JP2000251887A - 非水電解質電池 - Google Patents
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- E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
- E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
- E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
- E04G21/04—Devices for both conveying and distributing
- E04G21/0418—Devices for both conveying and distributing with distribution hose
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 正極に用いられるリチウムマンガン酸化物の
容量を向上させる。 【解決手段】 遷移金属複合酸化物を含有する正極と、
リチウム金属、リチウム合金、又はリチウムをドープ、
脱ドープ可能な炭素材料を含有する負極と、非水電解質
とを備え、上記遷移金属複合酸化物は、一般式ＬｉＭｎ
1-yＢyＯ2で表される、リチウムとマンガンとの複合酸
化物である。
容量を向上させる。 【解決手段】 遷移金属複合酸化物を含有する正極と、
リチウム金属、リチウム合金、又はリチウムをドープ、
脱ドープ可能な炭素材料を含有する負極と、非水電解質
とを備え、上記遷移金属複合酸化物は、一般式ＬｉＭｎ
1-yＢyＯ2で表される、リチウムとマンガンとの複合酸
化物である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、正極と、負極と、
上記正極と上記負極との間に介在される非水電解質とを
備えた非水電解質電池に関する。
上記正極と上記負極との間に介在される非水電解質とを
備えた非水電解質電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、種々の電子機器の飛躍的進歩とと
もに、長時間便利に、かつ経済的に使用できる電池とし
て、再充電可能な二次電池の研究が進められている。代
表的な二次電池としては、鉛蓄電池、アルカリ蓄電池、
リチウム二次電池等が知られている。その中でも特に、
リチウム二次電池は、高出力、高エネルギー密度などの
利点を有する、優れた二次電池である。
もに、長時間便利に、かつ経済的に使用できる電池とし
て、再充電可能な二次電池の研究が進められている。代
表的な二次電池としては、鉛蓄電池、アルカリ蓄電池、
リチウム二次電池等が知られている。その中でも特に、
リチウム二次電池は、高出力、高エネルギー密度などの
利点を有する、優れた二次電池である。
【０００３】このリチウム二次電池は、例えば、リチウ
ムイオンを可逆的に脱挿入可能な活物質を有する正極及
び負極と、正極と負極との間に配されるセパレータと、
非水電解液とから構成される。一般に、負極活物質とし
ては、金属リチウム、リチウム合金、リチウムがドープ
された導電性高分子、炭素材料や金属酸化物等の層状化
合物が用いられている。
ムイオンを可逆的に脱挿入可能な活物質を有する正極及
び負極と、正極と負極との間に配されるセパレータと、
非水電解液とから構成される。一般に、負極活物質とし
ては、金属リチウム、リチウム合金、リチウムがドープ
された導電性高分子、炭素材料や金属酸化物等の層状化
合物が用いられている。
【０００４】また、正極活物質には、金属酸化物、金属
硫化物、あるいはポリマーなどが用いられ、例えば、Ｔ
ｉＳ2、ＭｏＳ2、ＮｂＳｅ2、Ｖ2Ｏ5などの非含リチウ
ム化合物や、ＬｉＭＯ2（Ｍ＝Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ
等）のようなリチウム含有複合酸化物が提案されてい
る。また、上記のような化合物を複数混合して用いても
構わない。
硫化物、あるいはポリマーなどが用いられ、例えば、Ｔ
ｉＳ2、ＭｏＳ2、ＮｂＳｅ2、Ｖ2Ｏ5などの非含リチウ
ム化合物や、ＬｉＭＯ2（Ｍ＝Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ
等）のようなリチウム含有複合酸化物が提案されてい
る。また、上記のような化合物を複数混合して用いても
構わない。
【０００５】また、非水電解液としては、プロピレンカ
ーボネートのような非プロトン性有機溶媒にリチウム塩
を溶解させた溶液が用いられる。
ーボネートのような非プロトン性有機溶媒にリチウム塩
を溶解させた溶液が用いられる。
【０００６】さらに、セパレータとしては、ポリプロピ
レンなどのような高分子フィルムが用いられるが、リチ
ウムイオン伝導度とエネルギー密度の点から可能な限り
薄くしなければならない。実用性の点からは、セパレー
タの厚みは通常約５０μｍ以下程度とするのが適当であ
る。
レンなどのような高分子フィルムが用いられるが、リチ
ウムイオン伝導度とエネルギー密度の点から可能な限り
薄くしなければならない。実用性の点からは、セパレー
タの厚みは通常約５０μｍ以下程度とするのが適当であ
る。
【０００７】リチウム二次電池は高容量化が進みつつあ
るが、一方、コストダウンのための材料選定も行われて
いる。これまでに正極に用いられてきたコバルト酸化物
は高価なため、コバルト酸化物の代替材料として、比較
的安価なマンガン酸化物を正極に使用することが望まれ
