JP2000277157A - 非水電解質電池 - Google Patents

非水電解質電池

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Hideaki Kojima
秀明 小島
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欣一 石野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温特性及び保存特性を向上させる。 【解決手段】 負極活物質として炭素材料を含有する負
極と、負極と対向して配され正極活物質を含有する正極
と、負極と正極との間に介在される非水電解質とを備
え、上記負極は、Liを挿入及び/又は放出しない物質
を負極活物質に対して20重量%以上、40重量%以下
の範囲で含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。さらに詳しくは、低温特性及び保存性を向上さ
せた非水電解質電池に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、カメラ一体型ビデオテープレコー
ダ、携帯電話、ラップトップコンピュータ等のポータブ
ル電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られてい
る。そして、これらの電子機器のポータブル電源とし
て、電池、特に二次電池についてエネルギー密度を向上
させるための研究開発が活発に進められている。
【0003】非水電解質を用いた電池、中でも、リチウ
ムイオン二次電池は、従来の水溶液系電解液二次電池で
ある鉛電池、ニッケルカドミウム電池と比較して大きな
エネルギー密度が得られるため、期待度が大きくなって
きており、市場も著しく成長している。電池の市場拡大
に伴い、使用条件は多岐にわたり、特に近年、低温下で
の使用要求が急速に高くなってきた。また、ポータブル
電子機器の使用条件の多様化につれ、電池の保存性に対
する要求も高くなっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
での低温における非水電解質電池の性能は十分なもので
はなく、また保存特性も十分ではないため、改良技術が
強く求められている。
【0005】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、低温特性及び保存特性を向上さ
せた非水電解質電池を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の非水電解質電池
は、負極活物質として炭素材料を含有する負極と、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、上記負極は、Liを挿入及び/又は放出しない物質
を、上記負極活物質に対して20重量%以上、40重量
%以下の範囲で含有することを特徴とする。
【0007】上述したような本発明に係る非水電解質電
池では、負極活物質層中に含有された、Liを挿入及び
/又は放出しない物質が、電流通電により発生するジュ
ール熱を吸熱するため、電池周囲が低温であっても、負
極活物質の温度は低下しない。
【0008】
【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。
【0009】図1は、本発明の非水電解質電池の一構成
例を示す縦断面図である。この非水電解質電池1は、フ
ィルム状の正極2と、フィルム状の負極3とが、セパレ
ータ4を介して密着状態で巻回された巻層体が、電池缶
5の内部に装填されてなる。
【0010】上記正極2は、正極活物質と結着剤とを含
有する正極合剤を正極集電体上に塗布、乾燥することに
より作製される。正極集電体には例えばアルミニウム箔
等の金属箔が用いられる。
【0011】正極活物質には、目的とする電池の種類に
応じて金属酸化物、金属硫化物又は特定の高分子を用い
ることができる。例えば、リチウム二次電池を構成する
場合、正極活物質としては、TiS2、MoS2、NbS
2、V25等の金属硫化物あるいは酸化物を使用する
ことができる。
【0012】また、正極活物質として、LiMx2(式
中、Mは一種以上の遷移金属を表し、xは電池の充放電
状態によって異なり、通常0.05以上、1.10以下
である。)を主体とするリチウム複合酸化物等を使用す
ることができる。このリチウム複合酸化物を構成する遷
移金属Mとしては、Co、Ni、Mn等が好ましい。こ
れらのリチウム複合酸化物の具体例としてはLixCo
2、LixNiO2、LixNiyCo1-y2、LixMn
24(式中、x≒1、0<y<1である。)等を挙げる
ことができる。
【0013】上述したようなリチウム複合酸化物は、高
電圧を発生でき、エネルギー密度的に優れた正極活物質
となる。正極2には、これらの正極活物質の複数種をあ
わせて使用してもよい。
