JP2002117843A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池Info
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Abstract
と、リチウムをドープ及び脱ドープし得る負極とを備え
る非水電解質二次電池の高温使用における充放電サイク
ル特性の改善を図る。 【解決手段】 一般式LixFe1-yMyPO4(ただし、
Mは、Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、T
i、Zn、Al、Ga、Mg、B及びNbからなる群よ
り選ばれた少なくとも1種を表す。また、0.05≦x
≦1.2、0≦y≦0.8である。)で表される化合物
を含有する正極活物質層を有する正極と、リチウムをド
ープ及び脱ドープし得る負極と、非水電解質とを備えて
なり、上記正極活物質層は、炭酸リチウムを0.3重量
%〜8.0重量%含有する。
Description
にドープ及び脱ドープ可能な正極活物質を用いた非水電
解質二次電池に関する。
もに、長時間便利に、且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、
非水電解質二次電池等が知られている。
電解質二次電池であるリチウムイオン二次電池は、高出
力、高エネルギー密度などの利点を有している。リチウ
ムイオン二次電池は、少なくともリチウムイオンを可逆
的に脱挿入可能な活物質を有する正極と負極と、非水電
解質とから構成される。
リチウム、Li−Al合金等のリチウム合金、ポリアセ
チレンやポリピロール等のリチウムをドープした導電性
高分子、リチウムイオンを結晶中に取り込んだ層間化合
物や炭素材料等が用いられている。また、電解液として
は、非プロトン性有機溶媒にリチウム塩を溶解させた溶
液が用いられている。
硫化物、あるいはポリマーが用いられ、例えばTi
S2、MoS2、NbSe2、V2O5等が知られている。
これらの材料を用いた非水電解質二次電池の放電反応
は、負極においてリチウムイオンが電解液中に溶出し、
正極では正極活物質の層間にリチウムイオンがインター
カレーションすることによって進行する。逆に、充電す
る場合には、上記の逆反応が進行し、正極においては、
リチウムがインターカレーションする。すなわち、負極
からのリチウムイオンが正極活物質に出入りする反応を
繰り返すことによって充放電を繰り返すことができる。
質としては、高エネルギー密度、高電圧を有すること等
から、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等が用
いられている。しかし、これらの正極活物質は、クラー
ク数の低い金属元素をその組成中に有しているため、コ
ストが高くつく他、安定供給が難しいという問題があ
る。また、これらの正極活物質は、毒性も比較的高く、
環境に与える影響も大きいことから、これらに代わる新
規正極活物質が求められている。
をリチウムイオン二次電池の正極活物質として用いるこ
とが提案されている。例えば、オリビン構造を有する化
合物であるLiFePO4は、体積密度が3.6g/c
m3と大きく、3.4Vの高電位を発生し、理論容量も
170mAh/gと大きい。また、LiFePO4は、
初期状態で、電気化学的に脱ドープ可能なLiを、Fe
原子1個当たりに1個含んでいるので、リチウムイオン
二次電池の正極活物質として有望な材料である。しかも
LiFePO4は、資源的に豊富で安価な材料である鉄
をその組成中に有しているため、上述のLiCoO2、
LiNiO2、LiMn2O4等と比較して低コストであ
り、また、毒性も低いため環境に与える影響も小さい。
して要求される性能の中に高温サイクル特性がある。特
に、カメラ一体型VTR、セルラーフォン、ラップトッ
プパソコン等のポータブル用機器は自動車の室内に放置
されたり、充電されたりする可能性があり、高温でのサ
イクル寿命が重要な電池性能の一つに位置づけられる。
物を正極活物質とし、リチウムをドープ及び脱ドープし
得る材料を負極活物質とする非水電解質二次電池を構成
した場合、この電池は高温で充放電サイクルを繰り返す
と著しい容量劣化を引き起こす欠点があり、45℃の雰
囲気で充放電サイクルを行うと常温の1/4以下程度の
寿命になってしまう例すら確認されている。
て提案されたものであって、オリビン構造を有する化合
物を含有する正極活物質層を有する正極とリチウムをド
ープ及び脱ドープし得る負極とを備える非水電解質二次
電池の高温使用における充放電サイクル特性の改善を図
ることを目的とする。
めに、本発明に係る非水電解質二次電池は、一般式Li
xFe1-yMyPO4(ただし、Mは、Mn、Cr、Co、
Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Al、Ga、M
g、B及びNbからなる群より選ばれた少なくとも1種
を表す。また、0.05≦x≦1.2、0≦y≦0.8
である。)で表される化合物を含有する正極活物質層を
有する正極と、リチウムをドープ及び脱ドープし得る負
極と、非水電解質とを備えてなり、正極活物質層は、炭
酸リチウムを0.3重量%〜8.0重量%含有すること
を特徴とするものである。
池は、正極活物質層中に炭酸リチウムを0.3重量%〜
8.0重量%含有するため、高温で充放電サイクルを繰
り返した場合における容量劣化が抑制される。
て説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定される
ものではなく、本発明を逸脱しない範囲で適宜変更可能
である。
池1は、図1に示すように、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。
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。
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、炭素材料や金属酸化物な
どの層状化合物を用いることができる。
は、この種の非水電解液電池において負極活物質層の結
着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。
り、また、非水電解液電池1の外部負極となる。
る正極集電体上に、リチウムを電気化学的に放出するこ
とが可能であり、且つ吸蔵することも可逆的に可能であ
る正極活物質を含有する正極活物質層が形成されてな
る。ここで、正極活物質層は、正極活物質を主体とし、
必要に応じて結着剤や導電材等を含んでなるものであ
る。さらに、この非水電解液電池1では、正極活物質層
に炭酸リチウムを0.3重量%〜8.0重量%含有す
る。この非水電解液電池1は、正極活物質層中に炭酸リ
チウムを0.3重量%〜8.0重量%の範囲で含有する
ため、高温で充放電サイクルを繰り返した場合において
