JP2001250585A - リチウムイオン２次電池の充電方法 - Google Patents
リチウムイオン２次電池の充電方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、サイクル特性が改善されたリチウム
イオン２次電池を提供するものである。 【解決手段】上記課題は、リチウムコバルト複合酸化
物、または、リチウムニッケル複合酸化物を活物質とす
る正極とセパレータとリチウムイオンの放出、挿入が可
能な炭素材料を活物質とする負極とからなる発電要素体
に対して、非水電解液を添加してなるリチウムイオン２
次電池であって、前記非水電解液を添加後３０〜７０時
間経過させてから前記リチウムイオン２次電池に対して
初回の充電を行うことを特徴とするリチウムイオン２次
電池の充電方法より解決される。
イオン２次電池を提供するものである。 【解決手段】上記課題は、リチウムコバルト複合酸化
物、または、リチウムニッケル複合酸化物を活物質とす
る正極とセパレータとリチウムイオンの放出、挿入が可
能な炭素材料を活物質とする負極とからなる発電要素体
に対して、非水電解液を添加してなるリチウムイオン２
次電池であって、前記非水電解液を添加後３０〜７０時
間経過させてから前記リチウムイオン２次電池に対して
初回の充電を行うことを特徴とするリチウムイオン２次
電池の充電方法より解決される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サイクル特性の改
善されたリチウムイオン２次電池の充電方法に関する。
善されたリチウムイオン２次電池の充電方法に関する。
【０００２】
【従来技術】リチウムイオン二次電池は、リチウムイオ
ンを用いるため高容量化が可能となり、最近では携帯電
話や電子端末機などの電源として広く普及されつつあ
る。特にリチウムイオン電池の性能向上に大きく寄与す
る電極材料、例えば正極では、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉ
Ｏ２、ＬｉＭｎＯ２などが、負極では、リチウム金属や
その合金、炭素材料が開発研究され、放電容量等の電気
的な特性の改良が行われている。 一方、電解
液自体の研究開発も盛んに行われている。特開平８−２
０３５６１には、エチレンカーボネイト、プロピレンカ
ーボネイトなどと１，２−ジメトキシエタンなどを混合
して、さらにヒドロキノンを添加しサイクル特性を向上
させている。
ンを用いるため高容量化が可能となり、最近では携帯電
話や電子端末機などの電源として広く普及されつつあ
る。特にリチウムイオン電池の性能向上に大きく寄与す
る電極材料、例えば正極では、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉ
Ｏ２、ＬｉＭｎＯ２などが、負極では、リチウム金属や
その合金、炭素材料が開発研究され、放電容量等の電気
的な特性の改良が行われている。 一方、電解
液自体の研究開発も盛んに行われている。特開平８−２
０３５６１には、エチレンカーボネイト、プロピレンカ
ーボネイトなどと１，２−ジメトキシエタンなどを混合
して、さらにヒドロキノンを添加しサイクル特性を向上
させている。
【０００３】通常、リチウムイオン二次電池は絶縁性の
セパレータを介して、正極と負極とが対向した状態で捲
回された発電要素体が構成され、その後非水電解液が添
加される。リチウムイオン二次電池が構成された後は、
該電池の１００％近くまで充電を行い、その状態で４週
間放置後、放電容量低下などの問題のないリチウムイオ
ン二次電池のみが製品として出荷される。かかる充電
は、非水電解液の粘性、及びリチウムイオン二次電池の
生産性を考慮して、発電要素体に対して非水電解液を添
加してから５〜６時間程度経過した後に行われていた。
セパレータを介して、正極と負極とが対向した状態で捲
回された発電要素体が構成され、その後非水電解液が添
加される。リチウムイオン二次電池が構成された後は、
該電池の１００％近くまで充電を行い、その状態で４週
間放置後、放電容量低下などの問題のないリチウムイオ
ン二次電池のみが製品として出荷される。かかる充電
は、非水電解液の粘性、及びリチウムイオン二次電池の
生産性を考慮して、発電要素体に対して非水電解液を添
加してから５〜６時間程度経過した後に行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、サイクル特
性を向上させたリチウムイオン２次電池の充電方法を提
供することを目的とする。
性を向上させたリチウムイオン２次電池の充電方法を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、リチウムコ
バルト複合酸化物、または、リチウムニッケル複合酸化
物を活物質とする正極とセパレータとリチウムイオンの
放出、挿入が可能な炭素材料を活物質とする負極とから
なる発電要素体に対して、非水電解液を添加してなるリ
チウムイオン２次電池であって、前記非水電解液を添加
