LiCoO2烧结体的制造方法及溅射靶材技术

本发明专利技术提供一种可以稳定地制造高密度烧结体的LiCoO2烧结体的制造方法。本发明专利技术的实施方式涉及的LiCoO2烧结体的制造方法采用具有利用冷等静压法的成型工序和烧结工序的冷等静压-烧结法。成型压力设为1000kg/cm2以上，烧结温度设为1050℃以上1120℃以下，烧结时间设为2小时以上。由此，可以稳定地制造具有90％以上的相对密度、3kΩ·cm以下的电阻率、20μm以上50μm以下的平均粒径的LiCoO2烧结体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种供例如薄膜锂二次电池正极制造的LiCoO2烧结体的制造方法及溅射靶材。
技术介绍
·近年来，不断开发ー种薄膜锂二次电池。薄膜锂二次电池具有以正极及负极夹持固体电解质的结构。例如，固体电解质使用LiP0N(含氮磷酸锂)膜,正极使用LiCoO2 (钴酸锂)膜，负极使用金属Li膜。作为LiCoO2膜的形成方法，周知一种溅射含有LiCoO2的靶材，并在基板上形成LiCoO2膜的方法。下述专利文献I中记载了一种通过DC脉冲放电派射具有3 IOkQ *cm电阻率的LiCoO2靶材从而在基板上形成LiCoO2膜的方法，但没有记载LiCoO2靶材的详细的制造方法。一般，溅射靶材的制造方法有以下2种，即将材料溶解并铸造的方法、以及对原料粉末成型体进行烧结方法。另外，关于溅射靶材的质量要求可列举如下四点第一，控制纯度；第二，晶体组织微细且晶体粒径的分布狭窄；第三，组成分布均匀；第四，在将粉末作为原料的情况下，烧结体的相对密度较高。这里，所谓相对密度是指多孔体的密度与与其相同组分的材料在无气孔状态下的密度之比。专利文献I :日本特开2008-45213号公报在使用原料粉末烧结体构成溅射靶材的情况下，所述第一 第三材料组织上的主要条件通过调整原料粉末可以比较容易满足。但，对于第四个主要条件即高密度化而言，其现状为由于材料固有的物性(物理性质、化学性质)影响较大，因此无法容易地达到。特别是，存在LiCoO2晶体具有层状构造，层间易于剥离，因此在制造烧结体时及制造后容易破裂，从而无法稳定地制造高密度烧结体的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种可以稳定地制造高密度烧结体的LiCoO2烧结体的制造方法及溅射靶材。为了实现所述目的，本专利技术的实施方式涉及的LiCoO2烧结体的制造方法包括用冷等静压法以lOOOkg/cm2以上的压カ使LiCoO2粉末预成型的エ序。在1050°C以上1120°C以下的温度下对所述LiCoO2粉末的预成型体进行烧结。本专利技术的实施方式涉及的溅射靶材由LiCoO2烧结体构成，具有90%以上的相对密度、3k Q cm以下的电阻率、20 iim以上50 y m以下的平均粒径。附图说明图I为简要地示出本专利技术的第一实施方式中说明的、热处理后的LiCoO2粉末的X射线衍射测量结果的图2为将图I中的X射线衍射測量结果中各处理温度下的(003)面的峰的半高全宽(ピークの半値幅)与使用不同的原材料粉末的情况进行比较并示出的图；图3为简要地示出本专利技术的第一实施方式中说明的、LiCoO2粉末的差热分析结果的图；图4为表示本专利技术的第一实施方式中LiCoO2烧结体的成型压カ与相对密度之间的关系的实验结果 ；图5为表示本专利技术的第一实施方式中LiCoO2烧结体的烧结时间与相对密度之间的关系的实验结果；图6为表示本专利技术的第一实施方式中LiCoO2烧结体的烧结温度与相对密度之间的关系的实验结果；图7为表示本专利技术的第一实施方式中说明的、烧结炉的温度曲线的一例的图；图8为表示本专利技术的第一实施方式中说明的、烧结炉的温度曲线的另一例的图；图9为表示本专利技术的第二实施方式中说明的、烧结炉的温度曲线的一例的图；图10为表示本专利技术的第二实施方式中说明的、烧结炉的温度曲线的另一例的图。