JP2000012028A - 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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- JP2000012028A JP2000012028A JP10177505A JP17750598A JP2000012028A JP 2000012028 A JP2000012028 A JP 2000012028A JP 10177505 A JP10177505 A JP 10177505A JP 17750598 A JP17750598 A JP 17750598A JP 2000012028 A JP2000012028 A JP 2000012028A
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- JP
- Japan
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- lithium
- negative electrode
- specific surface
- surface area
- carbon material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】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い非水電解液
二次電池を提供する。 【解決手段】負極活物質として用いる炭素材料の比表面
積を３．０ｍ2／ｇ以上にする。
い、充放電サイクルによる容量劣化が少ない非水電解液
二次電池を提供する。 【解決手段】負極活物質として用いる炭素材料の比表面
積を３．０ｍ2／ｇ以上にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液二次電
池に関するものである。
池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】携帯用電話機、コードレス電話器、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用活物質としては、
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。
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用活物質としては、
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
ウムを吸蔵、放出しやすいスピネル構造をとっている。
しかしながら、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ものの、充放電サイクルの進行や放
置期間の長期化に伴い放電容量が劣化する。この理由と
して、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
面で析出し、負極炭素へのリチウムイオンの吸蔵、放出
を阻害するため放電容量が劣化することが明らかになっ
ている。特に、５０℃以上の高温下においては、充放電
サイクル寿命が短くなるといった課題を有している。
ウムを吸蔵、放出しやすいスピネル構造をとっている。
しかしながら、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ものの、充放電サイクルの進行や放
置期間の長期化に伴い放電容量が劣化する。この理由と
して、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
面で析出し、負極炭素へのリチウムイオンの吸蔵、放出
を阻害するため放電容量が劣化することが明らかになっ
ている。特に、５０℃以上の高温下においては、充放電
サイクル寿命が短くなる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
による容量の劣化が少ない非水電解液二次電池を提供す
ることを目的とするものである。
にリチウムマンガン複合酸化物を用い、充放電サイクル
による容量の劣化が少ない非水電解液二次電池を提供す
ることを目的とするものである。
【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、充放電によりリチウムを吸蔵、放出が可能な
リチウムマンガン複合酸化物を正極に、炭素材料を負極
にそれぞれ用いた非水電解液二次電池において、前記炭
素材料の比表面積が３ｍ2/ｇ以上であることを特徴とし
ている。
るために、充放電によりリチウムを吸蔵、放出が可能な
リチウムマンガン複合酸化物を正極に、炭素材料を負極
にそれぞれ用いた非水電解液二次電池において、前記炭
素材料の比表面積が３ｍ2/ｇ以上であることを特徴とし
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
て述べる。但し本発明は、これらに限定されるものでは
ない。 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、導電助剤としてはかさ密度の異なる炭
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）を８２：１２：６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。このスラリーを厚み２０
μmのアルミニウム箔の両面にこの混合溶液を塗布し、
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、５０ｍｍ幅で長さが４５０ｍｍに切
断して短細状の正極を作製した。
て述べる。但し本発明は、これらに限定されるものでは
