなく、結晶である（図３）。
【実施例】
【００２２】
＜サンプルの製造方法１＞
工程１：熱プラズマ反応器（製造メーカー名：日清エンジニアリング、型番：熱プラズマ加工装置）を用いて、プラズマトーチの高周波発振用コイルに、約４ＭＨｚ，約８０ｋＶＡの高周波電圧を印加し、プラズマガスとして、適当な流速のＡｒとＯ２との混合ガス（体積比９：１）を導入し、プラズマトーチに熱プラズマ炎を発生させた。
【００２３】
工程２：材料供給装置のキャリアガス供給源から１０リットル／分で供給ガスであるＡｒとともに、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７とＬｉＯＨとをモル比でＬｉ：Ｂ＝３：１で供給し、プラズマトーチ内の熱プラズマ炎中に導入した。
【００２４】
工程３：気体導入装置によって、冷却ガスであるアルゴンを、チャンバ内に導入し、生成物の微粒子を得た。このときの冷却ガスのチャンバ内流速は、数ｍ／秒、チャンバの圧力は５０〜１００ｋＰａであった。
【００２５】
実施例１
このＬｉ３ＢＯ３は、比表面積測定装置（製造メーカー名：マウンテック、型番：Ｍａｃｓｏｒｂ  ＨＭ  ｍｏｄｅｌ−１２０８）による測定で比表面積４６ｍ２／ｇであり、Ｘ線回折装置（製造メーカー名：リガク、型番：ＵＬＴＩＭＡIII）による測定後の解析でアモルファスであることを確認した。実施例１の条件および結果を表１に、Ｘ線回折（ＸＲＤ）のパターンを図１に示す。（なお、ＢＥＴ比表面積からＢＥＴ換算径として粒径を算出した。）
【００２６】
実施例２
上記＜サンプルの製造方法１＞の工程３において、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７の代わりにＬｉＢＯ２を使用した点を除き、実施例１と同様の手順で、微粒子を得たところ、比表面積４５ｍ２／ｇのアモルファスのＬｉ３ＢＯ３であることを確認した。実施例２の条件および結果を表１に、ＸＲＤパターンを図２に示す。
【００２７】
比較例１
上記＜サンプルの製造方法１＞の工程３において、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７の代わりにＢ２Ｏ３を使用した点を除き、実施例１と同様の手順で、微粒子を得たところ、比表面積４５ｍ２／ｇで結晶性の、ＬｉＯＨとＬｉ２Ｏとの混合物であることを確認した。比較例１の条件および結果を表１に、ＸＲＤパターンを図３に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１，図１〜３に示されているように、実施例１，２のサンプルと比較例１のサンプルとでは、比表面積は４５〜４６ｍ２／ｇとほぼ変わらないものの、ＸＲＤのパターンから、比較例１のサンプルは結晶であるのに対し、実施例１、２のサンプルでは良好なアモルファスが得ることができていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明に係るＬｉ３ＢＯ３は、良好なアモルファス状態を有するものである。こうしたことから、本発明に係るＬｉ３ＢＯ３は、リチウム二次電池などを含む広範な用途において利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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