附图标记说明DTA 差热分析TG 热重分析DTG 热重变化率具体实施例方式本专利技术的实施方式涉及的LiCoO2烧结体的制造方法包括用冷等静压法以IOOOkg/cm2以上的压カ使LiCoO2粉末预成型的エ序。在1050°C以上1120°C以下的温度下对所述LiCoO2粉末的预成型体进行烧结。根据所述制造方法，可以稳定地制造相对密度为90%以上的高密度LiCoO2烧结体。对所述预成型体进行烧结的エ序可以为将所述预成型体在所述温度下保持2小时以上。在烧结时间不到2小时的情况下，很难得到90%以上的相对密度。在烧结时间为2小时以上的情况下，即使延长烧结时间也未看到相对密度的较大上升效果，因此烧结时间的上限无特别限定。可以对所述预成型体在大气中进行烧结，也可以在氧气氛中进行烧结。在任何一种烧结气氛中，都可以稳定地制造90%以上的高密度LiCoO2烧结体。使所述LiCoO2粉末预成型的エ序也可以包括对所述LiCoO2粉末添加粘结剂的エ序。该情况下，添加了所述粘结剂的LiCoO2粉末通过冷等静压法成型。使添加了所述粘结剂的LiCoO2粉末的成型体破碎。破碎后的所述LiCoO2粉末通过冷等静压法成型。由此，在制造比较大型的LiCoO2烧结体时，也可以稳定地制造相对密度90%以上的高密度LiCoO2烧结体。所述LiCoO2烧结体的制造方法也可具有在对所述成型体进行烧结的エ序之前，在低于烧结温度的温度下对包含所述粘结剂的所述LiCoO2粉末的预成型体进行脱脂的エ序。由此，可以防止来自粘结剂的碳的残留从而制造高纯度的LiCoO2烧结体。本专利技术的实施方式涉及的溅射靶材由LiCoO2烧结体组成，具有90%以上的相对密度、3k Q cm以下的电阻率、20 iim以上50 y m以下的平均粒径。由此，可以抑制颗粒的产生，从而能够进行基于直流电カ与高频电カ的重叠放电的稳定溅射。以下，參照附图，对本专利技术的实施方式进行说明。(第一实施方式)在本实施方式中，为了制造具有均匀的晶体组织、高相对密度、低电阻率值的LiCoO2 (钴酸锂)烧结体，采用预期烧结的残余应カ低的冷等静压-烧结(CIP (ColdIsostatic Press)&Sintering)法。这里，首先对预成型压力、烧结温度、烧结时间对LiCoO2烧结体带来的影响进行说明。图I为表示在大气中、600で、700で、800で、900で及1000°C下热处理后的LiCoO2粉末的X射线衍射结果(射线源CuK a)的简要图。測量装置使用了理学电气株式会社(理学電気株式会社)制造的粉末X射线衍射装置“RINT1000”。LiCoO2粉末的样品使用市售的粉末(日本化学エ业株式会社制“CellSeed(注册 商标)C_5”(日本化学工業株式会社製「セルシード(登録商標)C-5」))。热处理时间分别设为30分钟。然后根据各温度下的X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)結果，针对每一温度测量(003)面的峰的半高全宽(Full Width At HalfMaximum,FffHM)、(104)面与(003)面的峰值强度比(面积比)((104)/(003))。同时，也同样测量使用市售的粉末(日本化学エ业株式会社制“CellSeed(注册商标)C-5H”)情况下的半峰全宽的变化。其结果示于图2中。根据图I及图2的結果，“ CellSeed(注册商标)C_5H”加热至1000°C时看不到显著的峰值变化，但确认了在900°C以上有半峰全宽的增加及峰值强度比的变化。由此，认为在900°C以上的温度下发生LiCoO2晶粒的增长。另ー方面，在“CellSeed (注册商标)C-5H”中，直至1000°C也看不到半峰全宽的变化，1000°C以下没有发生晶粒增长，但在1100°C半峰全宽发生变化，因此认为在1000°C 1100°C之间发生晶粒增长。图3为简要地示出在Ar气氛中对市售(日本化学エ业株式会社制“ C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金豊，邹弘纲，桥口正一，三岛隆则，上园凉太，
申请(专利权)人：株式会社爱发科，
类型：发明
国别省市：