JP2000156224A - 非水電解質電池 - Google Patents
非水電解質電池Info
- Publication number
- JP2000156224A JP2000156224A JP10327241A JP32724198A JP2000156224A JP 2000156224 A JP2000156224 A JP 2000156224A JP 10327241 A JP10327241 A JP 10327241A JP 32724198 A JP32724198 A JP 32724198A JP 2000156224 A JP2000156224 A JP 2000156224A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nickel oxyhydroxide
- positive electrode
- active material
- aluminum
- electrode active
- 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
Links
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 21
- OSOVKCSKTAIGGF-UHFFFAOYSA-N [Ni].OOO Chemical compound [Ni].OOO OSOVKCSKTAIGGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 229910000483 nickel oxide hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 21
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 150000002391 heterocyclic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 14
- XSCHRSMBECNVNS-UHFFFAOYSA-N quinoxaline Chemical compound N1=CC=NC2=CC=CC=C21 XSCHRSMBECNVNS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- -1 nitrogen-containing heterocyclic compound Chemical class 0.000 claims description 9
- PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N Phenazine Natural products C1=CC=CC2=NC3=CC=CC=C3N=C21 PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N Pyrazine Chemical compound C1=CN=CC=N1 KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N Quinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- DZBUGLKDJFMEHC-UHFFFAOYSA-N acridine Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3N=C21 DZBUGLKDJFMEHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- HCAUQPZEWLULFJ-UHFFFAOYSA-N benzo[f]quinoline Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=N1 HCAUQPZEWLULFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- WZJYKHNJTSNBHV-UHFFFAOYSA-N benzo[h]quinoline Chemical compound C1=CN=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 WZJYKHNJTSNBHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- AWJUIBRHMBBTKR-UHFFFAOYSA-N isoquinoline Chemical compound C1=NC=CC2=CC=CC=C21 AWJUIBRHMBBTKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- RDOWQLZANAYVLL-UHFFFAOYSA-N phenanthridine Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=NC2=C1 RDOWQLZANAYVLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- HTJMXYRLEDBSLT-UHFFFAOYSA-N 1,2,4,5-tetrazine Chemical compound C1=NN=CN=N1 HTJMXYRLEDBSLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FLBAYUMRQUHISI-UHFFFAOYSA-N 1,8-naphthyridine Chemical compound N1=CC=CC2=CC=CN=C21 FLBAYUMRQUHISI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VEPOHXYIFQMVHW-XOZOLZJESA-N 2,3-dihydroxybutanedioic acid (2S,3S)-3,4-dimethyl-2-phenylmorpholine Chemical compound OC(C(O)C(O)=O)C(O)=O.C[C@H]1[C@@H](OCCN1C)c1ccccc1 VEPOHXYIFQMVHW-XOZOLZJESA-N 0.000 claims description 4
- ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N Bipyridyl Chemical group N1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N Pyrimidine Chemical compound C1=CN=CN=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N [1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- SWJXWSAKHXBQSY-UHFFFAOYSA-N benzo(c)cinnoline Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3N=NC2=C1 SWJXWSAKHXBQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JWMUHTIFNGYNFA-UHFFFAOYSA-N benzo[g]isoquinoline