ない。 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、導電助剤としてはかさ密度の異なる炭
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）を８２：１２：６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。このスラリーを厚み２０
μmのアルミニウム箔の両面にこの混合溶液を塗布し、
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、５０ｍｍ幅で長さが４５０ｍｍに切
断して短細状の正極を作製した。
【０００７】２．負極 後述するリチウムイオンを吸蔵、放出でき、比表面積の
異なる炭素材料を負極活物質として使用した。炭素材料
９０ｗｔ．％、フッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）の結着剤
１０ｗｔ．％とを混合し、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。このス
ラリー状の溶液を厚み１０μmの銅箔の両面に塗布し、
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５０ｍｍ幅で、長さが５００
ｍｍに切断して短冊状の負極を作製した。なお、炭素材
料の比表面積の測定には、柴田化学器械工業株式会社製
ＡＳＡ−２０００を使用した。
異なる炭素材料を負極活物質として使用した。炭素材料
９０ｗｔ．％、フッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）の結着剤
１０ｗｔ．％とを混合し、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。このス
ラリー状の溶液を厚み１０μmの銅箔の両面に塗布し、
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５０ｍｍ幅で、長さが５００
ｍｍに切断して短冊状の負極を作製した。なお、炭素材
料の比表面積の測定には、柴田化学器械工業株式会社製
ＡＳＡ−２０００を使用した。
【０００８】３．電池 上記した方法で作製した正極と負極とを厚さ２５μm、
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１：１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１：１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。
【０００９】なお、前記非水溶媒としては、エチレンカ
ーボネイト、プロピレンカーボネイト、ブチレンカーボ
ネイト、ジメチルカーボネイト、γ―ブチロラクトン、
アセトニトリル、スルホラン、１，２−ヂメトキシエタ
ン、１，３−ヂメトキシプロパン、ヂメチルエーテル、
テトラヒドロプラン、２−メチルテトラヒドロプラン、
炭酸ヂメチル、炭酸ヂエチル、及びエチルメチルカーボ
ネイトから選べられる１種以上の溶媒を挙げることがで
きる。また、前記電解質としては、たとえば、過塩素酸
リチウム（ＬｉＣｉＯ4）、六フッ化燐酸リチウム（Ｌ
ｉＰＦ6）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ4）六フッ化
ヒ素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタンス
ルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）などのリチウム塩
を挙げることができる。
ーボネイト、プロピレンカーボネイト、ブチレンカーボ
ネイト、ジメチルカーボネイト、γ―ブチロラクトン、
アセトニトリル、スルホラン、１，２−ヂメトキシエタ
ン、１，３−ヂメトキシプロパン、ヂメチルエーテル、
テトラヒドロプラン、２−メチルテトラヒドロプラン、
炭酸ヂメチル、炭酸ヂエチル、及びエチルメチルカーボ
ネイトから選べられる１種以上の溶媒を挙げることがで
きる。また、前記電解質としては、たとえば、過塩素酸
リチウム（ＬｉＣｉＯ4）、六フッ化燐酸リチウム（Ｌ
ｉＰＦ6）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ4）六フッ化
ヒ素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタンス
ルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）などのリチウム塩
を挙げることができる。
【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、初期の充放電条件として、充
電電圧４．２Ｖ（ただし、制限電流９００ｍＡ）で３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９００ｍＡ
（放電終止電圧２．５Ｖ）の条件下で充放電サイクル試
験を行った。
電試験をした。すなわち、初期の充放電条件として、充
電電圧４．２Ｖ（ただし、制限電流９００ｍＡ）で３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９００ｍＡ
（放電終止電圧２．５Ｖ）の条件下で充放電サイクル試
験を行った。
【００１１】
【実施例】（実施例１）実施例１として負極活物質とし
てリチウムイオンを吸蔵、放出できる比表面積が４．２
ｍ2／ｇの炭素粉末（商品名：ＮＧ−１２、関西熱化学
（株）製）を用いた。その他の電極及び電池の作製条件
は、上記したものである。
てリチウムイオンを吸蔵、放出できる比表面積が４．２
ｍ2／ｇの炭素粉末（商品名：ＮＧ−１２、関西熱化学
