JP2001196062A - マンガン酸リチウム混成体及びこれを用いたリチウム二次電池 - Google Patents
マンガン酸リチウム混成体及びこれを用いたリチウム二次電池Info
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- JP2001196062A JP2001196062A JP2000006273A JP2000006273A JP2001196062A JP 2001196062 A JP2001196062 A JP 2001196062A JP 2000006273 A JP2000006273 A JP 2000006273A JP 2000006273 A JP2000006273 A JP 2000006273A JP 2001196062 A JP2001196062 A JP 2001196062A
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- secondary battery
- positive electrode
- lithium secondary
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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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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 放電容量は増大し、高温保存時の容量劣化が
抑制されるリチウム二次電池用正極材料、及びこれを用
いたリチウム二次電池。 【解決手段】Ｌｉ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｂ−Ｍｎ−Ｏを構成元
素とすることを特徴とする、スピネル構造を有するマン
ガン酸リチウム混成体。また、不純物として、ＬｉＡｌ
ＳｉＯ4を含む請求項１記載のマンガン酸リチウム混成
体。また、上記に記載の正極材料を用いた正極と、リチ
ウム合金もしくはリチウムを脱・吸蔵できる負極と、非
水電解質とから構成されることを特徴とするリチウム二
次電池。
抑制されるリチウム二次電池用正極材料、及びこれを用
いたリチウム二次電池。 【解決手段】Ｌｉ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｂ−Ｍｎ−Ｏを構成元
素とすることを特徴とする、スピネル構造を有するマン
ガン酸リチウム混成体。また、不純物として、ＬｉＡｌ
ＳｉＯ4を含む請求項１記載のマンガン酸リチウム混成
体。また、上記に記載の正極材料を用いた正極と、リチ
ウム合金もしくはリチウムを脱・吸蔵できる負極と、非
水電解質とから構成されることを特徴とするリチウム二
次電池。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム二次電池用正
極材料及びこれを用いたリチウム二次電池に関し、詳し
くは充放電容量に優れ、高温特性を改善したリチウム二
次電池用正極材料及びこれを用いたリチウム二次電池に
関する。
極材料及びこれを用いたリチウム二次電池に関し、詳し
くは充放電容量に優れ、高温特性を改善したリチウム二
次電池用正極材料及びこれを用いたリチウム二次電池に
関する。
【０００２】
【従来技術】近年のパソコンや電話等のポータブル化、
コードレス化の急速な進歩により、それらの駆動用電源
としての二次電池の需要が高まっている。その中でも非
水電解質二次電池は、小型かつ高エネルギー密度を持つ
ため特に期待されている。非水電解質二次電池の正極材
料としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニ
ッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウ
ム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）等がある。これらの複合酸化物は、
リチウムに対し４Ｖ以上の電圧を有していることから、
高エネルギー密度を有する電池となる。
コードレス化の急速な進歩により、それらの駆動用電源
としての二次電池の需要が高まっている。その中でも非
水電解質二次電池は、小型かつ高エネルギー密度を持つ
ため特に期待されている。非水電解質二次電池の正極材
料としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニ
ッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウ
ム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）等がある。これらの複合酸化物は、
リチウムに対し４Ｖ以上の電圧を有していることから、
高エネルギー密度を有する電池となる。
【０００３】この内、マンガン酸リチウムには高温特性
が悪いという問題点がある。この解決のため、種々の異
種元素添加が試みられている。しかしながら、これらの
正極材料を用いてリチウム二次電池を製造した場合、高