Chemical compound C1=NC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 JWMUHTIFNGYNFA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RFQDDXWZZVRLKO-UHFFFAOYSA-N benzo[g]quinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 RFQDDXWZZVRLKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WCZVZNOTHYJIEI-UHFFFAOYSA-N cinnoline Chemical compound N1=NC=CC2=CC=CC=C21 WCZVZNOTHYJIEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- HOBCFUWDNJPFHB-UHFFFAOYSA-N indolizine Chemical compound C1=CC=CN2C=CC=C21 HOBCFUWDNJPFHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LFSXCDWNBUNEEM-UHFFFAOYSA-N phthalazine Chemical compound C1=NN=CC2=CC=CC=C21 LFSXCDWNBUNEEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CPNGPNLZQNNVQM-UHFFFAOYSA-N pteridine Chemical compound N1=CN=CC2=NC=CN=C21 CPNGPNLZQNNVQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PBMFSQRYOILNGV-UHFFFAOYSA-N pyridazine Chemical compound C1=CC=NN=C1 PBMFSQRYOILNGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JWVCLYRUEFBMGU-UHFFFAOYSA-N quinazoline Chemical compound N1=CN=CC2=CC=CC=C21 JWVCLYRUEFBMGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JIHQDMXYYFUGFV-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-triazine Chemical compound C1=NC=NC=N1 JIHQDMXYYFUGFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GDRVFDDBLLKWRI-UHFFFAOYSA-N 4H-quinolizine Chemical compound C1=CC=CN2CC=CC=C21 GDRVFDDBLLKWRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 22
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 7
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- FIDRAVVQGKNYQK-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4-tetrahydrotriazine Chemical compound C1NNNC=C1 FIDRAVVQGKNYQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethoxyethane Chemical compound CCOCCOCC LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- BHZCMUVGYXEBMY-UHFFFAOYSA-N trilithium;azanide Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[NH2-] BHZCMUVGYXEBMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
- H01M6/162—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte
- H01M6/168—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte by additives
-
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】３Ｖ系非水電解質二次電池用正極活物質の有力
な候補としてのオキシ水酸化ニッケルは、初期放電容量
は非常に大きいが、サイクル寿命特性が良好でないとい
う欠点を有しており、サイクル寿命性能の向上が望まれ
ていた。 【解決手段】アルミニウムまたはアルミニウムおよびコ
バルトを含むオキシ水酸化ニッケルを正極活物質とし、
環の構成要素に非共有電子対を有する窒素を含む複素環
化合物を含む電解液を使用する。
な候補としてのオキシ水酸化ニッケルは、初期放電容量
は非常に大きいが、サイクル寿命特性が良好でないとい
う欠点を有しており、サイクル寿命性能の向上が望まれ
ていた。 【解決手段】アルミニウムまたはアルミニウムおよびコ
バルトを含むオキシ水酸化ニッケルを正極活物質とし、
環の構成要素に非共有電子対を有する窒素を含む複素環
化合物を含む電解液を使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解質電池に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ポータブル電子機器の発達にとも
ない、高性能電池の開発が望まれている。負極に炭素材
料を、正極に層状構造を有する複合酸化物であるコバル
ト酸リチウムを用いたリチウムイオン電池は、作動電圧
が高く、エネルギー密度が高い非水電解質電池として実
用化されている。しかし、コバルト酸リチウムは資源的
に乏しくかつ高価なため、その代替物質としてリチウム
含有マンガン複合酸化物あるいはニッケル酸リチウムが
提案されている。これらの複合酸化物は、平均作動電圧
が４Ｖ付近である、いわゆる４Ｖ系リチウム二次電池用
の正極活物質である。一方、３Ｖ以下の低電圧で作動す
るＩＣの開発が進んでいることや、電池の安全性の観点
から、今後３Ｖ系非水電解質二次電池の需要が増大する
ものと推測される。しかしながら、３Ｖ系非水電解質二
次電池用正極活物質として一般に知られるのは、ＬｉＭ
ｎＯ2やＶ2Ｏ5のみであり、それらの物質にしても、放
電容量やサイクル寿命特性の面で、問題点を多く有して
いるために、メモリーバックアップ用など、非常に限ら
れた用途でのみ使用されているのが現状である。一方、
オキシ水酸化ニッケルが、３Ｖ系非水電解質二次電池用
正極活物質として利用できることが、最近報告されてい
る（電気化学会第６４回大会、講演番号３Ａ０６）。こ
の報告によると、オキシ水酸化ニッケルの理論放電容量
が約２９０ｍＡｈ／ｇであるのに対して、９５％以上の
