JP2000012027A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JP2000012027A JP2000012027A JP10177503A JP17750398A JP2000012027A JP 2000012027 A JP2000012027 A JP 2000012027A JP 10177503 A JP10177503 A JP 10177503A JP 17750398 A JP17750398 A JP 17750398A JP 2000012027 A JP2000012027 A JP 2000012027A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】正極にスピネル構造を有したリチウムマンガン
複合酸化物を用いた非水電解液二次電池の高温寿命特性
を向上させる。 【解決手段】負極用活物質として用いる炭素材料の表面
にＴｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｈ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｍｇからなる群から選ばれた少なくとも１種類以上の元
素を担持する。
複合酸化物を用いた非水電解液二次電池の高温寿命特性
を向上させる。 【解決手段】負極用活物質として用いる炭素材料の表面
にＴｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｈ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｍｇからなる群から選ばれた少なくとも１種類以上の元
素を担持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解液二次電池
に関し、保存特性及び充放電サイクル特性の改善を目的
とするものである。
に関し、保存特性及び充放電サイクル特性の改善を目的
とするものである。
【０００２】
【従来の技術】携帯用電話機、コードレス電話、ビデオ
カメラなどの映像機器、パソコンなどの事務用機器、家
電機器、電気自動車などの主電源あるいはバックアップ
用電源として、長時間使用できるリチウムイオン二次電
池が強く要求されている。なお、これらのリチウムイオ
ン二次電池に使用されている正極活物質としては、リチ
ウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化
物、リチウムマンガン複合酸化物などが用いられてお
り、その中でも資源的に豊富で安価なマンガンを主原料
としたリチウムマンガン複合酸化物が注目をされてい
る。
カメラなどの映像機器、パソコンなどの事務用機器、家
電機器、電気自動車などの主電源あるいはバックアップ
用電源として、長時間使用できるリチウムイオン二次電
池が強く要求されている。なお、これらのリチウムイオ
ン二次電池に使用されている正極活物質としては、リチ
ウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化
物、リチウムマンガン複合酸化物などが用いられてお
り、その中でも資源的に豊富で安価なマンガンを主原料
としたリチウムマンガン複合酸化物が注目をされてい
る。
【０００３】このリチウムマンガン複合酸化物は、リチ
ウムが出入りしやすいスピネル構造をとっている。そし
て、リチウムマンガン複合酸化物を正極活物質に用いた
場合には、初期のサイクル特性や放置特性はある程度満
足できる。しかしながら、充放電サイクルの進行や放置
期間の長期化に伴い、正極活物質中のマンガンがイオン
となって電解液中に溶出し、溶出したマンガンイオンが
負極の活物質表面で析出する。そして、この析出がリチ
ウムイオンの吸蔵、放出を阻害するため電池の放電容量
が劣化することが明らかになっている。そして、特に高
温下での充放電サイクル寿命が短いといった課題を有し
ている。
ウムが出入りしやすいスピネル構造をとっている。そし
て、リチウムマンガン複合酸化物を正極活物質に用いた
場合には、初期のサイクル特性や放置特性はある程度満
足できる。しかしながら、充放電サイクルの進行や放置
期間の長期化に伴い、正極活物質中のマンガンがイオン
となって電解液中に溶出し、溶出したマンガンイオンが
負極の活物質表面で析出する。そして、この析出がリチ
ウムイオンの吸蔵、放出を阻害するため電池の放電容量
が劣化することが明らかになっている。そして、特に高
温下での充放電サイクル寿命が短いといった課題を有し
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、正極活物質
にリチウムマンガン複合酸化物を用い、充放電サイクル
による容量劣化が少なく、放置後の放電特性が良好な非
水電解液二次電池を提供することを目的するものであ
る。
にリチウムマンガン複合酸化物を用い、充放電サイクル
による容量劣化が少なく、放置後の放電特性が良好な非
水電解液二次電池を提供することを目的するものであ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする手段】上記した課題を解決す
るために、第一の発明では正極にスピネル構造を有する
リチウムマンガン複合酸化物を用い、負極活物質に炭素
材料を用いた非水電解液二次電池において、負極活物質
の表面にＴｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｈ、Ｃｅ、Ｆｅ、
Ｎｉ、Ｍｇからなる群から選ばれた少なくとも１種類以
上の金属元素を担持することを特徴とし、第二の発明で
は前記金属元素の担持量を前記炭素材料重量に対し、
０．５〜２０重量％とすることを特徴としている。
るために、第一の発明では正極にスピネル構造を有する
