JP2002231242A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JP2002231242A JP2002231242A JP2001030322A JP2001030322A JP2002231242A JP 2002231242 A JP2002231242 A JP 2002231242A JP 2001030322 A JP2001030322 A JP 2001030322A JP 2001030322 A JP2001030322 A JP 2001030322A JP 2002231242 A JP2002231242 A JP 2002231242A
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- JP
- Japan
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- battery
- secondary battery
- lithium manganate
- aqueous electrolyte
- active material
- Prior art date
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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
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高エネルギー密度、高出力でありながらも、
安全性に優れた非水電解液二次電池を提供する。 【解決手段】 円筒形リチウム二次電池２０は、電池缶
７内に電極群６と非水電解液とを内蔵している。電極群
６は、正極活物質に粒径１μｍ以下の粒子の重量が０．
０１％以下のマンガン酸リチウムを用いた正極と負極活
物質に非晶質炭素を用いた負極とが捲回されている。電
池蓋１３は所定圧で開裂する開裂弁１１を有している。
粒径１μｍ以下のマンガン酸リチウムの粒子の重量を
０．０１％以下にすることで、マンガン酸リチウムと非
水電解液との単位体積あたりの界面の面積を減少させ
る。
安全性に優れた非水電解液二次電池を提供する。 【解決手段】 円筒形リチウム二次電池２０は、電池缶
７内に電極群６と非水電解液とを内蔵している。電極群
６は、正極活物質に粒径１μｍ以下の粒子の重量が０．
０１％以下のマンガン酸リチウムを用いた正極と負極活
物質に非晶質炭素を用いた負極とが捲回されている。電
池蓋１３は所定圧で開裂する開裂弁１１を有している。
粒径１μｍ以下のマンガン酸リチウムの粒子の重量を
０．０１％以下にすることで、マンガン酸リチウムと非
水電解液との単位体積あたりの界面の面積を減少させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解液二次電池
に係り、特に、所定圧で内圧を開放する内圧開放機構を
有する電池容器内に、マンガン酸リチウム又はマンガン
酸リチウムの一部が他の金属元素で置換若しくはドープ
されたリチウムマンガン複合酸化物を正極活物質に用い
た正極と炭素材を負極活物質に用いた負極とを有した電
極群を非水電解液に浸潤させた非水電解液二次電池に関
する。
に係り、特に、所定圧で内圧を開放する内圧開放機構を
有する電池容器内に、マンガン酸リチウム又はマンガン
酸リチウムの一部が他の金属元素で置換若しくはドープ
されたリチウムマンガン複合酸化物を正極活物質に用い
た正極と炭素材を負極活物質に用いた負極とを有した電
極群を非水電解液に浸潤させた非水電解液二次電池に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気機器の小型化、軽量化が進む
につれ高エネルギー密度を有する非水電解液二次電池が
着目されるようになり研究・開発・商品化が進められて
いる。現在では、携帯電話やノートパソコン向けに小型
民生用の非水電解液二次電池が広く普及している。
につれ高エネルギー密度を有する非水電解液二次電池が
着目されるようになり研究・開発・商品化が進められて
いる。現在では、携帯電話やノートパソコン向けに小型
民生用の非水電解液二次電池が広く普及している。
【０００３】一方、地球温暖化や枯渇燃料の問題から電
気自動車（ＥＶ）や駆動の一部を電気モーターで補助す
るハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）が自動車メーカー
で開発され、その電源に用いられる電池にはより高エネ
ルギー密度、高出力が求められるようになってきた。こ
のような要求に合致する電源として、高電圧を有する非
水電解液二次電池が注目されている。
気自動車（ＥＶ）や駆動の一部を電気モーターで補助す
るハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）が自動車メーカー
