JP2001266881A - 非水電解質電池 - Google Patents
非水電解質電池Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 正極活物質の構造変化を抑制することによ
り、容量を更に増加させる。 【解決手段】 リチウム−遷移金属複合酸化物を正極活
物質として含有する正極と、炭素化合物又はリチウム金
属を負極活物質として含有する負極と、非水電解液質と
を備え、リチウム−遷移金属複合酸化物は、一般式Ｌｉ
xＭｎＯ2又はＬｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2で表され、式中、
０．９４≦ｘ≦０．９６であり、０．０６≦ｙ＜０．２
５である。
り、容量を更に増加させる。 【解決手段】 リチウム−遷移金属複合酸化物を正極活
物質として含有する正極と、炭素化合物又はリチウム金
属を負極活物質として含有する負極と、非水電解液質と
を備え、リチウム−遷移金属複合酸化物は、一般式Ｌｉ
xＭｎＯ2又はＬｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2で表され、式中、
０．９４≦ｘ≦０．９６であり、０．０６≦ｙ＜０．２
５である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、正極活物質とし
て、リチウム−遷移金属複合酸化物を用いた非水電解質
電池に関する。
て、リチウム−遷移金属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】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源とし
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。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し
ている。上記のリチウム二次電池は、リチウムイオンを
可逆的に脱挿入可能な正極と負極と非水電解質とから構
成される。
もに、長時間便利に、かつ経済的に使用できる電源とし
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。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し
ている。上記のリチウム二次電池は、リチウムイオンを
可逆的に脱挿入可能な正極と負極と非水電解質とから構
成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】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
材料選択も盛んに行われている。中でも、正極に従来用
いられてきたコバルト酸化物は他のニッケルやマンガ
ン、鉄などの酸化物に比べて高価であり、相対的に安価
な金属酸化物に代替することが望まれていた。特に、最
も安価な遷移金属の一つであるマンガン酸化物を正極に
使用することが望まれていた。このようなマンガン酸化
物には、スピネル型化合物ＬｉＭｎ2Ｏ4が最も有名であ
るが、この化合物の理論容量は１５０ｍＡｈ／ｇを下回
り、ＬｉＣｏＯ2の２７４ｍＡｈ／ｇには及ばない。こ
の理由は、ＬｉＣｏＯ2のＬｉが遷移金属と同数の原子
数を式中に有するのに対し、ＬｉＭｎ2Ｏ4ではＬｉの数
が遷移金属の半分しかないからである。
容量化が進みつつあるが、一方、コストダウンのための
材料選択も盛んに行われている。中でも、正極に従来用
いられてきたコバルト酸化物は他のニッケルやマンガ
ン、鉄などの酸化物に比べて高価であり、相対的に安価
な金属酸化物に代替することが望まれていた。特に、最
も安価な遷移金属の一つであるマンガン酸化物を正極に
使用することが望まれていた。このようなマンガン酸化
物には、スピネル型化合物ＬｉＭｎ2Ｏ4が最も有名であ
るが、この化合物の理論容量は１５０ｍＡｈ／ｇを下回
り、ＬｉＣｏＯ2の２７４ｍＡｈ／ｇには及ばない。こ
の理由は、ＬｉＣｏＯ2のＬｉが遷移金属と同数の原子
数を式中に有するのに対し、ＬｉＭｎ2Ｏ4ではＬｉの数
が遷移金属の半分しかないからである。
【０００４】従って、マンガンを含む正極活物質の候補
として、ＬｉＣｏＯ2に匹敵する理論容量を有するＬｉ
ＭｎＯ2が盛んに研究されている。初期の研究報告によ
れば、高温型ＬｉＭｎＯ2と低温型ＬｉＭｎＯ2とが報告
されている。
として、ＬｉＣｏＯ2に匹敵する理論容量を有するＬｉ
ＭｎＯ2が盛んに研究されている。初期の研究報告によ
れば、高温型ＬｉＭｎＯ2と低温型ＬｉＭｎＯ2とが報告
されている。
【０００５】高温型ＬｉＭｎＯ2については、W.D.Johns
ton et alが最初に報告し（J.Am.Chem.Soc.,78,325（19
56））、R.Hoppe, G.Brachtel and M.Jansen（Z.Anorg.
Allg.Chmie,417,1（1975））がその構造を決定してい
る。また、低温型ＬｉＭｎＯ2は、T.Ozuku, A.Ueda,and
T.Hiraiが最初に報告している（Chem.Express,Vol.7,N
o.3,193（1992））。
ton et alが最初に報告し（J.Am.Chem.Soc.,78,325（19
56））、R.Hoppe, G.Brachtel and M.Jansen（Z.Anorg.
