(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子樹脂化合物中にLi2CO3粒子が分散したLi2CO3分散粒を加熱して高分子樹脂化合物を取り除き、得られたLi2CO3粒を焼成してLi2CO3を熱分解することによりLi2O粒を得る酸化リチウム粒の製造方法において、
前記Li2CO3分散粒から高分子樹脂化合物を取り除く際に、真空中、６００℃以上７００℃以下の温度で少なくとも６時間に亙り加熱することを特徴とする酸化リチウム粒の製造方法。
【請求項２】
前記Li2CO3分散粒は、 1.0×10-3Torr以下の減圧雰囲気内で加熱することを特徴とする請求項１に記載の酸化リチウム粒の製造方法。
【請求項３】
前記高分子樹脂化合物はポリビニルアルコールであることを特徴とする請求項１に記載の酸化リチウム粒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化リチウム粒の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平8-157210号公報には、特定の条件で固化すると共に特定の温度で熱分解する担体溶液にリチウム化合物を均一に分散させて原液とし、この原液を前記条件中に滴下してリチウム化合物の分散粒を生成し、得られた分散粒を焼結することにより酸化リチウム(Li2O)粒を得る方法が開示されている。
【０００３】
この従来技術では、担体溶液としてポリビニルアルコール、リチウム化合物としてLi2CO3の粉末を用い、ポリビニルアルコール中にLi2CO3の粉末を均一に分散させて原液とし、この原液をアセトンの液浴中に滴下してリチウム化合物の分散粒を生成し、この分散粒を、空気中、400〜600℃、好ましくは 600℃で10時間以上加熱することにより高分子樹脂化合物を除去し、Li2CO3粒とする。
【０００４】
更に、得られたLi2CO3粒を 700℃で60時間加熱することによりLi2CO3の熱分解反応を起こさせてLi2O粒とし、このLi2O粒を焼成してLi2O焼結粒を得ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術による方法ではLi2CO3粒の熱分解反応に60時間もの長時間を要してしまう。
【０００６】
また、高分子樹脂化合物を除去するための分散粒の加熱中にLi2CO3が部分的に粒成長を起こす場合があり、分散粒の加熱中にLi2CO3が粒成長を起こすと、後の焼成工程でのLi2O粒の焼結が抑制されるため、得られるLi2O焼結粒の密度が60％T.D.以下となってしまうことがある。近年要求されているLi2O焼結粒の密度範囲は80〜85％T.D.であるため、分散粒の焼成中にLi2CO3が粒成長を起こすと、この要求されている密度範囲を満たすことができなくなる。
【０００７】
また、Li2O粒中に高分子樹脂化合物の熱分解生成物が残留している場合があることも問題点の一つである。Li2O粒中に高分子樹脂化合物の熱分解生成物が残留していると、得られるLi2O粒のLi2O純度が低下し、これも近年要求されている純度を満たさなくなるため好ましくない。
【０００８】
以上のことから本発明は、従来よりも短い時間でLi2CO3の熱分解反応を進めることができる酸化リチウム粒の製造方法を提案することを主目的としている。
【０００９】
また、高密度のLi2O粒を得ることのできる酸化リチウム粒の製造方法を提案することも本発明の別の目的である。更に、従来よりも更に高純度のLi2O粒を得ることのできる酸化リチウム粒の製造方法を提案することも本発明の更に別の目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明では、高分子樹脂化合物中にLi2CO3粒子が分散したLi2CO3分散粒を加熱して高分子樹脂化合物を取り除き、得られたLi2CO3粒を焼成してLi2CO3を熱分解することによりLi2O粒を得る酸化リチウム粒の製造方法において、前記Li2CO3分散粒から高分子樹脂化合物を取り除く際に、真空中、600℃以上700℃以下の温度で少なくとも６時間に亙り加熱することを特徴としている。
【００１１】
本発明は、Li2CO3分散粒の加熱条件を、真空中にて600℃以上700℃以下の温度で少なくとも６時間とすることにより、Li2CO3分散粒から高分子樹脂化合物を完全に取り除くと共に、従来よりも短い時間でLi2CO3の熱分解反応を進めることを可能としたものである。
【００１２】
即ち、Li2CO3分散粒の加熱雰囲気を真空中としてLi2CO3の粒成長を起こりにくくし、加熱温度を600℃以上700℃以下の範囲内とすることにより、高分子樹脂化合物を効率よく除去している。
【００１３】
この温度範囲は、加熱温度が 600℃より低いと、高分子樹脂化合物が充分に除去されないため、最終生成物であるLi2O粒の密度及び純度が下がるので好ましくなく、 700℃より高いと、Li2CO3分散粒から高分子樹脂化合物が充分に除去される前にLi2CO3の熱分解反応が進んでしまうために好ましくないという理由から決定されている。
【００１４】
上記温度範囲は、より好ましくは600℃以上650℃以下とするのがよい。なぜならLi2CO3は真空中650℃まではほぼ安定で熱分解反応は目立たないが、650℃を越えると熱分解反応が有意に目立ってくるようになり、高分子樹脂化合物が充分に除去される前にLi2CO3からLi2Oへ熱分解する割合が多くなるので、Li2O粒中に残留する高分子樹脂化合物の熱分解生成物が無視できなくなり、Li2O粒の純度と密度が損なわれる恐れがあるためである。
【００１５】