リチウムマンガン複合酸化物を用い、負極活物質に炭素
材料を用いた非水電解液二次電池において、負極活物質
の表面にＴｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｈ、Ｃｅ、Ｆｅ、
Ｎｉ、Ｍｇからなる群から選ばれた少なくとも１種類以
上の金属元素を担持することを特徴とし、第二の発明で
は前記金属元素の担持量を前記炭素材料重量に対し、
０．５〜２０重量％とすることを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て詳細に述べる。但しこれらに限定されるものではな
い。
て詳細に述べる。但しこれらに限定されるものではな
い。
【０００７】１．正極 正極活物質としては、平均粒径１０μmのリチウムマン
ガン複合酸化物、導電助剤としては平均粒径３μmの炭
素粉末、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（以下、Ｐ
ＶｄＦと略す）とを８２：１０：８の重量％で混合す
る。そこに、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを投入混合し
て、スラリー状の溶液を作製する。厚み２０μmのアル
ミニウム箔の両面にこのスラリー状の溶液を塗布し、溶
剤を乾燥した後、ローラプレス機にて圧延して、正極合
剤電極を作製し、５４ｍｍ幅で長さが４５０ｍｍに切断
して短細状の正極を作製した。
ガン複合酸化物、導電助剤としては平均粒径３μmの炭
素粉末、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（以下、Ｐ
ＶｄＦと略す）とを８２：１０：８の重量％で混合す
る。そこに、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを投入混合し
て、スラリー状の溶液を作製する。厚み２０μmのアル
ミニウム箔の両面にこのスラリー状の溶液を塗布し、溶
剤を乾燥した後、ローラプレス機にて圧延して、正極合
剤電極を作製し、５４ｍｍ幅で長さが４５０ｍｍに切断
して短細状の正極を作製した。
【０００８】２．負極 負極は負極活物質としては平均粒径２０μmの炭素材料
（人造黒鉛粉末）を使用した。なお、本発明の負極活物
質は後述する方法で、表面処理をして用いた。この炭素
材料とフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）の結着剤を混合
し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを投入混合して、スラ
リー状の溶液を作製する。厚み１０μmの銅箔の両面に
スラリー状の溶液を塗布し、溶剤を乾燥した後、ローラ
プレス機にて圧延して、負極合剤電極を作製し、その後
５６ｍｍ幅で、長さが５００ｍｍに切断して短冊状の負
極を作製した。
（人造黒鉛粉末）を使用した。なお、本発明の負極活物
質は後述する方法で、表面処理をして用いた。この炭素
材料とフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）の結着剤を混合
し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを投入混合して、スラ
リー状の溶液を作製する。厚み１０μmの銅箔の両面に
スラリー状の溶液を塗布し、溶剤を乾燥した後、ローラ
プレス機にて圧延して、負極合剤電極を作製し、その後
５６ｍｍ幅で、長さが５００ｍｍに切断して短冊状の負
極を作製した。
【０００９】３．電池 上記した方法で作製した正極と負極とを厚さ４０μm、
幅５８ｍｍのポリエチレン微多孔膜からなるセパレータ
を介して捲回し、スパイラル状の捲回群を作製する。こ
の捲回群を電池缶に挿入し、予め負極集電体の銅箔に溶
接しておいたニッケルタブ端子を電池缶底に溶接する。
次にエチレンカーボネートとジメチルカーボネートを体
積比で１：２に混合した溶液にＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／
ｌの濃度で溶解した電解液を電池容器に５ｍｌ注入し
た。次に、予め正極集電体のアルミニウム箔に溶接した
アルミニウムタブ端子を蓋に溶接して、蓋を絶縁性のガ
スケットを介して電池缶の上部に配置させ、この部分を
かしめて密閉し、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの円筒型
電池を作製した。
幅５８ｍｍのポリエチレン微多孔膜からなるセパレータ
を介して捲回し、スパイラル状の捲回群を作製する。こ
の捲回群を電池缶に挿入し、予め負極集電体の銅箔に溶
接しておいたニッケルタブ端子を電池缶底に溶接する。
次にエチレンカーボネートとジメチルカーボネートを体
積比で１：２に混合した溶液にＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／
ｌの濃度で溶解した電解液を電池容器に５ｍｌ注入し
た。次に、予め正極集電体のアルミニウム箔に溶接した
アルミニウムタブ端子を蓋に溶接して、蓋を絶縁性のガ
スケットを介して電池缶の上部に配置させ、この部分を
かしめて密閉し、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの円筒型
電池を作製した。
【００１０】４．初期充放電試験及びサイクル試験 作製した電池を２５℃にて２４時間放置後、初期の充放
電試験をした。すなわち、充放電条件として充電電圧
４．２Ｖ（ただし、制限電流９００ｍＡ）で４時間充電
した後、放電電流３００ｍＡで放電終止電圧２．７Ｖの
条件下で１０サイクル行った。初期の充放電試験をした
電池は、５０℃にて充電電流９００ｍＡ（充電終止電圧
