JP2000277117A - 非水電解質電池 - Google Patents
非水電解質電池Info
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- JP2000277117A JP2000277117A JP11082370A JP8237099A JP2000277117A JP 2000277117 A JP2000277117 A JP 2000277117A JP 11082370 A JP11082370 A JP 11082370A JP 8237099 A JP8237099 A JP 8237099A JP 2000277117 A JP2000277117 A JP 2000277117A
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- composite oxide
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- 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
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 リチウム・コバルト複合酸化物を用いた電池
であって、充放電容量を向上させた。 【解決手段】 アルカリ金属をドープ・脱ドープ可能な
負極活物質を含有する負極と、負極と対向して配され正
極活物質としてリチウム・コバルト複合酸化物を含有す
る正極と、負極と正極との間に介在される非水電解質と
を備え、上記リチウム・コバルト複合酸化物は、電子ス
ピン共鳴吸収を示す不対電子を、コバルト原子数に対し
て０．０１％以上、１０．０％以下の割合で有する。
であって、充放電容量を向上させた。 【解決手段】 アルカリ金属をドープ・脱ドープ可能な
負極活物質を含有する負極と、負極と対向して配され正
極活物質としてリチウム・コバルト複合酸化物を含有す
る正極と、負極と正極との間に介在される非水電解質と
を備え、上記リチウム・コバルト複合酸化物は、電子ス
ピン共鳴吸収を示す不対電子を、コバルト原子数に対し
て０．０１％以上、１０．０％以下の割合で有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、正極活物質にリチ
ウム・コバルト複合酸化物を用いた非水電解質電池に関
する。
ウム・コバルト複合酸化物を用いた非水電解質電池に関
する。
【０００２】
【従来の技術】リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属
を可動イオン種として含む炭素質材料を負極に用いた非
水電解液二次電池は、高電圧かつ高エネルギー密度を有
するため、広く民生用電子機器などの電源に用いられて
おり、最近ではこの種の二次電池の研究開発も盛んに行
われている。このような炭素質材料を用いた非水電解液
二次電池の正極としてＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2等のリ
チウム含有遷移金属化合物を用いた４Ｖ系の二次電池が
実現されている。
を可動イオン種として含む炭素質材料を負極に用いた非
水電解液二次電池は、高電圧かつ高エネルギー密度を有
するため、広く民生用電子機器などの電源に用いられて
おり、最近ではこの種の二次電池の研究開発も盛んに行
われている。このような炭素質材料を用いた非水電解液
二次電池の正極としてＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2等のリ
チウム含有遷移金属化合物を用いた４Ｖ系の二次電池が
実現されている。
【０００３】また、同様の正極を用いて、負極にリチウ
ム金属やリチウム合金を用いた二次電池も、次世代二次
電池として開発が進められている。
ム金属やリチウム合金を用いた二次電池も、次世代二次
電池として開発が進められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、携帯型電子機器
の市場の拡大に伴い、これらの二次電池において、充放
電特性の更なる向上が強く望まれている。特に、リチウ
ム・コバルト複合酸化物ＬｉＣｏＯ2は、充放電特性が
最も優れた材料として広く用いられている。
の市場の拡大に伴い、これらの二次電池において、充放
電特性の更なる向上が強く望まれている。特に、リチウ
ム・コバルト複合酸化物ＬｉＣｏＯ2は、充放電特性が
最も優れた材料として広く用いられている。
【０００５】しかしながら、上記ＬｉＣｏＯ2において
も、理論通りの可逆容量は得られておらず、電池特性の
向上のために、更なる充放電特性の向上が望まれてい
る。
も、理論通りの可逆容量は得られておらず、電池特性の
向上のために、更なる充放電特性の向上が望まれてい
る。
【０００６】本発明は、上述したような従来の実情に鑑
みて提案されたものであり、リチウム・コバルト複合酸
化物を用いた電池であって、充放電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。