後３０〜７０時間経過させてから前記リチウムイオン２
次電池に対して初回の充電を行うことを特徴とするリチ
ウムイオン２次電池の充電方法によって解決される。
バルト複合酸化物、または、リチウムニッケル複合酸化
物を活物質とする正極とセパレータとリチウムイオンの
放出、挿入が可能な炭素材料を活物質とする負極とから
なる発電要素体に対して、非水電解液を添加してなるリ
チウムイオン２次電池であって、前記非水電解液を添加
後３０〜７０時間経過させてから前記リチウムイオン２
次電池に対して初回の充電を行うことを特徴とするリチ
ウムイオン２次電池の充電方法によって解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明のリチウムコバルト複合酸
化物としては公知のＬｉＣｏＯ２を用いることができ、
また、ＬｉＣｏＸＰ１−ＸＯ２（０＜Ｘ＜１）などのＣ
ｏの一部を他の元素（Ｐ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｎｉなど）と置
換したものなども用いることができる。また、リチウム
ニッケル複合酸化物としても同様に、ＬｉＮｉＯ２、Ｌ
ｉＮｉＸＰ１−ＸＯ２（０＜Ｘ＜１）などのＭｎの一部
を他の元素（Ｐ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｏなど）と置換したも
のなどを用いることもできる。
化物としては公知のＬｉＣｏＯ２を用いることができ、
また、ＬｉＣｏＸＰ１−ＸＯ２（０＜Ｘ＜１）などのＣ
ｏの一部を他の元素（Ｐ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｎｉなど）と置
換したものなども用いることができる。また、リチウム
ニッケル複合酸化物としても同様に、ＬｉＮｉＯ２、Ｌ
ｉＮｉＸＰ１−ＸＯ２（０＜Ｘ＜１）などのＭｎの一部
を他の元素（Ｐ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｏなど）と置換したも
のなどを用いることもできる。
【０００７】上記のリチウムコバルト複合酸化物、リチ
ウムニッケル複合酸化物は、例えば、ポリビニリデンフ
ルオリドなどの結着剤、カーボンブラックなどの導電剤
と共にアルミ箔などの金属集電体上に積層され、正極活
物質層を形成する。正極活物質層の形成方法は特に制限
はなく、例えば、上記ＬｉＭＯ系（ＭはＣｏまたはＮ
ｉ）複合酸化物、結着剤、及び導電剤をＮ−メチル−２
−ピロリドンなどの溶剤に分散させてぺースト状とし、
該ぺーストを金属集電体の両面に均一の厚さに塗付し、
乾燥させて溶剤を揮発させた後、これをローラープレス
機などで圧延するなどして活物質層を形成することなど
が挙げられる。
ウムニッケル複合酸化物は、例えば、ポリビニリデンフ
ルオリドなどの結着剤、カーボンブラックなどの導電剤
と共にアルミ箔などの金属集電体上に積層され、正極活
物質層を形成する。正極活物質層の形成方法は特に制限
はなく、例えば、上記ＬｉＭＯ系（ＭはＣｏまたはＮ
ｉ）複合酸化物、結着剤、及び導電剤をＮ−メチル−２
−ピロリドンなどの溶剤に分散させてぺースト状とし、
該ぺーストを金属集電体の両面に均一の厚さに塗付し、
乾燥させて溶剤を揮発させた後、これをローラープレス
機などで圧延するなどして活物質層を形成することなど
が挙げられる。
【０００８】また、負極活物質はリチウムイオンを吸蔵
・放出可能な炭素材料であれば特に制限はなく用いるこ
とができる。リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材
料について詳しく説明すると、本発明では各種天然や人
造の炭素材料が適用でき、例えば、ピッチコークスや石
油コークスなどのコークス、黒鉛、熱分解炭素、炭素繊
維、活性炭などが挙げられ、その形状もファイバ状、鱗
片状、または球状など適宜の形状であってよい。本発明
の負極活物質では安全性、高容量化及びサイクル特性の
点から特にファイバ状黒鉛が好適に用いられる。
・放出可能な炭素材料であれば特に制限はなく用いるこ
とができる。リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材
料について詳しく説明すると、本発明では各種天然や人
造の炭素材料が適用でき、例えば、ピッチコークスや石
油コークスなどのコークス、黒鉛、熱分解炭素、炭素繊
維、活性炭などが挙げられ、その形状もファイバ状、鱗
片状、または球状など適宜の形状であってよい。本発明
の負極活物質では安全性、高容量化及びサイクル特性の
点から特にファイバ状黒鉛が好適に用いられる。
【０００９】上記炭素材料は、例えば、ポリビニリデン
フルオリドなどの結着剤と共に銅箔などの金属集電体上
に積層され、負極活物質層を形成する。負極活物質層の
形成方法は特に制限はなく、例えば、上記炭素材料と結
着剤とをＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散
させてぺ一スト状とし、該ぺ一ストを金属集電体の両面
