非晶性的(锂)铌硫化物或(锂)钛铌硫化物的制作方法_5

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必明确,但推测为5<x<6左右。
[0141][实施例5:NbSsC2.3(a-NbSx/NbS2/乙烘黑复合物)粉末的合成] 在氣气气氛的手套箱中,将市售的硫化妮(NbS2)粉末、市售的硫(S8)粉末和市售的乙 烘黑分别W元素比Nb: S: C = 1:5:2.3、进料重量为1. Og的方式称量?混合,其后,使用放入 有约500个直径4mm的氧化错球的45mL的氧化错容器,用球磨装置(FRITSCH P7)进行 510rpm、60小时的机械研磨处理,从而得到饥记日C2.3(非晶性的NbSx、NbS2与C的复合物)粉末。 该NbSsC2.3(非晶性的NbSx、师S2与C的复合物)粉末的杂质浓度为2重量%^下。另外,师Sx中 的X未必明确,但推测为5<x<6左右。
[01创[实施例6:a-Tio.5Nbo.5S3粉末的合成] 在氣气气氛的手套箱中,将市售的硫化铁(TiS2)粉末和市售的硫化妮(NbS2)粉末和市 售的硫(Ss)粉末按照分别W元素比Ti :Nb:S=l: 1:6、进料重量为1 .Og的方式称量·混合, 其后,使用放入有约500个直径4mm的氧化错球的45mL的氧化错容器,用球磨装置(FRITSCH P7)进行370巧m、60小时的机械研磨处理,从而得到非晶性的Ti日.日Nb日.日S3粉末。对于该非晶 性的Tio.5Nbo.5S3粉末的杂质浓度,NbS2为2重量下。
[0143] [实施例 7:Tio.5Nbo.5S4(a-TiaNbbSc/NbS2 复合物)粉末的合成] 在氣气气氛的手套箱中,将市售的硫化铁(TiS2)粉末和市售的硫化妮(NbS2)粉末和市 售的硫(Ss)粉末按照分别W元素比Ti :Nb:S=l: 1:8、进料重量为1 .Og的方式称量·混合, 其后,使用放入有约500个直径4mm的氧化错球的45mL的氧化错容器,用球磨装置(FRITSCH P7)进行370rpm、60小时的机械研磨处理,从而得到TiQ.5Nb().5S4(非晶性的TiaNbbS。与NbS2的 复合物)粉末。该Ti〇.5Nb〇.5S4(非晶性的TiaNbbSc与NbS2的复合物)粉末的杂质浓度是NbS2为2 重量%^下。另夕1>,在113抓65。中曰:6:(3不明确,但认为是1:0.95~1:7.9~8左右。
[0144] [实施例8:a-NbS2.5粉末的合成] 在氣气气氛的手套箱中,将市售的硫化妮(NbS2)粉末和市售的硫(S8)粉末按照分别W 元素比师:S = 2:5、进料重量为l.Og的方式称量?混合,其后,使用放入有约500个直径4mm 的氧化错球的45mL的氧化错容器,用球磨装置(FRITSCH P7)进行37化pm、100小时的机械研 磨处理,从而得到非晶性的NbS2.5粉末。该非晶性的NbS2.5粉末的杂质浓度为2重量下。
[0145] [实施例 9:a-Tio.5Nbo.5S4.5 粉末的合成] 在氣气气氛的手套箱中,将市售的硫化铁(TiS2)粉末和市售的硫化妮(NbS2)粉末和市 售的硫(Ss)粉末按照分别W元素比Ti :Nb:S=l: 1:9、进料重量为1 .Og的方式称量·混合, 其后,使用放入有约500个直径4mm的氧化错球的45mL的氧化错容器,用球磨装置(FRITSCH P7)进行37化9111、100小时的机械研磨处理,从而得到非晶性的11().5师().554.5粉末。该非晶性 的Ti〇.5Nb〇.5S4.5粉末的杂质浓度为2重量下。
[0146] [实施例10:a-Li2NbS3粉末的合成] 在氣气气氛的手套箱中,将市售的硫化裡化i2S)粉末和市售的硫化妮(NbS2)粉末按照 分别W元素比Li:Nb:S = 2:l:3、进料重量为1.5g的方式称量?混合,其后,使用放入有约 500个直径4mm的氧化错球的45mL的氧化错容器,用球磨装置(FRITSCH P7)进行51化pm、30 小时的机械研磨处理,从而得到非晶性的Li2NbS3粉末。