も容量劣化を抑制することができる。したがって、この
非水電解液電池1は、高温での使用における充放電サイ
クル特性が改善され、高温使用における充放電サイクル
特性に優れた非水電解質二次電池とされる。
述するが、オリビン構造を有し、一般式LixFe1-yM
yPO4(ただし、Mは、Mn、Cr、Co、Cu、N
i、V、Mo、Ti、Zn、Al、Ga、Mg、B及び
Nbからなる群より選ばれた少なくとも1種を表す。ま
た、0.05≦x≦1.2、0≦y≦0.8である。)
で表される化合物、あるいはこれらの化合物と炭素材料
との複合体、すなわちLixFe1-yMyPO4炭素複合体
を用いる。
ePO4を用い、これと炭素材料とからなる複合体、す
なわちLiFePO4炭素複合体を正極活物質として用
いる場合について説明する。
O4粒子の表面に、当該LiFePO 4粒子の粒径に比べ
て極めて小とされる粒径を有する炭素材料の粒子が多数
個、付着してなるものである。炭素材料は導電性を有す
るので、炭素材料とLiFePO4とから構成されるL
iFePO4炭素複合体は、例えばLiFePO4と比較
すると電子伝導性に優れている。すなわち、LiFeP
O4炭素複合体は、LiFePO4粒子の表面に付着する
炭素粒子により電子伝導性が向上するので、LiFeP
O4本来の容量を十分に引き出される。したがって、正
極活物質としてLiFePO4炭素複合体を用いること
により、高容量を有する非水電解液電池1を実現でき
る。
量当たりの炭素含有量は、3重量%以上であることが好
ましい。LiFePO4炭素複合体における単位重量当
たりの炭素含有量が3重量%未満である場合、LiFe
PO4粒子の表面に付着している炭素粒子の量が十分で
ないため、電子伝導性向上の効果を十分に得ることがで
きない虞がある。
材料としては、ラマン分光法において、グラファイト
(以下、Grと称する。)のラマンスペクトルの波数1
340〜1360cm-1に出現する回折線に対する波数
1570〜1590cm-1に出現する回折線の強度面積
比A(D/G)が0.3以上であるものを好適に用いる
ことができる。
に示すようにラマン分光法により測定された波数157
0〜1590cm-1に出現するGピークと波数1340
〜1360cm-1に出現するDピークとのバックグラン
ドを含まないラマンスペクトル強度面積比A(D/G)
と定義する。また、バックグランドを含まないとは、ノ
イズ部分は含まないことを意味する。
の数あるピークの中に波数1570〜1590cm-1に
現れるGピークと波数1340〜1360cm-1に現れ
るDピークと呼ばれる2つのピークが観察される。この
うち、Dピークは、本来Gピーク由来のピークではな
く、構造が歪んで構造の対称性が低くなったときに現れ
るラマン不活性のピークである。それゆえ、Dピーク
は、Grの歪んだ構造の尺度となり、DピークとGピー
クとの強度面積A(D/G)は、Grのa軸方向結晶子
サイズLaの逆数と直線的関係を有することが知られて
いる。
は、アセチレンブラック等の非晶質系炭素材料を好まし
く用いることができる。
G)が0.3以上である炭素材料は、例えば粉砕器で粉
砕する等の処理を施すことで得ることができる。そし
て、粉砕時間を制御することにより、容易に任意のA
(D/G)を有する炭素材料を得ることができる。
ボールミル等の強力な粉砕器を用いて粉砕することで構
造が容易に破壊されて非晶質化が進み、それにしたがっ
て強度面積比A(D/G)は増大する。つまり、粉砕器
の運転時間を制御することによって任意のA(D/
G)、すなわち0.3以上である炭素材料を容易に得る
ことが可能となる。したがって、粉砕を施すことによ
り、炭素材料として晶質炭素系材料等も好ましく用いる
ことができる。
度は、2.2g/cm3以上であることが好ましい。L
iFePO4炭素複合体は、その粉体密度が2.2g/
cm3以上となる程度に合成原料に対してミリングが施
されると、十分に微細化されたものとなる。したがっ
て、正極活物質の充填率が向上し、高容量を有する非水
電解液電池1を実現できる。また、LiFePO4炭素
複合体は、上記粉体密度を満たすように微小化されてい
るので、LiFePO4の比表面積も増大しているとい
える。つまり、LiFePO4と炭素材料との接触面積
を十二分に確保することができ、電子伝導性を向上させ
ることが可能となる。
2.2g/cm3未満である場合、LiFePO4炭素複
合体は十分に圧縮されてないため、正極4における活物
質充填率の向上が図れない虞がある。
ウアーエメットテラー(以下、BETと称する。)比表
面積は、10.3m2/g以上であることが好ましい。
LiFePO4炭素複合体のBET比表面積を10.3
m2/g以上とすると、単位重量当たりにおけるLiF
ePO4の比表面積を十分に大きいものとすることがで
き、LiFePO4と炭素材料との接触面積を大きくす
ることができる。したがって、正極活物質の電子伝導性
を確実に向上させることができる。
粒径は、3.1μm以下であることが好ましい。LiF
ePO4炭素複合体の1次粒径を3.1μm以下とする
ことにより、単位重量当たりにおけるLiFePO4の
比表面積を十分に大きいものとすることができ、LiF
ePO4と炭素材料との接触面積を大きくすることがで
きる。したがって、正極活物質の電子伝導性を確実に向
上させることができる。
は、この種の非水電解液電池において正極活物質層の結
着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。
り、また、非水電解液電池1の外部正極となる。
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。また、リチウムイオン伝導度とエネルギー
密度との関係から、セパレータの厚みはできるだけ薄い
ことが必要である。具体的には、セパレータの厚みは例
えば50μm以下が適当である。
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。
媒に電解質を溶解させた溶液が用いられる。
ボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、ビニレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、スル
ホラン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキ
シエタン、2−メチルテトラヒドロフラン、3−メチル
−1,3−ジオキソラン、プロピオン酸メチル、酪酸メ
チル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、
ジプロピルカーボネート等を使用することができる。特
に、電圧安定性の点からは、プロピレンカーボネート、
エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレ
ンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチルカー
ボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネ
ート等の鎖状カーボネート類を使用することが好まし
い。また、このような非水溶媒は、1種類を単独で用い
ても良いし、2種類以上を混合して用いても良い。
は、例えば、LiPF6、LiClO4、LiAsF6、
LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2等
のリチウム塩を使用することができる。これらのリチウ
ム塩の中でも特に、LiPF 6、LiBF4を使用するこ
とが好ましい。
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、固体電解質を用いた場合にも適
用可能である。ここで、固体電解質としては、リチウム
イオン導電性を有する材料であれば無機固体電解質、ゲ
ル状電解質等の高分子固体電解質の何れも用いることが
できる。ここで、無機固体電解質としては、窒化リチウ
ム、ヨウ化リチウム等が挙げられる。また、高分子固体
電解質は、電解質塩とそれを溶解する高分子化合物とか
らなり、その高分子化合物は、ポリ(エチレンオキサイ
ド)や、同架橋体などのエーテル系高分子、ポリ(メタ
クリレート)エステル系高分子、アクリレート系高分子
等を単独、又は分子中に共重合、又は混合して用いるこ
とができる。この場合、例えばゲル状電解質のマトリッ
クスとしては、非水電解液を吸収してゲル化するもので
あれば種々の高分子材料を用いることができる。このよ
うな高分子材料としては、例えば、ポリ(ビニリデンフ
ルオロライド)や、ポリ(ビニリデンフルオロライド−
CO−ヘキサフルオロプロピレン)等のフッ素系高分
子、ポリ(エチレンオキサイド)や、同架橋体などのエ
ーテル系高分子、またポリ(アクリロニトリル)などを
用いることができる。そして、これらの中でも特に、酸
化還元安定性の観点からフッ素系高分子を用いることが
好ましい。
の製造方法について、以下に説明する。
炭素材料との複合体を、以下に示す製造方法に従って合
成する。
ePO4の合成原料を混合し、ミリングを施し、焼成
し、且つ上記の何れかの時点で炭素材料を添加する。L
ixFePO4の合成原料としては、Li3PO4と、Fe
3(PO4)2又はその水和物であるFe3(PO4)2・n
H2O(ただし、nは水和数である。)とを用いる。
(Li3PO4)と、下記に示すようにして合成されるリ
ン酸第一鉄八水和物(Fe3(PO4)2・8H2O)とを
用い、この合成原料に炭素材料を添加した後に種々の工
程を行うことにより、LiFePO4炭素複合体を合成
する場合について説明する。
料とを混合して混合物とする混合工程を行う。次いで、
混合工程で得られた混合物にミリングを施すミリング工
程を行う。次いで、ミリング工程でミリングを施した混
合物を焼成する焼成工程を行う。
チウムとリン酸第一鉄八水和物とを所定比で混合し、さ
らに炭素材料を添加して混合物とする。
物は、硫酸鉄七水和物(FeSO4・7H2O)を水に溶
かしてなる水溶液に、リン酸水素二ナトリウム一二水和
物(2Na2HPO4・12H2O)を添加し、所定の時
間放置することにより合成される。リン酸第一鉄八水和
物の合成反応は、下記化1に示す反応式で表される。
は、その合成工程上、ある程度のFe 3+が含まれてい
る。合成原料にFe3+が残存すると、焼成により3価の
Fe化合物が生成されるため、LiFePO4炭素複合
体の単相合成が妨げられてしまう。このため、焼成前の
合成原料に還元剤を添加し、焼成時に合成原料中に含ま
れているFe3+をFe2+に還元する必要がある。
還元能力には限界があり、合成原料中のFe3+の含有率
が多すぎる場合、Fe3+が還元されきれずにLiFeP
O4炭素複合体中に残存してしまうことがある。
に対するFe3+の含有率を、61重量%以下とすること
が好ましい。合成原料であるリン酸第一鉄八水和物中の
鉄総量に対するFe3+の含有率を61重量%以下と予め
制限することにより、焼成時においてFe3+を残存させ
ることなく、すなわちFe3+に起因する不純物を生成さ
せることなく、LiFePO4炭素複合体の単相合成を
確実に行うことができる。
の放置時間が長いほど、生成物中のFe3+の含有率が多
くなるので、放置時間を所定の時間に制御することによ
り、任意のFe3+の含有率を有するリン酸第一鉄八水和
物を生成させることができる。また、リン酸第一鉄八水
和物中の鉄総量に対するFe3+の含有率は、メスバウア
測定法により測定することができる。
合成原料のリン酸第一鉄八水和物中に含まれるFe2+が
大気中の酸素や焼成等によりFe3+に酸化されたとして
も、焼成時にFe3+をFe2+に還元する還元剤として働
く。したがって、合成原料にFe3+が残存していたとし
ても、不純物の生成が防止され、LiFePO4炭素複
合体の単相合成が可能となる。さらに、炭素材料は、合
成原料に含まれるFe 2+のFe3+への酸化を防止する酸
化防止剤として働く。すなわち、炭素材料は、焼成前又
は焼成時において大気中及び焼成炉内に存在する酸素に
より、Fe2+がFe3+へ酸化されてしまうことを防止す
る。
極活物質の電子伝導性を向上させる導電材としての働き
をするとともに、還元剤及び酸化防止剤として働く。な
お、この炭素材料は、LiFePO4炭素複合体の構成
要素となるので、LiFePO4炭素複合体の合成後に
除去する必要がない。したがって、LiFePO4炭素
複合体の製造が効率化される。
量あたりの炭素含有量は、3重量%以上とすることが好
ましい。LiFePO4炭素複合体の単位重量あたりの
炭素含有量を3重量%以上とすることにより、LiFe
PO4が本来有する容量及びサイクル特性を十分に引き
出すことが可能となる。
合物に、粉砕・混合を同時に行うミリングを施す。ここ
で、ミリングとは、ボールミルを用いた強力な粉砕・混
合をいう。また、ボールミルとしては、例えば遊星型ボ
ールミル、シェイカー型ボールミル、メカノフュージョ
ン等を好適に用いることができる。
すことにより、合成原料及び炭素材料を均一に混合する
ことができる。また、ミリングを施すことにより合成原
料を微細化すると、合成原料の比表面積を増大させるこ
とができる。したがって、原料同士の接触点が増大し、
引き続く焼成工程における合成反応を速やかに進行させ
ることが可能となる。
すに際しては、粒子径3μm以上の粒子の粒度分布が体
積基準の積算頻度にして22%以下となるようにするこ
とが好ましい。合成原料の粒度分布を上記範囲とするこ
とにより、合成原料は、表面積として、合成反応に十分
な表面活性を得ることができる広さを有することとな
る。これにより、焼成温度が例えば600℃という合成
原料の融点以下という低い温度であっても、反応効率が
良好であり、LiFePO4炭素複合体の単相合成を確