で開発され、その電源に用いられる電池にはより高エネ
ルギー密度、高出力が求められるようになってきた。こ
のような要求に合致する電源として、高電圧を有する非
水電解液二次電池が注目されている。
【０００４】非水電解液二次電池の負極材には一般的に
炭素材が用いられる。一方、正極材には一般的にリチウ
ム遷移金属酸化物が用いられる。リチウム遷移金属酸化
物の中でも容量やサイクル特性等のバランスからコバル
ト酸リチウムが一般的に用いられている。しかし、原料
であるコバルトの資源量が少なくコスト高となり安全性
にも劣ることから、ＥＶ／ＨＥＶ用電池の正極材として
は安全性に優れたマンガン酸リチウムが有望視され開発
が進められている。
炭素材が用いられる。一方、正極材には一般的にリチウ
ム遷移金属酸化物が用いられる。リチウム遷移金属酸化
物の中でも容量やサイクル特性等のバランスからコバル
ト酸リチウムが一般的に用いられている。しかし、原料
であるコバルトの資源量が少なくコスト高となり安全性
にも劣ることから、ＥＶ／ＨＥＶ用電池の正極材として
は安全性に優れたマンガン酸リチウムが有望視され開発
が進められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マンガ
ン酸リチウムを使用した非水電解液二次電池の場合にお
いても、ＥＶ／ＨＥＶ用の高エネルギー密度、高出力の
電池では、安全性を確保することが難しい。特に、非水
電解液二次電池は、万一過充電された場合に、大きな発
熱量を生じ開裂弁等の内圧開放機構から火花や白煙を噴
出する現象を生じることもある。
ン酸リチウムを使用した非水電解液二次電池の場合にお
いても、ＥＶ／ＨＥＶ用の高エネルギー密度、高出力の
電池では、安全性を確保することが難しい。特に、非水
電解液二次電池は、万一過充電された場合に、大きな発
熱量を生じ開裂弁等の内圧開放機構から火花や白煙を噴
出する現象を生じることもある。
【０００６】過充電時の反応では、マンガン酸リチウム
からリチウムイオンが全て抜け出しさらに過電圧に伴い
その構造が不安定化し、非水電解液も分解しやすくな
る。非水電解液が分解される際、マンガン酸リチウムと
非水電解液とが接触している界面では、非水電解液分解
に伴う酸素脱離反応が起こる。マンガン酸リチウムの粒
子が小さい場合には、マンガン酸リチウムと非水電解液
との単位体積あたりの界面の面積が増加し酸素脱離反応
が増加するので、この小さい粒子の構造破壊に伴う発熱
が隣接する粒子の構造破壊を助長し、連鎖的な構造破壊
による発熱に至り、正極活物質全体の構造破壊に至る程
のエネルギーに到達し、電池の発熱や内圧開放機構から
白煙噴出を引き起こす、という問題点があった。
からリチウムイオンが全て抜け出しさらに過電圧に伴い
その構造が不安定化し、非水電解液も分解しやすくな
る。非水電解液が分解される際、マンガン酸リチウムと
非水電解液とが接触している界面では、非水電解液分解
に伴う酸素脱離反応が起こる。マンガン酸リチウムの粒
子が小さい場合には、マンガン酸リチウムと非水電解液
との単位体積あたりの界面の面積が増加し酸素脱離反応
が増加するので、この小さい粒子の構造破壊に伴う発熱
が隣接する粒子の構造破壊を助長し、連鎖的な構造破壊
による発熱に至り、正極活物質全体の構造破壊に至る程
のエネルギーに到達し、電池の発熱や内圧開放機構から
白煙噴出を引き起こす、という問題点があった。
【０００７】本発明は上記問題に鑑み、高エネルギー密
度、高出力でありながらも、安全性に優れた非水電解液
二次電池を提供することを課題とする。
度、高出力でありながらも、安全性に優れた非水電解液
二次電池を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、所定圧で内圧を開放する内圧開放機構を
有する電池容器内に、マンガン酸リチウム又はマンガン
酸リチウムの一部が他の金属元素で置換若しくはドープ
されたリチウムマンガン複合酸化物を正極活物質に用い
た正極と炭素材を負極活物質に用いた負極とを有した電
極群を非水電解液に浸潤させた非水電解液二次電池にお
いて、前記正極活物質は、粒径１μｍ以下の粒子の重量
が０．０１％以下であることを特徴とする。
に、本発明は、所定圧で内圧を開放する内圧開放機構を
有する電池容器内に、マンガン酸リチウム又はマンガン
酸リチウムの一部が他の金属元素で置換若しくはドープ
されたリチウムマンガン複合酸化物を正極活物質に用い
た正極と炭素材を負極活物質に用いた負極とを有した電
極群を非水電解液に浸潤させた非水電解液二次電池にお
いて、前記正極活物質は、粒径１μｍ以下の粒子の重量
が０．０１％以下であることを特徴とする。
【０００９】本発明では、高エネルギー密度、高出力の
非水電解液二次電池を確保するために、正極活物質にマ
ンガン酸リチウム又はマンガン酸リチウムの一部が他の
金属元素で置換若しくはドープされたリチウムマンガン
複合酸化物を用いた正極と、負極活物質に炭素材を用い