[0147] [实施例ll:a-LiNbS4粉末的合成] 在氣气气氛的手套箱中,将市售的硫化裡化i2S)粉末、市售的硫化妮(NbS2)粉末和市 售的硫(Ss)粉末按照分别W元素比Li :Nb:S=l: 1:4、进料重量为1 .Og的方式称量·混合, 其后,使用放入有约500个直径4mm的氧化错球的45mL的氧化错容器,用球磨装置(FRITSCH P7)进行51化pm、45小时的机械研磨处理,从而得到非晶性的LiNbS4粉末。
[0148] [实施例12:a-NbS4粉末的合成(其2)] 在氣气气氛的手套箱中,将市售的硫化妮(NbS2)粉末和市售的硫(S8)粉末按照分别W 元素比师:S=l:3、进料重量为1.3g的方式称量?混合,其后,使用放入有约500个直径4mm 的氧化错球的45mL的氧化错容器,用球磨装置(FRITSCH P7)进行51化pm、20小时的机械研 磨处理,从而得到非晶性的NbS3粉末。
[0149] 接着,在同一氣气气氛的手套箱中,将所得非晶性的NbS3粉末和市售的硫(S8)粉末 按照分别W元素比Nb:S=l:4、进料重量为1.5g的方式称量?混合,其后,使用放入有约500 个直径4mm的氧化错球的45血的氧化错容器,用球磨装置(FRITSCH P7)进行51化pm、10小时 的机械研磨处理,从而得到非晶性的NbS4粉末。
[0150] [比较例l:NbS2粉末] 将市售的NbS2粉末原样作为比较例1的试样。
[0151] [比较例2:TiS2粉末] 将市售的TiS2粉末原样作为比较例2的试样。
[0152] [比较例3:a-TiS3粉末的合成] 在氣气气氛的手套箱中,市售的二硫化铁(TiS2)粉末和市售的硫(S8)粉末按照分别W 元素比Ti:S=l:3、进料重量为l.Og的方式称量?混合,其后,使用放入有约500个直径4mm 的氧化错球的45mL的氧化错容器,用球磨装置(FRITSCH P7)进行51化pm、40小时的机械研 磨处理,从而得到非晶性的TiS3粉末。
[0153] [比较例4:a-TiS4粉末的合成] 在氣气气氛的手套箱中,市售的二硫化铁(TiS2)粉末和市售的硫(S8)粉末按照分别W 元素比Ti:S=l:4、进料重量为l.Og的方式称量?混合,其后,使用放入约500个直径4mm的 氧化错球的45mL的容器,用球磨装置(FRITSCH P7)进行51化pm、40小时的机械研磨处理,从 而得到非晶性的TiS4粉末。
[0154] [比较例5:Ss粉末] 将市售的S8粉末原样作为比较例5的试样。
[0155] [比较例6:Li2NbS4粉末的合成] 在氣气气氛的手套箱中,将市售的硫化裡化i2S)粉末、市售的硫化妮(NbS2)粉末和市 售的硫(Ss)粉末按照分别W元素比Li :Nb:S = 2:1:4、进料重量为1 .Og的方式称量·混合, 其后,使用放入约500个直径4mm的氧化错球的45mL的容器,用球磨装置(FRITSCH P7)进行 51化pm、40小时的机械研磨处理,从而得到Li2NbS4粉末。
[0156] [比较例7:Li3NbS4粉末的合成] 在氣气气氛的手套箱中,将市售的硫化裡化i2S)粉末和市售的硫化妮(NbS2)粉末和市 售的硫(Ss)粉末按照分别W元素比Li :Nb:S = 3:1:4、进料重量为1 .Og的方式称量·混合, 其后,使用放入约500个直径4mm的氧化错球的45mL的容器,用球磨装置(FRITSCH P7)进行 51化pm、40小时的机械研磨处理,从而得到Li3NbS4粉末。
[0157] [比较例8:NbS4粉末的合成] 在氣气气氛的手套箱中,将市售的硫化妮(NbS2)粉末和市售的硫(S8)粉末按照分别W 元素比师:S=l:4、进料重量为1.5g的方式称量?混合,其后,使用放入有约500个直径4mm 的氧化错球的45mL的氧化错容器,用球磨装置(FRITSCH P7)进行50化pm、90小时的机械研 磨处理,从而得到NbS4粉末。