利用率に相当する、２８５ｍＡｈ／ｇもの高い初期放電
容量を示しており、ノートパソコン用電源など、高エネ
ルギー密度の電池を必要とする用途にも十分利用可能で
あるといえる。しかし、このオキシ水酸化ニッケルは、
サイクル寿命特性が良好でないという欠点を有してい
る。このサイクル寿命性能の向上が、実用化のための大
きな問題点となっており、その解決策が待たれている。
ない、高性能電池の開発が望まれている。負極に炭素材
料を、正極に層状構造を有する複合酸化物であるコバル
ト酸リチウムを用いたリチウムイオン電池は、作動電圧
が高く、エネルギー密度が高い非水電解質電池として実
用化されている。しかし、コバルト酸リチウムは資源的
に乏しくかつ高価なため、その代替物質としてリチウム
含有マンガン複合酸化物あるいはニッケル酸リチウムが
提案されている。これらの複合酸化物は、平均作動電圧
が４Ｖ付近である、いわゆる４Ｖ系リチウム二次電池用
の正極活物質である。一方、３Ｖ以下の低電圧で作動す
るＩＣの開発が進んでいることや、電池の安全性の観点
から、今後３Ｖ系非水電解質二次電池の需要が増大する
ものと推測される。しかしながら、３Ｖ系非水電解質二
次電池用正極活物質として一般に知られるのは、ＬｉＭ
ｎＯ2やＶ2Ｏ5のみであり、それらの物質にしても、放
電容量やサイクル寿命特性の面で、問題点を多く有して
いるために、メモリーバックアップ用など、非常に限ら
れた用途でのみ使用されているのが現状である。一方、
オキシ水酸化ニッケルが、３Ｖ系非水電解質二次電池用
正極活物質として利用できることが、最近報告されてい
る（電気化学会第６４回大会、講演番号３Ａ０６）。こ
の報告によると、オキシ水酸化ニッケルの理論放電容量
が約２９０ｍＡｈ／ｇであるのに対して、９５％以上の
利用率に相当する、２８５ｍＡｈ／ｇもの高い初期放電
容量を示しており、ノートパソコン用電源など、高エネ
ルギー密度の電池を必要とする用途にも十分利用可能で
あるといえる。しかし、このオキシ水酸化ニッケルは、
サイクル寿命特性が良好でないという欠点を有してい
る。このサイクル寿命性能の向上が、実用化のための大
きな問題点となっており、その解決策が待たれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、オキ
シ水酸化ニッケルは、３Ｖ系非水電解質二次電池用正極
活物質の有力な候補として期待されており、初期放電容
量は非常に高い水準にあるが、サイクル寿命特性が良好
でないという欠点を有している。すなわち、オキシ水酸
化ニッケルの実用化のために、そのサイクル寿命性能の
向上が望まれている。
シ水酸化ニッケルは、３Ｖ系非水電解質二次電池用正極
活物質の有力な候補として期待されており、初期放電容
量は非常に高い水準にあるが、サイクル寿命特性が良好
でないという欠点を有している。すなわち、オキシ水酸
化ニッケルの実用化のために、そのサイクル寿命性能の
向上が望まれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明による非水電解質
電池は、アルミニウムを含むオキシ水酸化ニッケルを正
極活物質として備えたことを特徴とするものである。ま
た、アルミニウムおよびコバルトを含むオキシ水酸化ニ
ッケルを正極活物質として備えたことを特徴とするもの
である。さらに、環の構成要素に非共有電子対を有する
窒素を含む複素環化合物を含む電解液を備えたことを特
徴とし、複素環化合物が、ピリジン、ピラジン、ピリダ
ジン、ピリミジン、１，３，５−トリアジン、１，２，
４，５−テトラジン、インドリジン、キノリン、イソキ
ノリン、シンノリン、４Ｈ−キノリジン、キナゾリン、
キノキサリン、フタラジン、１，８−ナフチリジン、プ
テリジン、アクリジン、フェナジン、フェナントリジ
ン、１，１０−フェナントロリン、ベンゾ［ｃ］シンノ
リン、２，２´−ビピリジル、ベンゾ［ｇ］キノリン、
ベンゾ［ｇ］イソキノリン、ベンゾ［ｈ］キノリン、ベ
ンゾ［ｆ］キノリンよりなる群から選ばれる化合物であ
ること特徴とする。
電池は、アルミニウムを含むオキシ水酸化ニッケルを正
極活物質として備えたことを特徴とするものである。ま
た、アルミニウムおよびコバルトを含むオキシ水酸化ニ
ッケルを正極活物質として備えたことを特徴とするもの
である。さらに、環の構成要素に非共有電子対を有する
窒素を含む複素環化合物を含む電解液を備えたことを特
徴とし、複素環化合物が、ピリジン、ピラジン、ピリダ
ジン、ピリミジン、１，３，５−トリアジン、１，２，
４，５−テトラジン、インドリジン、キノリン、イソキ
ノリン、シンノリン、４Ｈ−キノリジン、キナゾリン、
キノキサリン、フタラジン、１，８−ナフチリジン、プ
テリジン、アクリジン、フェナジン、フェナントリジ
ン、１，１０−フェナントロリン、ベンゾ［ｃ］シンノ
リン、２，２´−ビピリジル、ベンゾ［ｇ］キノリン、
ベンゾ［ｇ］イソキノリン、ベンゾ［ｈ］キノリン、ベ
ンゾ［ｆ］キノリンよりなる群から選ばれる化合物であ
ること特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明による非水電解質電池は、
従来のオキシ水酸化ニッケルを正極活物質として用いた
非水電解質電池ではなく、アルミニウムを含むオキシ水
酸化ニッケルを正極活物質として備えたことを特徴と
し、充放電サイクル特性のより優れた非水電解質電池を
提供することができる。また、アルミニウムおよびコバ
ルトを含むオキシ水酸化ニッケルを正極活物質として備
えることによって、さらに深い放電をおこなっても良好
なサイクル特性を維持する非水電解質電池を得ることが
できる。なお、正極活物質におけるアルミニウムやコバ
ルトの含有量は、（Ａｌ＋Ｃｏ）／（Ｎｉ＋ Ａｌ＋Ｃ
ｏ）のモル比率が３０％以下であることが好ましい。そ
の理由は、アルミニウムやコバルトの含有量がモル比率
で３０％を越えると、放電容量の減少が大きくなるため
である。さらに、環の構成要素に非共有電子対を有する
窒素を含む複素環化合物を含む電解液を備えることによ
って、特に充電時におけるオキシ水酸化ニッケルの安定
性を高め、充放電サイクル特性をさらに向上させること
ができる。ここで、複素環化合物として、特に好ましく
はピリジンを、また好ましくはピラジン、ピリダジン、
ピリミジン、１，３，５−トリアジン、１，２，４，５
−テトラジン、インドリジン、キノリン、イソキノリ
ン、シンノリン、４Ｈ−キノリジン、キナゾリン、キノ
キサリン、フタラジン、１，８−ナフチリジン、プテリ
ジン、アクリジン、フェナジン、フェナントリジン、
１，１０−フェナントロリン、ベンゾ［ｃ］シンノリ
ン、２，２´−ビピリジル、ベンゾ［ｇ］キノリン、ベ
ンゾ［ｇ］イソキノリン、ベンゾ［ｈ］キノリン、ベン
ゾ［ｆ］キノリンよりなる群から選ばれる化合物から選
択するのがよい。また、電解液溶媒としては、エチレン
カーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒、エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラク
トン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニト
リル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、
１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラ
ン、ジオキソラン、メチルアセテート等の極性溶媒、も
しくはこれらの混合物を使用してもよい。さらに、電解