Allg.Chmie,417,1（1975））がその構造を決定してい
る。また、低温型ＬｉＭｎＯ2は、T.Ozuku, A.Ueda,and
T.Hiraiが最初に報告している（Chem.Express,Vol.7,N
o.3,193（1992））。
【０００６】高温型ＬｉＭｎＯ2と低温型ＬｉＭｎＯ2と
の両者ともorthorombic系格子をもち、空間群Ｐｍｎｍ
で特徴づけられる構造をもつ。さらに、両者とも理論容
量が３００ｍＡｈ／ｇ程度であるものの、現行の非水電
解質電池で採用される充放電条件を用いると理論容量に
到達することはない。
の両者ともorthorombic系格子をもち、空間群Ｐｍｎｍ
で特徴づけられる構造をもつ。さらに、両者とも理論容
量が３００ｍＡｈ／ｇ程度であるものの、現行の非水電
解質電池で採用される充放電条件を用いると理論容量に
到達することはない。
【０００７】具体的には、充電容量において、高温型Ｌ
ｉＭｎＯ2が１５０ｍＡｈ／ｇであり、低温型ＬｉＭｎ
Ｏ2が２００ｍＡｈ／ｇとされている。放電容量におい
ては、初期には、高温型ＬｉＭｎＯ2が５０ｍＡｈ／ｇ
以下の値（２．０Ｖ≧Ｖ（Ｌｉ／Ｌｉ+））であり、低
温型ＬｉＭｎＯ2が１９０ｍＡｈ／ｇ（２．０Ｖ≧Ｖ
（Ｌｉ／Ｌｉ+））であると、上記文献には記載されて
いる。
ｉＭｎＯ2が１５０ｍＡｈ／ｇであり、低温型ＬｉＭｎ
Ｏ2が２００ｍＡｈ／ｇとされている。放電容量におい
ては、初期には、高温型ＬｉＭｎＯ2が５０ｍＡｈ／ｇ
以下の値（２．０Ｖ≧Ｖ（Ｌｉ／Ｌｉ+））であり、低
温型ＬｉＭｎＯ2が１９０ｍＡｈ／ｇ（２．０Ｖ≧Ｖ
（Ｌｉ／Ｌｉ+））であると、上記文献には記載されて
いる。
【０００８】しかし、これらの値は、１００μＡ／ｃｍ
2以下の電流密度での報告値である。実用に共されるた
めには、５００μＡ／ｃｍ2以上の電流密度での容量が
必要である。このような高負荷の電流密度で使用された
とき、上述の高温型ＬｉＭｎＯ2及び高温型ＬｉＭｎＯ2
の放電容量はそれぞれ４０ｍＡｈ／ｇ、１２０ｍＡｈ／
ｇ程度に低下する。
2以下の電流密度での報告値である。実用に共されるた
めには、５００μＡ／ｃｍ2以上の電流密度での容量が
必要である。このような高負荷の電流密度で使用された
とき、上述の高温型ＬｉＭｎＯ2及び高温型ＬｉＭｎＯ2
の放電容量はそれぞれ４０ｍＡｈ／ｇ、１２０ｍＡｈ／
ｇ程度に低下する。
【０００９】この理由はつぎの２つであると考えられ
る。第一の理由としては、両者とも図５に示すように、
Ｍｎ−Ｏからなるシートが層状に重なり、当該Ｍｎ−Ｏ
シートの層間にＬｉが入り込んだ形態の結晶構造を有す
る。しかしながら、この結晶構造では、Ｌｉの拡散パス
はジグザグであり、Ｌｉの速い拡散が得られない。ま
た、第二の理由としては、高温型ＬｉＭｎＯ2では結晶
性が高く、不純物欠損による電子抵抗が低いが、低温型
ＬｉＭｎＯ2では結晶性が低いため不純物抵抗が大き
い。従って、低温型ＬｉＭｎＯ2は高負荷すなわち高電
流密度で著しいＩＲドロップを示すため、エネルギー損
失が大きい。このような状況のなか、Ｌｉの拡散が速い
平面型層構造を有し、かつ結晶性の高いＬｉＭｎＯ2が
求められている。
る。第一の理由としては、両者とも図５に示すように、
Ｍｎ−Ｏからなるシートが層状に重なり、当該Ｍｎ−Ｏ
シートの層間にＬｉが入り込んだ形態の結晶構造を有す
る。しかしながら、この結晶構造では、Ｌｉの拡散パス
はジグザグであり、Ｌｉの速い拡散が得られない。ま
た、第二の理由としては、高温型ＬｉＭｎＯ2では結晶
性が高く、不純物欠損による電子抵抗が低いが、低温型
ＬｉＭｎＯ2では結晶性が低いため不純物抵抗が大き
い。従って、低温型ＬｉＭｎＯ2は高負荷すなわち高電
流密度で著しいＩＲドロップを示すため、エネルギー損
失が大きい。このような状況のなか、Ｌｉの拡散が速い
平面型層構造を有し、かつ結晶性の高いＬｉＭｎＯ2が
求められている。
【００１０】１９９６年にArmstrongらはＮａＭｎＯ2の
Ｎａをイオン置換することでＣ２／ｍの空間対象性を有
するＬｉＭｎＯ2を合成した（A.R.Armstrong et al., N
ature,381,499（1996））。これが平面型構造を有する
ＬｉＭｎＯ2の最初の報告である。さらに１９９８年に
は、ＬｉＭｎ0.75Ａｌ0.25Ｏ2なる組成で、酸素分圧を
制御した合成を行った結果、Armstrongらが報告したＬ
ｉＭｎＯ2と同じ構造が得られることが報告された（Y.J
ang et al.,Electrochemical and Solid-State Letter
s,1,（1）13（1998））。ここで報告されている化合物
は、高温で合成されているため結晶性が高く、また、平
面のＬｉの拡散パスによる高負荷での容量改善が期待さ
れた。
Ｎａをイオン置換することでＣ２／ｍの空間対象性を有
するＬｉＭｎＯ2を合成した（A.R.Armstrong et al., N
ature,381,499（1996））。これが平面型構造を有する
ＬｉＭｎＯ2の最初の報告である。さらに１９９８年に
は、ＬｉＭｎ0.75Ａｌ0.25Ｏ2なる組成で、酸素分圧を
制御した合成を行った結果、Armstrongらが報告したＬ
ｉＭｎＯ2と同じ構造が得られることが報告された（Y.J
ang et al.,Electrochemical and Solid-State Letter
s,1,（1）13（1998））。ここで報告されている化合物
は、高温で合成されているため結晶性が高く、また、平
面のＬｉの拡散パスによる高負荷での容量改善が期待さ
れた。
【００１１】しかし、上述したようなＬｉＭｎＯ2はと
もに充電過程で構造変化（スピネル化）を受け、放電容
量の低下を招くことがわかった。特に、Armstrongらが
報告したＬｉＭｎＯ2は充電過程での構造変化が激しく
放電容量が小さい。
もに充電過程で構造変化（スピネル化）を受け、放電容
量の低下を招くことがわかった。特に、Armstrongらが
報告したＬｉＭｎＯ2は充電過程での構造変化が激しく
放電容量が小さい。
【００１２】一方、ＬｉＭｎ0.75Ａｌ0.25Ｏ2は、Ｌｉ
ＭｎＯ2ほど熱力学的に不安定ではないと考えられるよ
うに、ＬｉＭｎＯ2と比較すれば上記構造変化を受けに
くい。しかし、電気化学的に不活性なＡｌの固溶は、同
様に容量が小さい結果を伴う。
ＭｎＯ2ほど熱力学的に不安定ではないと考えられるよ
うに、ＬｉＭｎＯ2と比較すれば上記構造変化を受けに
くい。しかし、電気化学的に不活性なＡｌの固溶は、同
様に容量が小さい結果を伴う。
【００１３】このような状況の中、Ａｌの固溶量を限定
することで、構造変化を少なくして容量を増加させるこ
とが提案されているが、近年の高容量化への要求には未
だ不十分といえる。
することで、構造変化を少なくして容量を増加させるこ
とが提案されているが、近年の高容量化への要求には未
だ不十分といえる。