ている。正極に用いられるマンガン酸化物としては、ス
ピネル型の構造を有するものが有名であるが、このスピ
ネル型マンガン酸化物の理論容量は１５０ｍＡｈ／ｇ程
度であり、ＬｉＣｏＯ2の理論容量である２７４ｍＡｈ
／ｇには及ばない。そこで、ＬｉＣｏＯ2と同程度の理
論容量を有する、ＬｉＭｎＯ2で表される複合酸化物が
盛んに研究されている。
るが、一方、コストダウンのための材料選定も行われて
いる。これまでに正極に用いられてきたコバルト酸化物
は高価なため、コバルト酸化物の代替材料として、比較
的安価なマンガン酸化物を正極に使用することが望まれ
ている。正極に用いられるマンガン酸化物としては、ス
ピネル型の構造を有するものが有名であるが、このスピ
ネル型マンガン酸化物の理論容量は１５０ｍＡｈ／ｇ程
度であり、ＬｉＣｏＯ2の理論容量である２７４ｍＡｈ
／ｇには及ばない。そこで、ＬｉＣｏＯ2と同程度の理
論容量を有する、ＬｉＭｎＯ2で表される複合酸化物が
盛んに研究されている。
【０００８】ＬｉＭｎＯ2で表される複合酸化物とし
て、合成時の温度により、高温型ＬｉＭｎＯ2（R.Hopp
e,G.Brachtel and M.Jansen（Z.Anorg.Allg.Chemie,41
7,1（1975））と、低温型ＬｉＭｎＯ2（T.Ohzuku,A.Ued
a,and T.Hirai（Chem.Express.7,193（1992））とが報
告されている。
て、合成時の温度により、高温型ＬｉＭｎＯ2（R.Hopp
e,G.Brachtel and M.Jansen（Z.Anorg.Allg.Chemie,41
7,1（1975））と、低温型ＬｉＭｎＯ2（T.Ohzuku,A.Ued
a,and T.Hirai（Chem.Express.7,193（1992））とが報
告されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高温型
ＬｉＭｎＯ2、低温型ＬｉＭｎＯ2とも理論容量は３００
ｍＡｈ／ｇ程度であるものの、これらのＬｉＭｎＯ2化
合物を実際の非水電解質電池に用いる場合には、電解質
が安定して存在する電位領域の制約を受けるため、実際
の容量は理論容量よりも小さいものとなる。
ＬｉＭｎＯ2、低温型ＬｉＭｎＯ2とも理論容量は３００
ｍＡｈ／ｇ程度であるものの、これらのＬｉＭｎＯ2化
合物を実際の非水電解質電池に用いる場合には、電解質
が安定して存在する電位領域の制約を受けるため、実際
の容量は理論容量よりも小さいものとなる。
【００１０】例えば、実際の非水電解質電池における充
電容量は、高温型ＬｉＭｎＯ2が１５０ｍＡｈ／ｇ程
度、低温型ＬｉＭｎＯ2が２３０ｍＡｈ／ｇ程度とされ
ている。さらに、放電容量に至っては、充放電過程にお
いてＬｉＭｎＯ2化合物が不可逆な構造変化を被ること
により、１．５Ｖ以上の電位領域において５０ｍＡｈ／
ｇ以下の値しか得られない。
電容量は、高温型ＬｉＭｎＯ2が１５０ｍＡｈ／ｇ程
度、低温型ＬｉＭｎＯ2が２３０ｍＡｈ／ｇ程度とされ
ている。さらに、放電容量に至っては、充放電過程にお
いてＬｉＭｎＯ2化合物が不可逆な構造変化を被ること
により、１．５Ｖ以上の電位領域において５０ｍＡｈ／
ｇ以下の値しか得られない。
【００１１】このように、高温型ＬｉＭｎＯ2と低温型
ＬｉＭｎＯ2とで充電容量に違いはあるものの、両者と
も４．５Ｖ付近の電位まで酸化を受けるとその後の放電
容量は極めて小さいものとなる。このような状況の他、
ＬｉＭｎＯ2化合物の放電容量を増加させることが望ま
れている。
ＬｉＭｎＯ2とで充電容量に違いはあるものの、両者と
も４．５Ｖ付近の電位まで酸化を受けるとその後の放電
容量は極めて小さいものとなる。このような状況の他、
ＬｉＭｎＯ2化合物の放電容量を増加させることが望ま
れている。
【００１２】本発明はこのような従来の実情に鑑みて提
案されたものであり、正極に用いられるリチウムマンガ
ン酸化物の容量を向上させた非水電解質電池を提供する
ことを目的とする。
案されたものであり、正極に用いられるリチウムマンガ
ン酸化物の容量を向上させた非水電解質電池を提供する
ことを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の非水電解質電池
は、遷移金属複合酸化物を含有する正極と、上記正極と
対向して配され、リチウム金属、リチウム合金、又はリ
チウムをドープ、脱ドープ可能な炭素材料を含有する負
極と、上記正極と上記負極との間に介在される非水電解
質とを備え、上記遷移金属複合酸化物は、一般式ＬｉＭ
ｎ1-yＢyＯ2で表される、リチウムとマンガンとの複合
酸化物であることを特徴とする。
は、遷移金属複合酸化物を含有する正極と、上記正極と
対向して配され、リチウム金属、リチウム合金、又はリ
チウムをドープ、脱ドープ可能な炭素材料を含有する負
極と、上記正極と上記負極との間に介在される非水電解
質とを備え、上記遷移金属複合酸化物は、一般式ＬｉＭ
ｎ1-yＢyＯ2で表される、リチウムとマンガンとの複合
酸化物であることを特徴とする。
【００１４】上述したような本発明に係る非水電解質電
池では、ＬｉＭｎＯ2にＢを添加したＬｉＭｎ1-yＢyＯ2
を正極に用いているので、ＬｉＭｎＯ2が安定化され、
大きな容量を有するものとなる。
池では、ＬｉＭｎＯ2にＢを添加したＬｉＭｎ1-yＢyＯ2
を正極に用いているので、ＬｉＭｎＯ2が安定化され、
大きな容量を有するものとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