みて提案されたものであり、リチウム・コバルト複合酸
化物を用いた電池であって、充放電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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の非水電解質電池
は、アルカリ金属をドープ・脱ドープ可能な負極活物質
を含有する負極と、上記負極と対向して配され正極活物
質としてリチウム・コバルト複合酸化物を含有する正極
と、上記負極と上記正極との間に介在される非水電解質
とを備え、上記リチウム・コバルト複合酸化物は、電子
スピン共鳴吸収を示す不対電子を、コバルト原子数に対
して０．０１％以上、１０．０％以下の割合で有するこ
とを特徴とする。
は、アルカリ金属をドープ・脱ドープ可能な負極活物質
を含有する負極と、上記負極と対向して配され正極活物
質としてリチウム・コバルト複合酸化物を含有する正極
と、上記負極と上記正極との間に介在される非水電解質
とを備え、上記リチウム・コバルト複合酸化物は、電子
スピン共鳴吸収を示す不対電子を、コバルト原子数に対
して０．０１％以上、１０．０％以下の割合で有するこ
とを特徴とする。
【０００８】上述したような本発明に係る非水電解質電
池では、電子スピン共鳴吸収を示す不対電子を、コバル
ト原子数に対して０．０１％以上、１０．０％以下の割
合で有するリチウム・コバルト複合酸化物を正極活物質
として用いているので、電極反応の可逆性が向上し、充
放電特性が優れたものとなる。
池では、電子スピン共鳴吸収を示す不対電子を、コバル
ト原子数に対して０．０１％以上、１０．０％以下の割
合で有するリチウム・コバルト複合酸化物を正極活物質
として用いているので、電極反応の可逆性が向上し、充
放電特性が優れたものとなる。
【０００９】
【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。
【００１０】本実施の形態に係る非水電解液電池の一構
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。
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。
【００１１】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２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２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。
【００１２】負極活物質としては、リチウム、ナトリウ
ム等のアルカリ金属や、充放電反応に伴いリチウム等の
アルカリ金属をドープ・脱ドープする材料を用いること
ができる。
ム等のアルカリ金属や、充放電反応に伴いリチウム等の
アルカリ金属をドープ・脱ドープする材料を用いること
ができる。
【００１３】アルカリ金属をドープ・脱ドープ可能な材
料としては、例えば、ポリアセチレン、ポリピロール等
の導電性ポリマー、或いはコークス、ポリマー炭、カー
ボンファイバー等の炭素質材料を用いることができる。
その中でも、単位体積当たりのエネルギー密度が大きい
点から、炭素質材料を使用することが望ましい。
料としては、例えば、ポリアセチレン、ポリピロール等
の導電性ポリマー、或いはコークス、ポリマー炭、カー
ボンファイバー等の炭素質材料を用いることができる。
その中でも、単位体積当たりのエネルギー密度が大きい
点から、炭素質材料を使用することが望ましい。
【００１４】このような炭素質材料としては、熱分解炭
素類、コークス類（石油コークス、ピッチコークス、石
炭コークス等）、カーボンブラック（アセチレンブラッ
ク等）、ガラス状炭素、有機高分子材料焼成体（有機高
分子材料を５００℃以上の適当な温度で不活性ガス雰囲
気下或いは真空下で焼成したもの）、炭素繊維等が挙げ
られる。
素類、コークス類（石油コークス、ピッチコークス、石
炭コークス等）、カーボンブラック（アセチレンブラッ
ク等）、ガラス状炭素、有機高分子材料焼成体（有機高
分子材料を５００℃以上の適当な温度で不活性ガス雰囲
気下或いは真空下で焼成したもの）、炭素繊維等が挙げ
られる。
【００１５】負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負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負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。
【００１６】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。
【００１７】正極４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。正極集電体と
しては、例えばアルミニウム箔等が用いられる。そし