【0014】また、上記正極合剤の結着剤としては、通
常この種の電池の正極合剤に用いられている公知の結着
剤を用いることができるほか、上記正極合剤に導電剤
等、公知の添加剤を添加することができる。
【0015】負極3は、負極活物質と結着剤とを含有す
る負極合剤を、負極集電体上に塗布、乾燥することによ
り作製される。負極集電体には、例えば銅箔等の金属箔
が用いられる。
【0016】リチウム電池を構成する場合、負極活物質
としては、リチウム、リチウム合金、又はリチウムを挿
入及び/又は放出できる材料を使用することが好まし
い。リチウムを挿入及び/又は放出できる材料として
は、例えば、難黒鉛化炭素系材料やグラファイト系材料
等の炭素材料を使用することができる。
【0017】負極活物質として具体的には、熱分解炭素
類、コークス類、グラファイト類、ガラス状炭素繊維、
有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭等の炭素材
料を使用することができる。上記コークス類には、ピッ
チコークス、ニートルコークス、石油コークス等があ
る。また、上記有機高分子化合物焼成体とは、フェノー
ル樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化した
ものを示す。
【0018】また、上記負極合剤の結着剤としては、通
常この種の電池の負極合剤に用いられている公知の結着
剤を用いることができるほか、上記負極合剤に公知の添
加剤等を添加することができる。
【0019】そして、本発明の非水電解質電池では、負
極合剤中に、Liを挿入及び/又は放出しない化合物が
含有されている。負極合剤中にLiを挿入及び/又は放
出しない化合物を含有させることにより、低温での電池
特性を向上することができる。その理由としては、当該
化合物が、電流通電により発生するジュール熱を吸熱し
て、電池外への熱散逸が一時的に低減されるため、低温
下においても、負極活物質の温度を電池周囲温度より一
時的に実質的に高く保温することができるためと考えら
れる。
【0020】ここで、ある化合物がLiを挿入及び/又
は放出しないとは、以下の実験から判断される。
【0021】化合物を85重量部と、グラファイトとし
てロンザ社製KS6を10重量部と、ポリフッ化ビニリ
デンを5重量部とを混合し、この混合物を60mgを、
直径16mmの円盤状に圧縮成型した後、120℃で1
2時間真空乾燥する。そして、Liを負極とし、上記化
合物を含む成型物を正極として、エチレンカーボネート
とジエチルカーボネートとの等容量混合溶媒に、LiP
6を1mol/%で溶解させた電解液を用いて、20
16型コインセルを作製する。そして、この電池を0.
5mAで0.05Vまで定電流放電し、Li挿入容量
(mAh)を求め、これをAとする。
【0022】同様に、KS6を95重量部と、ポリフッ
化ビニリデンを5重量部との混合成型物60mgを正極
として用いて電池を作製し、この電池を0.5mAで
0.05Vまで定電流放電し、Li挿入容量(mAh)
を求め、これをBとする。
【0023】そして、A−(B×10/95)から算出
される値を当該化合物のLi挿入容量とする。この値が
0.5mAh以下であるときは、当該化合物はLiを挿
入しないものとする。
【0024】一方、化合物を85重量部と、グラファイ
トとしてロンザ社製KS6を10重量部と、ポリフッ化
ビニリデンを5重量部との混合成型物を正極として用い
て同様に作製された電池を、0.5mAで0.05Vま
で定電流放電した後、4.5Vまで定電流充電してLi
放出容量(mAh)を求め、これをA’とする。
【0025】また、KS6を95重量部と、ポリフッ化
ビニリデンを5重量部との混合成型物を正極として用い
て同様に作製された電池を、0.5mAで0.05Vま
で定電流放電した後、4.5Vまで定電流充電してLi
放出容量(mAh)を求め、これをB’とする。
【0026】そして、A’−(B’×10/95)から
算出される値を当該化合物のLi放出容量とする。この
値が0.5mAh以下であるときは、当該化合物はLi
を放出しないものとする。
【0027】上述したようなLiを挿入及び/又は放出
しない化合物としては、例えば、Al,Si,Zr,M
g,Ca,Sr又は希土類元素のいずれか1つ以上の元
素を含む酸化物が挙げられる。このようなLiを挿入及
び/又は放出しない酸化物として具体的には、例えばA
23、SiO2、ZrO2、Al2SiO5、Ca2Si
4等が挙げられる。
【0028】上述した酸化物の中でも、当該酸化物中の
全カチオンに対するAl,Si及びZrの合計含有率が
10原子%以上、100原子%以下の範囲であるものを
用いることが特に好ましい。このような酸化物としては
Al23、SiO2又はZrO2が挙げられる。
【0029】また、これらの酸化物の粒径は、特に限定
されないが、0.1μm以上、50μm以下であること
が好ましい。さらに好ましい粒径は0.2μm以上20
μm以下である。