[0158] [试验例1: X射线结构衍射(其1)] 对实施例1中得到的非晶性的NbS3粉末、实施例2中得到的非晶性的NbS4粉末和实施例 3中得到的非晶性的NbSs粉末,测定使用了CuKa线的衍射角2目=10~80°的范围内的X射线 结构衍射(XRD)。结果示于图1。为了参考,图1中也一并示出了作为原料使用的硫化妮 (NbS2)和硫(S8)的峰。
[0159] 图1所示的X射线衍射图中,实施例1~3均可在衍射角2Θ = 15.0°的位置确认到晕 图案化alo patter)或极宽的峰,但作为峰来捕捉时半值宽度也远大于2°。此外,在衍射角2 0 = 23.0°、37.0°和40.0°看不到衍射峰。为此,给出的启示是,实施例1~3均没有残留结晶 性的NbS2和S8,得到了非晶性的硫化物。
[0160] 接着,对实施例4中得到的师Ss(非晶性的师Sx与NbS2的复合物)粉末和实施例5中 得到的NbSsC2.3(非晶性的NbSx与师S2和C的复合物)粉末,测定使用了 CuKa线的衍射角2目= 10~50°的范围内的X射线结构衍射(XRD)。结果示于图2。为了参考,图2中也一并示出了作 为原料使用的硫化妮(NbS2)和硫(S8)的峰。
[0161] 图2所示的X射线衍射图中,实施例4中,在衍射角2目=15.0°、37.0°和40.0°的位置 看到了结晶性NbS2的衍射峰,因此表示残留作为原料使用的结晶性NbS2。其中,在衍射角2目 = 23.0°的位置看不到衍射峰,因此表示构成硫化物不残留S8。由此可知,给出的启示是,实 施例4的试样是非晶性的NbSx与NbS2的复合物。
[0162] 另一方面,实施例5中也与实施例4同样,在衍射角2Θ = 15.0°、37.0°和40.0°的位 置看到了结晶性NbS2的衍射峰,在衍射角20 = 23.0°的位置看不到衍射峰,因此,不残留S8, 残留有结晶性师S2。此外,实施例5中,由于作为碳质材料使用乙烘黑,因而给出的启示是, 实施例5的试样是非晶性的NbSx、NbS2与乙烘黑的复合物。
[0163] 进而,对实施例6中得到的非晶性的T i 0.5Nb0.5 S3粉末和实施例7中得到的 Tio.5Nbo.5S4(非晶性的TiaNbbSc与NbS2的复合物)粉末,测定使用了 CuKa线的衍射角2目=10~ 80°的范围内的X射线结构衍射(XRD)。结果示于图3。为了参考,图3中也一并示出了作为原 料使用的硫化妮(NbS2 )、硫化铁(Ti S2 )和硫(S8)的峰。
[0164] 图3所示的X射线衍射图中,实施例6中,在衍射角2目= 15.0°的位置看到若干师S2 的衍射峰,但半值宽度远大于0.3°,非常宽且弱。此外,在衍射角2目=23.0°、37.0°和40.0。 的位置看不到衍射峰。从运些点来看,尽管残留若干NbS2,但大体完全消失,此外,S8也大体 完全消失。为此,给出的启示是,得到了大体非晶化的Ti0.5Nb0.5S3粉末。
[0165] 另一方面,实施例7中,在衍射角2目=15.0°、37.0°和40.0°的位置看到了师S2的衍 射峰。其半值宽度远大于0.3%非常宽且弱。此外,在衍射角2Θ = 23.0°的位置看不到衍射 峰。从运些点来看,少量残留有NbS2,Ss大体完全消失,因此,给出的启示是,对于实施例7的 试样,非晶性的TiaNbbSc与NbS2形成复合物。
[0166] 另外,比较例3和4的试样中,均确认不到衍射峰,给出的启示是,得到了非晶性的 硫化物。在衍射角2Θ = 10~60°的范围用CuKa线测定的比较例3和4的X射线衍射图示于图4。
[0167] 另外,本实施例中,对所有试样均抑制大气暴露,因而用聚酷亚胺膜覆盖试样来进 行测定。为此,在2Θ = 10~25°附近确认到源自聚酷亚胺的宽的衍射图案。