た負極と、が使用されている。高エネルギー密度、高出
力の非水電解液二次電池では、過充電状態に陥ったとき
に、活物質と非水電解液との化学反応により電池容器内
で急激かつ大量のガスが発生し、電池容器の内圧を上昇
させ、発熱により電池の表面温度を上昇させる。一般
に、非水電解液二次電池では、電池容器内の内圧上昇を
防止するために、電池容器に所定圧で内圧を開放する内
圧開放機構を有しているが、正極活物質の粒径１μｍ以
下の粒子の重量を０．０１％以下にすることで、マンガ
ン酸リチウムと非水電解液との単位体積あたりの界面の
面積を減少させ、酸素脱離反応による発熱を小さくでき
るので、正極活物質と非水電解液との連鎖的な反応を抑
制することができる。このため、本発明によれば、高エ
ネルギー密度、高出力でありながらも、安全性に優れた
非水電解液二次電池を実現することができる。マンガン
酸リチウムの一部を置換又はドープする金属元素には、
例えば、Ｌｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、
Ｍｇ、Ｚｎ、Ｖ、Ｇａ、Ｂ、Ｆの少なくとも１種類以上
の金属元素を用いることができる。
非水電解液二次電池を確保するために、正極活物質にマ
ンガン酸リチウム又はマンガン酸リチウムの一部が他の
金属元素で置換若しくはドープされたリチウムマンガン
複合酸化物を用いた正極と、負極活物質に炭素材を用い
た負極と、が使用されている。高エネルギー密度、高出
力の非水電解液二次電池では、過充電状態に陥ったとき
に、活物質と非水電解液との化学反応により電池容器内
で急激かつ大量のガスが発生し、電池容器の内圧を上昇
させ、発熱により電池の表面温度を上昇させる。一般
に、非水電解液二次電池では、電池容器内の内圧上昇を
防止するために、電池容器に所定圧で内圧を開放する内
圧開放機構を有しているが、正極活物質の粒径１μｍ以
下の粒子の重量を０．０１％以下にすることで、マンガ
ン酸リチウムと非水電解液との単位体積あたりの界面の
面積を減少させ、酸素脱離反応による発熱を小さくでき
るので、正極活物質と非水電解液との連鎖的な反応を抑
制することができる。このため、本発明によれば、高エ
ネルギー密度、高出力でありながらも、安全性に優れた
非水電解液二次電池を実現することができる。マンガン
酸リチウムの一部を置換又はドープする金属元素には、
例えば、Ｌｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、
Ｍｇ、Ｚｎ、Ｖ、Ｇａ、Ｂ、Ｆの少なくとも１種類以上
の金属元素を用いることができる。
【００１０】この場合において、正極活物質の比表面積
を０．６ｍ２／ｇ以下とすることで、正極活物質と非水
電解液との界面の面積を小さくでき連鎖反応を抑制でき
るので、更に安全性に優れた非水電解液二次電池を得る
ことができる。
を０．６ｍ２／ｇ以下とすることで、正極活物質と非水
電解液との界面の面積を小さくでき連鎖反応を抑制でき
るので、更に安全性に優れた非水電解液二次電池を得る
ことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る非水電解液二次電池をＨＥＶ用の円筒形リチウム二次
電池に適用した実施の形態について説明する。
る非水電解液二次電池をＨＥＶ用の円筒形リチウム二次
電池に適用した実施の形態について説明する。
【００１２】（正極）正極活物質としてのマンガン酸リ
チウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）粉末９０重量部に対して、導
電材として鱗片状黒鉛粉末５重量部と、結着剤としてポ
リフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）５重量部と、を添加
し、これに分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭ
Ｐ）を添加、混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミ
ニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、プレ
ス、裁断して正極を得た。マンガン酸リチウムは、二酸
化マンガンと炭酸リチウムとを混合し所定の温度で焼成
することにより得られるが、マンガン酸リチウムの粒径
及び比表面積を調整するために、原料の二酸化マンガン
の粒径と焼成温度とを変更して、粒径１μｍ以下の粒子
の重量が０．０１％以下、比表面積が１．０ｍ２／ｇ以
下のマンガン酸リチウムを使用した。粒径１μｍ以下の
粒子の重量パーセントは、乾燥させたマンガン酸リチウ
ムの重量Ａと、マンガン酸リチウムを孔径１μｍのメン
ブレンを使用して吸引濾過した残留物の乾燥後の重量Ｂ
と、を計量し、（Ｂ／Ａ）×１００の計算式で求めた。
また、比表面積は、窒素吸着によるＢＥＴ１点法により
求めた。
チウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）粉末９０重量部に対して、導
電材として鱗片状黒鉛粉末５重量部と、結着剤としてポ
リフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）５重量部と、を添加
し、これに分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭ
Ｐ）を添加、混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミ
ニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、プレ
ス、裁断して正極を得た。マンガン酸リチウムは、二酸
化マンガンと炭酸リチウムとを混合し所定の温度で焼成
することにより得られるが、マンガン酸リチウムの粒径
及び比表面積を調整するために、原料の二酸化マンガン
の粒径と焼成温度とを変更して、粒径１μｍ以下の粒子
の重量が０．０１％以下、比表面積が１．０ｍ２／ｇ以
下のマンガン酸リチウムを使用した。粒径１μｍ以下の
粒子の重量パーセントは、乾燥させたマンガン酸リチウ
ムの重量Ａと、マンガン酸リチウムを孔径１μｍのメン
ブレンを使用して吸引濾過した残留物の乾燥後の重量Ｂ
と、を計量し、（Ｂ／Ａ）×１００の計算式で求めた。
また、比表面積は、窒素吸着によるＢＥＴ１点法により
求めた。
【００１３】（負極）負極活物質としての非晶質炭素粉
末９０重量部に、結着剤としてポリフッ化ビニリデン１
０重量部を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルピ
ロリドンを添加、混練したスラリを厚さ１０μｍの圧延
銅箔の両面に塗布し、乾燥させた後、プレス、裁断して
負極を得た。
末９０重量部に、結着剤としてポリフッ化ビニリデン１
０重量部を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルピ
ロリドンを添加、混練したスラリを厚さ１０μｍの圧延
銅箔の両面に塗布し、乾燥させた後、プレス、裁断して
負極を得た。
【００１４】（電池の作製）図１に示すように、上記正
負極を、厚さ４０μｍのポリオレフィン系セパレータと
共に、捲芯１の周りに捲回して電極群６を作製した。正
負極から導出されたリード片を各集電端子４、５周縁に
溶接した後、電極群６を直径４０ｍｍ、高さ８０ｍｍの
円筒形でステンレス製の電池缶７に挿入し、非水電解液
を所定量注入して、電池蓋１３をカシメ封口することに
より、容量５．０Ａｈ、出力５００Ｗの円筒形リチウム
二次電池２０を組み立てた。
負極を、厚さ４０μｍのポリオレフィン系セパレータと
共に、捲芯１の周りに捲回して電極群６を作製した。正
負極から導出されたリード片を各集電端子４、５周縁に
溶接した後、電極群６を直径４０ｍｍ、高さ８０ｍｍの
円筒形でステンレス製の電池缶７に挿入し、非水電解液
を所定量注入して、電池蓋１３をカシメ封口することに
より、容量５．０Ａｈ、出力５００Ｗの円筒形リチウム
二次電池２０を組み立てた。
【００１５】非水電解液には、エチレンカーボネート
（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）との混合有
機溶媒に、電解質として６フッ化リン酸リチウム（Ｌｉ
ＰＦ６）を１モル／リットル溶解したものを用いた。ま
た、電池蓋１３には、アルミニウム合金製で板状の開裂
弁１１が内蔵されている。開裂弁１１の開裂圧は約９×
１０５Ｐａに設定した。
（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）との混合有
機溶媒に、電解質として６フッ化リン酸リチウム（Ｌｉ
ＰＦ６）を１モル／リットル溶解したものを用いた。ま
た、電池蓋１３には、アルミニウム合金製で板状の開裂
弁１１が内蔵されている。開裂弁１１の開裂圧は約９×
１０５Ｐａに設定した。
【００１６】
【実施例】次に、本実施形態に従って作製した円筒形リ
チウム二次電池２０の実施例について説明する。なお、
比較のために作製した比較例の電池についても併記す
る。
チウム二次電池２０の実施例について説明する。なお、
比較のために作製した比較例の電池についても併記す
る。
【００１７】（実施例１〜３）下表１に示すように、実
施例１〜３では、正極活物質に粒径１μｍ以下の粒子の
重量が０．０１％で、比表面積がそれぞれ０．４、０．
６、１．０ｍ２／ｇのマンガン酸リチウムを用いて電池
を作製した。
施例１〜３では、正極活物質に粒径１μｍ以下の粒子の
重量が０．０１％で、比表面積がそれぞれ０．４、０．
６、１．０ｍ２／ｇのマンガン酸リチウムを用いて電池
を作製した。
【００１８】
【表１】
【００１９】（比較例１〜３）表１に示すように、比較
例１〜３では、正極活物質に粒径１μｍ以下の粒子の重
量が０．０２％で、比表面積がそれぞれ０．４、０．