て、この非水電解液電池１では、正極活物質として、リ
チウム・コバルト複合酸化物ＬｉＣｏＯ2を用いる。
含有する正極活物質層が形成されてなる。正極集電体と
しては、例えばアルミニウム箔等が用いられる。そし
て、この非水電解液電池１では、正極活物質として、リ
チウム・コバルト複合酸化物ＬｉＣｏＯ2を用いる。
【００１８】ここで、本発明者は、検討を重ねた結果、
正極活物質となるリチウム・コバルト複合酸化物におい
て、電子スピン共鳴吸収を示すような不対電子を有する
ものを用いることで、非水電解液電池１の充放電容量を
増大できることに想到した。
正極活物質となるリチウム・コバルト複合酸化物におい
て、電子スピン共鳴吸収を示すような不対電子を有する
ものを用いることで、非水電解液電池１の充放電容量を
増大できることに想到した。
【００１９】このリチウム・コバルト複合酸化物の電子
スピン共鳴吸収は、酸素原子中の活性な不対電子に帰属
される。そして、本発明者は、当該リチウム・コバルト
複合酸化物を正極活物質として用いた場合に、この不対
電子が、電極反応の可逆性を向上させる効果があること
を見い出した。
スピン共鳴吸収は、酸素原子中の活性な不対電子に帰属
される。そして、本発明者は、当該リチウム・コバルト
複合酸化物を正極活物質として用いた場合に、この不対
電子が、電極反応の可逆性を向上させる効果があること
を見い出した。
【００２０】また、上述したような不対電子は、当該不
対電子に帰属される電子スピン共鳴吸収のｇ因子が、
２．１〜２．２の範囲にあるものが、電極反応の可逆性
を向上させるのに特に有効である。
対電子に帰属される電子スピン共鳴吸収のｇ因子が、
２．１〜２．２の範囲にあるものが、電極反応の可逆性
を向上させるのに特に有効である。
【００２１】ここで、ｇ因子（スペクトル分岐因子）と
は、磁場をかけたときに原子のエネルギー準位が分裂す
る度合いを示す因子である。自由電子を磁場Ｈの中に置
いたとき、エネルギー準位の分裂は△Ｅ＝ｇμBＨと表
される。ここで、μBはボーア磁子であり、ｇがスペク
トル分岐因子、すなわちｇ因子となる。
は、磁場をかけたときに原子のエネルギー準位が分裂す
る度合いを示す因子である。自由電子を磁場Ｈの中に置
いたとき、エネルギー準位の分裂は△Ｅ＝ｇμBＨと表
される。ここで、μBはボーア磁子であり、ｇがスペク
トル分岐因子、すなわちｇ因子となる。
【００２２】そして、本実施の形態の非水電解液電池１
に用いられるリチウム・コバルト複合酸化物は、上述し
たような不対電子を、当該酸化物中のコバルト原子数に
対して０．０１％以上、１０．０％以下の割合で有する
ことが好ましく、さらには０．１％以上、１０．０％以
下の割合で有することがより好ましい。
に用いられるリチウム・コバルト複合酸化物は、上述し
たような不対電子を、当該酸化物中のコバルト原子数に
対して０．０１％以上、１０．０％以下の割合で有する
ことが好ましく、さらには０．１％以上、１０．０％以
下の割合で有することがより好ましい。
【００２３】不対電子の割合がコバルト原子数に対して
０．０１％よりも少ないと、当該不対電子が電極反応の
可逆性を向上させる効果が十分に得られない。また、不
対電子の割合がコバルト原子数に対して１０．０％より
も大きくなると、酸化物が安定に存在しなくなってしま
う。不対電子を、当該酸化物中のコバルト原子数に対し
て０．０１％以上、１０．０％以下の割合で有するリチ
ウム・コバルト複合酸化物を用いることで、電極反応の
可逆性を向上させ、非水電解液電池１の充放電特性を向
上することができる。
０．０１％よりも少ないと、当該不対電子が電極反応の
可逆性を向上させる効果が十分に得られない。また、不
対電子の割合がコバルト原子数に対して１０．０％より
も大きくなると、酸化物が安定に存在しなくなってしま
う。不対電子を、当該酸化物中のコバルト原子数に対し
て０．０１％以上、１０．０％以下の割合で有するリチ
ウム・コバルト複合酸化物を用いることで、電極反応の
可逆性を向上させ、非水電解液電池１の充放電特性を向
上することができる。
【００２４】ここで、リチウム・コバルト複合酸化物中
に存在する不対電子の量及びコバルト原子数は、以下の
ようにして求められる。
に存在する不対電子の量及びコバルト原子数は、以下の
ようにして求められる。
【００２５】不対電子の量としては、まず、リチウム・
コバルト複合酸化物からなる既知量の試料と参照物質と
について同時に電子スピン共鳴測定を行い、微分形のス
ペクトルを得る。参照物質としては、例えば２価の酸化
マンガン等が用いられる。次に、得られたスペクトルか
ら、試料に帰属される吸収と参照物質に帰属される吸収
についてそれぞれ２次積分を計算し、試料中に存在する
不対電子の存在量と、参照物質中に存在する不対電子の
存在量との比を得る。得られた比に参照物質中のマンガ
ンイオンの数を乗ずることにより、試料中の不対電子の
数が求められる。
コバルト複合酸化物からなる既知量の試料と参照物質と
について同時に電子スピン共鳴測定を行い、微分形のス
ペクトルを得る。参照物質としては、例えば２価の酸化
マンガン等が用いられる。次に、得られたスペクトルか