（株）製）を用いた。その他の電極及び電池の作製条件
は、上記したものである。
【００１２】（実施例２）実施例２として、比表面積が
１．９ｍ2／ｇの炭素材料（商品名：ＭＣＭＢ、大阪ガ
ス（株）製）に、比表面積が約1000ｍ2／ｇの活性炭を
０．３ｗｔ％添加し、混合物としての比表面積を３．３
ｍ2／ｇとした。その他の電極及び電池の作製条件は、
上記したものである。
１．９ｍ2／ｇの炭素材料（商品名：ＭＣＭＢ、大阪ガ
ス（株）製）に、比表面積が約1000ｍ2／ｇの活性炭を
０．３ｗｔ％添加し、混合物としての比表面積を３．３
ｍ2／ｇとした。その他の電極及び電池の作製条件は、
上記したものである。
【００１３】（比較例１）比較例として前記した比表面
積が１．９ｍ2／ｇの炭素材料（商品名：ＭＣＭＢ、大
阪ガス（株）製）を用いた。その他の電極及び電池の作
製条件は、上記したものである。
積が１．９ｍ2／ｇの炭素材料（商品名：ＭＣＭＢ、大
阪ガス（株）製）を用いた。その他の電極及び電池の作
製条件は、上記したものである。
【００１４】以上、３種類の電池の初期放電容量及び１
００サイクル充放電後の放電容量を表１に示す。表１よ
り、これらの電池の初期放電容量は９３５〜９４３ｍＡ
ｈであった。そして、炭素材料の比表面積が３ｍ2／ｇ
以上であると、サイクル回数に伴う容量低下が少ないこ
とが分かる。
００サイクル充放電後の放電容量を表１に示す。表１よ
り、これらの電池の初期放電容量は９３５〜９４３ｍＡ
ｈであった。そして、炭素材料の比表面積が３ｍ2／ｇ
以上であると、サイクル回数に伴う容量低下が少ないこ
とが分かる。
【００１５】
【表１】
【００１６】なお、活性炭の比表面積や添加量は、実施
例２に用いた数値に限定されるものではない。すなわ
ち、活性炭などの比表面積の大きな炭素材料の添加によ
り、負極活物質の比表面積が３ｍ2／ｇ以上を達成でき
れば、サイクル寿命特性が向上することがわかった。
例２に用いた数値に限定されるものではない。すなわ
ち、活性炭などの比表面積の大きな炭素材料の添加によ
り、負極活物質の比表面積が３ｍ2／ｇ以上を達成でき
れば、サイクル寿命特性が向上することがわかった。
【００１７】
【発明の効果】本発明により、負極活物質として炭素材
料の比表面積が３ｍ2／ｇ以上を有するものを用いるこ
とにより、サイクル寿命特性の優れた非水電解液二次電
池を得ることができる。
料の比表面積が３ｍ2／ｇ以上を有するものを用いるこ
とにより、サイクル寿命特性の優れた非水電解液二次電
池を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H003 AA04 BB01 BB02 BB05 BD05 5H014 AA02 EE08 EE10 HH06 5H029 AJ05 AK03 AL06 AM01 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 HJ07
Claims (1)
- 【請求項１】放電、充電によりリチウムを吸蔵、放出が
可能なリチウムマンガン複合酸化物を正極に用い、炭素
材料を負極にそれぞれ用いた非水電解液二次電池におい
て、前記炭素材料の比表面積が３ｍ2/ｇ以上であること
を特徴とする非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10177505A JP2000012028A (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 |
|---|---|---|---|
| JP10177505A JP2000012028A (ja) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | 非水電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000012028A true JP2000012028A (ja) | 2000-01-14 |
Family
ID=16032090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10177505A Pending JP2000012028A (ja) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000012028A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011503804A (ja) * | 2007-11-05 | 2011-01-27 | ナノテク インスツルメンツ インク | ナノグラフェンプレートレットを主体とするリチウムイオン電池用複合負極化合物 |
| CN106025341A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-10-12 | 国润金华（北京）国际投资管理有限公司 | 一种快充、快放、长寿锂离子动力电池 |
-
1998
- 1998-06-24 JP JP10177505A patent/JP2000012028A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011503804A (ja) * | 2007-11-05 | 2011-01-27 | ナノテク インスツルメンツ インク | ナノグラフェンプレートレットを主体とするリチウムイオン電池用複合負極化合物 |
| CN106025341A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-10-12 | 国润金华（北京）国际投资管理有限公司 | 一种快充、快放、长寿锂离子动力电池 |
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