６、１．０ｍ２／ｇのマンガン酸リチウムを用いた以外
は実施例１と同じ電池を作製した。
例１〜３では、正極活物質に粒径１μｍ以下の粒子の重
量が０．０２％で、比表面積がそれぞれ０．４、０．
６、１．０ｍ２／ｇのマンガン酸リチウムを用いた以外
は実施例１と同じ電池を作製した。
【００２０】（比較例４〜６）表１に示すように、比較
例４〜６では、正極活物質に粒径１μｍ以下の粒子の重
量が０．０３％で、比表面積がそれぞれ０．４、０．
６、１．０ｍ２／ｇのマンガン酸リチウムを用いた以外
は実施例１と同じ電池を作製した。
例４〜６では、正極活物質に粒径１μｍ以下の粒子の重
量が０．０３％で、比表面積がそれぞれ０．４、０．
６、１．０ｍ２／ｇのマンガン酸リチウムを用いた以外
は実施例１と同じ電池を作製した。
【００２１】＜試験・評価＞次に、以上のように作製し
た実施例及び比較例の各電池について、３時間率（３
Ｃ）の電流値で電池に異常現象が生じるまで充電する過
充電試験を行い、そのときの電池缶７表面の最高到達温
度を測定した。下表２に過充電試験の試験結果を示す。
た実施例及び比較例の各電池について、３時間率（３
Ｃ）の電流値で電池に異常現象が生じるまで充電する過
充電試験を行い、そのときの電池缶７表面の最高到達温
度を測定した。下表２に過充電試験の試験結果を示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】表２に示すように、比較例１〜６の電池
は、白煙を噴出し、最高到達温度が約４００゜Ｃであっ
たのに対して、粒径１μｍ以下の粒子の重量が０．０１
％のマンガン酸リチウムを用いた実施例１〜３の電池
は、過充電時においてもマンガン酸リチウムと非水電解
液との単位体積あたりの界面の面積を減少させること
で、酸素脱離反応による発熱を小さくできるので、白煙
の噴出もなく安全に電池機能が消失した。更に、実施例
のうち比表面積が０．６ｍ２／ｇ以下である実施例１及
び実施例２の電池は、マンガン酸リチウムと非水電解液
との界面の面積を小さくできマンガン酸リチウムと非水
電解液との連鎖反応を抑制できるので、最高到達温度が
１００゜Ｃ以下であり非常に安全である。
は、白煙を噴出し、最高到達温度が約４００゜Ｃであっ
たのに対して、粒径１μｍ以下の粒子の重量が０．０１
％のマンガン酸リチウムを用いた実施例１〜３の電池
は、過充電時においてもマンガン酸リチウムと非水電解
液との単位体積あたりの界面の面積を減少させること
で、酸素脱離反応による発熱を小さくできるので、白煙
の噴出もなく安全に電池機能が消失した。更に、実施例
のうち比表面積が０．６ｍ２／ｇ以下である実施例１及
び実施例２の電池は、マンガン酸リチウムと非水電解液
との界面の面積を小さくできマンガン酸リチウムと非水
電解液との連鎖反応を抑制できるので、最高到達温度が
１００゜Ｃ以下であり非常に安全である。
【００２４】なお、本実施形態では、負極活物質に非晶
質炭素を例示したが、これに限定されるものではなく、
リチウムイオンを挿入、脱挿入可能な天然黒鉛や、人造
の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料等でよく、そ
の粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状
等、特に制限されるものではない。
質炭素を例示したが、これに限定されるものではなく、
リチウムイオンを挿入、脱挿入可能な天然黒鉛や、人造
の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料等でよく、そ
の粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状
等、特に制限されるものではない。
【００２５】また、本実施形態では、量論組成のマンガ
ン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）を正極活物質として例
示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リ
チウム（例えば、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘＯ４）やマンガ
ン酸リチウムの一部を金属元素で置換又はドープしたリ
チウムマンガン複合酸化物（例えば、Ｌｉ１＋ｘＭｙＭ
ｎ２−ｘ−ｙＯ４，ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａ
ｌ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｖ、Ｇａ、Ｂ、Ｆの少なくとも
１種）を用いるようにしてもよい。
ン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）を正極活物質として例
示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リ