ら、試料に帰属される吸収と参照物質に帰属される吸収
についてそれぞれ２次積分を計算し、試料中に存在する
不対電子の存在量と、参照物質中に存在する不対電子の
存在量との比を得る。得られた比に参照物質中のマンガ
ンイオンの数を乗ずることにより、試料中の不対電子の
数が求められる。
【００２６】また、試料中のコバルト原子数は、試料の
質量を式量で割ることにより求められる。
質量を式量で割ることにより求められる。
【００２７】上述したようなリチウム・コバルト複合酸
化物を正極活物質として用いることで、当該リチウム・
コバルト複合酸化物の酸素原子中に存在する活性な不対
電子によって電極反応の可逆性が増し、非水電解液電池
１の充放電特性が優れたものとなる。
化物を正極活物質として用いることで、当該リチウム・
コバルト複合酸化物の酸素原子中に存在する活性な不対
電子によって電極反応の可逆性が増し、非水電解液電池
１の充放電特性が優れたものとなる。
【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、リチウム電池１の外部正極となる。
り、また、リチウム電池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、例えばポリプロピレンなどの高分子フィルムが
用いられる。
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、例えばポリプロピレンなどの高分子フィルムが
用いられる。
【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】非水電解液としては、有機溶媒に電解質を
溶解させて調製されるが、これら有機溶媒や電解質とし
ては、この種の電池に用いられるものであればいずれも
使用可能である。
溶解させて調製されるが、これら有機溶媒や電解質とし
ては、この種の電池に用いられるものであればいずれも
使用可能である。
【００３３】例示するならば、有機溶媒としては、プロ
ピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチル
カーボネート、ジメチルカーボネート、１，２−ジメト
キシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラ
クトン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロ
フラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−
ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチル
スルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、アニ
ソール、酢酸エステル、酪酸エステル、プロピオン酸エ
ステル等である。また、上述したような非水溶媒は、１
種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用
いてもよい。
ピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチル
カーボネート、ジメチルカーボネート、１，２−ジメト
キシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラ
クトン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロ
フラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−
ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチル
スルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、アニ
ソール、酢酸エステル、酪酸エステル、プロピオン酸エ
ステル等である。また、上述したような非水溶媒は、１
種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用
いてもよい。
【００３４】また、有機溶媒に溶解させる電解質として
は、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢ
Ｆ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3
Ｌｉ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ等が挙げられる。
は、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢ
Ｆ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3
Ｌｉ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ等が挙げられる。