液に含有させる塩としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、Ｌ
ｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＩ、ＬｉＣ
Ｆ3ＳＯ3、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣＦ3ＣＯ2等のリ
チウム塩、もしくはこれらの混合物を用いてもよく、そ
の濃度も溶媒と塩の組み合わせにより、最適値とすれば
よい。また、電解質として、リチウムイオン導電性固体
高分子電解質膜を使用することもできる。この場合、高
分子中に含有させる電解液と、固体高分子電解質膜の細
孔中に含有させる電解液との電解液溶媒や支持塩の濃度
が異なっていてもよい。負極材料としては、金属リチウ
ム、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ等とリ
チウムの合金、ＬｉＦｅ2Ｏ3等の遷移金属複合酸化物、
ＷＯ2、ＭｏＯ2等の遷移金属酸化物、グラファイト、カ
ーボン等の炭素質材料、Ｌｉ5（Ｌｉ3Ｎ）等の窒化リチ
ウム、もしくは金属リチウム箔、又はこれらの混合物を
用いてもよい。
従来のオキシ水酸化ニッケルを正極活物質として用いた
非水電解質電池ではなく、アルミニウムを含むオキシ水
酸化ニッケルを正極活物質として備えたことを特徴と
し、充放電サイクル特性のより優れた非水電解質電池を
提供することができる。また、アルミニウムおよびコバ
ルトを含むオキシ水酸化ニッケルを正極活物質として備
えることによって、さらに深い放電をおこなっても良好
なサイクル特性を維持する非水電解質電池を得ることが
できる。なお、正極活物質におけるアルミニウムやコバ
ルトの含有量は、（Ａｌ＋Ｃｏ）／（Ｎｉ＋ Ａｌ＋Ｃ
ｏ）のモル比率が３０％以下であることが好ましい。そ
の理由は、アルミニウムやコバルトの含有量がモル比率
で３０％を越えると、放電容量の減少が大きくなるため
である。さらに、環の構成要素に非共有電子対を有する
窒素を含む複素環化合物を含む電解液を備えることによ
って、特に充電時におけるオキシ水酸化ニッケルの安定
性を高め、充放電サイクル特性をさらに向上させること
ができる。ここで、複素環化合物として、特に好ましく
はピリジンを、また好ましくはピラジン、ピリダジン、
ピリミジン、１，３，５−トリアジン、１，２，４，５
−テトラジン、インドリジン、キノリン、イソキノリ
ン、シンノリン、４Ｈ−キノリジン、キナゾリン、キノ
キサリン、フタラジン、１，８−ナフチリジン、プテリ
ジン、アクリジン、フェナジン、フェナントリジン、
１，１０−フェナントロリン、ベンゾ［ｃ］シンノリ
ン、２，２´−ビピリジル、ベンゾ［ｇ］キノリン、ベ
ンゾ［ｇ］イソキノリン、ベンゾ［ｈ］キノリン、ベン
ゾ［ｆ］キノリンよりなる群から選ばれる化合物から選
択するのがよい。また、電解液溶媒としては、エチレン
カーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒、エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラク
トン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニト
リル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、
１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラ
ン、ジオキソラン、メチルアセテート等の極性溶媒、も
しくはこれらの混合物を使用してもよい。さらに、電解
液に含有させる塩としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、Ｌ
ｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＩ、ＬｉＣ
Ｆ3ＳＯ3、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣＦ3ＣＯ2等のリ
チウム塩、もしくはこれらの混合物を用いてもよく、そ
の濃度も溶媒と塩の組み合わせにより、最適値とすれば
よい。また、電解質として、リチウムイオン導電性固体
高分子電解質膜を使用することもできる。この場合、高
分子中に含有させる電解液と、固体高分子電解質膜の細
孔中に含有させる電解液との電解液溶媒や支持塩の濃度
が異なっていてもよい。負極材料としては、金属リチウ
ム、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ等とリ
チウムの合金、ＬｉＦｅ2Ｏ3等の遷移金属複合酸化物、
ＷＯ2、ＭｏＯ2等の遷移金属酸化物、グラファイト、カ
ーボン等の炭素質材料、Ｌｉ5（Ｌｉ3Ｎ）等の窒化リチ
ウム、もしくは金属リチウム箔、又はこれらの混合物を
用いてもよい。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を好適な実施例を用いて説明す
るが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではな
い。
るが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではな
い。
【０００７】［実施例１］粒子径５〜５０μの、アルミ
ニウムの含有量がモル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａ
ｌ）＝５％であるオキシ水酸化ニッケルを正極活物質と
し、導電材としてアセチレンブラック５ｗｔ％、結着剤
としてポリ二フッ化ビニリデンのｎ−メチル−２−ピロ
リドン溶液（ポリ二フッ化ビニリデン固形分として９ｗ
ｔ％）とをドライルーム内で混合して、ペースト状にし
てから集電体のアルミニウム網に塗布した後、１００℃
で乾燥して、大きさが１５ｍｍ×１５ｍｍの正極板を製
作した。
ニウムの含有量がモル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａ
ｌ）＝５％であるオキシ水酸化ニッケルを正極活物質と
し、導電材としてアセチレンブラック５ｗｔ％、結着剤
としてポリ二フッ化ビニリデンのｎ−メチル−２−ピロ
リドン溶液（ポリ二フッ化ビニリデン固形分として９ｗ
ｔ％）とをドライルーム内で混合して、ペースト状にし
てから集電体のアルミニウム網に塗布した後、１００℃
で乾燥して、大きさが１５ｍｍ×１５ｍｍの正極板を製
作した。
【０００８】この正極板１枚に対して、対極に同じ大き
さのリチウム金属板２枚を用いた。電解液には、１Ｍの
過塩素酸リチウムを含むエチレンカーボネートとジエチ
ルカーボネートとの１：１（体積比）混合溶媒５０ｍｌ
を用いて、本発明による電池Ａを製作した。
さのリチウム金属板２枚を用いた。電解液には、１Ｍの
過塩素酸リチウムを含むエチレンカーボネートとジエチ
ルカーボネートとの１：１（体積比）混合溶媒５０ｍｌ
を用いて、本発明による電池Ａを製作した。
【０００９】［実施例２］粒子径５〜５０μの、アルミ
ニウムの含有量がモル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａ
ｌ）＝１５％であるオキシ水酸化ニッケルを正極活物質
として用いる以外は実施例１と全く同様にして、本発明
による電池Ｂを製作した。
ニウムの含有量がモル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａ
ｌ）＝１５％であるオキシ水酸化ニッケルを正極活物質