チウム（例えば、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘＯ４）やマンガ
ン酸リチウムの一部を金属元素で置換又はドープしたリ
チウムマンガン複合酸化物（例えば、Ｌｉ１＋ｘＭｙＭ
ｎ２−ｘ−ｙＯ４，ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａ
ｌ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｖ、Ｇａ、Ｂ、Ｆの少なくとも
１種）を用いるようにしてもよい。
【００２６】更に、本実施形態では、電解質としてＬｉ
ＰＦ６を使用した例を示したが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、Ｌｉ
ＢＦ ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、Ｃ
Ｆ３ＳＯＬｉなどやこれらの混合物を用いることができ
る。また、本実施形態では、非水電解液の溶媒にＥＣと
ＤＭＣとの混合溶媒を用いた例を示したが、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―ブチルラクト
ン、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、プロピオニトリルなど少なくとも１種以上
の混合溶媒を用いるようにしてもよく、混合配合比につ
いても限定されるものではない。
ＰＦ６を使用した例を示したが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、Ｌｉ
ＢＦ ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、Ｃ
Ｆ３ＳＯＬｉなどやこれらの混合物を用いることができ
る。また、本実施形態では、非水電解液の溶媒にＥＣと
ＤＭＣとの混合溶媒を用いた例を示したが、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―ブチルラクト
ン、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、プロピオニトリルなど少なくとも１種以上
の混合溶媒を用いるようにしてもよく、混合配合比につ
いても限定されるものではない。
【００２７】更にまた、本実施形態では、結着材にＰＶ
ＤＦを用いた例を示したが、テフロン（登録商標）、ポ
リエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴ
ム、ニトリルゴム、スチレン／ブタジエンゴム、多硫化
ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各
種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ
化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレ
ン、アクリル系樹脂などの重合体及びこれらの混合体な
どを用いることができる。
ＤＦを用いた例を示したが、テフロン（登録商標）、ポ
リエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴ
ム、ニトリルゴム、スチレン／ブタジエンゴム、多硫化
ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各
種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ
化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレ
ン、アクリル系樹脂などの重合体及びこれらの混合体な
どを用いることができる。
【００２８】また、本実施形態では、電池容器に円筒形
の電池缶を使用した例を示したが、本発明は電池の形状
についても限定されず、角形、その他の多角形の電池に
も適用可能である。また、高出力タイプの電池に本発明
を適用したが、本発明は電池のタイプについても限定さ
れず、高容量タイプの電池にも適用することができる。
の電池缶を使用した例を示したが、本発明は電池の形状
についても限定されず、角形、その他の多角形の電池に
も適用可能である。また、高出力タイプの電池に本発明
を適用したが、本発明は電池のタイプについても限定さ
れず、高容量タイプの電池にも適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
正極活物質の粒径１μｍ以下の粒子の重量を０．０１％
以下にすることで、マンガン酸リチウムと非水電解液と
の単位体積あたりの界面の面積を減少させ、酸素脱離反
応による発熱を小さくできるので、正極活物質と非水電
解液との連鎖的な反応を抑制することができ、高エネル