【0030】そして、Liを挿入及び/又は放出しない
化合物は、負極活物質に対して20重量%以上、40重
量%以下の割合で含有されている。Liを挿入及び/又
は放出しない化合物が20重量%よりも少ないと、当該
化合物がジュール熱を吸熱することによる負極活物質の
保温効果が十分ではない。また、Liを挿入及び/又は
放出しない化合物が40重量%よりも多いと、負極活物
質のエネルギー密度が小さくなり、非水電解質電池1の
容量が低下してしまう。Liを挿入及び/又は放出しな
い化合物を、負極合剤中の20重量%以上、40重量%
以下とすることで、電池容量を低下させることなく、負
極活物質の保温効果により、非水電解質電池1の低温特
性を向上することができる。
【0031】また、Liを挿入及び/又は放出しない化
合物のより好ましい含有量は、負極活物質に対して20
重量%以上、30重量%以下の範囲である。Liを挿入
及び/又は放出しない化合物を上記の範囲とすること
で、負極活物質の保温効果をより高め、非水電解質電池
1の低温特性をさらに向上することができる。
【0032】非水電解液は、電解質を非水溶媒に溶解し
て調製される。
【0033】電解質としては、通常この種の電池の電解
液に用いられている公知の電解質を使用することができ
る。具体的には、LiPF6、LiBF4、LiAs
6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(SO2
32、LiC(SO2CF33、LiAlCl4、Li
SiF6等のリチウム塩を挙げることができる。その中
でも特にLiPF6、LiBF4が酸化安定性の点から望
ましい。
【0034】このような電解質は、非水溶媒中に0.1
mol/l〜5.0mol/lの濃度で溶解されている
ことが好ましい。さらに好ましくは、0.5mol/l
〜3.0mol/lである。
【0035】また、非水溶媒としては、従来より非水電
解液に使用されている種々の非水溶媒を使用することが
できる。例えば、炭酸プロピレン、炭酸エチレン等の環
状炭酸エステル、炭酸ジエチルや炭酸ジメチル等の鎖状
炭酸エステル、プロピオン酸メチルや酪酸メチル等のカ
ルボン酸エステル、γ−ブチロラクトン、スルホラン、
2−メチルテトラヒドロフランやジメトキシエタン等の
エーテル類等を使用することができる。これらの非水溶
媒は単独で使用してもよく、複数種を混合して使用して
もよい。その中でも特に、酸化安定性の点からは、炭酸
エステルを用いることが好ましい。
【0036】このような非水電解質電池1は、次のよう
にして製造される。
【0037】正極2は、正極活物質と結着剤とを含有す
る正極合剤を、正極集電体となる例えばアルミニウム箔
等の金属箔上に均一に塗布、乾燥して正極活物質層を形
成することにより作製される。上記正極合剤の結着剤と
しては、公知の結着剤を用いることができるほか、上記
正極合剤に公知の添加剤等を添加することができる。
【0038】負極3は、負極活物質となる炭素材料と、
結着剤とを含有する負極合剤を、負極集電体となる例え
ば銅箔等の金属箔上に均一に塗布、乾燥して負極活物質
層を形成することにより作製される。上記負極合剤の結
着剤としては、公知の結着剤を用いることができるほ
か、上記負極合剤に公知の添加剤等を添加することがで
きる。
【0039】そして、本発明の非水電解質電池では、負
極合剤中に、Liを挿入及び/又は放出しない物質が含
有されている。負極合剤中にLiを挿入放出しない物質
を含有させることにより、低温での電池特性を向上する
ことができる。このLiを挿入及び/又は放出しない化
合物として具体的には、例えばAl23、SiO2、Z
rO2、Al2SiO5、Ca2SiO4等の酸化物が挙げ
られる。その中でもAl23、SiO2、ZrO2を用い
ることが好ましい。
【0040】以上のようにして得られる正極2と、負極
3とを、例えば微孔性ポリプロピレンフィルムからなる
セパレータ4を介して密着させ、渦巻型に多数回巻回す
ることにより巻層体が構成される。
【0041】次に、その内側にニッケルメッキを施した
鉄製の電池缶5の底部に絶縁板6を挿入し、さらに巻層
体を収納する。そして負極の集電をとるために、例えば
ニッケルからなる負極リード7の一端を負極3に圧着さ
せ、他端を電池缶5に溶接する。これにより、電池缶5
は負極3と導通をもつこととなり、非水電解質電池1の
外部負極となる。また、正極2の集電をとるために、例
えばアルミニウムからなる正極リード8の一端を正極2
に取り付け、他端を電流遮断用薄板9を介して電池蓋1
0と電気的に接続する。この電流遮断用薄板9は、電池
内圧に応じて電流を遮断するものである。これにより、
電池蓋10は正極2と導通をもつこととなり、非水電解
質電池1の外部正極となる。
【0042】次に、この電池缶5の中に非水電解液を注
入する。この非水電解液は、電解質を非水溶媒に溶解さ
せて調製される。
【0043】次に、アスファルトを塗布した絶縁封口ガ
スケット11を介して電池缶5をかしめることにより電