て説明する。
【００１６】本発明の非水電解質電池の一構成例を図１
に示す。この非水電解液電池１は、負極２と、負極２を
収容する負極缶３と、正極４と、正極４を収容する正極
缶５と、正極４と負極２との間に配されたセパレータ６
と、絶縁ガスケット７とを備え、負極缶３及び正極缶５
内に非水電解液が充填されてなる。
に示す。この非水電解液電池１は、負極２と、負極２を
収容する負極缶３と、正極４と、正極４を収容する正極
缶５と、正極４と負極２との間に配されたセパレータ６
と、絶縁ガスケット７とを備え、負極缶３及び正極缶５
内に非水電解液が充填されてなる。
【００１７】負極２は、負極活物質となる例えば金属リ
チウム箔からなる。また、負極活物質として、リチウム
をドープ、脱ドープ可能な炭素材料を用いる場合には、
負極は、負極集電体上に、上記負極活物質を含有する負
極活物質層が形成されてなる。
チウム箔からなる。また、負極活物質として、リチウム
をドープ、脱ドープ可能な炭素材料を用いる場合には、
負極は、負極集電体上に、上記負極活物質を含有する負
極活物質層が形成されてなる。
【００１８】負極缶３は、負極２を収容するものであ
り、また、非水電解液電池１の外部負極となる。
り、また、非水電解液電池１の外部負極となる。
【００１９】正極は、正極集電体上に、正極活物質を含
有する正極活物質層が形成されてなる。この非水電解液
電池１では、正極活物質として、上述したような高温型
ＬｉＭｎＯ2にホウ素（Ｂ）が添加されてなり、一般式
ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2で表されるリチウムマンガン酸化物
を用いる。
有する正極活物質層が形成されてなる。この非水電解液
電池１では、正極活物質として、上述したような高温型
ＬｉＭｎＯ2にホウ素（Ｂ）が添加されてなり、一般式
ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2で表されるリチウムマンガン酸化物
を用いる。
【００２０】低温型ＬｉＭｎＯ2は、原子の拡散速度が
極めて小さい温度領域で合成されるため、当該低温型Ｌ
ｉＭｎＯ2を構成する元素の一部を他の異なる元素に置
き換えることが難しく、材料の改良が極めて困難な状況
であった。
極めて小さい温度領域で合成されるため、当該低温型Ｌ
ｉＭｎＯ2を構成する元素の一部を他の異なる元素に置
き換えることが難しく、材料の改良が極めて困難な状況
であった。
【００２１】一方、高温型ＬｉＭｎＯ2は、８００℃以
上という高温で合成されるため、原子の拡散速度が大き
く、当該ＬｉＭｎＯ2を構成する元素の一部を他の異な
る元素へ置き換えることが比較的容易であると類推され
る。
上という高温で合成されるため、原子の拡散速度が大き
く、当該ＬｉＭｎＯ2を構成する元素の一部を他の異な
る元素へ置き換えることが比較的容易であると類推され
る。
【００２２】本発明者は、高温型ＬｉＭｎＯ2におい
て、当該ＬｉＭｎＯ2の容量を向上させるような異種元
素を鋭意検討した結果、ＬｉＭｎＯ2のＭｎの一部をＢ
に置き換えてＬｉＭｎ1-yＢyＯ2とすることに想到し
た。
て、当該ＬｉＭｎＯ2の容量を向上させるような異種元
素を鋭意検討した結果、ＬｉＭｎＯ2のＭｎの一部をＢ
に置き換えてＬｉＭｎ1-yＢyＯ2とすることに想到し
た。
【００２３】合成時において加熱後徐冷された高温型Ｌ
ｉＭｎＯ2は斜方晶構造を有し、空間群Ｐｍｎｍを持つ
高結晶性化合物である。これに対し、大気中で加熱後、
急冷された高温型ＬｉＭｎＯ2は、上記の高温型ＬｉＭ
ｎＯ2と同じように斜方晶構造を有するが、高温時の原
子の乱れをそのまま凍結し、上記のＬｉＭｎＯ2に比べ
て乱れを有する構造となる。
ｉＭｎＯ2は斜方晶構造を有し、空間群Ｐｍｎｍを持つ
高結晶性化合物である。これに対し、大気中で加熱後、
急冷された高温型ＬｉＭｎＯ2は、上記の高温型ＬｉＭ
ｎＯ2と同じように斜方晶構造を有するが、高温時の原
子の乱れをそのまま凍結し、上記のＬｉＭｎＯ2に比べ
て乱れを有する構造となる。
【００２４】これまでに、ＬｉＭｎＯ2をリチウム電池
又はリチウムイオン電池の正極活物質として用いる場
合、ＬｉＭｎＯ2の結晶構造に乱れがあるほうが、結晶
構造に乱れが無い場合に比べて高い容量を示すことが知
られている。
又はリチウムイオン電池の正極活物質として用いる場
合、ＬｉＭｎＯ2の結晶構造に乱れがあるほうが、結晶
構造に乱れが無い場合に比べて高い容量を示すことが知
られている。
【００２５】本発明者は、結晶構造に乱れの見られるＬ
ｉＭｎＯ2に、ホウ素（Ｂ）などのいわゆるガラス化元
素を導入することにより、結晶構造の乱れを凍結したま
ま保たれている準安定化相のＬｉＭｎＯ2をさらに安定
化することができると考え、本発明をするに至った。
ｉＭｎＯ2に、ホウ素（Ｂ）などのいわゆるガラス化元
素を導入することにより、結晶構造の乱れを凍結したま
ま保たれている準安定化相のＬｉＭｎＯ2をさらに安定
化することができると考え、本発明をするに至った。
【００２６】ＬｉＭｎＯ2のＭｎの一部をＢに置き換え
てＬｉＭｎ1-yＢyＯ2とすることで、従来のＬｉＭｎＯ2
よりも安定化されて容量の大きいリチウムマンガン酸化
物を得ることができ、当該ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2を正極活
物質に用いることにより、非水電解液電池１の容量を増
大することができる。
てＬｉＭｎ1-yＢyＯ2とすることで、従来のＬｉＭｎＯ2
よりも安定化されて容量の大きいリチウムマンガン酸化