実に行うことができる。
度が2.2g/cm3以上となるように、ミリングを施
すことが好ましい。上記粉体密度となるように合成原料
を微小化することにより、LiFePO4の比表面積を
大きくすることができる。これにより、LiFePO4
と炭素材料との接触面積を大きくすることができ、正極
活物質の電子伝導性を向上させることが可能となる。
ミリングを施すことにより、高容量である非水電解液電
池1を実現する正極活物質を製造することができる。
施した混合物を焼成する。混合物を焼成することによ
り、リン酸リチウムとリン酸第一鉄八水和物とを反応さ
せ、LiFePO4を合成する。
示す反応式で表される。なお、下記化に示す反応式にお
いては、Li3PO4と、Fe3(PO4)2又はその水和
物であるFe3(PO4)2・nH2O(ただし、nは水和
数である。)とを反応させた場合を示す。
に、合成原料としてFe3(PO4)2を用いた場合、副
生成物が生じない。また、Fe3(PO4)2・nH2Oを
用いた場合、副生成物として無毒である水のみが生じ
る。
ウム、リン酸二水素アンモニウム及び酢酸鉄(II)を
所定比で混合し、焼成し、下記化3に示す反応によって
LiFePO4を合成していた。
に、従来のLiFePO4の合成方法では、焼成時に有
毒なアンモニアや酢酸等の副生成物が生じていた。この
ため、これら有毒な副生成物を処理するための大規模な
集気装置等の設備が必要となり、製造コスト上昇の原因
となっていた。また、これらの副生成物が大量に生じる
ため、LiFePO4の収率が低下していた。
と、Fe3(PO4)2又はその水和物であるFe3(PO
4)2・nH2O(ただし、nは水和数である。)とを用
いることにより、有毒な副生成物を生じることなく、目
的物質であるLiFePO4を得られる。言い換える
と、従来の製造方法に比べて、焼成時における安全性が
著しく向上する。また、従来では有毒な副生成物を処理
するために大規模な処理設備が必要だったが、上述した
製造方法では、副生成物が無毒である水なので、処理工
程を大幅に簡略化でき、処理設備を縮小できる。したが
って、従来の副生成物であるアンモニア等を処理する際
に比べて、製造コストを大幅に削減することができる。
さらにまた、上記化2に示す反応式から明らかなよう
に、副生成物の生成が少量であるので、LiFePO4
の収率を大幅に向上させることができる。
の合成方法により400℃〜900℃とすることが可能
であるが、電池性能を考慮すると、600℃程度とする
ことが好ましい。焼成温度が400℃未満であると、化
学反応及び結晶化が十分に進まず、合成原料であるLi
3PO4等の不純物相が存在し、均一なLiFePO4を
得られない虞がある。一方、焼成温度が900℃を上回
ると、結晶化が過剰に進行してLiFePO4の粒子が
大きくなり、LiFePO4と炭素材料との接触面積が
減少し、電子伝導性が下がるため、十分な放電容量を得
られない虞がある。
4炭素複合体中のFeは2価の状態である。このため、
合成温度である600℃程度の温度においては、LiF
ePO4炭素複合体中のFeは、焼成雰囲気中の酸素に
よって下記化4に示す反応式によりFe3+に速やかに酸
化されてしまう。これに起因して、3価のFe化合物等
の不純物が生成され、LiFePO4炭素複合体の単相
合成が妨げられてしまう。
等の不活性ガス又は水素や一酸化炭素等の還元性ガスを
用いるとともに、焼成雰囲気中の酸素濃度を、LiFe
PO 4炭素複合体中のFeが酸化されない範囲、すなわ
ち1012ppm(体積)以下とすることが好ましい。
焼成雰囲気中の酸素濃度を、1012ppm(体積)以
下とすることにより、600℃程度の合成温度において
もFeの酸化を防止し、LiFePO4炭素複合体の単
相合成を確実に行うことが可能となる。
(体積)よりも高い場合には、焼成雰囲気中の酸素量が
多すぎるため、LiFePO4炭素複合体中のFeがF
e3+に酸化されてしまい、これに起因して不純物が生成
してしまうため、LiFePO4炭素複合体の単相合成
が妨げられてしまう虞がある。
出しについては、焼成後のLiFePO4炭素複合体の
取り出し温度、すなわちLiFePO4炭素複合体を大
気中に暴露する際のLiFePO4炭素複合体の温度は
305℃以下とすることが好ましい。また、焼成後のL
iFePO4炭素複合体の取り出し温度を204℃以下
とすることがより好ましい。LiFePO4炭素複合体
の取り出し温度を305℃以下とすることにより、焼成
後のLiFePO4炭素複合体中のFeが大気中の酸素
により酸化され、不純物が生成されることを防止でき
る。
に冷却しない状態で取り出した場合、LiFePO4炭
素複合体中のFeが大気中の酸素により酸化され、不純
物が生成される虞がある。しかしながら、余り低い温度
までLiFePO4炭素複合体を冷却したのでは、作業
効率の低下を招く虞がある。
複合体の取り出し温度を305℃以下とすることによ
り、焼成後のLiFePO4炭素複合体中のFeが大気
中の酸素により酸化されて不純物が生成されることを防
止するとともに、作業効率も維持することが可能とな
り、電池特性として好ましい特性を有するLiFePO
4炭素複合体を効率よく合成することができる。
の冷却は焼成炉内で行うが、このときの冷却方法は、自
然冷却でも良く、また、強制冷却でも良い。ただし、冷
却時間の短縮、すなわち、作業効率を考慮した場合に
は、強制冷却することが好ましい。そして、強制冷却す
る場合には、焼成炉内を上述した酸素濃度、すなわち1
012ppm(体積)以下とするように酸素と不活性ガ
スとの混合ガス、又は不活性ガスのみを焼成炉内に供給
すれば良い。
材料の添加を行っているが、炭素材料の添加は、ミリン
グ後又は焼成後に行うことも可能である。
合、焼成時の還元効果、及び酸化防止効果を得ることは
できず、導電性向上効果のみのために用いるという条件
が付く。したがって、炭素材料を焼成後に添加する場
合、他の手段によりFe3+の残存を防止することが必要
となる。
焼成により合成された生成物はLiFePO4炭素複合
体ではなく、LiFePO4である。そこで、焼成によ
り合成されたLiFePO4に炭素材料を添加した後、
再度ミリングを施す。ミリングを再度行うことにより、
添加した炭素材料は微細化され、LiFePO4の表面
に付着しやすくなる。また、ミリングを再度行うことに
より、LiFePO4と炭素材料とが十分に混合される
ので、微細化された炭素材料をLiFePO4の表面に
均一に付着させることができる。したがって、焼成後に
炭素材料を添加した場合においても、ミリングを施す前
に炭素材料を添加した場合と同様の生成物、すなわちL
iFePO4炭素複合体を得ることが可能であり、ま
た、上述した同様の効果を得ることが可能である。
炭素複合体を正極活物質として用いた非水電解液電池1
は、例えば次のようにして製造される。
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負極2が作