池蓋10が固定されて円筒型の非水電解質電池1が作製
される。
【0044】なお、この非水電解質電池1においては、
図1に示すように、負極リード7及び正極リード8に接
続するセンターピン12が設けられているとともに、電
池内部の圧力が所定値よりも高くなったときに内部の気
体を抜くための安全弁装置13及び電池内部の温度上昇
を防止するためのPTC素子14が設けられている。
【0045】上述した実施の形態では、二次電池を例に
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、一次電池についても適用可能である。また、本発
明の電池は、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。
【0046】また、上述した実施の形態では、非水溶媒
に電解質が溶解されてなる非水電解液を用いた場合を例
に挙げて説明したが、本発明は、マトリクス高分子中に
電解質が分散されてなる固体電解質を用いた電池や、膨
潤溶媒を含有するゲル状の固体電解質を用いた電池につ
いても適用可能である。
【0047】
【実施例】上述したような非水電解液電池を作製し、そ
の特性を評価した。
【0048】〈実施例1〉まず、負極を以下のようにし
て作製した。
【0049】まず、出発原料に石油ピッチを用い、不活
性ガス気流中1000℃で焼成し、ガラス状炭素に近い
性質の難黒鉛化炭素材料を得た。この難黒鉛化炭素材料
についてX線回折測定を行ったところ、(002)面の
面間隔は3.76オングストロームであり、また、真比
重は1.58g/cm3であった。
【0050】次に、得られた難黒鉛化炭素材料を粉砕
し、平均粒径10μmの炭素材料粉末とした。この炭素
材料粉末を100重量部と、結着剤を11重量部と、平
均粒径0.7μmのα−Al23を20重量部とを混合
して負極合剤を調製した。ここで、結着剤にはポリフッ
化ビニリデン(PVDF)を用いた。
【0051】次に、負極合剤をN−メチル−2−ピロリ
ドンに分散させてスラリーとした。そして、このスラリ
ーを負極集電体である厚さ10μmの帯状の銅箔の両面
に均一に塗布、乾燥して負極活物質層を形成した後、ロ
ールプレス機で圧縮成型し、負極を作製した。
【0052】次に、正極を以下のように作製した。
【0053】まず、炭酸リチウムと炭酸コバルトとを
0.5mol対1molの比率で混合し、空気中900
℃で5時間焼成して正極活物質となるLiCoO2を得
た。
【0054】次に、得られたLiCoO2を91重量部
と、導電剤を6重量部と、結着剤を3重量部とを混合し
て正極合剤を調製した。ここで、導電剤にはグラファイ
トを用い、結着剤にはポリフッ化ビニリデンを用いた。
【0055】次に、正極合剤を、N−メチル−2−ピロ
リドンに分散させてスラリーとした。そして、このスラ
リーを正極集電体となる厚さ20μmのアルミニウム箔
の両面に均一に塗布、乾燥して正極活物質層を形成した
後、ロールプレス機で圧縮成形することにより正極を作
製した。
【0056】以上のようにして得られた正極と、負極と
を、厚さ25μmの微孔性ポリプロピレンフィルムから
なるセパレータを介して密着させ、渦巻型に多数回巻回
することにより巻層体を作製した。
【0057】次に、その内側にニッケルメッキを施した
鉄製の電池缶の底部に絶縁板を挿入し、さらに巻層体を
収納した。そして負極の集電をとるために、ニッケル製
の負極リードの一端を負極に圧着させ、他端を電池缶に
溶接した。また、正極の集電をとるために、アルミニウ
ム製の正極リードの一端を正極に取り付け、他端を電流
遮断用薄板を介して電池蓋と電気的に接続した。この電
流遮断用薄板は、電池内圧に応じて電流を遮断するもの
である。
【0058】そして、この電池缶の中に非水電解液を注
入した。この非水電解液は、炭酸プロピレンを50容量
%と、炭酸ジメチルを50容量%との混合溶媒中に、電
解質LiPF6を1.0mol/lの濃度で溶解させて
調製した。
【0059】最後に、アスファルトを塗布した絶縁封口
ガスケットを介して電池缶をかしめることにより電池蓋
を固定して、直径が約18mm、高さが約65mmの円
筒型の非水電解質電池を作製した。
【0060】〈実施例2〜実施例12及び比較例1〜比
較例4〉負極合剤の組成を後掲する表1に示すようにし
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。なお、これら実施例2〜実施例14及び比較
例1〜比較例3の電池の電極単位面積当たりの炭素量
は、実施例1と同一とした。
【0061】〈実施例13〉非水電解液の溶媒として、
炭酸エチレンを50容量%と炭酸ジエチルを50容量%
の混合溶媒を使用し、負極の構成材料として難黒鉛化炭
素材料に代えてグラファイト(ロンザ社製、KS−7
5:(002)面の面間隔=0.3358nm)を使用
したこと以外は実施例2と同様にして非水電解液電池を
作製した。
【0062】〈比較例5〉非水電解液の溶媒として、炭
酸エチレンを50容量%と炭酸ジエチルを50容量%の