４．２Ｖ、最長で４時間）、放電電流４５０ｍＡ（放電
終止電圧２．７Ｖ）の条件下で充放電サイクル試験を行
った。充放電サイクルを繰り返して、初期容量の８０％
以下の容量となったときのサイクル数を寿命と判断し
た。
電試験をした。すなわち、充放電条件として充電電圧
４．２Ｖ（ただし、制限電流９００ｍＡ）で４時間充電
した後、放電電流３００ｍＡで放電終止電圧２．７Ｖの
条件下で１０サイクル行った。初期の充放電試験をした
電池は、５０℃にて充電電流９００ｍＡ（充電終止電圧
４．２Ｖ、最長で４時間）、放電電流４５０ｍＡ（放電
終止電圧２．７Ｖ）の条件下で充放電サイクル試験を行
った。充放電サイクルを繰り返して、初期容量の８０％
以下の容量となったときのサイクル数を寿命と判断し
た。
【００１１】
【実施例】以下に本発明の一実施例を示す。
【００１２】（実施例１〜３）：負極活物質にＴｉを担
持 蒸留水にエタノ−ルを加え、４０〜８０℃で加温する。
これに人造黒鉛粉末と濃度の異なるＴｉ塩溶液を加え攪
拌しながら還元剤を滴下し、濾過・水洗を行った後、乾
燥することにより、表１に示すＴｉ担持量の異なる粉末
を作製した。このＴｉを担持した人造黒鉛を負極活物質
に用いて、前記した方法で非水電解液二次電池を作製し
てサイクル試験をした。
持 蒸留水にエタノ−ルを加え、４０〜８０℃で加温する。
これに人造黒鉛粉末と濃度の異なるＴｉ塩溶液を加え攪
拌しながら還元剤を滴下し、濾過・水洗を行った後、乾
燥することにより、表１に示すＴｉ担持量の異なる粉末
を作製した。このＴｉを担持した人造黒鉛を負極活物質
に用いて、前記した方法で非水電解液二次電池を作製し
てサイクル試験をした。
【００１３】（実施例４〜６）：負極活物質にＰｔを担
持 蒸留水にエタノ−ルと酸を加え、４０〜８０℃で加温す
る。これに人造黒鉛粉末と濃度の異なるＰｔ塩溶液を加
え攪拌しながら還元剤を滴下し、濾過・水洗を行った
後、乾燥することにより、表１に示すＰｔ担持量の異な
る粉末を作製した。このＴｉを担持した人造黒鉛を負極
活物質に用いて、前記した方法で非水電解液二次電池を
作製してサイクル試験をした。
持 蒸留水にエタノ−ルと酸を加え、４０〜８０℃で加温す
る。これに人造黒鉛粉末と濃度の異なるＰｔ塩溶液を加
え攪拌しながら還元剤を滴下し、濾過・水洗を行った
後、乾燥することにより、表１に示すＰｔ担持量の異な
る粉末を作製した。このＴｉを担持した人造黒鉛を負極
活物質に用いて、前記した方法で非水電解液二次電池を
作製してサイクル試験をした。
【００１４】（実施例７〜９）：負極活物質にＴｉ、Ｐ
ｔを担持 蒸留水にエタノ−ルを加え、４０〜８０℃で加温する。
これに人造黒鉛粉末と濃度の異なるＴｉ塩溶液及びＰｔ
塩溶液を加え、攪拌しながら還元剤を滴下し、濾過・水
洗を行った後、乾燥することで表１に示すＴｉ、Ｐｔ担
持量の異なる粉末を作製した。このＴｉ及びＰｔを担持
した人造黒鉛を負極活物質に用いて前記した方法で非水
電解液二次電池を作製してサイクル試験をした。
ｔを担持 蒸留水にエタノ−ルを加え、４０〜８０℃で加温する。
これに人造黒鉛粉末と濃度の異なるＴｉ塩溶液及びＰｔ
塩溶液を加え、攪拌しながら還元剤を滴下し、濾過・水
洗を行った後、乾燥することで表１に示すＴｉ、Ｐｔ担
持量の異なる粉末を作製した。このＴｉ及びＰｔを担持
した人造黒鉛を負極活物質に用いて前記した方法で非水
電解液二次電池を作製してサイクル試験をした。
【００１５】（比較例１）金属を担持しない人造黒鉛粉
末を用い、前記した方法で非水電解液二次電池を作製し
た。
末を用い、前記した方法で非水電解液二次電池を作製し
た。
【００１６】上記した負極活物質の仕様が異なる非水電
解液二次電池を用い、サイクル試験をした結果を表１に
示す。表１より明らかなように、負極にＴｉやＰｔを担
持すると比較例１に比べて長寿命な非水電解液二次電池
を提供することができる。なお、金属の添加量が多くな
るとサイクル寿命は長くなるものの、初期の放電容量が
少なくなるため添加量として２０重量％が好ましい。
解液二次電池を用い、サイクル試験をした結果を表１に
示す。表１より明らかなように、負極にＴｉやＰｔを担
持すると比較例１に比べて長寿命な非水電解液二次電池
を提供することができる。なお、金属の添加量が多くな
るとサイクル寿命は長くなるものの、初期の放電容量が
少なくなるため添加量として２０重量％が好ましい。
【００１７】
【表１】
【００１８】本実施例ではＴｉ、Ｐｔを担持した負極を
用いた電池のサイクル試験を示したが、そのほかにＡ
ｌ、Ｃｕ、Ｔｈ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｇを担持した電
池についても同様の効果を得ることができた。また、炭
素材料として、非晶質等他の材料を用いても同様の効果
が得られた。
用いた電池のサイクル試験を示したが、そのほかにＡ
ｌ、Ｃｕ、Ｔｈ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｇを担持した電
池についても同様の効果を得ることができた。また、炭
素材料として、非晶質等他の材料を用いても同様の効果
が得られた。
【００１９】
【発明の効果】上述したように、本発明に係る非水電解
液二次電池は、正極にスピネル構造を有したリチウムマ
ンガン複合酸化物を用いるものであり、負極の炭素材料
にＴｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｈ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｍｇのいずれか一つ以上を担持することにより寿命特性
を大幅に改善することができる。
液二次電池は、正極にスピネル構造を有したリチウムマ
ンガン複合酸化物を用いるものであり、負極の炭素材料
にＴｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｈ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｍｇのいずれか一つ以上を担持することにより寿命特性
を大幅に改善することができる。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H003 AA03 AA04 BB01 BB02 BB05 BC05 BC06 BD04 5H014 AA02 EE08 EE10 HH01 5H029 AJ04 AJ05 AK03 AL06 AL07 AM01 AM02 AM03 AM07 BJ02 DJ17 HJ01
Claims (2)
- 【請求項１】正極活物質にスピネル構造を有するリチウ
ムマンガン複合酸化物を用い、負極活物質に炭素材料を
用いた非水電解液二次電池において、前記負極活物質の
表面にＴｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｈ、Ｃｅ、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｍｇからなる群から選ばれた少なくとも１種類以上
の金属元素を担持することを特徴とする非水電解液二次
電池。 - 【請求項２】前記金属元素の担持量を前記炭素材料重量
に対し、０．５〜２０重量％とすることを特徴とする請
求項１記載の非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10177503A JP2000012027A (ja) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10177503A JP2000012027A (ja) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | 非水電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000012027A true JP2000012027A (ja) | 2000-01-14 |
Family
ID=16032053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10177503A Abandoned JP2000012027A (ja) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000012027A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001052335A2 (en) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Comsat Corporation | High strength carbon anode for a rechargeable lithium ion electrochemical cell |
| WO2005064719A1 (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Sugiura, Tsukasa | 電池 |
| KR20050119705A (ko) * | 2004-06-17 | 2005-12-22 | (주)나노클러스터 | 백금 나노입자가 코팅된 알루미늄 분말 및 그 제조방법 |
| US7635539B2 (en) | 2005-09-28 | 2009-12-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
-
1998
- 1998-06-24 JP JP10177503A patent/JP2000012027A/ja not_active Abandoned
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001052335A2 (en) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Comsat Corporation | High strength carbon anode for a rechargeable lithium ion electrochemical cell |
| WO2001052335A3 (en) * | 2000-01-14 | 2002-03-07 | Comsat Corp | High strength carbon anode for a rechargeable lithium ion electrochemical cell |
| WO2005064719A1 (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Sugiura, Tsukasa | 電池 |
| JPWO2005064719A1 (ja) * | 2003-12-26 | 2007-12-20 | 杉浦 吏 | 電池 |
| KR20050119705A (ko) * | 2004-06-17 | 2005-12-22 | (주)나노클러스터 | 백금 나노입자가 코팅된 알루미늄 분말 및 그 제조방법 |
| US7635539B2 (en) | 2005-09-28 | 2009-12-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050228 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050405 |
|
| A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20050518 |