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他、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。また、負極活物質となる
金属リチウムをそのまま負極2として用いることもでき
る。
LiFePO4炭素複合体と、炭酸リチウムと、結着剤
とを混合して正極合剤を調製し、溶媒中に分散させてス
ラリー状とする。すなわち、この非水電解液電池1を製
造するにおいては、正極活物質中には予め炭酸リチウム
やCO3 2-イオンは含有されておらず、正極合剤を調製
する際に炭酸リチウムを正極活物質と混合する。ここ
で、炭酸リチウムを、正極合剤中における炭酸リチウム
の含有率が0.3重量%〜8.0重量%となるように混
合する。すなわち、正極活物質層中における炭酸リチウ
ムの含有率が0.3重量%〜8.0重量%となるように
炭酸リチウムを混合する。正極合剤中における炭酸リチ
ウムの含有率を0.3重量%〜8.0重量%とすること
により、当該正極合剤を用いて構成した非水電解液電池
1を高温において充放電サイクルを繰り返した場合にお
いても、容量劣化を抑制することができる。したがっ
て、非水電解液電池1の高温使用における充放電サイク
ル特性を改善することが可能となる。
電体上に均一に塗布、乾燥して正極活物質層を形成する
ことにより正極4が作製される。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他、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。
解することにより調製される。
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、コイン型の非水電解液電池1が
完成する。
池1は、正極合剤中に炭酸リチウムを0.3重量%〜
8.0重量%の範囲で含有するため、高温において充放
電サイクルを繰り返した場合においても容量劣化を抑制
することができる。したがって、この非水電解液電池1
は、高温使用における充放電サイクル特性に優れた非水
電解質二次電池とされる。
iFePO4の合成原料と炭素材料とを混合して混合物
とする混合工程と、混合工程で得られた混合物にミリン
グを施すミリング工程と、ミリング工程でミリングを施
した混合物を焼成する焼成工程とを経て正極活物質を合
成している。しかし、本発明においては、正極活物質の
製造方法はこれに限定されることなく、例えば上記の方
法において炭素材料を添加せず、またミリング工程を除
いて正極活物質を合成しても良い。
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。
説明する。ここでは、本発明の効果を調べるべく、Li
FePO4炭素複合体を合成し、得られたLiFePO4
炭素複合体を正極活物質として用いて非水電解質電池を
作製し、その特性を評価した。
O4複合体を合成した。この正極活物質の製造方法を以
下に示す。
H2Oとを、リチウムと鉄との元素比率が1:1となる
ように混合し、さらに様々な大きさの粒径を有するアセ
チレンブラック粉末を焼成物全体の10重量%となるよ
うに添加して混合物とした。次に、混合物及び直径10
mmのアルミナ製ボールを、質量比で混合物:アルミナ
製ボール=1:2として直径100mmのアルミナ製ポ
ットに投入し、遊星型ボールミルを用いてこの混合物に
ミリングを施した。なお、遊星型ボールミルとして、実
験用遊星回転ポットミル「LA−PO4」(伊藤製作所
製)を使用し、下記に示す条件としてミリングを施し
た。
に入れ、窒素雰囲気中の電気炉にて600℃の温度で5
時間焼成することによりLiFePO4炭素複合体を得
た。
合体を用い、LiFePO4炭素複合体と炭酸リチウム
Li2CO3との混合重量比を99.7:0.3として得
られる混合品を91重量部、導電剤としてグラファイト
を6重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3重量
部を混合して正極合剤を調製し、これをN−メチル−2
−ピロリドンに分散させてスラリー状とした。
状のアルミニウム箔の両面に上記正極合剤のスラリーを
均一に塗布し、乾燥後ロールプレス機で圧縮成型して帯
状正極を作製した。
を用い、これに酸素を含む官能基を10〜20%導入、
いわゆる酸素架橋した後、不活性ガス気流中1000℃
で焼成してガラス状炭素に近い性質の難黒鉛炭素材料を
得た。この材料について、X線回折測定を行った結果、
(002)面の面間隔は3.76Åで、真比重は1.5
8であった。
と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン10重量部とを
混合して負極合剤を作製し、これをN−メチル−2−ピ
ロリドンに分散させてスラリー状とした。
状の銅箔を用意し、その両面に上記負極合剤のスラリー
を均一に塗布し、乾燥後ロールプレス機で圧縮成型して
帯状の負極を作製した。
性ポリプロピレンフィルムを使用し、負極、正極、セパ
レータを渦巻型に巻回し、電極素子を作製した。
ッキを施した鉄製の缶に収納した。そして、渦巻式電極
素子の上下両面に絶縁板を配置し、アルミニウム製正極
リードを正極集電体から導出して電池蓋に、ニッケル製
負極リードを負極集電体から導出して電池缶に溶接し
た。
ネート50容量%と1,2−ジメトキシエタン50容量
%との混合溶媒にLiPF6を1モル/l溶解させた電
解液を注入した。
ットを介して上記電池缶と電池蓋をかしめて封口し、直
径20mm、高さ50mmの円筒型電池を作製した。
iFePO4炭素複合体と炭酸リチウムLi2CO 3との
混合重量比を99.5:0.5としたこと以外は、実施
例1と同様にして円筒型電池を作製した。
iFePO4炭素複合体と炭酸リチウムLi2CO 3との
混合重量比を99:1としたこと以外は、実施例1と同
様にして円筒型電池を作製した。
iFePO4炭素複合体と炭酸リチウムLi2CO 3との
混合重量比を97:3としたこと以外は、実施例1と同
様にして円筒型電池を作製した。
iFePO4炭素複合体と炭酸リチウムLi2CO 3との
混合重量比を95:5としたこと以外は、実施例1と同
様にして円筒型電池を作製した。
iFePO4炭素複合体と炭酸リチウムLi2CO 3との
混合重量比を92:8としたこと以外は、実施例1と同
様にして円筒型電池を作製した。
iFePO4炭素複合体と炭酸リチウムLi2CO 3との
混合重量比を100:0とした、すなわち炭酸リチウム
を混合しなかったこと以外は、実施例1と同様にして円
筒型電池を作製した。
iFePO4炭素複合体と炭酸リチウムLi2CO 3との
混合重量比を99.8:0.2としたこと以外は、実施
例1と同様にして円筒型電池を作製した。
iFePO4炭素複合体と炭酸リチウムLi2CO 3との
混合重量比を90:10としたこと以外は、実施例1と