に均一の厚さに塗付し、乾燥させて溶剤を揮発させた
後、これをローラープレス機などで圧延するなどして活
物質層を形成することなどが挙げられる。
フルオリドなどの結着剤と共に銅箔などの金属集電体上
に積層され、負極活物質層を形成する。負極活物質層の
形成方法は特に制限はなく、例えば、上記炭素材料と結
着剤とをＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散
させてぺ一スト状とし、該ぺ一ストを金属集電体の両面
に均一の厚さに塗付し、乾燥させて溶剤を揮発させた
後、これをローラープレス機などで圧延するなどして活
物質層を形成することなどが挙げられる。
【００１０】また、本発明に用いられる非水電解液とし
ては、通常用いられるものであれば特に制限はない。リ
チウム二次電池の非水電解液は、高誘電率溶媒と低粘度
溶媒とを混合した混合溶媒からなる有機溶媒とリチウム
塩とからなるのが一般的であり、本発明においては、高
誘電率溶媒であるエチレンカーボネイト、プロピレンカ
ーボネイト、ジメチルスルホキシド、γ−ブチルラクト
ンなどと、低粘度溶媒であるジメチルカーボネイト、ジ
エチルカーボネイト、エチルメチルカーボネイト、ジオ
キソラン、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエ
タンなどとを適宜組み合わせて混合溶媒とし、該混合溶
媒にＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４などのリチウム塩を配合し
て非水電解液とすればよい。
ては、通常用いられるものであれば特に制限はない。リ
チウム二次電池の非水電解液は、高誘電率溶媒と低粘度
溶媒とを混合した混合溶媒からなる有機溶媒とリチウム
塩とからなるのが一般的であり、本発明においては、高
誘電率溶媒であるエチレンカーボネイト、プロピレンカ
ーボネイト、ジメチルスルホキシド、γ−ブチルラクト
ンなどと、低粘度溶媒であるジメチルカーボネイト、ジ
エチルカーボネイト、エチルメチルカーボネイト、ジオ
キソラン、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエ
タンなどとを適宜組み合わせて混合溶媒とし、該混合溶
媒にＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４などのリチウム塩を配合し
て非水電解液とすればよい。
【００１１】非水電解液の好ましい組成としては、エチ
レンカーボネイト、または、及び、プロピレンカーボネ
イトを２０〜５０重量％、ジメチルカーボネイト、ジエ
チルカーボネイト、エチルメチルカーボネイトの少なく
とも１種または２種以上を５０重量％〜８０重量％を組
み合わせた混合溶媒とし、該混合溶媒にＬｉＰＦ６、Ｌ
ｉＢＦ４などのリチウム塩を配合すればよい。
レンカーボネイト、または、及び、プロピレンカーボネ
イトを２０〜５０重量％、ジメチルカーボネイト、ジエ
チルカーボネイト、エチルメチルカーボネイトの少なく
とも１種または２種以上を５０重量％〜８０重量％を組
み合わせた混合溶媒とし、該混合溶媒にＬｉＰＦ６、Ｌ
ｉＢＦ４などのリチウム塩を配合すればよい。
【００１２】セパレータとしは、公知のセパレータを用
いることができる。例えば、ポリエチレンフィルムから
なるセパレータ、ポリプロピレンフィルムからなるセパ
レータ、ポリプロピレン／ポリエチレン／ポリプロピレ
ンフィルムの３層構造からなるセパレータなどが例示で
きる。
いることができる。例えば、ポリエチレンフィルムから
なるセパレータ、ポリプロピレンフィルムからなるセパ
レータ、ポリプロピレン／ポリエチレン／ポリプロピレ
ンフィルムの３層構造からなるセパレータなどが例示で
きる。
【００１３】本発明では、リチウムコバルト複合酸化
物、または、リチウムニッケル複合酸化物を活物質とす
る正極とセパレータとリチウムイオンの放出、挿入が可
能な炭素材料を活物質とする負極とからなる発電要素に
対して、非水電解液を添加するが、非水電解液の添加方
法としては、公知の方法を適用することができる。例え
ば、発電要素に対して、所望量の非水電解液を滴下す
る、非水電解液中に浸漬する、発電要素体内を減圧する
ことにより非水電解液を吸引させる等が挙げられる。
物、または、リチウムニッケル複合酸化物を活物質とす
る正極とセパレータとリチウムイオンの放出、挿入が可
能な炭素材料を活物質とする負極とからなる発電要素に
対して、非水電解液を添加するが、非水電解液の添加方
法としては、公知の方法を適用することができる。例え
ば、発電要素に対して、所望量の非水電解液を滴下す
る、非水電解液中に浸漬する、発電要素体内を減圧する
ことにより非水電解液を吸引させる等が挙げられる。
【００１４】前記非水電解液を添加した後、３０〜７０
時間は放置しなければならない。３０時間未満であれ
は、サイクル特性に悪影響を及ぼし、７０時間より長く
てもサイクル特性に悪影響を及ぼす。この理由としては
以下のように考えらる。すなわち、発電要素体への非水