【００１４】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、正極活物質の構造変化を抑
制することにより、容量を更に増加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、正極活物質の構造変化を抑
制することにより、容量を更に増加させた非水電解質電
池を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の非水電解質電池
は、リチウム−遷移金属複合酸化物を正極活物質として
含有する正極と、炭素化合物又はリチウム金属を負極活
物質として含有する負極と、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、上記リチウム−遷移
金属複合酸化物は、一般式ＬｉxＭｎＯ2又はＬｉxＭｎ
1-yＡｌyＯ2で表され、式中、０．９４≦ｘ≦０．９６
であり、０．０６≦ｙ＜０．２５であることを特徴とす
る。
は、リチウム−遷移金属複合酸化物を正極活物質として
含有する正極と、炭素化合物又はリチウム金属を負極活
物質として含有する負極と、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、上記リチウム−遷移
金属複合酸化物は、一般式ＬｉxＭｎＯ2又はＬｉxＭｎ
1-yＡｌyＯ2で表され、式中、０．９４≦ｘ≦０．９６
であり、０．０６≦ｙ＜０．２５であることを特徴とす
る。
【００１６】上述したような本発明に係る非水電解質電
池では、正極活物質として、一般式ＬｉxＭｎＯ2又はＬ
ｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2で表され、式中０．９４≦ｘ≦０．
９６であり、０．０６≦ｙ＜０．２５であるようなリチ
ウム−遷移金属複合酸化物を含有しているので、リチウ
ムイオンの拡散が促進されるとともに、リチウムの含有
率を従来のものよりも少なくすることで、構造変化が抑
えられる。また、この非水電解質電池では、ＬｉＭｎ
1-yＡｌyＯ2のｙの値を規定することで、電気伝導性の
低下を減少させ、同時に結晶構造の熱安定性が向上す
る。
池では、正極活物質として、一般式ＬｉxＭｎＯ2又はＬ
ｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2で表され、式中０．９４≦ｘ≦０．
９６であり、０．０６≦ｙ＜０．２５であるようなリチ
ウム−遷移金属複合酸化物を含有しているので、リチウ
ムイオンの拡散が促進されるとともに、リチウムの含有
率を従来のものよりも少なくすることで、構造変化が抑
えられる。また、この非水電解質電池では、ＬｉＭｎ
1-yＡｌyＯ2のｙの値を規定することで、電気伝導性の
低下を減少させ、同時に結晶構造の熱安定性が向上す
る。
【００１７】
【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。
【００１８】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。
【００１９】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。負極集電体としては、例え
ばニッケル箔等が用いられる。また、リチウムイオン電
池を構成する場合、リチウム金属箔を負極２として用い
ることもできる。
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。負極集電体としては、例え
ばニッケル箔等が用いられる。また、リチウムイオン電
池を構成する場合、リチウム金属箔を負極２として用い
ることもできる。
【００２０】リチウムをドープ、脱ドープ可能な負極活
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、層状化合物（炭素材料や
金属酸化物など）が用いられている。
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、層状化合物（炭素材料や
金属酸化物など）が用いられている。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】正極４は、正極集電体上に、正極活物質と
結着剤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。
結着剤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。
【００２４】そして、本実施の形態に係る非水電解液電
池１では、正極活物質として、一般式ＬｉxＭｎＯ2又は
ＬｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2で表され、式中０．９４≦ｘ≦
０．９６であり、０．０６≦ｙ＜０．２５であるような
リチウム−遷移金属複合酸化物を用いる。
池１では、正極活物質として、一般式ＬｉxＭｎＯ2又は
ＬｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2で表され、式中０．９４≦ｘ≦
０．９６であり、０．０６≦ｙ＜０．２５であるような
リチウム−遷移金属複合酸化物を用いる。
【００２５】リチウム−遷移金属複合酸化物中のリチウ
ム含有比ｘを０．９４≦ｘ≦０．９６と従来のｘ＝１．
０よりも少なくすることで、結晶構造の崩壊から生じる
容量減少を抑制して、当該酸化物を正極活物質として用
いた非水電解液電池１を高容量化することができる。た
だし、ここでは５００μＡ／ｃｍ2の高電流密度での容
量に限定するが、この電流密度より高い密度でも同様の
結果が得られる。
ム含有比ｘを０．９４≦ｘ≦０．９６と従来のｘ＝１．
０よりも少なくすることで、結晶構造の崩壊から生じる
容量減少を抑制して、当該酸化物を正極活物質として用
いた非水電解液電池１を高容量化することができる。た
だし、ここでは５００μＡ／ｃｍ2の高電流密度での容
量に限定するが、この電流密度より高い密度でも同様の
結果が得られる。
【００２６】また、ＬｉxＭｎＯ2のＭｎの一部をＡｌに
置換、Ａｌを固溶させてＬｉxＭｎ1 -yＡｌyＯ2とするこ
とで、充電過程での結晶構造の熱安定性を向上させる。
充電過程での結晶構造の熱安定性が向上することで、充
電過程でのスピネル転移を抑制し、放電容量を増大させ
る効果があると考えられる。
置換、Ａｌを固溶させてＬｉxＭｎ1 -yＡｌyＯ2とするこ
とで、充電過程での結晶構造の熱安定性を向上させる。
充電過程での結晶構造の熱安定性が向上することで、充
電過程でのスピネル転移を抑制し、放電容量を増大させ
る効果があると考えられる。
【００２７】このとき、ＬｉxＭｎＯ2にＡｌを固溶させ
ると、従来ＬｉxＭｎＯ2で報告されていたジグザグ型構
造とは異なる層状化合物が得られる。しかし、当該化合
物においては、従来から報告されているＬｉＭｎＯ2系