同様にして円筒型電池を作製した。
施例3及び比較例1乃至比較例3の円筒型電池につい
て、以下のようにして充放電サイクル特性試験を行い、
初期放電容量及び50サイクル後の放電容量維持率を求
めた。
ル特性は、充放電を繰り返した後の容量維持率により評
価した。
内で1Aの定電流定電圧充電を上限4.1Vまで3時間
行い、次に、6.2Ωの定抵抗放電を終止電圧2.75
Vまで行った。そして、このときの放電容量を初期放電
容量とした。さらに45℃雰囲気内で同様の充放電条件
で充放電を50サイクル行い、50サイクル目における
放電容量を求めた。そして、初期放電容量(C1)に対
する、50サイクル目の放電容量(C2)の比率((C
2/C1)×100)を放電容量維持率として求めた。
その結果を表1に示す。なお、表1における電池評価
は、初期放電容量が1000mAh以上、且つ50サイ
クル目の放電容量維持率が95%以上のものを合格とし
て○を記し、初期放電容量が1000mAh以下、もし
くは50サイクル目の放電容量維持率が95%未満のも
のを不合格として×を記した。ここで、初期放電容量が
1000mAh以上、且つ50サイクル目の放電容量維
持率が95%以上とは、電池特性として好ましい値であ
る。
ける炭酸リチウムの含有率が0.3重量%〜8.0重量
%である実施例1乃至実施例6では、実用レベルの電池
特性として望ましい初期放電容量1000mAhを大き
く越えた値を示しており、また、50サイクル目の放電
容量維持率も実用レベルの電池特性として望ましい95
%を大きく越えており、優れた充放電サイクル特性を示
している。これは、正極活物質層中に炭酸リチウムが適
正な量だけ含有されているため、45℃という高温にお
いて充放電サイクルを繰り返した場合においても容量劣
化が抑制されたためであると考えられる。
ムの含有率が0.3重量%未満である比較例1及び比較
例2では、初期放電容量に関しては、実用レベルの電池
特性として望ましい1000mAhを越えているが、5
0サイクル目の放電容量維持率は実用レベルの電池特性
として望ましい95%を下回った値となっている。これ
は、正極活物質層中における炭酸リチウムの含有量が少
なすぎる、もしくは、正極活物質層中に炭酸リチウムが
含有されていないため、45℃という高温において充放
電サイクルを繰り返した場合における容量劣化を十分に
抑制することができなかったためであると考えられる。
ムの含有率が8.0重量%を越えている比較例3では、
初期放電容量が実用レベルの電池特性として望ましい1
000mAhを下回っている。これは、正極活物質層中
における炭酸リチウムの含有量が多すぎるため、正極活
物質層中の正極活物質の含有量が少なくなってしまった
ためであると考えられる。
チウムを0.3重量%〜8.0重量%の範囲で含有する
ことにより、45℃という高温において充放電サイクル
を繰り返した場合においても容量劣化を抑制することが
でき、非水電解質二次電池の高温使用における充放電サ
イクル特性を改善する効果を得られることが確認され
た。
素複合体以外のLixFe1-yMyPO 4炭素複合体を合成
し、これを用いた電池の特性評価を行った。
O4炭素複合体の代わりに、LiFe0.2Mn0.8PO4を
用いたこと以外は実施例1と同様にして円筒型電池を作
製し、上記と同様にして充放電サイクル試験を行ったと
ころ、上述した実施例1乃至実施例6と同様の効果が確
認された。
O4炭素複合体の代わりに、LiFe0.2Cr0.8PO4を
用いたこと以外は実施例1と同様にして円筒型電池を作
製し、上記と同様にして充放電サイクル試験を行ったと
ころ、上述した実施例1乃至実施例6と同様の効果が確
認された。
O4炭素複合体の代わりに、LiFe0.2Co0.8PO4を
用いたこと以外は実施例1と同様にして円筒型電池を作
製し、上記と同様にして充放電サイクル試験を行ったと
ころ、上述した実施例1乃至実施例6と同様の効果が確
認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.2Cu0.8PO4
を用いたこと以外は実施例1と同様にして円筒型電池を
作製し、上記と同様にして充放電サイクル試験を行った
ところ、上述した実施例1乃至実施例6と同様の効果が
確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.2Ni0.8PO4
を用いたこと以外は実施例1と同様にして円筒型電池を
作製し、上記と同様にして充放電サイクル試験を行った
ところ、上述した実施例1乃至実施例6と同様の効果が
確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.25V0.75PO4
PO4を用いたこと以外は実施例1と同様にして円筒型
電池を作製し、上記と同様にして充放電サイクル試験を
行ったところ、上述した実施例1乃至実施例6と同様の
効果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.25Mo0.7 5P
O4を用いたこと以外は実施例1と同様にして円筒型電
池を作製し、上記と同様にして充放電サイクル試験を行
ったところ、上述した実施例1乃至実施例6と同様の効
果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.25Ti0.7 5P
O4を用いたこと以外は実施例1と同様にして円筒型電
池を作製し、上記と同様にして充放電サイクル試験を行
ったところ、上述した実施例1乃至実施例6と同様の効
果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.3Zn0.7PO4
を用いたこと以外は実施例1と同様にして円筒型電池を
作製し、上記と同様にして充放電サイクル試験を行った
ところ、上述した実施例1乃至実施例6と同様の効果が
確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.3Al0.7PO4
を用いたこと以外は実施例1と同様にして円筒型電池を
作製し、上記と同様にして充放電サイクル試験を行った
ところ、上述した実施例1乃至実施例6と同様の効果が
確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.3Ga0.7PO4
を用いたこと以外は実施例1と同様にして円筒型電池を
作製し、上記と同様にして充放電サイクル試験を行った
ところ、上述した実施例1乃至実施例6と同様の効果が
確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.25Mg0.7 5P
O4を用いたこと以外は実施例1と同様にして円筒型電
池を作製し、上記と同様にして充放電サイクル試験を行
ったところ、上述した実施例1乃至実施例6と同様の効
果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.25B0.75PO4