混合溶媒を使用し、負極の構成材料として難黒鉛化炭素
材料に代えてグラファイト(ロンザ社製、KS−75:
(002)面の面間隔=0.3358nm)を使用した
こと以外は比較例1と同様にして非水電解液電池を作製
した。
【0063】実施例1〜実施例13及び比較例1〜比較
例5で作製された非水電解液電池の、負極合剤の組成を
表1に示す。
【0064】
【表1】
【0065】以上のようにして作製された実施例1〜実
施例13及び比較例1〜比較例5の電池について、容量
特性、低温特性、保存特性を次のように評価した。
【0066】容量特性としては、各電池に対し、23
℃、1Aの定電流定電圧充電を上限4.2Vまで3時間
行い、次に700mAの定電流放電を終止電圧2.5V
まで行い初期放電容量を決定した。
【0067】保存特性としては、各電池に対し、23
℃、1Aの定電流定電圧充電を上限4.2Vまで3時間
行い、60℃にて4週間保存した。次に、23℃にて7
00mAの定電流放電を終止電圧2.5Vまで行い、2
3℃にて上記条件にて1回充放電を行い保存容量を求
め、初期容量を100とした場合の保存容量維持率
(%)を求めた。
【0068】低温特性としては、23℃、1Aの定電流
定電圧充電を上限4.2Vまで3時間行った後、−20
℃にて2時間放置した。その後、700mAの定電流放
電を終止電圧2.5Vまで行い、23℃での放電容量を
100とした場合の低温容量維持率(%)を求めた。
【0069】実施例1〜実施例13及び比較例1〜比較
例5の電池について行った、容量特性、低温特性、保存
特性の結果を表2に示す。
【0070】
【表2】
【0071】表2から明らかなように、負極活物質層中
に、Liを挿入及び/又は放出しない化合物を20重量
%以上、40重量%以下の割合で添加した実施例1〜実
施例13の電池では、初期容量も大きく、放電容量維持
率も高く、非常に優れた結果となった。また、保存性も
問題なかった。
【0072】一方、負極活物質層中に、Liを挿入及び
/又は放出しない化合物を添加しなかった比較例1及び
比較例4では、初期容量は大きいものの、放電容量維持
率、特に低温下での容量維持率が大きいことがわかる。
【0073】また、Liを挿入及び/又は放出する、す
なわち、Liと反応することが知られている酸化物を添
加した比較例3の電池では、初期容量が小さく、容量低
下も大きいという結果が得られた。
【0074】また、負極活物質層中に、Liを挿入及び
/又は放出しない化合物を添加しても、その割合が20
重量%よりも少ないか、又は40重量%よりも多く添加
した比較例2又は比較例4では、容量低下を十分に抑え
ることができなかった。
【0075】従って、負極活物質層中に、Liを挿入及
び/又は放出しない化合物を20重量%以上、40重量
%以下の割合で含有させることで、良好な容量特性、保
存特性が得られ、特に、低温特性が向上することがわか
った。
【0076】また、実施例13と比較例5とを比較して
明らかなように、負極材料が黒鉛系であっても同様な効
果が得られることがわかった。
【0077】
【発明の効果】本発明では、Liを挿入及び/又は放出
しない化合物を負極活物質層中に含有させることで、当
該化合物の保温効果により、電池外部が低温であっても
負極活物質層の温度が低下せず、良好な特性を維持でき
る、優れた非水電解液電池を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る非水電解液電池の一構成例を示す
断面図である。
【符号の説明】
1 非水電解液電池、 2 正極、 3 負極、 4
セパレータ、 5 電池缶、 10 電池蓋
フロントページの続き (72)発明者 石野 欣一 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 近藤 雄之 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5H003 AA01 AA03 BA03 BB01 BB04 BB05 BD03 BD04 5H014 AA02 BB06 EE08 EE10 HH01 5H029 AJ02 AJ04 AK02 AK03 AK05 AL06 AL07 AL08 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 DJ08 EJ05 HJ01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負極活物質として炭素材料を含有する負
    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、 上記負極は、Liを挿入及び/又は放出しない物質を、
    上記負極活物質に対して20重量%以上、40重量%以
    下の範囲で含有することを特徴とする非水電解質電池。
  2. 【請求項2】 上記Liを挿入及び/又は放出しない物
    質が、Al,Si,Zr,Mg,Ca,Sr又は希土類