電解液の含浸時間を長くすることによって、該非水電解
液が正極活物質、負極活物質、セパレータの微細孔へ浸
透すると共に、正極活物質や負極活物質を結合させてい
るポリフッ化ビニリデン共重合体などの結着剤を適度に
膨潤させることで、正極活物質と負極活物質との間のリ
チウムイオンの吸放出が容易になり、その結果、正極活
物質や負極活物質に対して均一に充電され、サイクル特
性の低下の原因である正極活物質の結晶構造の歪みが低
減され、あるいは、負極活物質における金属リチウムの
析出が低減され、サイクル特性が向上すると推定され
る。
時間は放置しなければならない。３０時間未満であれ
は、サイクル特性に悪影響を及ぼし、７０時間より長く
てもサイクル特性に悪影響を及ぼす。この理由としては
以下のように考えらる。すなわち、発電要素体への非水
電解液の含浸時間を長くすることによって、該非水電解
液が正極活物質、負極活物質、セパレータの微細孔へ浸
透すると共に、正極活物質や負極活物質を結合させてい
るポリフッ化ビニリデン共重合体などの結着剤を適度に
膨潤させることで、正極活物質と負極活物質との間のリ
チウムイオンの吸放出が容易になり、その結果、正極活
物質や負極活物質に対して均一に充電され、サイクル特
性の低下の原因である正極活物質の結晶構造の歪みが低
減され、あるいは、負極活物質における金属リチウムの
析出が低減され、サイクル特性が向上すると推定され
る。
【００１５】以下に、本発明の実施例について説明す
る。 ［実施例］エチレンカーボネイト４０ｇ、エチルメチル
カーボネイト６０ｇ、ジメチルカーボネート４０ｇの混
合物に対して、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌ添加して非水
電解液を作成した。なお、正極活物質にはＬｉＣｏＯ２
を用い、負極活物質にはファイバ状黒鉛を用い、セパレ
ータとして多孔質のポリプロピレン／ポリエチレン／ポ
リプロピレンからなる３層のセパレータを用いてリチウ
ムイオン２次電池の発電要素体を構成した。
る。 ［実施例］エチレンカーボネイト４０ｇ、エチルメチル
カーボネイト６０ｇ、ジメチルカーボネート４０ｇの混
合物に対して、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌ添加して非水
電解液を作成した。なお、正極活物質にはＬｉＣｏＯ２
を用い、負極活物質にはファイバ状黒鉛を用い、セパレ
ータとして多孔質のポリプロピレン／ポリエチレン／ポ
リプロピレンからなる３層のセパレータを用いてリチウ
ムイオン２次電池の発電要素体を構成した。
【００１６】［実験例１］１８６５０サイズの電池缶に
対して、上記非水電解液 ４ｃｍ３を減圧注入により発
電要素体に注入し、非水電解液注入後、４５時間経過し
た後に初回の充電（充電条件）を行った。 この電池の
サイクル特性を評価した結果、１００サイクル充放電し
た後の容量維持率は、８７．５％であった。
対して、上記非水電解液 ４ｃｍ３を減圧注入により発
電要素体に注入し、非水電解液注入後、４５時間経過し
た後に初回の充電（充電条件）を行った。 この電池の
サイクル特性を評価した結果、１００サイクル充放電し
た後の容量維持率は、８７．５％であった。
【００１７】［実験例２］実施例１と同様に上記非水電
解液 ４ｃｍ３を減圧注入により発電要素体に注入し、
非水電解液注入後、６８時間経過した後に初回の充電
（充電条件）を行った。 この電池のサイクル特性を評
価した結果、１００サイクル充放電した後の容量維持率
は、８７．４％であった。
解液 ４ｃｍ３を減圧注入により発電要素体に注入し、
非水電解液注入後、６８時間経過した後に初回の充電
（充電条件）を行った。 この電池のサイクル特性を評
価した結果、１００サイクル充放電した後の容量維持率
は、８７．４％であった。
【００１８】［比較実験例１］実施例１と同様に上記非
水電解液 ４ｃｍ３を減圧注入により発電要素体に注入
し、非水電解液注入後、８時間経過した後に初回の充電
（充電条件）を行った。 この電池のサイクル特性を評
価した結果、１００サイクル充放電した後の容量維持率
は、８４．５％であった。
水電解液 ４ｃｍ３を減圧注入により発電要素体に注入
し、非水電解液注入後、８時間経過した後に初回の充電
（充電条件）を行った。 この電池のサイクル特性を評
価した結果、１００サイクル充放電した後の容量維持率
は、８４．５％であった。
【００１９】［比較実験例２］実施例１と同様に上記非
水電解液 ４ｃｍ３を減圧注入により発電要素体に注入
し、非水電解液注入後、１３時間経過した後に初回の充
電（充電条件）を行った。 この電池のサイクル特性を
評価した結果、１００サイクル充放電した後の容量維持
率は、８５．１％であった。
水電解液 ４ｃｍ３を減圧注入により発電要素体に注入
し、非水電解液注入後、１３時間経過した後に初回の充
電（充電条件）を行った。 この電池のサイクル特性を
評価した結果、１００サイクル充放電した後の容量維持
率は、８５．１％であった。
【００２０】［比較実験例３］実施例１と同様に上記非
水電解液 ４ｃｍ３を減圧注入により発電要素体に注入