物を得ることができ、当該ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2を正極活
物質に用いることにより、非水電解液電池１の容量を増
大することができる。
【００２７】そして、ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2におけるＭｎ
とＢとの組成比ｙは、０＜ｙ≦０．３５である。Ｂは電
気的に不活性な元素であり、Ｍｎのように酸化還元に寄
与しないため、ｙが０．３５よりも大きいと、ＬｉＭｎ
1-yＢyＯ2の不活性部分が多くなり、非水電解液電池１
の容量が却って低下してしまう。ｙを０＜ｙ≦０．３５
とすることで、ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2の結晶構造を、乱れ
を有した状態で安定に保つことができ、非水電解液電池
１の容量を増大することができる。
とＢとの組成比ｙは、０＜ｙ≦０．３５である。Ｂは電
気的に不活性な元素であり、Ｍｎのように酸化還元に寄
与しないため、ｙが０．３５よりも大きいと、ＬｉＭｎ
1-yＢyＯ2の不活性部分が多くなり、非水電解液電池１
の容量が却って低下してしまう。ｙを０＜ｙ≦０．３５
とすることで、ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2の結晶構造を、乱れ
を有した状態で安定に保つことができ、非水電解液電池
１の容量を増大することができる。
【００２８】正極活物質層に含有される結合剤として
は、この種の非水電解液電池の正極活物質層の結合剤と
して通常用いられている公知の樹脂材料等を用いること
ができる。
は、この種の非水電解液電池の正極活物質層の結合剤と
して通常用いられている公知の樹脂材料等を用いること
ができる。
【００２９】正極缶５は、正極４を収容するものであ
り、また、非水電解液電池１の外部正極となる。
り、また、非水電解液電池１の外部正極となる。
【００３０】セパレータ６は、正極４と、負極２とを離
間させるものであり、この種の非水電解液電池のセパレ
ータとして通常用いられている公知の材料を用いること
ができる。
間させるものであり、この種の非水電解液電池のセパレ
ータとして通常用いられている公知の材料を用いること
ができる。
【００３１】絶縁ガスケット７は、負極缶３に組み込ま
れ一体化されている。この絶縁ガスケット７は、負極缶
３及び正極缶５内に充填された非水電解液の漏出を防止
するためのものである。
れ一体化されている。この絶縁ガスケット７は、負極缶
３及び正極缶５内に充填された非水電解液の漏出を防止
するためのものである。
【００３２】非水電解液は、この種の非水電解液電池の
電解液として通常用いられている公知の電解液を用いる
ことができ、例えば、プロピレンカーボネートやジメチ
ルカーボネートのような非プロトン性非水溶媒にリチウ
ム塩を溶解させた溶液が用いられる。
電解液として通常用いられている公知の電解液を用いる
ことができ、例えば、プロピレンカーボネートやジメチ
ルカーボネートのような非プロトン性非水溶媒にリチウ
ム塩を溶解させた溶液が用いられる。
【００３３】上述したような本実施の形態に係る非水電
解液電池１は、円筒型、角型、コイン型、ボタン型等、
その形状については特に限定されることはなく、また、
薄型、大型等の種々の大きさにすることができる。
解液電池１は、円筒型、角型、コイン型、ボタン型等、
その形状については特に限定されることはなく、また、
薄型、大型等の種々の大きさにすることができる。
【００３４】なお、上述した実施の形態では、非水電解
質電池として、非水電解液を用いた非水電解液電池１を
例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、非水電解質として、固体電解質や、膨潤溶媒
を含有するゲル状の固体電解質を用いた場合にも適用可
能である。また、本発明は、一次電池についても二次電
池についても適用可能である。
質電池として、非水電解液を用いた非水電解液電池１を
例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、非水電解質として、固体電解質や、膨潤溶媒
を含有するゲル状の固体電解質を用いた場合にも適用可
能である。また、本発明は、一次電池についても二次電
池についても適用可能である。
【００３５】
【実施例】本発明に係る非水電解液電池を作製し、その
特性を評価した。
特性を評価した。
【００３６】〈実施例１〉まず、次のようにして、正極
活物質となる、一般式ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2で表されるリ
チウムマンガン酸化物を合成した。
活物質となる、一般式ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2で表されるリ
チウムマンガン酸化物を合成した。
【００３７】上記リチウムマンガン酸化物を合成するに
は、まず、マンガン原料としてＭｎＣＯ3、リチウム原
料としてＬｉ2ＣＯ3、ホウ素原料としてＬｉＢＯ2を用
い、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ｂ＝１．００：０．９５：
０．０５となるように、それぞれの化合物を秤量し、メ
ノウ乳鉢で不純物が混入しないように十分混合した。
は、まず、マンガン原料としてＭｎＣＯ3、リチウム原
料としてＬｉ2ＣＯ3、ホウ素原料としてＬｉＢＯ2を用