正極の共通の問題である、充電過程での構造崩壊とそれ
による容量低下を抑制することはできない。
ると、従来ＬｉxＭｎＯ2で報告されていたジグザグ型構
造とは異なる層状化合物が得られる。しかし、当該化合
物においては、従来から報告されているＬｉＭｎＯ2系
正極の共通の問題である、充電過程での構造崩壊とそれ
による容量低下を抑制することはできない。
【００２８】そこで、リチウム含有比ｘ（＝Ｌｉ／（Ｍ
ｎ＋Ａｌ））を上述したように０．９４≦ｘ≦０．９６
を所定の範囲にすることにより、合成されたリチウム−
遷移金属複合酸化物において上述の構造崩壊が抑制され
ることを見出した。この理由を考察すると、リチウム含
有比ｘ＝１．０の際の熱的不安定性が、本発明の手法に
より生成したスピネルドメインによって抑制されると考
えられる。
ｎ＋Ａｌ））を上述したように０．９４≦ｘ≦０．９６
を所定の範囲にすることにより、合成されたリチウム−
遷移金属複合酸化物において上述の構造崩壊が抑制され
ることを見出した。この理由を考察すると、リチウム含
有比ｘ＝１．０の際の熱的不安定性が、本発明の手法に
より生成したスピネルドメインによって抑制されると考
えられる。
【００２９】また、上記ＬｉＭｎ1-yＡｌyＯ2における
ｙの値は、０．０６≦ｙ＜０．２５の範囲である。ｙ＜
０．０６であると、上述したような、酸化物の結晶構造
の熱安定性を向上させる効果が十分でない。また、ｙ≧
０．２５であると、電気化学的に不活性なＡｌの割合が
増大し、電子伝導性が低下して、ＬｉＭｎ1-yＡｌyＯ2
の分極を促進して、容量が低下してしまう。また、Ａｌ
の割合が増大することで、同時に酸化還元に預かるＭｎ
又はＭｎ−Ｏ結合の量が減少してしまう。従って、ｙの
値を、０．０６≦ｙ＜０．２５の範囲とすることで、電
気伝導性を低下させることなく、結晶構造の熱安定性を
向上させて、放電容量を増大させることができる。
ｙの値は、０．０６≦ｙ＜０．２５の範囲である。ｙ＜
０．０６であると、上述したような、酸化物の結晶構造
の熱安定性を向上させる効果が十分でない。また、ｙ≧
０．２５であると、電気化学的に不活性なＡｌの割合が
増大し、電子伝導性が低下して、ＬｉＭｎ1-yＡｌyＯ2
の分極を促進して、容量が低下してしまう。また、Ａｌ
の割合が増大することで、同時に酸化還元に預かるＭｎ
又はＭｎ−Ｏ結合の量が減少してしまう。従って、ｙの
値を、０．０６≦ｙ＜０．２５の範囲とすることで、電
気伝導性を低下させることなく、結晶構造の熱安定性を
向上させて、放電容量を増大させることができる。
【００３０】さらに、上述したように、このＬｉxＭｎ
Ｏ2又はＬｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2は、空間群Ｃ２／ｍで表
される結晶構造を有する。この空間群Ｃ２／ｍで表され
る結晶構造は、図２に示すように、例えばＭｎ−Ｏから
なる平面型のシートが層状に重なり、当該Ｍｎ−Ｏシー
トの層間にＬｉが入り込んだ形態を示す。このような層
状構造では、リチウムイオンの拡散パスが２次元とな
り、リチウムイオンの拡散が効率よく、速やかに行われ
るものとなる。
Ｏ2又はＬｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2は、空間群Ｃ２／ｍで表
される結晶構造を有する。この空間群Ｃ２／ｍで表され
る結晶構造は、図２に示すように、例えばＭｎ−Ｏから
なる平面型のシートが層状に重なり、当該Ｍｎ−Ｏシー
トの層間にＬｉが入り込んだ形態を示す。このような層
状構造では、リチウムイオンの拡散パスが２次元とな
り、リチウムイオンの拡散が効率よく、速やかに行われ
るものとなる。
【００３１】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、上記正極合剤に公知の添
加剤等を添加することができる。
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、上記正極合剤に公知の添
加剤等を添加することができる。
【００３２】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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】非水電解液は、電解質を非水溶媒に溶解し
て調製される。
て調製される。
【００３６】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、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ
6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、
ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ等のリチウム塩を
挙げることができる。
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、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ
6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、
ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ等のリチウム塩を
挙げることができる。
【００３７】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。具体的には、例えばプロピレンカーボネート、
エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチ
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
いし、複数種を混合して使用してもよい。
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。具体的には、例えばプロピレンカーボネート、
エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチ
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
いし、複数種を混合して使用してもよい。
【００３８】上述したような非水電解液電池１は、正極
活物質として、一般式ＬｉxＭｎＯ2又はＬｉxＭｎ1-yＡ
ｌyＯ2で表され、０．９４≦ｘ≦０．９６であり、０．
０６≦ｙ＜０．２５であるようなリチウム−遷移金属複
合酸化物を用いている。このリチウム−遷移金属複合酸
化物はリチウム含有比ｘが０．９４≦ｘ≦０．９６と従
来のｘ＝１よりも少なくすることで結晶構造の崩壊が抑
えられており、それにより、この非水電解液電池１は、