    元素のいずれか1つ以上の元素を含む酸化物であること
    を特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。
  3. 【請求項3】 上記酸化物は、当該酸化物中の全カチオ
    ンに対するAl,Si及びZrの合計含有率が、10原
    子%以上、100原子%以下の範囲であることを特徴と
    する請求項2記載の非水電解質電池。
  4. 【請求項4】 上記酸化物が、Al23、SiO2又は
    ZrO2であり、かつ、当該酸化物の上記負極活物質に
    対する割合が20重量%以上、30重量%以下であるこ
    とを特徴とする請求項2記載の非水電解質電池。
  5. 【請求項5】 上記正極は、正極活物質としてリチウム
    と遷移金属との複合酸化物を含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。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004214182A (ja) * 2002-12-17 2004-07-29 Mitsubishi Chemicals Corp 非水系電解液二次電池用負極およびそれを用いた非水系電解液二次電池

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100433002B1 (ko) * 2001-12-07 2004-05-24 삼성에스디아이 주식회사 극판, 이를 채용한 리튬전지, 및 극판 제조방법
JP4466674B2 (ja) * 2007-03-30 2010-05-26 Tdk株式会社 電極及び電気化学デバイス

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4142028A (en) * 1977-12-23 1979-02-27 Union Carbide Corporation Nonaqueous cells utilizing aluminum, magnesium, and calcium anodes in amide-based electrolytes
US4273839A (en) * 1979-07-30 1981-06-16 Energy Development Associates, Inc. Activating carbonaceous electrodes
US4446212A (en) * 1981-07-29 1984-05-01 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Electrochemical cell
EP0627776B1 (en) * 1993-05-14 1997-08-13 Sharp Kabushiki Kaisha Lithium secondary battery
JPH07111161A (ja) 1993-10-13 1995-04-25 Sony Corp 非水電解液二次電池
US5686203A (en) * 1994-12-01 1997-11-11 Fuji Photo Film Co., Ltd. Non-aqueous secondary battery
KR100444804B1 (ko) 1996-06-14 2004-10-14 히다치 마쿠세루가부시키가이샤 리튬 2차전지
US6171725B1 (en) * 1996-11-26 2001-01-09 Kao Corporation Negative electrode material for non-aqueous secondary battery
JPH10188957A (ja) 1996-12-20 1998-07-21 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池
JP3396390B2 (ja) * 1997-03-04 2003-04-14 信越化学工業株式会社 ブロック−グラフト共重合体およびこれを用いて作製した自己架橋型高分子固体電解質並びにその製造方法
US6117596A (en) * 1997-09-04 2000-09-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Organic electrolyte and lithium secondary cell employing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004214182A (ja) * 2002-12-17 2004-07-29 Mitsubishi Chemicals Corp 非水系電解液二次電池用負極およびそれを用いた非水系電解液二次電池

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