い、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ｂ＝１．００：０．９５：
０．０５となるように、それぞれの化合物を秤量し、メ
ノウ乳鉢で不純物が混入しないように十分混合した。
【００３８】次に、上記の混合粉末を、１５ｍｍ径、５
ｍｍ厚の円柱状ペレットに成型し、その後、このペレッ
トを１０℃／分の昇温温度で１０００℃まで加熱し、保
持した。保持時間は、リチウムとマンガンとホウ素とを
完全に反応させて単相化させるために１２時間とした。
その後、ペレットを常温の大気中で速やかに冷却、乾燥
することにより、黒褐色の粉末状のリチウムマンガン酸
化物を得た。
ｍｍ厚の円柱状ペレットに成型し、その後、このペレッ
トを１０℃／分の昇温温度で１０００℃まで加熱し、保
持した。保持時間は、リチウムとマンガンとホウ素とを
完全に反応させて単相化させるために１２時間とした。
その後、ペレットを常温の大気中で速やかに冷却、乾燥
することにより、黒褐色の粉末状のリチウムマンガン酸
化物を得た。
【００３９】次に、得られたリチウムマンガン酸化物を
正極活物質として用い、正極を作製した。正極を作製す
るには、まず、正極活物質として、上述のようにして得
られたリチウムマンガン酸化物を８０重量％と、導電剤
としてグラファイトを１５重量％とを、バインダーとし
てポリフッ化ビニリデンを用いて混練して、ペースト状
の正極合剤を得た。ここで、上記グラファイトには、ロ
ンザ社製のＫＳ−１５（平均粒径５μｍ〜２０μｍ）を
用いた。また、上記ポリフッ化ビニリデンには、アルド
リッチ社製の＃１３００を用いた。
正極活物質として用い、正極を作製した。正極を作製す
るには、まず、正極活物質として、上述のようにして得
られたリチウムマンガン酸化物を８０重量％と、導電剤
としてグラファイトを１５重量％とを、バインダーとし
てポリフッ化ビニリデンを用いて混練して、ペースト状
の正極合剤を得た。ここで、上記グラファイトには、ロ
ンザ社製のＫＳ−１５（平均粒径５μｍ〜２０μｍ）を
用いた。また、上記ポリフッ化ビニリデンには、アルド
リッチ社製の＃１３００を用いた。
【００４０】次に、上記のようにして得られた正極合剤
を、正極集電体となるアルミニウムメッシュ上に塗布し
た。そして、正極合剤が塗布されたアルミニウムメッシ
ュを、乾燥アルゴン気流中１００℃で１時間乾燥し、乾
燥後、上記アルミニウムメッシュを所定の大きさの円板
状に打ち抜くことにより、ペレット状の正極を作製し
た。ここで、ペレット状の正極１個当たりに、正極活物
質は６０ｍｇ担持されている。
を、正極集電体となるアルミニウムメッシュ上に塗布し
た。そして、正極合剤が塗布されたアルミニウムメッシ
ュを、乾燥アルゴン気流中１００℃で１時間乾燥し、乾
燥後、上記アルミニウムメッシュを所定の大きさの円板
状に打ち抜くことにより、ペレット状の正極を作製し
た。ここで、ペレット状の正極１個当たりに、正極活物
質は６０ｍｇ担持されている。
【００４１】また、リチウム金属を、上記正極と略同径
の円板状に打ち抜くことにより負極とした。
の円板状に打ち抜くことにより負極とした。
【００４２】次に、プロピレンカーボネートとジメチル
カーボネートとの当容量混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を１Ｍ
の濃度で溶解させて、非水電解液を調製した。
カーボネートとの当容量混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を１Ｍ
の濃度で溶解させて、非水電解液を調製した。
【００４３】最後に、以上のようにして得られた正極を
正極缶に収容し、負極を負極缶に収容し、正極と負極と
の間にセパレータを配した。正極缶及び負極缶内に非水
電解液を注入し、正極缶と負極缶とをかしめて固定する
ことにより、２０２５型のコイン型非水電解液電池を作
製した。なお、以上の工程は全て乾燥雰囲気下で行っ
た。
正極缶に収容し、負極を負極缶に収容し、正極と負極と
の間にセパレータを配した。正極缶及び負極缶内に非水
電解液を注入し、正極缶と負極缶とをかしめて固定する
ことにより、２０２５型のコイン型非水電解液電池を作
製した。なお、以上の工程は全て乾燥雰囲気下で行っ
た。
【００４４】〈実施例２〉Ｌｉ：Ｍｎ：Ｂ＝１．００：
０．８０：０．２０となるように、ＭｎＣＯ3とＬｉ2Ｃ
Ｏ3とＬｉＢＯ2とを混合したこと以外は、実施例１と同
様にして非水電解液電池を作製した。
０．８０：０．２０となるように、ＭｎＣＯ3とＬｉ2Ｃ
Ｏ3とＬｉＢＯ2とを混合したこと以外は、実施例１と同
様にして非水電解液電池を作製した。
【００４５】〈実施例３〉Ｌｉ：Ｍｎ：Ｂ＝１．００：
０．６５：０．３５となるように、ＭｎＣＯ3とＬｉ2Ｃ
Ｏ3とＬｉＢＯ2とを混合したこと以外は、実施例１と同
様にして非水電解液電池を作製した。
０．６５：０．３５となるように、ＭｎＣＯ3とＬｉ2Ｃ
Ｏ3とＬｉＢＯ2とを混合したこと以外は、実施例１と同
様にして非水電解液電池を作製した。
【００４６】〈比較例１〉ＬｉＢＯ2を用いず、Ｌｉ：
Ｍｎ：Ｂ＝１．００：１．００：０．００となるよう
に、ＭｎＣＯ3とＬｉ2ＣＯ3とを混合したこと以外は、
実施例１と同様にして非水電解液電池を作製した。
Ｍｎ：Ｂ＝１．００：１．００：０．００となるよう
に、ＭｎＣＯ3とＬｉ2ＣＯ3とを混合したこと以外は、
実施例１と同様にして非水電解液電池を作製した。
【００４７】〈比較例２〉Ｌｉ：Ｍｎ：Ｂ＝１．００：
０．６０：０．４０となるように、ＭｎＣＯ3とＬｉ2Ｃ