正極活物質の結晶構造の崩壊に起因する容量低下が抑制
されて高容量を有するものとなる。
活物質として、一般式ＬｉxＭｎＯ2又はＬｉxＭｎ1-yＡ
ｌyＯ2で表され、０．９４≦ｘ≦０．９６であり、０．
０６≦ｙ＜０．２５であるようなリチウム−遷移金属複
合酸化物を用いている。このリチウム−遷移金属複合酸
化物はリチウム含有比ｘが０．９４≦ｘ≦０．９６と従
来のｘ＝１よりも少なくすることで結晶構造の崩壊が抑
えられており、それにより、この非水電解液電池１は、
正極活物質の結晶構造の崩壊に起因する容量低下が抑制
されて高容量を有するものとなる。
【００３９】そして、上述したような非水電解液電池１
は、つぎのようにして製造される。
は、つぎのようにして製造される。
【００４０】負極２は、負極活物質と結着剤とを溶媒中
に分散させてスラリーの負極合剤を調製する。次に、得
られた負極合剤を集電体上に均一に塗布、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、上記負極合剤には公知の添加剤等を添加するこ
とができる。また、リチウムイオン電池を構成する場
合、リチウム金属箔を負極２として用いることもでき
る。
に分散させてスラリーの負極合剤を調製する。次に、得
られた負極合剤を集電体上に均一に塗布、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、上記負極合剤には公知の添加剤等を添加するこ
とができる。また、リチウムイオン電池を構成する場
合、リチウム金属箔を負極２として用いることもでき
る。
【００４１】正極４は、正極活物質と結着剤とを含有す
る正極合剤を、集電体となる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。
る正極合剤を、集電体となる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。
【００４２】ここで、本発明の非水電解液電池１では、
正極活物質として、一般式ＬｉxＭｎＯ2又はＬｉxＭｎ
1-yＡｌyＯ2で表され、０．９４≦ｘ≦０．９６であ
り、０．０６≦ｙ＜０．２５であるようなリチウム−遷
移金属複合酸化物を用いる。
正極活物質として、一般式ＬｉxＭｎＯ2又はＬｉxＭｎ
1-yＡｌyＯ2で表され、０．９４≦ｘ≦０．９６であ
り、０．０６≦ｙ＜０．２５であるようなリチウム−遷
移金属複合酸化物を用いる。
【００４３】非水電解液は、電解質塩を非水溶媒中に溶
解することにより調製される。
解することにより調製される。
【００４４】そして、負極２を負極缶３に収容し、正極
４を正極缶５に収容し、負極２と正極４との間に、ポリ
プロピレン製多孔質膜等からなるセパレータ６を配す
る。負極缶３及び正極缶５内に非水電解液を注入し、絶
縁ガスケット７を介して負極缶３と正極缶５とをかしめ
て固定することにより、非水電解液電池１が完成する。
４を正極缶５に収容し、負極２と正極４との間に、ポリ
プロピレン製多孔質膜等からなるセパレータ６を配す
る。負極缶３及び正極缶５内に非水電解液を注入し、絶
縁ガスケット７を介して負極缶３と正極缶５とをかしめ
て固定することにより、非水電解液電池１が完成する。
【００４５】上述した実施の形態では、非水電解質電池
として、非水溶媒に電解質が溶解されてなる非水電解液
を用いた非水電解液電池１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。
また、本発明の電池は、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。
として、非水溶媒に電解質が溶解されてなる非水電解液
を用いた非水電解液電池１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。
また、本発明の電池は、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。
【００４６】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。
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。
【００４７】
【実施例】つぎに、本発明の効果を調べるべく、上述し
たような電池を作製し、その特性を評価した実験例につ
いて述べる。
たような電池を作製し、その特性を評価した実験例につ
いて述べる。
【００４８】ここで、本実施例で正極活物質として用い
た一般式ＬｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2で表される化合物には、
最適なｙ値領域として０．０６≦ｙ＜０．２５が存在す
るが、ｘの変化による効果は、上記ｙ領域を満たす範囲
では同等と考えられるので、代表的なｙの値としてｙ＝
０．０６を用いた。すなわちＬｉxＭｎ0.94Ａｌ0.06Ｏ2
で表される化合物について、ｘの値を変えて実験を行
い、最適なｘの範囲を求めた。
た一般式ＬｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2で表される化合物には、
最適なｙ値領域として０．０６≦ｙ＜０．２５が存在す
るが、ｘの変化による効果は、上記ｙ領域を満たす範囲
では同等と考えられるので、代表的なｙの値としてｙ＝
０．０６を用いた。すなわちＬｉxＭｎ0.94Ａｌ0.06Ｏ2
で表される化合物について、ｘの値を変えて実験を行
い、最適なｘの範囲を求めた。
【００４９】〈実施例１〉まず、正極活物質を合成し
た。
た。
【００５０】まず、マンガン原料としてγ−ＭｎＯ
2と、リチウム原料としてＬｉ2ＣＯ3と、アルミニウム
原料としてＡｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：
Ａｌ＝０．９４：０．９４：０．０６となるようにそれ
ぞれ秤量した。そして、メノウ乳鉢を用いて、不純物が
混入しないように上記の各原料を十分に混合して混合粉
末とした。
2と、リチウム原料としてＬｉ2ＣＯ3と、アルミニウム
原料としてＡｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：
Ａｌ＝０．９４：０．９４：０．０６となるようにそれ
ぞれ秤量した。そして、メノウ乳鉢を用いて、不純物が
混入しないように上記の各原料を十分に混合して混合粉
末とした。
【００５１】次に、得られた混合粉末を、１５ｍｍ径、
５ｍｍ厚の円板状ペレットに圧縮成型した。そして、こ
のペレットを空気中、１０℃／分の昇温速度で１０００
℃になるまで加熱し、保持した。加熱保持時間は、リチ
ウムとマンガンとアルミニウムとが完全に反応して単相
化するために、１２時間に設定した。
５ｍｍ厚の円板状ペレットに圧縮成型した。そして、こ