を用いたこと以外は実施例1と同様にして円筒型電池を
作製し、上記と同様にして充放電サイクル試験を行った
ところ、上述した実施例1乃至実施例6と同様の効果が
確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.25Nb0.7 5P
O4を用いたこと以外は実施例1と同様にして円筒型電
池を作製し、上記と同様にして充放電サイクル試験を行
ったところ、上述した実施例1乃至実施例6と同様の効
果が確認された。
でも45℃という高温において充放電サイクルを繰り返
した場合における容量劣化を抑制することができ、非水
電解質二次電池の高温使用における充放電サイクル特性
を改善する効果が確認された。
炭素複合体を含有する正極活物質層中に炭酸リチウムを
0.3重量%〜8.0重量%の範囲で含有することによ
り、45℃という高温において充放電サイクルを繰り返
した場合における容量劣化を抑制することができ、非水
電解質二次電池の高温使用における充放電サイクル特性
を改善することができるといえる。
した。
に示すようにして作製した。まず、ヘキサフルオロプロ
ピレンが6.9重量%の割合で共重合されたポリフッ化
ビニリデンと、非水電解液と、ジメチルカーボネートと
を混合し、撹拌、溶解させ、ゾル状の電解質溶液を調製
した。次いで、ゾル状の電解質溶液に、ビニレンカーボ
ネート(VC)を0.5重量%の割合で添加してゲル状
電解質溶液とした。なお、非水電解液として、エチレン
カーボネート(EC)と、プロピレンカーボネート(P
C)とを体積比で6:4の割合で混合した混合溶媒にL
iPF6を0.85mol/kgの割合で溶解させたも
のを使用した。
した。まず、実施例1で作製したLiFePO4炭素複
合体と炭酸リチウムLi2CO3との混合重量比を99.
7:0.3として得られる混合品を85重量部、導電剤
としてグラファイトを10重量部、結着剤としてフッ素
樹脂粉末であるポリ(ビニリデンフルオロライド)5重
量部とを混合して正極合剤を調製した後、N−メチルピ
ロリドンを加えてスラリー状にしたものを準備した。次
に、このスラリーを厚み20μmのアルミ箔に塗布、加
熱乾燥後、加圧工程を経て正極塗布箔を作製した。次
に、この正極塗布箔の片面にゲル状電解質溶液を塗布
後、乾燥して溶剤を除去した後、セルの径に準じて直径
15mmの円形に打ち抜き、正極電極とした。
した。まず、黒鉛粉末にバインダーとしてフッ素樹脂粉
末を10重量%混合し、N−メチルピロリドンを加えて
スラリー状にしたものを準備した。次に、このスラリー
を銅箔に塗布、加熱乾燥後、加圧工程を経てセルの大き
さに準じて直径16.5mmの円形に打ち抜き、負極電
極とした。
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。そして、正極缶と負極缶とをかしめ
て固定することにより、直径20mm、厚み1.6mm
の2016型のコイン型リチウムポリマー電池を作製し
た。
LiFePO4炭素複合体と炭酸リチウムLi2CO 3と
の混合重量比を92:8としたこと以外は、実施例21
と同様にしてコイン型リチウムポリマー電池を作製し
た。
iFePO4炭素複合体と炭酸リチウムLi2CO 3との
混合重量比を99.8:0.2としたこと以外は、実施
例21と同様にしてコイン型リチウムポリマー電池を作
製した。
iFePO4炭素複合体と炭酸リチウムLi2CO 3との
混合重量比を90:10としたこと以外は、実施例21
と同様にしてコイン型リチウムポリマー電池を作製し
た。
施例22、比較例4及び比較例5のコイン型リチウムポ
リマー電池について、上記と同様にして充放電サイクル
特性試験を行い、初期放電容量密度及び30サイクル後
の放電容量維持率を求めた。その結果を表2に示す。な
お、表1における電池評価は、初期放電容量が3.5m
Ah以上、且つ30サイクル目の放電容量維持率が95
%以上のものを合格として○を記し、初期放電容量が
3.5mAh以下、もしくは30サイクル目の放電容量
維持率が95%未満のものを不合格として×を記した。
ここで、初期放電容量が3.5mAh以上、且つ30サ
イクル目の放電容量維持率が95%以上とは、電池特性
として好ましい値である。
ける炭酸リチウムの含有率が0.3重量%〜8.0重量
%である実施例21及び実施例22では、実用レベルの
電池特性として望ましい初期放電容量3.5mAhを超
えた値を示しており、また、30サイクル目の放電容量
維持率も実用レベルの電池特性として望ましい95%を
大きく越えており、優れた充放電サイクル特性を示して
いる。これは、正極活物質層中に炭酸リチウムが適正な
量だけ含有されているため、45℃という高温において
充放電サイクルを繰り返した場合においても容量劣化が
抑制されたためであると考えられる。
ムの含有率が0.3重量%未満である比較例4では、初
期放電容量に関しては、実用レベルの電池特性として望
ましい3.5mAhを越えているが、50サイクル目の
放電容量維持率は実用レベルの電池特性として望ましい
95%を下回った値となっている。これは、正極活物質
層中における炭酸リチウムの含有量が少なすぎるため、
45℃という高温において充放電サイクルを繰り返した
場合における容量劣化を十分に抑制することができなか
ったためであると考えられる。
ムの含有率が8.0重量%を越えている比較例5では、
初期放電容量が実用レベルの電池特性として望ましい
3.5mAhを下回っている。これは、正極活物質層中
における炭酸リチウムの含有量が多すぎるため、正極活
物質層中の正極活物質の含有量が少なくなってしまった
ためであると考えられる。
いても正極活物質層中に炭酸リチウムを0.3重量%〜
8.0重量%の範囲で含有することにより、45℃とい
う高温において充放電サイクルを繰り返した場合におい
ても容量劣化を抑制することができ、非水電解質二次電
池の高温使用における充放電サイクル特性を改善する効
果を得られることが確認された。
素複合体以外のLixFe1-yMyPO 4炭素複合体を合成
し、これを用いたポリマー電池の特性評価を行った。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.2Mn0.8PO4
炭素複合体を用いたこと以外は実施例1と同様にしてコ
イン型リチウムポリマー電池を作製し、上記と同様にし
て充放電サイクル試験を行ったところ、上述した実施例
21及び実施例22と同様の効果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.2Cr0.8PO4
炭素複合体を用いたこと以外は実施例1と同様にしてコ
イン型リチウムポリマー電池を作製し、上記と同様にし
て充放電サイクル試験を行ったところ、上述した実施例
21及び実施例22と同様の効果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.2Co0.8PO4