なお、真空中、600℃以上700℃以下の温度で加熱して分子樹脂化合物の除去を行っている際に、Li2CO3の熱分解もゆっくりであるが進行しているため、上記条件とすることで、高分子樹脂化合物を迅速に除去しつつ、Li2CO3の熱分解を開始させることで、次工程の熱分解工程に要する加熱時間の大幅な短縮を実現している。
【００１６】
さらに、本発明では、Li2CO3分散粒の加熱時間を少なくとも６時間に亙り加熱するものとしている。これは、真空中、上記温度でLi2CO3分散粒を加熱すれば、最短で６時間ほどで充分に高分子樹脂化合物が除去できるためである。
【００１７】
更に、本発明においては、高分子樹脂化合物の熱分解生成物が殆ど残留しないため、上記方法で得られるLi2O粒は高密度で高純度のものとなる。
【００１８】
尚、高分子樹脂化合物としては、例えば、カチオン性セルロース誘導体（例えば商品名レオガード、ライオン(株)製）又は、ポリビニルアルコール（例えば商品名PVA-124H、(株)クラレ製）等が挙げられる。
【００１９】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の酸化リチウム粒の製造方法において、前記Li2CO3分散粒を 1.0×10-3Torr以下の減圧雰囲気内で加熱することを特徴としている。
【００２０】
本発明は、Li2CO3分散粒の加熱時の雰囲気圧力を 1.0×10-3Torr以下として高密度のLi2O粒を得るものである。即ち、加熱時の雰囲気圧力が 1.0×10-3Torr以下であればLi2CO3の粒成長が最も起こりにくくなるので、より高密度のLi2O粒を得ることができる。
【００２１】
さらに、請求項３の発明は、請求項１に記載の酸化リチウム粒の製造方法において、前記高分子樹脂化合物がポリビニルアルコールであることを特徴としている。
【００２２】
即ち、ポリビニルアルコールは他の物質と比べて比較的低い温度で焼散するため、加熱時にかかる電力コストを低く抑えることができるだけでなく、入手し易い、コストが低い、取扱が容易などの種々の利点を要している。
【００２３】
【実施例】
図１は本発明の１実施例を示すフロー図である。本実施例では、湿式造粒法によりLi2CO3分散粒を得ているが、転動造粒法によりLi2CO3分散粒を得てもよいことは述べるまでもない。
【００２４】
ここで用いた湿式造粒法は、Li2CO3を原料粉末として用い、ポリビニルアルコール（完全鹸化物、重合度約2000）の水溶液に原料粉末を分散させて原液とし、この原液をアセトン液浴中に滴下してポリビニルアルコールをゲル化した後、乾燥してLi2CO3分散粒とする方法である。
【００２５】
以下、簡単に説明する。まず、ポリビニルアルコールを純水(H2O) に入れ、撹拌しながら90〜 100℃で30分から１時間加熱して完全にポリビニルアルコールを純水に溶解させてから常温まで自然冷却し、ポリビニルアルコールの水溶液を調整する（図１(ａ)）。
【００２６】
得られた水溶液にLi2CO3粉末を入れて充分に撹拌し、Li2CO3がポリビニルアルコール水溶液中に均一に分散した原液を得る（図１(ｂ)）。この時の原液に含まれるLi2CO3粉末とポリビニルアルコールの割合は、Li2CO3粉末が26wt％に対してポリビニルアルコールが５wt％である。
【００２７】
得られた原液を振動ノズルを介して約−20℃に調整したアセトン中に滴下し、しばらく放置する。滴下された原液はアセトン中で完全にゲル化し、図２に模式的に示したような内部にLi2CO3が分散したゲル球体となる（図１(ｃ)）。
【００２８】
次に、アセトン中からゲル球体を取り出して大気中、常温（約25℃）下で24時間乾燥させ、乾燥ゲル球体とした（図１(ｄ)）。この乾燥ゲル球体を加熱炉内の1.0×10-3 Torr以下の減圧雰囲気中にて 600℃で６時間加熱する。これにより、担体であるポリビニルアルコールが除去され、Li2CO3粒となる（図１(ｅ)）。
【００２９】
更に加熱炉内を 700℃に昇温して30時間加熱を行う。これにより、Li2CO3が熱分解されてLi2Oとなる（図１(ｆ)）。その後、加熱炉内を1100℃まで昇温し、この温度を４時間保持してLi2Oを焼結させ、Li2O粒を得る（図１(ｇ)）。この加熱条件を図３にグラフ化して示す。図３において、縦軸は温度を示し、横軸は、時間を示している。
【００３０】
このようにして得られたLi2O粒の1000粒について、密度を測定した結果、平均値が81.2％T.D.であった。これは、従来の加熱条件、即ち、空気中、 600℃、10時間で得られたLi2O粒の密度が55％T.D.であるのに比べて格段に向上していることを実証するものである。
【００３１】
また、炭素濃度も測定したが、10 ppm以下の検出感度においても検出されなかった。これは、従来の加熱条件で得られたLi2O粒の炭素濃度が120ppmであることからも、格段に高純度のLi2O粒が得られたということを実証するものである。
【００３２】
【発明の効果】
このように、本発明では、従来よりも短い時間でLi2CO3を熱分解させることができるので、作業時間を短縮でき、作業効率を向上させることが可能である。また、従来よりも高密度のLi2O粒が得られ、さらに加熱による担体の除去能力も高く、従来よりも更に高純度のLi2O粒が得られるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例の工程を示す説明図である。
【図２】  Li2CO3分散粒の概念図である。
【図３】本発明の一実施例の加熱条件を示した線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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