のペレットを空気中、１０℃／分の昇温速度で１０００
℃になるまで加熱し、保持した。加熱保持時間は、リチ
ウムとマンガンとアルミニウムとが完全に反応して単相
化するために、１２時間に設定した。
【００５２】次に、焼成されたペレットを、大気中で速
やかに冷却して、粉末状の正極活物質を得た。
やかに冷却して、粉末状の正極活物質を得た。
【００５３】そして、上述のようにして得られた化合物
を正極活物質として用いて電池を作製した。
を正極活物質として用いて電池を作製した。
【００５４】まず、正極活物質を８０重量％と、導電剤
としてグラファイトを１５重量％と、結着剤としてポリ
フッ化ビニリデンを５重量％とを均一に混合して正極合
剤を調製した。なお、上記グラファイトには、平均粒径
が５μｍ〜２０μｍである、ロンザ社製のＫＳ−１５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。
としてグラファイトを１５重量％と、結着剤としてポリ
フッ化ビニリデンを５重量％とを均一に混合して正極合
剤を調製した。なお、上記グラファイトには、平均粒径
が５μｍ〜２０μｍである、ロンザ社製のＫＳ−１５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。
【００５５】次に、この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して圧縮し、乾燥アルゴン雰囲
気中、１００℃で１時間乾燥することにより正極活物質
層を形成した。そして、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１５．５ｍｍの円板状に打ち
抜くことによりペレット状の正極とした。なお、この正
極１個には、６０ｍｇの活物質が担持されている。
ニウムメッシュ上に塗布して圧縮し、乾燥アルゴン雰囲
気中、１００℃で１時間乾燥することにより正極活物質
層を形成した。そして、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１５．５ｍｍの円板状に打ち
抜くことによりペレット状の正極とした。なお、この正
極１個には、６０ｍｇの活物質が担持されている。
【００５６】また、リチウム金属箔を正極と略同形に打
ち抜くことにより負極とした。
ち抜くことにより負極とした。
【００５７】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。
【００５８】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こるとによ
り、２０２５型のコイン型テストセルを作製した。な
お、以上の工程は、すべて乾燥雰囲気中で行った。
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こるとによ
り、２０２５型のコイン型テストセルを作製した。な
お、以上の工程は、すべて乾燥雰囲気中で行った。
【００５９】〈実施例２〉γ−ＭｎＯ2と、Ｌｉ2ＣＯ3
と、Ａｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝
０．９５：０．９４：０．０６となるように用いたこと
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。
と、Ａｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝
０．９５：０．９４：０．０６となるように用いたこと
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。
【００６０】〈実施例３〉γ−ＭｎＯ2と、Ｌｉ2ＣＯ3
と、Ａｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝
０．９６：０．９４：０．０６となるように用いたこと
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。
と、Ａｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝
０．９６：０．９４：０．０６となるように用いたこと
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。
【００６１】〈比較例１〉γ−ＭｎＯ2と、Ｌｉ2ＣＯ3
と、Ａｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝
１．００：０．９４：０．０６となるように用いたこと
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。
と、Ａｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝
１．００：０．９４：０．０６となるように用いたこと
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。
【００６２】〈比較例２〉γ−ＭｎＯ2と、Ｌｉ2ＣＯ3
と、Ａｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝
０．９８：０．９４：０．０６となるように用いたこと
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。
と、Ａｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝
０．９８：０．９４：０．０６となるように用いたこと
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。
【００６３】〈比較例３〉γ−ＭｎＯ2と、Ｌｉ2ＣＯ3
と、Ａｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝
０．９２：０．９４：０．０６となるように用いたこと
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。
と、Ａｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝
０．９２：０．９４：０．０６となるように用いたこと
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。
【００６４】〈比較例４〉γ−ＭｎＯ2と、Ｌｉ2ＣＯ3
と、Ａｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝
０．９０：０．９４：０．０６となるように用いたこと
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。