温特性が改善されても、放電容量が低下するという問題
があった。
が悪いという問題点がある。この解決のため、種々の異
種元素添加が試みられている。しかしながら、これらの
正極材料を用いてリチウム二次電池を製造した場合、高
温特性が改善されても、放電容量が低下するという問題
があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、高温特性を改善するとともに、放電容量の向上した
リチウム二次電池用正極材料及びこれを用いたリチウム
二次電池を提供することにある。
は、高温特性を改善するとともに、放電容量の向上した
リチウム二次電池用正極材料及びこれを用いたリチウム
二次電池を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】よって、本発明は、Ｌｉ
−Ａｌ−Ｓｉ−Ｂ−Ｍｎ−Ｏを構成元素とすることを特
徴とする、スピネル構造を有するマンガン酸リチウム混
成体である。また、不純物として、ＬｉＡｌＳｉＯ4を
含む前記記載のマンガン酸リチウム混成体である。ま
た、前記記載の正極材料を用いた正極と、リチウム合金
もしくはリチウムを脱・吸蔵できる負極と、非水電解質
とから構成されることを特徴とするリチウム二次電池で
ある。
−Ａｌ−Ｓｉ−Ｂ−Ｍｎ−Ｏを構成元素とすることを特
徴とする、スピネル構造を有するマンガン酸リチウム混
成体である。また、不純物として、ＬｉＡｌＳｉＯ4を
含む前記記載のマンガン酸リチウム混成体である。ま
た、前記記載の正極材料を用いた正極と、リチウム合金
もしくはリチウムを脱・吸蔵できる負極と、非水電解質
とから構成されることを特徴とするリチウム二次電池で
ある。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のリチウム二次電池用正極材料は、リチウム原
料、及び遷移金属原料を混合し、焼成して得られる。リ
チウム原料としては、炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）、硝
酸リチウム（ＬｉＮＯ3）、水酸化リチウム（ＬｉＯ
Ｈ）等が挙げられる。また、遷移金属原料としては各元
素の酸化物が用いられる。Ｓｉの添加量は、特に限定さ
れないがＬｉ／Ｓｉ比で０．９／０．１〜０．９９９／
０．００１が好ましい。また、Ｌｉ／Ａｌ比で１／０．
２の時、上記組成範囲でＬｉＡｌＳｉＯ4が生成する。
本発明のリチウム二次電池用正極材料は、リチウム原
料、及び遷移金属原料を混合し、焼成して得られる。リ
チウム原料としては、炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）、硝
酸リチウム（ＬｉＮＯ3）、水酸化リチウム（ＬｉＯ
Ｈ）等が挙げられる。また、遷移金属原料としては各元
素の酸化物が用いられる。Ｓｉの添加量は、特に限定さ
れないがＬｉ／Ｓｉ比で０．９／０．１〜０．９９９／
０．００１が好ましい。また、Ｌｉ／Ａｌ比で１／０．
２の時、上記組成範囲でＬｉＡｌＳｉＯ4が生成する。
【０００７】これらの原料は、より大きな反応面積を得
る為に、原料混合前あるいは後に粉砕することも好まし
い。秤量・混合された原料はそのままでも、あるいは造
粒して使用してもよい。造粒方法は、湿式でも乾式でも
よい。
る為に、原料混合前あるいは後に粉砕することも好まし
い。秤量・混合された原料はそのままでも、あるいは造
粒して使用してもよい。造粒方法は、湿式でも乾式でも
よい。
【０００８】これらの原料を焼成炉内に投入し、６００
℃〜１０００℃の温度範囲で焼成することにより、本発
明のマンガン酸リチウムが得られる。ここで用いられる
焼成炉としては、ロータリーキルン或いは静置炉等が例
示される。焼成時間は、均一な反応を得る為１時間以
上、好ましくは５〜２０時間である。ここで合成された
複合酸化物は、リチウム二次電池の正極材料として用い
られる。
℃〜１０００℃の温度範囲で焼成することにより、本発
明のマンガン酸リチウムが得られる。ここで用いられる
焼成炉としては、ロータリーキルン或いは静置炉等が例
示される。焼成時間は、均一な反応を得る為１時間以
上、好ましくは５〜２０時間である。ここで合成された
複合酸化物は、リチウム二次電池の正極材料として用い
られる。
【０００９】ここで、リチウム二次電池に関して、上記
正極材料とカーボンブラック等の導電材と、テフロン
（商品名：ポリテトラフルオロエチレン）バインダー等
の結着剤とを混合して正極合剤とし、また、負極にはリ
チウム合金、またはカーボン等のリチウムを脱・吸蔵で
きる材料が用いられ、非水系電解質としては、六フッ化
リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）等のリチウム塩をエチレ
ンカーボネート−ジメチルカーボネート等の混合溶媒に
溶解したもの、あるいはそれらをゲル電解質にしたもの
が用いられる。
正極材料とカーボンブラック等の導電材と、テフロン
（商品名：ポリテトラフルオロエチレン）バインダー等
の結着剤とを混合して正極合剤とし、また、負極にはリ
チウム合金、またはカーボン等のリチウムを脱・吸蔵で
きる材料が用いられ、非水系電解質としては、六フッ化
リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）等のリチウム塩をエチレ