【００３５】上述したような非水電解液電池１では、不
対電子を有するリチウム・コバルト複合酸化物を正極活
物質として用いているので、リチウム・コバルト複合酸
化物の酸素原子中の活性な不対電子の存在によって電極
反応の可逆性が増し、充放電特性が優れたものとなる。
対電子を有するリチウム・コバルト複合酸化物を正極活
物質として用いているので、リチウム・コバルト複合酸
化物の酸素原子中の活性な不対電子の存在によって電極
反応の可逆性が増し、充放電特性が優れたものとなる。
【００３６】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。
【００３７】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。
【００３８】
【実施例】本発明の効果を確認すべく、非水電解液電池
を作製し、その特性を評価した。
を作製し、その特性を評価した。
【００３９】〈実施例１〉まず、正極を以下のようにし
て作製した。
て作製した。
【００４０】炭酸リチウムと炭酸コバルトとをモル比で
Ｌｉ／Ｃｏ＝１となるように混合し、空気中、５００℃
で４時間仮焼成した。得られた粉末を再度粉砕し、空気
中、８００℃で５時間本焼成し、正極活物質となるリチ
ウム・コバルト複合酸化物を得た。
Ｌｉ／Ｃｏ＝１となるように混合し、空気中、５００℃
で４時間仮焼成した。得られた粉末を再度粉砕し、空気
中、８００℃で５時間本焼成し、正極活物質となるリチ
ウム・コバルト複合酸化物を得た。
【００４１】次に、得られたリチウム・コバルト複合酸
化物を９０重量部と、導電剤として黒鉛を７重量部と、
結着剤としてポリフッ化ビニリデンを３重量部とを混合
し、ジメチルホルムアミドを溶媒として混練、乾燥して
正極合剤を調製した。
化物を９０重量部と、導電剤として黒鉛を７重量部と、
結着剤としてポリフッ化ビニリデンを３重量部とを混合
し、ジメチルホルムアミドを溶媒として混練、乾燥して
正極合剤を調製した。
【００４２】次に、得られた正極合剤を、集電体となる
アルミニウムメッシュ上に塗布、乾燥して正極活物質層
を形成した。正極活物質層が形成されたアルミニウムメ
ッシュを直径１５．５ｍｍｍ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。なお、この正極１
個には、６０ｍｇの正極合剤が担持されている。
アルミニウムメッシュ上に塗布、乾燥して正極活物質層
を形成した。正極活物質層が形成されたアルミニウムメ
ッシュを直径１５．５ｍｍｍ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。なお、この正極１
個には、６０ｍｇの正極合剤が担持されている。
【００４３】つぎに、厚さ１．８５ｍｍの金属リチウム
箔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。ここで、この負極のリチウム量は、正極の最
大充電能力の数百倍であり、正極の電気化学的性能が制
限される訳ではない。
箔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。ここで、この負極のリチウム量は、正極の最
大充電能力の数百倍であり、正極の電気化学的性能が制
限される訳ではない。
【００４４】また、プロピレンカーボネートとジメチル
カーボネートとの等容量混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を１ｍ
ｏｌ／ｌの濃度で溶解させることにより非水電解液を調
製した。
カーボネートとの等容量混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を１ｍ
ｏｌ／ｌの濃度で溶解させることにより非水電解液を調
製した。
【００４５】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、コイン型の非水電解液電池を作製した。
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、コイン型の非水電解液電池を作製した。
【００４６】〈実施例２〉リチウム・コバルト複合酸化
物を合成する際に、本焼成温度を９００℃としたこと以
外は、実施例１と同様にして非水電解液電池を作製し
た。
物を合成する際に、本焼成温度を９００℃としたこと以
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〉リチウム・コバルト複合酸化物
を合成する際に、仮焼成を行わなかったこと以外は、実
施例１と同様にして非水電解液電池を作製した。
を合成する際に、仮焼成を行わなかったこと以外は、実
施例１と同様にして非水電解液電池を作製した。
【００４８】以上のようにして得られた実施例１及び比
較例のリチウム・コバルト複合酸化物について電子スピ
ン共鳴を測定した。その結果を図２および図３に示す。
なお、図２は、実施例１のリチウム・コバルト複合酸化
物についての電子スピン共鳴スペクトルであり、図３
は、比較例のリチウム・コバルト複合酸化物についての