と、Ａｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝
０．９０：０．９４：０．０６となるように用いたこと
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。
【００６５】〈比較例５〉γ−ＭｎＯ2と、Ｌｉ2ＣＯ3
と、Ａｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝
０．８０：０．９４：０．０６となるように用いたこと
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。
と、Ａｌ（ＯＨ）3とを、モル比でＬｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝
０．８０：０．９４：０．０６となるように用いたこと
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。
【００６６】そして、以上のようにして作製された電池
に対して、容量評価試験を行った。
に対して、容量評価試験を行った。
【００６７】容量評価試験としては、まず、各電池に対
して、５００μＡ／セルの電流密度で、定電流充電を、
開回路電圧が４．５±０．５Ｖ（対リチウム電位）に達
するまで行った。次に、電流密度５００μＡ／セルでの
定電流放電を、閉回路電圧が２．０Ｖ（対リチウム電
位）となるまで行い、放電容量を測定した。
して、５００μＡ／セルの電流密度で、定電流充電を、
開回路電圧が４．５±０．５Ｖ（対リチウム電位）に達
するまで行った。次に、電流密度５００μＡ／セルでの
定電流放電を、閉回路電圧が２．０Ｖ（対リチウム電
位）となるまで行い、放電容量を測定した。
【００６８】実施例１〜実施例６及び比較例１〜比較例
５の電池について、正極活物質として用いたＬｉxＭｎ
0.94Ａｌ0.06Ｏ2におけるｘの値と、放電容量との関係
を図３に示す。
５の電池について、正極活物質として用いたＬｉxＭｎ
0.94Ａｌ0.06Ｏ2におけるｘの値と、放電容量との関係
を図３に示す。
【００６９】図３から明らかなように、ｘが、０．９４
≦ｘ≦０．９６の範囲である実施例１〜実施例３の電池
では、１４０ｍＡｈ／ｇを越える高い容量が得られてい
ることがわかる。一方、ｘが０．９４未満の比較例３〜
比較例５の電池、及びｘが０９６以上を超える比較例１
及び比較例２の電池では、十分な容量が得られていな
い。
≦ｘ≦０．９６の範囲である実施例１〜実施例３の電池
では、１４０ｍＡｈ／ｇを越える高い容量が得られてい
ることがわかる。一方、ｘが０．９４未満の比較例３〜
比較例５の電池、及びｘが０９６以上を超える比較例１
及び比較例２の電池では、十分な容量が得られていな
い。
【００７０】さらに、ｘの値が０．７の場合、結晶構造
的には０．７０＜ｘ＜１．００と同じ現象を有するが、
理論容量が１４０ｍＡｈ／ｇ程度であるスピネル構造を
多く含むため、放電容量がｘ＝１．００の場合よりも低
下することが判明した。
的には０．７０＜ｘ＜１．００と同じ現象を有するが、
理論容量が１４０ｍＡｈ／ｇ程度であるスピネル構造を
多く含むため、放電容量がｘ＝１．００の場合よりも低
下することが判明した。
【００７１】ここで、比較例１で作製したＬｉ1.0Ｍｎ
0.94Ａｌ0.06Ｏ2 についてのＸ線回折チャートを図４に
示す。図４から、リチウム含有比ｘが１．０の場合であ
ると、充電に伴ってＣ２／ｍ構造が崩壊してしまうこと
がわかる。この構造崩壊は容量減少の原因となる。一
方、リチウム含有比ｘを０．９４≦ｘ≦０．９６の範囲
とした場合には、容量低下の原因となる構造崩壊が抑え
られていることが確認された。
0.94Ａｌ0.06Ｏ2 についてのＸ線回折チャートを図４に
示す。図４から、リチウム含有比ｘが１．０の場合であ
ると、充電に伴ってＣ２／ｍ構造が崩壊してしまうこと
がわかる。この構造崩壊は容量減少の原因となる。一
方、リチウム含有比ｘを０．９４≦ｘ≦０．９６の範囲
とした場合には、容量低下の原因となる構造崩壊が抑え
られていることが確認された。
【００７２】従って、ｘが０．９４≦ｘ≦０．９６の範
囲であるＬｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2を正極活物質として用い
ることで、高い容量が得られることがわかった。ただ
し、ここでは５００μｍ／ｃｍ2の高電流密度での容量
に限定したが、この電流密度より高い電流密度であって
も同様の結果が得られる。
囲であるＬｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2を正極活物質として用い
ることで、高い容量が得られることがわかった。ただ
し、ここでは５００μｍ／ｃｍ2の高電流密度での容量
に限定したが、この電流密度より高い電流密度であって
も同様の結果が得られる。
【００７３】また、Ａｌが固溶されていないＬｉxＭｎ
Ｏ2を正極活物質として用いる場合でも、ｘを０．９４
≦ｘ≦０．９６の範囲とすることで、１４０ｍＡｈ／ｇ
を越える高い容量を実現することができる。
Ｏ2を正極活物質として用いる場合でも、ｘを０．９４
≦ｘ≦０．９６の範囲とすることで、１４０ｍＡｈ／ｇ
を越える高い容量を実現することができる。
【００７４】
【発明の効果】本発明では、一般式ＬｉxＭｎＯ2又はＬ
ｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2で表され、０．９４≦ｘ≦０．９６
であり、０．０６≦ｙ＜０．２５であるような、リチウ
ム含有比ｘが従来よりも少ないリチウム−遷移金属複合
酸化物を正極活物質として用いることで、正極活物質の
結晶構造の崩壊に起因する容量低下が抑制されて高容量
を有する非水電解液電池を実現することができる。
ｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2で表され、０．９４≦ｘ≦０．９６
であり、０．０６≦ｙ＜０．２５であるような、リチウ
ム含有比ｘが従来よりも少ないリチウム−遷移金属複合
酸化物を正極活物質として用いることで、正極活物質の
結晶構造の崩壊に起因する容量低下が抑制されて高容量
を有する非水電解液電池を実現することができる。
【図１】本発明の非水電解質電池の一構成例を示す断面
図である。
図である。
【図２】本発明の電池で正極活物質として用いられるＬ
ｉＭｎ1-yＡｌyＯ2の、空間群Ｃ２／ｍで表される結晶
構造の形態を示した図である。
ｉＭｎ1-yＡｌyＯ2の、空間群Ｃ２／ｍで表される結晶
構造の形態を示した図である。
【図３】実施例及び比較例で作製した電池について、ｘ
の値と放電容量との関係を示した図である。
の値と放電容量との関係を示した図である。
【図４】比較例１で作製した正極活物質について、Ｘ線
回折により調べた結晶構造の変化を示す図である。
回折により調べた結晶構造の変化を示す図である。