として用いる以外は実施例１と全く同様にして、本発明
による電池Ｂを製作した。
【００１０】［実施例３］粒子径５〜５０μの、アルミ
ニウムの含有量がモル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａ
ｌ）＝３０％であるオキシ水酸化ニッケルを正極活物質
として用いる以外は実施例１と全く同様にして、本発明
による電池Ｃを製作した。
ニウムの含有量がモル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａ
ｌ）＝３０％であるオキシ水酸化ニッケルを正極活物質
として用いる以外は実施例１と全く同様にして、本発明
による電池Ｃを製作した。
【００１１】［実施例４］粒子径５〜５０μの、アルミ
ニウムの含有量がモル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａｌ
＋Ｃｏ）＝５％かつコバルトの含有量がモル比率におい
てＣｏ／（Ｎｉ＋Ａｌ＋Ｃｏ）＝５％であるオキシ水酸
化ニッケルを正極活物質として用いる以外は実施例１と
全く同様にして、本発明による電池Ｄを製作した。
ニウムの含有量がモル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａｌ
＋Ｃｏ）＝５％かつコバルトの含有量がモル比率におい
てＣｏ／（Ｎｉ＋Ａｌ＋Ｃｏ）＝５％であるオキシ水酸
化ニッケルを正極活物質として用いる以外は実施例１と
全く同様にして、本発明による電池Ｄを製作した。
【００１２】［実施例５］粒子径５〜５０μの、アルミ
ニウムの含有量がモル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａｌ
＋Ｃｏ ）＝２０％かつコバルトの含有量がモル比率に
おいてＣｏ／（Ｎｉ＋Ａｌ＋Ｃｏ）＝２０％であるオキ
シ水酸化ニッケルを正極活物質として用いる以外は実施
例１と全く同様にして、本発明による電池Ｅを製作し
た。
ニウムの含有量がモル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａｌ
＋Ｃｏ ）＝２０％かつコバルトの含有量がモル比率に
おいてＣｏ／（Ｎｉ＋Ａｌ＋Ｃｏ）＝２０％であるオキ
シ水酸化ニッケルを正極活物質として用いる以外は実施
例１と全く同様にして、本発明による電池Ｅを製作し
た。
【００１３】［実施例６］粒子径５〜５０μの、アルミ
ニウムの含有量がモル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａ
ｌ）＝５％のオキシ水酸化ニッケルを正極活物質として
用いて、電解液に０．４ｖｏｌ％のピリジンを添加する
以外は実施例１と全く同様にして、本発明による電池Ｆ
を製作した。
ニウムの含有量がモル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａ
ｌ）＝５％のオキシ水酸化ニッケルを正極活物質として
用いて、電解液に０．４ｖｏｌ％のピリジンを添加する
以外は実施例１と全く同様にして、本発明による電池Ｆ
を製作した。
【００１４】［実施例７］粒子径５〜５０μの、アルミ
ニウムの含有量がモル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａ
ｌ）＝５％のオキシ水酸化ニッケルを正極活物質として
用いて、電解液として１Ｍの過塩素酸リチウムを含む、
キノリン１００ｍｌを用いる以外は実施例１と全く同様
にして、本発明による電池Ｇを製作した。
ニウムの含有量がモル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａ
ｌ）＝５％のオキシ水酸化ニッケルを正極活物質として
用いて、電解液として１Ｍの過塩素酸リチウムを含む、
キノリン１００ｍｌを用いる以外は実施例１と全く同様
にして、本発明による電池Ｇを製作した。
【００１５】［従来例１］粒子径５〜５０μのオキシ水
酸化ニッケルを正極活物質を用いる以外は実施例１と全
く同様にして、従来例による電池Ｈを製作した。
酸化ニッケルを正極活物質を用いる以外は実施例１と全
く同様にして、従来例による電池Ｈを製作した。
【００１６】［従来例２］粒子径５〜５０μの、コバル
トの含有量がモル比率においてＣｏ／（Ｎｉ＋Ｃｏ）＝
５％であるオキシ水酸化ニッケルを正極活物質を用いる
以外は実施例１と全く同様にして、従来例による電池Ｉ
を製作した。
トの含有量がモル比率においてＣｏ／（Ｎｉ＋Ｃｏ）＝
５％であるオキシ水酸化ニッケルを正極活物質を用いる
以外は実施例１と全く同様にして、従来例による電池Ｉ
を製作した。
【００１７】［電池評価試験］上記方法によって得られ
た電池を２５℃、０．５ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で３．
０、２．５、２．０および１．５Ｖの各電圧まで定電流
にて放電をおこなったのち、０．５ｍＡ／ｃｍ2の電流
密度で４．２Ｖまで定電流で、その後５時間定電圧で充
電した。同様にして、１０サイクル充放電を繰り返し
た。
た電池を２５℃、０．５ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で３．
０、２．５、２．０および１．５Ｖの各電圧まで定電流
にて放電をおこなったのち、０．５ｍＡ／ｃｍ2の電流
密度で４．２Ｖまで定電流で、その後５時間定電圧で充
電した。同様にして、１０サイクル充放電を繰り返し
た。
【００１８】
【表１】 表１には、各活物質の１サイクル目および１０サイクル
経過後の放電容量値およびその初期放電容量に対する容
量保持率を示している。初回の放電容量の値は従来電池
ＨおよびＩの方が高かったものの、１０サイクル経過後
では本発明による電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、ＦおよびＧ
の方が容量保持率が優れており、その結果、高い放電容
量の値を示している。これは、アルミニウムもしくはア
ルミニウムおよびコバルトを含むオキシ水酸化ニッケル
を用いることによって、充放電過程におけるオキシ水酸
化ニッケルの構造変化が抑制されたためであると考えら
れる。図１に、電池Ａで用いたアルミニウムの含有量が
モル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａｌ）＝５％のオキシ
水酸化ニッケルの、１サイクル目の放電時の粉末Ｘ線回
折図形（ＣｕＫα）を示す。また、図２に、従来電池Ｈ
で用いたオキシ水酸化ニッケルの１サイクル目の放電時
の粉末Ｘ線回折図形を同様に示す。両者を比較すると、
オキシ水酸化ニッケルは放電深さが変わるにつれてＸ線
回折図形も変化しており、その構造が変化することが確
認できるが、アルミニウムを含むオキシ水酸化ニッケル
では、放電深さが変わっても、ほとんどＸ線回折図形が
変化していない。このことからも、アルミニウムを含む
オキシ水酸化ニッケルは、充放電過程における構造変化
がより抑制されていることがわかる。図３には、電池Ｄ
で用いたアルミニウムの含有量がモル比率においてＡｌ
／（Ｎｉ＋Ａｌ＋Ｃｏ）＝５％かつコバルトの含有量が
モル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａｌ＋Ｃｏ）＝５％の
オキシ水酸化ニッケルの粉末Ｘ線回折図形を示すが、図
１と同様に、放電深さが変わっても、そのＸ線回折図形
にほとんど変化がないことがわかる。したがって、アル
ミニウムおよびコバルトを含むオキシ水酸化ニッケル