[0168] 进而,对实施例10中得到的非晶性的Li2NbS3粉末、实施例11中得到的非晶性的 LiNbS4粉末、比较例6中得到的Li2NbS4粉末和比较例7中得到的Li3NbS4粉末,ii定使用了 CuK α线的衍射角2目=25~80°的范围内的X射线结构衍射(XRD)。结果示于图5。为了参考,图5中 也一并示出了作为原料使用的硫化裡化i2S)、硫化妮(NbS2)和硫(S8)的峰。
[0169] 图5所示的X射线衍射图中,实施例10~11均确认不到明确的峰。为此,给出的启示 是,实施例10~11均不残留结晶性的Li2S、NbS2和S8,得到了非晶性的硫化物。
[0170] 另一方面,比较例6~7中,分别在34.7°附近、34.8°附近看到了半值宽度分别为 0.75°、0.95°的明确的峰。认为该峰是结晶性的Li3NbS4,未得到非晶的硫化物。
[0171] 进而,对实施例12中得到的非晶性的师S4粉末和比较例8中得到的NbS4粉末,测定 使用了CuKa线的衍射角2目=10~80°的范围内的X射线结构衍射(XRD)。结果示于图6。为了 参考,图6中也一并示出了作为原料使用的硫化妮(NbS2)和硫(S8)的峰。
[0172] 图6所示的X射线衍射图中,实施例12中,在衍射角2Θ = 15.0°的位置看到了若干 师S2的衍射峰,但是半值宽度远大于2°、非常宽的峰。此外,在衍射角29 = 23.0°、37.0°和 40.0°的位置看不到衍射峰。从运些点来看,尽管残留有若干NbS2,但大体完全消失,此外,S8 也大体完全消失。
[0173] 相对于此,比较例8中,在衍射角2目= 15.0°的位置看到了明确的NbS2的衍射峰,此 夕h在衍射角2目= 37.0°和40.0°的位置也看到了峰。认为该峰是结晶性的NbS2,未得到非晶 的硫化物。
[0174] [试验例2:X射线结构衍射(添加 Si)] 本发明的硫化物被非晶化可通过与娃(Si)混合、并与其最强峰强度相比较来理解。
[0175] 相对于100质量份实施例3~4、比较例1、5的试样,添加10质量份市售的娃(Si),使 用乳鉢混合。对该混合物,测定使用了CuKa线的衍射角2目=10~80°的范围内的X射线结构 衍射(XRD)。结果示于图7。
[0176] 此外,对各试样,将在所使用的娃的最大强度的位置(2Θ = 28.5°)的峰强度(Isi)、 所得娃混合物的最大强度的位置的强度(Imax)、运些之比(ImaVlSi)示于表1。
[0177] [表 1]
[0178] 其结果可知,即便也一并考虑为了抑制大气暴露而使用的聚酷亚胺的峰强度,与 作为原料使用的NbS2、Ss相比较,实施例的材料的峰强度降低得很大。对全部试样为了抑制 大气暴露均用聚酷亚胺膜覆盖试样来进行测定。为此,在2θ = 1〇~25°附近确认到源自聚酷 亚胺的宽的衍射图案。
[0179] [试验例3:透射型电子显微镜观察] 对实施例3中得到的非晶性的师S5粉末和实施例5中得到的师SsC2.3(非晶性的师Sx与 NbS2和C的复合物)粉末进行颗粒顶端部的透射型电子显微镜(TEM)观察。结果示于图8~9。 为了避开试样的大气暴露,在从氣气气氛的手套箱导入到TEM装置时,使用气氛控制支架。
[0180] 在图8所示的TEM图像中,实施例帥,明显有非晶化,此外,在FFT图案中不存在清 晰的晶体的图案,因此,给出的启示是,不存在具有长距离结构的晶体,大体完全是非晶。
[0181] 另一方面,在图9所示的??Μ图像中,实施例5中,在非晶的基体中看到了平均的晶 粒尺寸为1~20nm左右的晶粒。由此,给出的启示是,实施例5中,将非晶性的材料作为母材, 在该母材中存在结晶性的NbS2。
[0182] [试验例4:热分析] 对实施例2、3、7和8的硫化物进行
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