Ｏ3とＬｉＢＯ2とを混合したこと以外は、実施例１と同
様にして非水電解液電池を作製した。
０．６０：０．４０となるように、ＭｎＣＯ3とＬｉ2Ｃ
Ｏ3とＬｉＢＯ2とを混合したこと以外は、実施例１と同
様にして非水電解液電池を作製した。
【００４８】つぎに、以上のようにして作製された電池
について、充放電試験を行い、その特性を評価した。
について、充放電試験を行い、その特性を評価した。
【００４９】充放電試験を行うには、まず、それぞれの
電池に対して、電流密度０．１ｍＡ／セルで、開回路電
圧が４．５±０．０５Ｖに達するまで（対リチウム電
位）初期充電を行った。次に、充電された各電池を、閉
回路電圧が１．５Ｖに達するまで放電させた。放電電流
密度は実験中常に０．１ｍＡ／セルに固定した。
電池に対して、電流密度０．１ｍＡ／セルで、開回路電
圧が４．５±０．０５Ｖに達するまで（対リチウム電
位）初期充電を行った。次に、充電された各電池を、閉
回路電圧が１．５Ｖに達するまで放電させた。放電電流
密度は実験中常に０．１ｍＡ／セルに固定した。
【００５０】実施例１〜実施例３、比較例１及び比較例
２の非水電解液電池についての、放電時間と電池電圧
（対リチウム電位）との関係を図２に示す。
２の非水電解液電池についての、放電時間と電池電圧
（対リチウム電位）との関係を図２に示す。
【００５１】図２より、ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2のｙが０＜
ｙ≦０．３５とされたリチウムマンガン酸化物を正極活
物質として用いた実施例１〜実施例３の電池では、電池
電圧の下がり方が緩やかである他、電池電圧が１．５Ｖ
に達するまでの時間がいずれも長く、大きな容量を有し
ていることがわかる。
ｙ≦０．３５とされたリチウムマンガン酸化物を正極活
物質として用いた実施例１〜実施例３の電池では、電池
電圧の下がり方が緩やかである他、電池電圧が１．５Ｖ
に達するまでの時間がいずれも長く、大きな容量を有し
ていることがわかる。
【００５２】一方、ホウ素を添加しないＬｉＭｎＯ2を
正極活物質として用いた比較例１の電池では、電池電圧
の下がり方が急激であり、また、実施例１〜実施例３の
電池に比較して電池電圧が１．５Ｖに達するまでの時間
が短いことがわかる。また、ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2のｙを
０．４とした比較例２の電池では、電池電圧が１．５Ｖ
に達するまでの時間が短く、容量が低下してしまってい
ることがわかる。
正極活物質として用いた比較例１の電池では、電池電圧
の下がり方が急激であり、また、実施例１〜実施例３の
電池に比較して電池電圧が１．５Ｖに達するまでの時間
が短いことがわかる。また、ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2のｙを
０．４とした比較例２の電池では、電池電圧が１．５Ｖ
に達するまでの時間が短く、容量が低下してしまってい
ることがわかる。
【００５３】以上の結果より、ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2のｙ
が０＜ｙ≦０．３５とされたリチウムマンガン酸化物を
正極活物質として用いることにより、容量の大きな非水
電解質電池を得られることがわかった。
が０＜ｙ≦０．３５とされたリチウムマンガン酸化物を
正極活物質として用いることにより、容量の大きな非水
電解質電池を得られることがわかった。
【００５４】
【発明の効果】本発明では、正極活物質として、一般式
ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2で表される、Ｍｎの一部がＢで置換
されたリチウムマンガン酸化物を用いることで、容量の
大きな非水電解質電池を実現することができる。
ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2で表される、Ｍｎの一部がＢで置換
されたリチウムマンガン酸化物を用いることで、容量の
大きな非水電解質電池を実現することができる。
【図１】本発明の非水電解液電池の一構成例を示す断面
図である。
図である。
【図２】実施例で作製した電池の、放電時間と電池電圧
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
１ 非水電解液電池、 ２ 負極、 ３ 負極缶、 ４
正極、 ５ 正極缶、 ６ セパレータ、 ７ 絶縁
ガスケット
正極、 ５ 正極缶、 ６ セパレータ、 ７ 絶縁
ガスケット
Claims (2)
- 【請求項１】 遷移金属複合酸化物を含有する正極と、 上記正極と対向して配され、リチウム金属、リチウム合
金、又はリチウムをドープ、脱ドープ可能な炭素材料を
含有する負極と、 上記正極と上記負極との間に介在される非水電解質とを
備え、 上記遷移金属複合酸化物は、一般式ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2
（但し、０＜ｙ＜１である。）で表される、リチウムと
マンガンとの複合酸化物であることを特徴とする非水電
解質電池。 - 【請求項２】 上記一般式ＬｉＭｎ1-yＢyＯ2で表され
るリチウムとマンガンとの複合酸化物は、０＜ｙ≦０．
３５であることを特徴とする請求項１記載の非水電解質
