JP2003123738A - 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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- JP2003123738A JP2003123738A JP2001316765A JP2001316765A JP2003123738A JP 2003123738 A JP2003123738 A JP 2003123738A JP 2001316765 A JP2001316765 A JP 2001316765A JP 2001316765 A JP2001316765 A JP 2001316765A JP 2003123738 A JP2003123738 A JP 2003123738A
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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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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、安価で、高いエネルギー密度を有
し、安全性に優れ、特に、優れた高率放電特性を有する
非水電解質二次電池を提供する。 【解決手段】 リチウムイオンを含む正極活物質の粒子
を含有する正極と、リチウムイオン伝導性の非水電解質
と、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質を含有
する負極とからなる非水電解質二次電池において、前記
正極活物質の粒子が各粒子内にリチウムニッケル複合酸
化物とリチウムマンガン複合酸化物とを含み、かつ前記
リチウムニッケル複合酸化物の平均粒子径が前記リチウ
ムマンガン複合酸化物の平均粒子径よりも小さいことを
特徴とする非水電解質二次電池。
し、安全性に優れ、特に、優れた高率放電特性を有する
非水電解質二次電池を提供する。 【解決手段】 リチウムイオンを含む正極活物質の粒子
を含有する正極と、リチウムイオン伝導性の非水電解質
と、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質を含有
する負極とからなる非水電解質二次電池において、前記
正極活物質の粒子が各粒子内にリチウムニッケル複合酸
化物とリチウムマンガン複合酸化物とを含み、かつ前記
リチウムニッケル複合酸化物の平均粒子径が前記リチウ
ムマンガン複合酸化物の平均粒子径よりも小さいことを
特徴とする非水電解質二次電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池に関する。
池に関する。
【０００２】
【従来の技術】正極と、負極と、有機溶媒や高分子固体
電解質などの非水系電解質とからなり、充電により繰り
返し使用が可能な非水電解質二次電池は、携帯用機器等
の電源として近年広く研究されている。この非水電解質
二次電池のうち、リチウムイオンが正極および負極に挿
入・脱離することにより充放電を行うリチウムイオン電
池は、高いエネルギー密度を有しているため、携帯電
話、携帯用パソコン、ビデオカメラ等の電源として広く
用いられている。このリチウムイオン電池の正極活物質
としては、ＬｉＣｏＯ２が、高いエネルギー密度を有す
ることや合成が容易であることから既に実用化されてい
る。
電解質などの非水系電解質とからなり、充電により繰り
返し使用が可能な非水電解質二次電池は、携帯用機器等
の電源として近年広く研究されている。この非水電解質
二次電池のうち、リチウムイオンが正極および負極に挿
入・脱離することにより充放電を行うリチウムイオン電
池は、高いエネルギー密度を有しているため、携帯電
話、携帯用パソコン、ビデオカメラ等の電源として広く
用いられている。このリチウムイオン電池の正極活物質
としては、ＬｉＣｏＯ２が、高いエネルギー密度を有す
ることや合成が容易であることから既に実用化されてい
る。
【０００３】しかし、近年のリチウムイオン電池の需要
拡大に伴う更なる量産化を考えた場合、ＬｉＣｏＯ２の
原料であるコバルトは埋蔵量が少ないため原料調達に支
障をきたすおそれがある。また、価格が高いため材料コ
ストの低減が困難であるという問題点もある。
拡大に伴う更なる量産化を考えた場合、ＬｉＣｏＯ２の
原料であるコバルトは埋蔵量が少ないため原料調達に支
障をきたすおそれがある。また、価格が高いため材料コ
ストの低減が困難であるという問題点もある。
【０００４】そこで近年、ＬｉＣｏＯ２に代わってＬｉ
ＮｉＯ２やＬｉＭｎ２Ｏ４を正極活物質とする試みがな
されている。ＬｉＮｉＯ２は、原料のニッケルがコバル