炭素複合体を用いたこと以外は実施例1と同様にしてコ
イン型リチウムポリマー電池を作製し、上記と同様にし
て充放電サイクル試験を行ったところ、上述した実施例
21及び実施例22と同様の効果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.2Cu0.8PO4
炭素複合体を用いたこと以外は実施例1と同様にしてコ
イン型リチウムポリマー電池を作製し、上記と同様にし
て充放電サイクル試験を行ったところ、上述した実施例
21及び実施例22と同様の効果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.2Ni0.8PO4
炭素複合体を用いたこと以外は実施例1と同様にしてコ
イン型リチウムポリマー電池を作製し、上記と同様にし
て充放電サイクル試験を行ったところ、上述した実施例
21及び実施例22と同様の効果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.25V0.75PO4
炭素複合体を用いたこと以外は実施例1と同様にしてコ
イン型リチウムポリマー電池を作製し、上記と同様にし
て充放電サイクル試験を行ったところ、上述した実施例
21及び実施例22と同様の効果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.25Mo0.7 5P
O4炭素複合体を用いたこと以外は実施例1と同様にし
てコイン型リチウムポリマー電池を作製し、上記と同様
にして充放電サイクル試験を行ったところ、上述した実
施例21及び実施例22と同様の効果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.25Ti0.7 5P
O4炭素複合体を用いたこと以外は実施例1と同様にし
てコイン型リチウムポリマー電池を作製し、上記と同様
にして充放電サイクル試験を行ったところ、上述した実
施例21及び実施例22と同様の効果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.3Zn0.7PO4
炭素複合体を用いたこと以外は実施例1と同様にしてコ
イン型リチウムポリマー電池を作製し、上記と同様にし
て充放電サイクル試験を行ったところ、上述した実施例
21及び実施例22と同様の効果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.3Al0.7PO4
炭素複合体を用いたこと以外は実施例1と同様にしてコ
イン型リチウムポリマー電池を作製し、上記と同様にし
て充放電サイクル試験を行ったところ、上述した実施例
21及び実施例22と同様の効果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.3Ga0.7PO4
炭素複合体を用いたこと以外は実施例1と同様にしてコ
イン型リチウムポリマー電池を作製し、上記と同様にし
て充放電サイクル試験を行ったところ、上述した実施例
21及び実施例22と同様の効果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.25Mg0.7 5P
O4炭素複合体を用いたこと以外は実施例1と同様にし
てコイン型リチウムポリマー電池を作製し、上記と同様
にして充放電サイクル試験を行ったところ、上述した実
施例21及び実施例22と同様の効果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.25B0.75PO4
炭素複合体を用いたこと以外は実施例1と同様にしてコ
イン型リチウムポリマー電池を作製し、上記と同様にし
て充放電サイクル試験を行ったところ、上述した実施例
21及び実施例22と同様の効果が確認された。
PO4炭素複合体の代わりに、LiFe0.25Nb0.7 5P
O4炭素複合体を用いたこと以外は実施例1と同様にし
てコイン型リチウムポリマー電池を作製し、上記と同様
にして充放電サイクル試験を行ったところ、以上のこと
より、実施例23乃至実施例33でも45℃という高温
において充放電サイクルを繰り返した場合における容量
劣化を抑制することができ、非水電解質二次電池の高温
使用における充放電サイクル特性を改善する効果が確認
された。
も、一般式LixFe1-yMyPO4炭素複合体を含有する
正極活物質層中に炭酸リチウムを0.3重量%〜8.0
重量%の範囲で含有することにより、45℃という高温
において充放電サイクルを繰り返した場合における容量
劣化を抑制することができ、非水電解質二次電池の高温
使用における充放電サイクル特性を改善することができ
るといえる。
般式LixFe1-yMyPO4(ただし、Mは、Mn、C
r、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Al、
Ga、Mg、B及びNbからなる群より選ばれた少なく
とも1種を表す。また、0.05≦x≦1.2、0≦y
≦0.8である。)で表される化合物を含有する正極活
物質層を有する正極と、リチウムをドープ及び脱ドープ
し得る負極と、非水電解質とを備えてなり、上記正極活
物質層は、炭酸リチウムを0.3重量%〜8.0重量%
含有してなるものである。
電池は、正極活物質層中に炭酸リチウムを0.3重量%
〜8.0重量%の範囲で含有するため、高温で充放電サ
イクルを繰り返した場合における容量劣化を抑制するこ
とが可能である。
用における充放電サイクル特性を改善することが可能と
なる。
ー密度を有し、高温における充放電サイクル特性に優れ
た非水電解質二次電池を提供することが可能となり、そ
の工業的価値は大きい。
例を示す縦断面図である。
図である。
極、5 正極缶、6 セパレータ、7 絶縁ガスケット
Claims (3)
- 【請求項1】 一般式LixFe1-yMyPO4ただし、M
は、Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、
Zn、Al、Ga、Mg、B及びNbからなる群より選
ばれた少なくとも1種を表す。また、0.05≦x≦
1.2、0≦y≦0.8である。)で表される化合物を
含有する正極活物質層を有する正極と、リチウムをドー
プ及び脱ドープし得る負極と、非水電解質とを備えてな
り、 上記正極活物質層は、炭酸リチウムを0.3重量%〜
8.0重量%含有することを特徴とする非水電解質二次
電池。 - 【請求項2】 上記非水電解質が、液系電解質であるこ
とを特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。 - 【請求項3】 上記非水電解質が、ポリマー電解質であ
ることを特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電
池。
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