【図５】従来の電池で正極活物質として用いられてる、
orthorombic系ＬｉＭｎＯ2の結晶構造の形態を示した図
である。
orthorombic系ＬｉＭｎＯ2の結晶構造の形態を示した図
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】 リチウム−遷移金属複合酸化物を正極活
物質として含有する正極と、 炭素化合物又はリチウム金属を負極活物質として含有す
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、 上記リチウム−遷移金属複合酸化物は、一般式ＬｉxＭ
ｎＯ2又はＬｉxＭｎ1-yＡｌyＯ2で表され、式中、０．
９４≦ｘ≦０．９６であり、０．０６≦ｙ＜０．２５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ＬｉxＭｎＯ2又はＬｉxＭｎ
1-yＡｌyＯ2で表されるリチウム−遷移金属複合酸化物
は、空間群Ｃ２／ｍで表される結晶構造を有することを
特徴とする請求項１記載の非水電解質電池。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000081858A JP2001266881A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | 非水電解質電池 |
| TW090105141A TW493292B (en) | 2000-03-17 | 2001-03-06 | Non-aqueous electrolyte cell |
| EP01105813A EP1134825A2 (en) | 2000-03-17 | 2001-03-08 | Non-aqueous electrolyte cell |
| CA002340483A CA2340483A1 (en) | 2000-03-17 | 2001-03-13 | Non-aqueous electrolyte cell |
| CN01111610A CN1314718A (zh) | 2000-03-17 | 2001-03-16 | 非水电解质电池 |
| KR1020010013863A KR20010090494A (ko) | 2000-03-17 | 2001-03-17 | 비-수용성 전해질 전지 |
| US09/811,897 US20010053483A1 (en) | 2000-03-17 | 2001-03-19 | Non-aqueous electrolyte cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000081858A JP2001266881A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | 非水電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001266881A true JP2001266881A (ja) | 2001-09-28 |
Family
ID=18598730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000081858A Withdrawn JP2001266881A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | 非水電解質電池 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20010053483A1 (ja) |
| EP (1) | EP1134825A2 (ja) |
| JP (1) | JP2001266881A (ja) |
| KR (1) | KR20010090494A (ja) |
| CN (1) | CN1314718A (ja) |
| CA (1) | CA2340483A1 (ja) |
| TW (1) | TW493292B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008285361A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Tosoh Corp | Ａｌ置換電解二酸化マンガン及びそれを用いた電池用正極材料 |
-
2000
- 2000-03-17 JP JP2000081858A patent/JP2001266881A/ja not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-03-06 TW TW090105141A patent/TW493292B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-03-08 EP EP01105813A patent/EP1134825A2/en not_active Withdrawn
- 2001-03-13 CA CA002340483A patent/CA2340483A1/en not_active Abandoned
- 2001-03-16 CN CN01111610A patent/CN1314718A/zh active Pending
- 2001-03-17 KR KR1020010013863A patent/KR20010090494A/ko not_active Application Discontinuation
- 2001-03-19 US US09/811,897 patent/US20010053483A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008285361A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Tosoh Corp | Ａｌ置換電解二酸化マンガン及びそれを用いた電池用正極材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1314718A (zh) | 2001-09-26 |
| KR20010090494A (ko) | 2001-10-18 |
| TW493292B (en) | 2002-07-01 |
| US20010053483A1 (en) | 2001-12-20 |
| CA2340483A1 (en) | 2001-09-17 |
| EP1134825A2 (en) | 2001-09-19 |
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Legal Events
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