ンカーボネート−ジメチルカーボネート等の混合溶媒に
溶解したもの、あるいはそれらをゲル電解質にしたもの
が用いられる。
【００１０】
【実施例】実施例１ Ｌｉ：Ｂ：Ｓｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝０．９８２：０．００２
５：０．０１８：１．８：０．２となるように、炭酸リ
チウムと、酸化ホウ素、珪酸リチウム、二酸化マンガ
ン、水酸化アルミニウムを秤量し、混合した後、８００
℃で２０時間焼成した。一旦冷却後、混合し、再度８０
０℃で２０時間焼成した。得られた材料の結晶相を同定
するためにX線回折を行い、図1にX線回折パターンを示
す。これにより、スピネル型マンガン酸リチウム以外に
ＬｉＡｌＳｉＯ4のピークが認められ、単一相のスピネ
ル型マンガン酸リチウムが得られていないとがわかる。
５：０．０１８：１．８：０．２となるように、炭酸リ
チウムと、酸化ホウ素、珪酸リチウム、二酸化マンガ
ン、水酸化アルミニウムを秤量し、混合した後、８００
℃で２０時間焼成した。一旦冷却後、混合し、再度８０
０℃で２０時間焼成した。得られた材料の結晶相を同定
するためにX線回折を行い、図1にX線回折パターンを示
す。これにより、スピネル型マンガン酸リチウム以外に
ＬｉＡｌＳｉＯ4のピークが認められ、単一相のスピネ
ル型マンガン酸リチウムが得られていないとがわかる。
【００１１】ここで得られたマンガン酸リチウムを８０
重量部、導電材としてカーボンブラック１５重量部及び
結着剤としてポリ四フッ化エチレン５重量部を混合して
正極合剤を作成した。この正極合剤を用いてコイン型非
水電解質二次電池を作成した。電池の直径は２０ｍｍ、
電池総高１．６ｍｍである。電解液には、エチレンカー
ボネートと１，３−ジメトキシエタンを等体積混合した
ものを溶媒とし、これに溶質として六フッ化リン酸リチ
ウムを１ｍｏｌ／リットル溶解させたものを用いた。
重量部、導電材としてカーボンブラック１５重量部及び
結着剤としてポリ四フッ化エチレン５重量部を混合して
正極合剤を作成した。この正極合剤を用いてコイン型非
水電解質二次電池を作成した。電池の直径は２０ｍｍ、
電池総高１．６ｍｍである。電解液には、エチレンカー
ボネートと１，３−ジメトキシエタンを等体積混合した
ものを溶媒とし、これに溶質として六フッ化リン酸リチ
ウムを１ｍｏｌ／リットル溶解させたものを用いた。
【００１２】上記で得られた電池を用いて、サイクル特
性を評価し、その結果を図２に示す。比較例1に比較し
て、充放電容量に優れていることがわかる。また、上記
で作成した電池を４．３Vで充電した後、６０℃で2週間
保存して、容量の維持率を測定した所、８２％と良好な
高温保存特性を示した。
性を評価し、その結果を図２に示す。比較例1に比較し
て、充放電容量に優れていることがわかる。また、上記
で作成した電池を４．３Vで充電した後、６０℃で2週間
保存して、容量の維持率を測定した所、８２％と良好な
高温保存特性を示した。
【００１３】比較例１ Ｌｉ：Ｂ：Ｍｎ：Ａｌ＝１．００：０．００２５：１．
８：０．２となるように、炭酸リチウムと、酸化ホウ
素、二酸化マンガン、水酸化アルミニウムを秤量し、混
合した後、８００℃で２０時間焼成した。一旦冷却後、
混合し、再度８００℃で２０時間焼成した。得られた材
料の結晶相を同定するためにX線回折を行い、図1にX線
回折パターンを示す。これにより、単一相のスピネル型
マンガン酸リチウムが得られていることがわかる。
８：０．２となるように、炭酸リチウムと、酸化ホウ
素、二酸化マンガン、水酸化アルミニウムを秤量し、混
合した後、８００℃で２０時間焼成した。一旦冷却後、
混合し、再度８００℃で２０時間焼成した。得られた材
料の結晶相を同定するためにX線回折を行い、図1にX線
回折パターンを示す。これにより、単一相のスピネル型
マンガン酸リチウムが得られていることがわかる。
【００１４】ここで得られたマンガン酸リチウムを用い
て、実施例1と同様にコイン型非水電解質二次電池を作
成し、サイクル特性を評価し、その結果を図２に示す。
て、実施例1と同様にコイン型非水電解質二次電池を作
成し、サイクル特性を評価し、その結果を図２に示す。
【００１５】また、上記で作成した電池を４．３Vで充
電した後、６０℃で2週間保存して、容量の維持率を測
定した所、７５％であった。
電した後、６０℃で2週間保存して、容量の維持率を測
定した所、７５％であった。
【００１６】
【発明の効果】本発明では、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｂ−Ｍ
ｎ−Ｏを構成元素とすることを特徴とする、スピネル構
造を有するマンガン酸リチウム混成体とすることによ
り、放電容量は増大し、高温保存時の容量劣化が抑制さ
れる。
ｎ−Ｏを構成元素とすることを特徴とする、スピネル構
造を有するマンガン酸リチウム混成体とすることによ
り、放電容量は増大し、高温保存時の容量劣化が抑制さ
れる。
【図1】X線回折パターン。
【図２】サイクル特性を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G048 AA04 AB05 AC06 AD06 AE05 5H029 AJ02 AJ03 AK03 AL12 AM03 AM05 AM07 DJ16 DJ17 HJ02 5H050 AA05 AA08 BA17 CA09 CB12 DA01 DA02 FA17 FA19 HA02 HA13