電子スピン共鳴スペクトルである。
較例のリチウム・コバルト複合酸化物について電子スピ
ン共鳴を測定した。その結果を図２および図３に示す。
なお、図２は、実施例１のリチウム・コバルト複合酸化
物についての電子スピン共鳴スペクトルであり、図３
は、比較例のリチウム・コバルト複合酸化物についての
電子スピン共鳴スペクトルである。
【００４９】また、電子スピン共鳴の測定条件を次に示
す。
す。
【００５０】 磁場（横軸）：０［ｍＴ］〜５００［ｍＴ］ 縦軸：任意 掃引時間：１５０分 モジュレーション幅：１［ｍＴ］ モジュレーション周波数：１００［ｋＨｚ］ マイクロ波周波数：９．４５［ＧＨｚ］ マイクロ波出力：２ｍＷ 図２及び図３から、電子スピン共鳴測定の結果、実施例
１及び比較例のリチウム・コバルト複合酸化物の何れも
吸収スペクトルが現れていることがわかる。磁場が３２
０ｍＴ付近にみられる吸収は、ｇ因子が２．１５程度に
相当し、酸素原子の活性な不対電子に帰属される。
１及び比較例のリチウム・コバルト複合酸化物の何れも
吸収スペクトルが現れていることがわかる。磁場が３２
０ｍＴ付近にみられる吸収は、ｇ因子が２．１５程度に
相当し、酸素原子の活性な不対電子に帰属される。
【００５１】しかし、図２に示される実施例１のリチウ
ム・コバルト複合酸化物では、強い吸収を示しているの
に対して、図３に示されるリチウム・コバルト複合酸化
物では、他の不純物に帰属される吸収と同程度の強度し
か得られていないことがわかる。
ム・コバルト複合酸化物では、強い吸収を示しているの
に対して、図３に示されるリチウム・コバルト複合酸化
物では、他の不純物に帰属される吸収と同程度の強度し
か得られていないことがわかる。
【００５２】この電子スピン共鳴スペクトルの二次積分
から、コバルトの原子数に対する不対電子の比を求め
た。その結果は、後掲する表１に示す。
から、コバルトの原子数に対する不対電子の比を求め
た。その結果は、後掲する表１に示す。
【００５３】また、実施例１、実施例２及び比較例で作
製された非水電解液電池について充放電試験を行った。
製された非水電解液電池について充放電試験を行った。
【００５４】試験は、まず、５００μＡ（電流密度０．
２６ｍＡ／ｃｍ2）で定電流充電を電池電圧が４．２Ｖ
になるまで行い、次いで、４．２Ｖの定電圧充電を総計
の充電時間が２０時間になるまで行った。また、放電
は、５００μＡで定電流放電を行い、電池電圧が２．５
Ｖになった時点で終了した。
２６ｍＡ／ｃｍ2）で定電流充電を電池電圧が４．２Ｖ
になるまで行い、次いで、４．２Ｖの定電圧充電を総計
の充電時間が２０時間になるまで行った。また、放電
は、５００μＡで定電流放電を行い、電池電圧が２．５
Ｖになった時点で終了した。
【００５５】実施例１、実施例２及び比較例の非水電解
液電池について測定された、リチウム・コバルト複合酸
化物中に存在する不対電子のコバルト原子数に対する
比、放電容量及び充電容量を表１にまとめて示す。
液電池について測定された、リチウム・コバルト複合酸
化物中に存在する不対電子のコバルト原子数に対する
比、放電容量及び充電容量を表１にまとめて示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】表１から、コバルト原子数に対する不対電
子の比が０．０１％以上であるリチウム・コバルト複合
酸化物を正極活物質として用いた実施例１及び実施例２
の電池では、高い充放電容量が得られており、電極反応
が良好に行われていることがわかる。
子の比が０．０１％以上であるリチウム・コバルト複合
酸化物を正極活物質として用いた実施例１及び実施例２
の電池では、高い充放電容量が得られており、電極反応
が良好に行われていることがわかる。
【００５８】一方、コバルト原子数に対する不対電子の
比が０．００１％であるリチウム・コバルト複合酸化物
を正極活物質として用いた比較例の電池では、電極反応
を良好に行わしめる不対電子の効果が十分ではなく、満
足のいく充放電容量は得られていない。
比が０．００１％であるリチウム・コバルト複合酸化物
を正極活物質として用いた比較例の電池では、電極反応
を良好に行わしめる不対電子の効果が十分ではなく、満
足のいく充放電容量は得られていない。
【００５９】従って、活性な不対電子をコバルト原子数
に対して０．０１％以上有するリチウム・コバルト複合
酸化物を正極活物質として用いることで、電極反応を良
好に行わしめて、高い充放電容量を得ることができるこ
とがわかった。
に対して０．０１％以上有するリチウム・コバルト複合
酸化物を正極活物質として用いることで、電極反応を良
好に行わしめて、高い充放電容量を得ることができるこ
とがわかった。
【００６０】
【発明の効果】本発明では、活性な不対電子を有するリ
チウム・コバルト複合酸化物を正極活物質として用いる
ことで、電極反応の可逆性を向上することができる、そ
の結果、本発明では、充放電特性に優れ、大容量を有す
る非水電解質電池を実現することができる。
チウム・コバルト複合酸化物を正極活物質として用いる
ことで、電極反応の可逆性を向上することができる、そ