も、充放電過程における構造変化が抑制されていること
がわかる。このとき、電池Ｉのように、コバルトのみを
含むオキシ水酸化ニッケルの充放電サイクル特性は、電
池Ｈのオキシ水酸化ニッケルのそれと大差がないため、
この構造変化抑制効果は、特にアルミニウムに起因する
ものであるといえる。したがって、コバルト以外の異種
元素とアルミニウムとを含むオキシ水酸化ニッケルも、
同様の充放電サイクル特性向上の効果を得ることができ
る。なお、コバルト以外の異種元素とアルミニウムとを
含むオキシ水酸化ニッケルよりもコバルトとアルミニウ
ムとを含むオキシ水酸化ニッケルのほうが好ましいの
は、元々コバルトを含む活物質においでは電気化学反応
が均一に行われるという利点をもっているので、コバル
トとアルミニウムとを含むオキシ水酸化ニッケルでは充
放電サイクルによる結晶構造の変化がほとんどなく、充
放電サイクル特性が優れているためであるまた、本発明
による電池ＦおよびＧのように、環の構成要素に非共有
電子対を有する窒素を含む複素環化合物を電解液に含む
電池では、含まない電池にくらべて、サイクル寿命特性
はさらに向上している。これは、環の構成要素に非共有
電子対を有する窒素を含む複素環化合物が、何らかの機
構でオキシ水酸化ニッケルの構造安定化に寄与している
ものと考えられる。このように、アルミニウムもしくは
アルミニウムおよびコバルトを含むオキシ水酸化ニッケ
ルを正極活物質として用いることと、環の構成要素に非
共有電子対を有する窒素を含む複素環化合物を電解液に
含ませることと、これら両者の方法を組み合わせること
により、サイクル寿命特性に非常に優れた電池を得るこ
とができる。なお、本発明による電池ＦとＧとを比較す
ると、環の構成要素に非共有電子対を有する窒素を含む
複素環化合物がより多い割合で含まれた電池Ｇの方がよ
りサイクル寿命特性が優れており、複素環化合物の含有
量が多いほど、充放電サイクル特性向上の効果は高いと
いえる。しかし、電池Ｆのようにごく少量の添加におい
ても寿命特性向上の効果が得られているため、他の多元
混合溶媒を電解質溶媒とするときの添加剤としても有用
である。
経過後の放電容量値およびその初期放電容量に対する容
量保持率を示している。初回の放電容量の値は従来電池
ＨおよびＩの方が高かったものの、１０サイクル経過後
では本発明による電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、ＦおよびＧ
の方が容量保持率が優れており、その結果、高い放電容
量の値を示している。これは、アルミニウムもしくはア
ルミニウムおよびコバルトを含むオキシ水酸化ニッケル
を用いることによって、充放電過程におけるオキシ水酸
化ニッケルの構造変化が抑制されたためであると考えら
れる。図１に、電池Ａで用いたアルミニウムの含有量が
モル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａｌ）＝５％のオキシ
水酸化ニッケルの、１サイクル目の放電時の粉末Ｘ線回
折図形（ＣｕＫα）を示す。また、図２に、従来電池Ｈ
で用いたオキシ水酸化ニッケルの１サイクル目の放電時
の粉末Ｘ線回折図形を同様に示す。両者を比較すると、
オキシ水酸化ニッケルは放電深さが変わるにつれてＸ線
回折図形も変化しており、その構造が変化することが確
認できるが、アルミニウムを含むオキシ水酸化ニッケル
では、放電深さが変わっても、ほとんどＸ線回折図形が
変化していない。このことからも、アルミニウムを含む
オキシ水酸化ニッケルは、充放電過程における構造変化
がより抑制されていることがわかる。図３には、電池Ｄ
で用いたアルミニウムの含有量がモル比率においてＡｌ
／（Ｎｉ＋Ａｌ＋Ｃｏ）＝５％かつコバルトの含有量が
モル比率においてＡｌ／（Ｎｉ＋Ａｌ＋Ｃｏ）＝５％の
オキシ水酸化ニッケルの粉末Ｘ線回折図形を示すが、図
１と同様に、放電深さが変わっても、そのＸ線回折図形
にほとんど変化がないことがわかる。したがって、アル
ミニウムおよびコバルトを含むオキシ水酸化ニッケル
も、充放電過程における構造変化が抑制されていること
がわかる。このとき、電池Ｉのように、コバルトのみを
含むオキシ水酸化ニッケルの充放電サイクル特性は、電
池Ｈのオキシ水酸化ニッケルのそれと大差がないため、
この構造変化抑制効果は、特にアルミニウムに起因する
ものであるといえる。したがって、コバルト以外の異種
元素とアルミニウムとを含むオキシ水酸化ニッケルも、
同様の充放電サイクル特性向上の効果を得ることができ
る。なお、コバルト以外の異種元素とアルミニウムとを
含むオキシ水酸化ニッケルよりもコバルトとアルミニウ
ムとを含むオキシ水酸化ニッケルのほうが好ましいの
は、元々コバルトを含む活物質においでは電気化学反応
が均一に行われるという利点をもっているので、コバル
トとアルミニウムとを含むオキシ水酸化ニッケルでは充
放電サイクルによる結晶構造の変化がほとんどなく、充
放電サイクル特性が優れているためであるまた、本発明
による電池ＦおよびＧのように、環の構成要素に非共有
電子対を有する窒素を含む複素環化合物を電解液に含む
電池では、含まない電池にくらべて、サイクル寿命特性
はさらに向上している。これは、環の構成要素に非共有
電子対を有する窒素を含む複素環化合物が、何らかの機
構でオキシ水酸化ニッケルの構造安定化に寄与している
ものと考えられる。このように、アルミニウムもしくは
アルミニウムおよびコバルトを含むオキシ水酸化ニッケ
ルを正極活物質として用いることと、環の構成要素に非
共有電子対を有する窒素を含む複素環化合物を電解液に
含ませることと、これら両者の方法を組み合わせること
により、サイクル寿命特性に非常に優れた電池を得るこ
とができる。なお、本発明による電池ＦとＧとを比較す
ると、環の構成要素に非共有電子対を有する窒素を含む
複素環化合物がより多い割合で含まれた電池Ｇの方がよ
りサイクル寿命特性が優れており、複素環化合物の含有
量が多いほど、充放電サイクル特性向上の効果は高いと
いえる。しかし、電池Ｆのようにごく少量の添加におい
ても寿命特性向上の効果が得られているため、他の多元
混合溶媒を電解質溶媒とするときの添加剤としても有用
である。
【００１９】なお、ここで示した実施例の他にも、環の
構成要素に非共有電子対を有する窒素をふくむ複素環化
合物として、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、１，
３，５−トリアジン、１，２，４，５−テトラジン、イ
ンドリジン、イソキノリン、シンノリン、４Ｈ−キノリ
ジン、キナゾリン、キノキサリン、フタラジン、１，８
−ナフチリジン、プテリジン、アクリジン、フェナジ
ン、フェナントリジン、１，１０−フェナントロリン、
ベンゾ［ｃ］シンノリン、２，２´−ビピリジル、ベン
ゾ［ｇ］キノリン、ベンゾ［ｇ］イソキノリン、ベンゾ
［ｈ］キノリン、ベンゾ［ｆ］キノリンよりなる群から
選ばれる化合物を使用して同様に製作した電池において
も、優れた充放電サイクル特性を示した。
構成要素に非共有電子対を有する窒素をふくむ複素環化
合物として、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、１，
３，５−トリアジン、１，２，４，５−テトラジン、イ
ンドリジン、イソキノリン、シンノリン、４Ｈ−キノリ
ジン、キナゾリン、キノキサリン、フタラジン、１，８
−ナフチリジン、プテリジン、アクリジン、フェナジ
ン、フェナントリジン、１，１０−フェナントロリン、
ベンゾ［ｃ］シンノリン、２，２´−ビピリジル、ベン
ゾ［ｇ］キノリン、ベンゾ［ｇ］イソキノリン、ベンゾ