し、非水電解液注入後、２５時間経過した後に初回の充
電（充電条件）を行った。 この電池のサイクル特性を
評価した結果、１００サイクル充放電した後の容量維持
率は、８６．１％であった。
水電解液 ４ｃｍ３を減圧注入により発電要素体に注入
し、非水電解液注入後、２５時間経過した後に初回の充
電（充電条件）を行った。 この電池のサイクル特性を
評価した結果、１００サイクル充放電した後の容量維持
率は、８６．１％であった。
【００２１】［比較実験例４］実施例１と同様に上記非
水電解液 ４ｃｍ３を減圧注入により発電要素体に注入
し、非水電解液注入後、３６時間経過した後に初回の充
電（充電条件）を行った。 この電池のサイクル特性を
評価した結果、１００サイクル充放電した後の容量維持
率は、８６．３％であった。
水電解液 ４ｃｍ３を減圧注入により発電要素体に注入
し、非水電解液注入後、３６時間経過した後に初回の充
電（充電条件）を行った。 この電池のサイクル特性を
評価した結果、１００サイクル充放電した後の容量維持
率は、８６．３％であった。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、サイクル特性が改善さ
れたリチウムイオン２次電池の充電方法を提供すること
ができる。
れたリチウムイオン２次電池の充電方法を提供すること
ができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 リチウムコバルト複合酸化物、または、
リチウムニッケル複合酸化物を活物質とする正極とセパ
レータとリチウムイオンの放出、挿入が可能な炭素材料
を活物質とする負極とからなる発電要素体に対して、非
水電解液を添加してなるリチウムイオン２次電池であっ
て、前記非水電解液を添加後３０〜７０時間経過させて
から前記リチウムイオン２次電池に対して初回の充電を
行うことを特徴とするリチウムイオン２次電池の充電方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000057205A JP2001250585A (ja) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | リチウムイオン２次電池の充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000057205A JP2001250585A (ja) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | リチウムイオン２次電池の充電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001250585A true JP2001250585A (ja) | 2001-09-14 |
Family
ID=18578035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000057205A Pending JP2001250585A (ja) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | リチウムイオン２次電池の充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001250585A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105406132A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-16 | 李朝 | 一种高安全性的铝电解电容器型镍钴锰三元材料锂离子电池 |
| CN105406030A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-16 | 李朝 | 一种高安全性铝电解电容器型镍钴锰三元材料锂离子电池的制备方法 |
| CN105470467A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-04-06 | 李朝 | 一种高安全性铝电解电容器型钴酸锂锂离子电池的制备方法 |
| CN113130890A (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种锂离子电池 |
-
2000
- 2000-03-02 JP JP2000057205A patent/JP2001250585A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN105406030A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-16 | 李朝 | 一种高安全性铝电解电容器型镍钴锰三元材料锂离子电池的制备方法 |
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