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｌｉ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｂ−Ｍｎ−Ｏを構成
元素とすることを特徴とする、スピネル構造を有するマ
ンガン酸リチウム混成体。 - 【請求項２】不純物として、ＬｉＡｌＳｉＯ4を含む請
求項１記載のマンガン酸リチウム混成体。 - 【請求項３】 請求項１または、請求項２に記載のマン
ガン酸リチウム混成体を正極材料として用いた正極と、
リチウム合金もしくはリチウムを脱・吸蔵できる負極
と、非水電解質とから構成されることを特徴とするリチ
ウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000006273A JP2001196062A (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | マンガン酸リチウム混成体及びこれを用いたリチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000006273A JP2001196062A (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | マンガン酸リチウム混成体及びこれを用いたリチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001196062A true JP2001196062A (ja) | 2001-07-19 |
Family
ID=18534829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000006273A Pending JP2001196062A (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | マンガン酸リチウム混成体及びこれを用いたリチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001196062A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002033103A (ja) * | 2000-07-17 | 2002-01-31 | Yuasa Corp | リチウム二次電池 |
| WO2004049474A1 (ja) * | 2002-11-22 | 2004-06-10 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Liイオン二次電池用正極材料 |
| JP2008293661A (ja) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Nec Tokin Corp | リチウム二次電池用正極及びそれを用いたリチウム二次電池 |
| JP2012234833A (ja) * | 2012-08-29 | 2012-11-29 | Nec Energy Devices Ltd | リチウムイオン電池およびその製造方法 |
| WO2018123604A1 (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 非水電解質二次電池用正極活物質 |
-
2000
- 2000-01-12 JP JP2000006273A patent/JP2001196062A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002033103A (ja) * | 2000-07-17 | 2002-01-31 | Yuasa Corp | リチウム二次電池 |
| JP4632005B2 (ja) * | 2000-07-17 | 2011-02-16 | 株式会社Ｇｓユアサ | リチウム二次電池 |
| WO2004049474A1 (ja) * | 2002-11-22 | 2004-06-10 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Liイオン二次電池用正極材料 |
| JP2008293661A (ja) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Nec Tokin Corp | リチウム二次電池用正極及びそれを用いたリチウム二次電池 |
| JP2012234833A (ja) * | 2012-08-29 | 2012-11-29 | Nec Energy Devices Ltd | リチウムイオン電池およびその製造方法 |
| WO2018123604A1 (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 非水電解質二次電池用正極活物質 |
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