電池。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11046947A JP2000251887A (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | 非水電解質電池 |
| TW089102349A TW439313B (en) | 1999-02-24 | 2000-02-11 | Non-aqueous electrolyte battery |
| EP00103068A EP1032061A1 (en) | 1999-02-24 | 2000-02-15 | Non-aqueous electrolyte battery |
| US09/505,186 US6656638B1 (en) | 1999-02-24 | 2000-02-16 | Non-aqueous electrolyte battery having a lithium manganese oxide electrode |
| KR1020000008662A KR20000071371A (ko) | 1999-02-24 | 2000-02-23 | 비수성 전해질 전지 |
| CNB001064134A CN1152445C (zh) | 1999-02-24 | 2000-02-24 | 非水电解液电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11046947A JP2000251887A (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | 非水電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000251887A true JP2000251887A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12761504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11046947A Withdrawn JP2000251887A (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | 非水電解質電池 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6656638B1 (ja) |
| EP (1) | EP1032061A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000251887A (ja) |
| KR (1) | KR20000071371A (ja) |
| CN (1) | CN1152445C (ja) |
| TW (1) | TW439313B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7378189B2 (en) | 2003-05-30 | 2008-05-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrode material for lithium secondary battery, electrode structure employing electrode material, and lithium secondary battery having electrode structure |
| CN101241991B (zh) * | 2002-03-25 | 2010-11-17 | 住友化学株式会社 | 非水蓄电池用正电极活性材料和由其制备的非水蓄电池 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US20020119375A1 (en) * | 2001-02-28 | 2002-08-29 | Meijie Zhang | Use of lithium borate in non-aqueous rechargeable lithium batteries |
| US6960335B1 (en) * | 2001-09-20 | 2005-11-01 | Nanopowder Enterprises Inc | Nanostructured and layered lithium manganese oxide and method of manufacturing the same |
| US7241532B2 (en) | 2002-03-28 | 2007-07-10 | Mitsubishi Chemical Corporation | Positive-electrode material for lithium secondary battery, secondary battery employing the same, and process for producing positive-electrode material for lithium secondary battery |
| WO2003083969A1 (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-09 | Mitsubishi Chemical Corporation | Positive electrode material for lithium secondary cell and secondary cell using the same, and method for producing positive electrode material for lithium secondary cell |