ギー密度、高出力でありながらも、安全性に優れた非水
電解液二次電池を提供することができる。
正極活物質の粒径１μｍ以下の粒子の重量を０．０１％
以下にすることで、マンガン酸リチウムと非水電解液と
の単位体積あたりの界面の面積を減少させ、酸素脱離反
応による発熱を小さくできるので、正極活物質と非水電
解液との連鎖的な反応を抑制することができ、高エネル
ギー密度、高出力でありながらも、安全性に優れた非水
電解液二次電池を提供することができる。
【図１】本発明が適用可能な実施形態の円筒形リチウム
二次電池の断面図である。
二次電池の断面図である。
６ 電極群 ７ 電池缶（電池容器） １１ 開裂弁（内圧低減機構） ２０ 円筒形リチウム二次電池（非水電解液二次電池）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 陽心 東京都中央区日本橋本町二丁目８番７号 新神戸電機株式会社内 (72)発明者 弘中 健介 東京都中央区日本橋本町二丁目８番７号 新神戸電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H029 AJ02 AJ12 AK03 AL06 AM03 AM05 AM07 BJ02 BJ14 BJ27 DJ16 HJ01 HJ05 HJ07 5H050 AA02 AA15 BA17 CA09 CB07 FA05 FA17 HA01 HA05 HA07
Claims (2)
- 【請求項１】 所定圧で内圧を開放する内圧開放機構を
有する電池容器内に、マンガン酸リチウム又はマンガン
酸リチウムの一部が他の金属元素で置換若しくはドープ
されたリチウムマンガン複合酸化物を正極活物質に用い
た正極と炭素材を負極活物質に用いた負極とを有した電
極群を非水電解液に浸潤させた非水電解液二次電池にお
いて、前記正極活物質は、粒径１μｍ以下の粒子の重量
が０．０１％以下であることを特徴とする非水電解液二
次電池。 - 【請求項２】 前記正極活物質は、比表面積が０．６ｍ
２／ｇ以下であることを特徴とする請求項１に記載の非
水電解液二次電池。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001030322A JP2002231242A (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 非水電解液二次電池 |
| US09/977,305 US6706446B2 (en) | 2000-12-26 | 2001-10-16 | Non-aqueous electrolytic solution secondary battery |
| EP01124876A EP1220343B1 (en) | 2000-12-26 | 2001-10-18 | Non-aqueous electrolytic solution secondary battery |
| TW090125980A TW522593B (en) | 2000-12-26 | 2001-10-19 | Non-aqueous electrolytic solution secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001030322A JP2002231242A (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 非水電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002231242A true JP2002231242A (ja) | 2002-08-16 |
Family
ID=18894552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001030322A Abandoned JP2002231242A (ja) | 2000-12-26 | 2001-02-07 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002231242A (ja) |
-
2001
- 2001-02-07 JP JP2001030322A patent/JP2002231242A/ja not_active Abandoned
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050331 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070301 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070327 |
|
| A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20070523 |