［ｈ］キノリン、ベンゾ［ｆ］キノリンよりなる群から
選ばれる化合物を使用して同様に製作した電池において
も、優れた充放電サイクル特性を示した。
【００２０】
【発明の効果】本発明になる非水電解質電池は、アルミ
ニウムまたはアルミニウムおよびコバルトを含むオキシ
水酸化ニッケルを正極活物質とし、ピリジンのような環
の構成要素に非共有電子対を有する窒素を含む複素環化
合物を含む電解液を使用するもので、充放電過程におけ
るオキシ水酸化ニッケルの結晶構造変化が抑制され、そ
の結果充放電サイクル寿命特性は一段と向上するもので
ある。これは、アルミニウムによってオキシ水酸化ニッ
ケルの結晶構造の変化が抑制されるとともに、環の構成
要素に非共有電子対を有する窒素を含む複素環化合物
が、何らかの機構でオキシ水酸化ニッケルの構造安定化
に寄与しているものと考えられる。
ニウムまたはアルミニウムおよびコバルトを含むオキシ
水酸化ニッケルを正極活物質とし、ピリジンのような環
の構成要素に非共有電子対を有する窒素を含む複素環化
合物を含む電解液を使用するもので、充放電過程におけ
るオキシ水酸化ニッケルの結晶構造変化が抑制され、そ
の結果充放電サイクル寿命特性は一段と向上するもので
ある。これは、アルミニウムによってオキシ水酸化ニッ
ケルの結晶構造の変化が抑制されるとともに、環の構成
要素に非共有電子対を有する窒素を含む複素環化合物
が、何らかの機構でオキシ水酸化ニッケルの構造安定化
に寄与しているものと考えられる。
【００２１】以上述べたように、本発明にな電池では、
従来の課題であったオキシ水酸化ニッケルのサイクル寿
命性能の向上を達成することができる。したがって、高
容量かつ長寿命の高性能非水電解質電池を提供できる。
従来の課題であったオキシ水酸化ニッケルのサイクル寿
命性能の向上を達成することができる。したがって、高
容量かつ長寿命の高性能非水電解質電池を提供できる。
【００２２】それゆえに本発明の工業的価値は極めて大
である。
である。
【図１】本発明による電池Ａに用いるアルミニウムを含
むオキシ水酸化ニッケルの、１サイクル目の放電時の各
放電状態における粉末Ｘ線回折図形（ＣｕＫα）であ
る。
むオキシ水酸化ニッケルの、１サイクル目の放電時の各
放電状態における粉末Ｘ線回折図形（ＣｕＫα）であ
る。
【図２】従来電池Ｈに用いるオキシ水酸化ニッケルの、
１サイクル目の放電時の各放電状態における粉末Ｘ線回
折図形（ＣｕＫα）である。
１サイクル目の放電時の各放電状態における粉末Ｘ線回
折図形（ＣｕＫα）である。
【図３】本発明による電池Ｂに用いるアルミニウムおよ
びコバルトを含むオキシ水酸化ニッケルの、１サイクル
目の放電時の各放電状態における粉末Ｘ線回折図形（Ｃ
ｕＫα）である。
びコバルトを含むオキシ水酸化ニッケルの、１サイクル
目の放電時の各放電状態における粉末Ｘ線回折図形（Ｃ
ｕＫα）である。
Claims (5)
- 【請求項１】アルミニウムを含むオキシ水酸化ニッケル
を正極活物質として備えたことを特徴とする非水電解質
電池。 - 【請求項２】アルミニウムおよびコバルトを含むオキシ
水酸化ニッケルを正極活物質として備えたことを特徴と
する非水電解質電池。 - 【請求項３】環の構成要素に非共有電子対を有する窒素
を含む複素環化合物を含む電解液を備えたことを特徴と
する請求項１または２記載の非水電解質電池。 - 【請求項４】複素環化合物がピリジンであることを特徴
とする請求項３記載の非水電解質電池。 - 【請求項５】複素環化合物が、ピラジン、ピリダジン、
ピリミジン、１，３，５−トリアジン、１，２，４，５
−テトラジン、インドリジン、キノリン、イソキノリ
ン、シンノリン、４Ｈ−キノリジン、キナゾリン、キノ
キサリン、フタラジン、１，８−ナフチリジン、プテリ
ジン、アクリジン、フェナジン、フェナントリジン、
１，１０−フェナントロリン、ベンゾ［ｃ］シンノリ
ン、２，２´−ビピリジル、ベンゾ［ｇ］キノリン、ベ
ンゾ［ｇ］イソキノリン、ベンゾ［ｈ］キノリン、ベン
ゾ［ｆ］キノリンよりなる群から選ばれる化合物である
ことを特徴とする請求項３記載の非水電解質電池。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10327241A JP2000156224A (ja) | 1998-11-17 | 1998-11-17 | 非水電解質電池 |
| FR9914424A FR2786029B1 (fr) | 1998-11-17 | 1999-11-17 | Batterie electrique a electrolyte non aqueux |
| US09/442,241 US6472100B1 (en) | 1998-11-17 | 1999-11-17 | Nonaqueous-electrolyte battery |
| CNB991238915A CN1155132C (zh) | 1998-11-17 | 1999-11-17 | 非水电解质电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10327241A JP2000156224A (ja) | 1998-11-17 | 1998-11-17 | 非水電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000156224A true JP2000156224A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=18196915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10327241A Pending JP2000156224A (ja) | 1998-11-17 | 1998-11-17 | 非水電解質電池 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6472100B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000156224A (ja) |
| CN (1) | CN1155132C (ja) |
| FR (1) | FR2786029B1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3723140B2 (ja) * | 2002-03-04 | 2005-12-07 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | キノキサリン系化合物を用いた蓄電素子 |
| US7615310B2 (en) * | 2004-11-18 | 2009-11-10 | Panasonic Corporation | Organic electrolyte battery including at least one of phthalazone and a phthalazone derivative |
| US7887970B1 (en) * | 2005-08-02 | 2011-02-15 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Aluminum oxyhydroxide based separator/electrolyte and battery system, and a method of making the same |
| KR101013328B1 (ko) | 2008-01-18 | 2011-02-09 | 주식회사 엘지화학 | 공융혼합물을 포함하는 전해질 및 이를 구비한전기화학소자 |