| KR100705262B1 (ko) * | 2004-12-07 | 2007-04-09 | 주식회사 엘지화학 | 산소 음이온을 포함하는 비수계 전해액 및 이를 이용한리튬 이차 전지 |
| EP2211398B1 (de) * | 2009-01-19 | 2018-01-10 | Renata AG | Galvanisches Element für hohe Beanspruchungen |
| TWI496341B (en) * | 2012-05-25 | 2015-08-11 | Electrode assembly and its fabrication method | |
| CN102832409B (zh) * | 2012-08-13 | 2015-05-13 | 中航锂电（洛阳）有限公司 | 一种锂离子电池低温电解液及其制备方法 |
| CN111200160B (zh) * | 2018-11-16 | 2021-04-27 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种电池 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5686138A (en) * | 1991-11-12 | 1997-11-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Lithium secondary battery |
| EP0630064B1 (en) * | 1993-04-28 | 1998-07-15 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Nonaqueous electrolyte-secondary battery |
| JP3079343B2 (ja) * | 1993-07-13 | 2000-08-21 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 非水電解質二次電池及びその製造方法 |
| US5578395A (en) * | 1994-03-08 | 1996-11-26 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Lithium secondary battery |
| JP3540416B2 (ja) * | 1995-02-21 | 2004-07-07 | 三洋電機株式会社 | 非水電解液二次電池 |
| JP3606289B2 (ja) * | 1995-04-26 | 2005-01-05 | 日本電池株式会社 | リチウム電池用正極活物質およびその製造法 |
| JP3443217B2 (ja) * | 1995-10-31 | 2003-09-02 | 三洋電機株式会社 | 非水系電解液電池 |
| WO1998038648A1 (en) * | 1997-02-28 | 1998-09-03 | Fmc Corporation | Multiple-doped oxide cathode material for secondary lithium and lithium-ion batteries |
| US6413678B1 (en) * | 1999-03-03 | 2002-07-02 | Ube Industries, Inc. | Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery using the same |
-
1999
- 1999-02-24 JP JP11046947A patent/JP2000251887A/ja not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-02-11 TW TW089102349A patent/TW439313B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-02-15 EP EP00103068A patent/EP1032061A1/en not_active Withdrawn
- 2000-02-16 US US09/505,186 patent/US6656638B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-02-23 KR KR1020000008662A patent/KR20000071371A/ko not_active Ceased
- 2000-02-24 CN CNB001064134A patent/CN1152445C/zh not_active Expired - Fee Related
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| KR20000071371A (ko) | 2000-11-25 |
| TW439313B (en) | 2001-06-07 |
| CN1264927A (zh) | 2000-08-30 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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