の結果、本発明では、充放電特性に優れ、大容量を有す
る非水電解質電池を実現することができる。
【図１】本発明に係る非水電解質電池の一構成例を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】実施例１で得られたリチウム・コバルト複合酸
化物の電子スピン共鳴スペクトルを示す図である。
化物の電子スピン共鳴スペクトルを示す図である。
【図３】比較例で得られたリチウム・コバルト複合酸化
物の電子スピン共鳴スペクトルを示す図である。
物の電子スピン共鳴スペクトルを示す図である。
１ 非水電解質電池、 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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H003 AA02 BB05 BD00 5H014 AA02 EE08 EE10 5H029 AJ03 AK03 AL06 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ03 DJ11 HJ00
Claims (4)
- 【請求項１】 アルカリ金属をドープ・脱ドープ可能な
負極活物質を含有する負極と、 上記負極と対向して配され、正極活物質としてリチウム
・コバルト複合酸化物を含有する正極と、 上記負極と上記正極との間に介在される非水電解質とを
備え、 上記リチウム・コバルト複合酸化物は、電子スピン共鳴
吸収を示す不対電子を、コバルト原子数に対して０．０
１％以上、１０．０％以下の割合で有することを特徴と
する非水電解質電池。 - 【請求項２】 上記不対電子の電子スピン共鳴吸収にお
けるｇ因子は、２．１〜２．２の範囲であることを特徴
とする請求項１記載の非水電解質電池。 - 【請求項３】 上記リチウム・コバルト複合酸化物は、
電子スピン共鳴吸収を示す不対電子を、コバルト原子数
に対して０．１％以上、１０．０％以下の割合で有する
ことを特徴とする請求項１記載の非水電解質電池。 - 【請求項４】 上記アルカリ金属は、リチウムであるこ
とを特徴とする請求項１記載の非水電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11082370A JP2000277117A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 非水電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11082370A JP2000277117A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 非水電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277117A true JP2000277117A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13772714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11082370A Withdrawn JP2000277117A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 非水電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000277117A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009104974A (ja) * | 2007-10-25 | 2009-05-14 | Panasonic Corp | 非水系二次電池用正極活物質およびその製造方法、ならびにそれを用いた非水系二次電池 |
| WO2020104881A1 (ja) * | 2018-11-21 | 2020-05-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 正極活物質、および二次電池 |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP11082370A patent/JP2000277117A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009104974A (ja) * | 2007-10-25 | 2009-05-14 | Panasonic Corp | 非水系二次電池用正極活物質およびその製造方法、ならびにそれを用いた非水系二次電池 |
| WO2020104881A1 (ja) * | 2018-11-21 | 2020-05-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 正極活物質、および二次電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060606 |