| KR101502500B1 (ko) * | 2011-07-01 | 2015-03-16 | 주식회사 엘지화학 | 비수 전해액 및 이를 이용한 리튬 이차전지 |
| CN102324564A (zh) * | 2011-09-05 | 2012-01-18 | 厦门华戎能源科技有限公司 | 一种电解液添加剂及含有该添加剂的锂离子电池 |
| EP2915205B1 (en) * | 2012-10-31 | 2017-05-31 | Toyota Motor Europe NV/SA | Organic active materials for electrochemical energy storage |
| KR102587533B1 (ko) | 2015-09-15 | 2023-10-12 | 삼성전자주식회사 | 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 이차 전지 |
| JP6593307B2 (ja) * | 2016-11-15 | 2019-10-23 | 株式会社村田製作所 | 二次電池用電解液、二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器 |
| CN107799820A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-03-13 | 广州天赐高新材料股份有限公司 | 锂二次电池电解液及其锂二次电池 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3624539B2 (ja) * | 1996-04-01 | 2005-03-02 | 日本電池株式会社 | ニッケル酸リチウム正極板の製造方法およびリチウム電池 |
| DE69719677T2 (de) * | 1996-11-18 | 2003-09-18 | Japan Storage Battery Co Ltd | Positivelektrode für Lithiumbatterie und Lithiumbatterie |
| US20010036577A1 (en) * | 1996-11-28 | 2001-11-01 | Kenji Nakane | Lithium secondary battery and cathode active material for ues in lithium secondary battery |
| JP3661045B2 (ja) * | 1997-05-30 | 2005-06-15 | 松下電器産業株式会社 | アルカリ蓄電池 |
| JPH11111335A (ja) * | 1997-08-08 | 1999-04-23 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
-
1998
- 1998-11-17 JP JP10327241A patent/JP2000156224A/ja active Pending
-
1999
- 1999-11-17 US US09/442,241 patent/US6472100B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-11-17 CN CNB991238915A patent/CN1155132C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1999-11-17 FR FR9914424A patent/FR2786029B1/fr not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1155132C (zh) | 2004-06-23 |
| FR2786029A1 (fr) | 2000-05-19 |
| FR2786029B1 (fr) | 2005-03-18 |
| CN1254197A (zh) | 2000-05-24 |
| US6472100B1 (en) | 2002-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101264337B1 (ko) | 양극 활물질 및 이를 이용한 리튬 전지 | |
| JP4543085B2 (ja) | リチウム２次電池用添加剤 | |
| JP3918311B2 (ja) | 負極材料及びこれを用いた非水電解液二次電池 | |
| JP5278994B2 (ja) | リチウム二次電池 | |
| EP4220759A1 (en) | Lithium metal negative electrode plate, electrochemical apparatus, and electronic device | |
| JPH11339850A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| JP2006344509A (ja) | リチウム二次電池 | |
| JP5082198B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| CN114142007A (zh) | 一种磷酸铁锂系电池及其制备方法 | |
| CN108717977A (zh) | 一种具有优良零伏存储性能的锂离子电池 | |
| KR101646994B1 (ko) | 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이들의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| JP2000156224A (ja) | 非水電解質電池 | |
| JP2002042812A (ja) | リチウム二次電池用正極活物質及びそれを用いたリチウム二次電池 | |
| JP2002128526A (ja) | リチウム二次電池正極活物質用リチウム遷移金属複合酸化物およびそれを用いたリチウム二次電池 | |
| JP2003163029A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| KR20240017067A (ko) | 전지 양극재, 그의 제조 방법 및 그의 적용 | |
| JP2002175836A (ja) | 非水電解質電池 | |
| JP2002042890A (ja) | 非水電解質電池 | |
| JP2965674B2 (ja) | リチウム二次電池 | |
| US6716555B2 (en) | Positive active material for secondary battery, process for preparation thereof and non-aqueous secondary battery comprising same | |
| JP3563268B2 (ja) | リチウム二次電池 | |
| JP3722462B2 (ja) | 非水電解質二次電池用セパレータ及びこれを用いた非水電解質二次電池 | |
| JPH11111335A (ja) | 非水電解液二次電池 | |
| JP3163642B2 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
| JP2000012024A (ja) | 非水系二次電池用正極の製造方法 |