トと比較して安価であるのみならず、ＬｉＣｏＯ２と同
様に高いエネルギー密度を有する。また、ＬｉＭｎ２Ｏ
４は、原料のマンガンがニッケルと比較しても更に安価
であるし、過充電時における安全性にも優れている。
ＮｉＯ２やＬｉＭｎ２Ｏ４を正極活物質とする試みがな
されている。ＬｉＮｉＯ２は、原料のニッケルがコバル
トと比較して安価であるのみならず、ＬｉＣｏＯ２と同
様に高いエネルギー密度を有する。また、ＬｉＭｎ２Ｏ
４は、原料のマンガンがニッケルと比較しても更に安価
であるし、過充電時における安全性にも優れている。
【０００５】しかし、ＬｉＮｉＯ２については、過充電
時に結晶構造の変化により発熱するため、この熱により
電池が分解・破裂するおそれがある等、安全面で問題が
ある。一方、ＬｉＭｎ２Ｏ４については、ＬｉＣｏＯ２
やＬｉＮｉＯ２に比べて容量が低く、また繰り返し充放
電を行った場合に結晶構造の変化に起因する容量劣化が
起こるという問題点がある。
時に結晶構造の変化により発熱するため、この熱により
電池が分解・破裂するおそれがある等、安全面で問題が
ある。一方、ＬｉＭｎ２Ｏ４については、ＬｉＣｏＯ２
やＬｉＮｉＯ２に比べて容量が低く、また繰り返し充放
電を行った場合に結晶構造の変化に起因する容量劣化が
起こるという問題点がある。
【０００６】これらの問題点を解決するため特開平１１
−３６９８号において、リチウムマンガン複合酸化物
と、リチウムコバルト複合酸化物やリチウムニッケル複
合酸化物を混合することにより、安価で容量や充放電サ
イクル特性に優れた正極活物質を得る方法が提案されて
いる。
−３６９８号において、リチウムマンガン複合酸化物
と、リチウムコバルト複合酸化物やリチウムニッケル複
合酸化物を混合することにより、安価で容量や充放電サ
イクル特性に優れた正極活物質を得る方法が提案されて
いる。
【０００７】しかし、近年、携帯型機器に対する小型化
要求に伴い、当該機器の電源として使用される二次電池
に対しても更なる小型化が要求されている。このような
状況の下では、前述の方法のように異なる種類のリチウ
ム遷移金属複合酸化物を単に混合するだけでは正極活物
質の充填密度を高めることができないため、単位容積あ
たりのエネルギー密度を十分に向上させることはできな
いという問題点があった。
要求に伴い、当該機器の電源として使用される二次電池
に対しても更なる小型化が要求されている。このような
状況の下では、前述の方法のように異なる種類のリチウ
ム遷移金属複合酸化物を単に混合するだけでは正極活物
質の充填密度を高めることができないため、単位容積あ
たりのエネルギー密度を十分に向上させることはできな
いという問題点があった。
【０００８】一方、電気自動車やハイブリッド車向けの
電源として用いる場合には発進・加速時に大きなパワー
を要するので、当該二次電池には優れた高率放電特性が
必要とされる。この点については以下のような問題点が
あった。すなわち、リチウムニッケル複合酸化物の平均
粒子径がリチウムマンガン複合酸化物の平均粒子径より
も大きい場合には、リチウムニッケル複合酸化物の反応
性がリチウムマンガン複合酸化物と比較して相対的に低
下してしまう。その結果、リチウムニッケル複合酸化物
の有する優れた高率放電特性を効果的に発揮させること
ができないために十分な高率放電特性の非水電解質二次
電池を得ることができなくなってしまうというものであ
る。
電源として用いる場合には発進・加速時に大きなパワー
を要するので、当該二次電池には優れた高率放電特性が
必要とされる。この点については以下のような問題点が
あった。すなわち、リチウムニッケル複合酸化物の平均
粒子径がリチウムマンガン複合酸化物の平均粒子径より
も大きい場合には、リチウムニッケル複合酸化物の反応
性がリチウムマンガン複合酸化物と比較して相対的に低
下してしまう。その結果、リチウムニッケル複合酸化物
の有する優れた高率放電特性を効果的に発揮させること
ができないために十分な高率放電特性の非水電解質二次
電池を得ることができなくなってしまうというものであ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであって、その目的は、安価で、高い
エネルギー密度を有し、安全性に優れ、特に、優れた高
率放電特性を有する非水電解質二次電池を提供すること
である。
みてなされたものであって、その目的は、安価で、高い
エネルギー密度を有し、安全性に優れ、特に、優れた高
率放電特性を有する非水電解質二次電池を提供すること
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、リチ
ウムイオンを含む正極活物質の粒子を含有する正極と、
リチウムイオン伝導性の非水電解質と、リチウムイオン
を吸蔵放出可能な負極活物質を含有する負極とからなる
非水電解質二次電池において、前記正極活物質の粒子が
各粒子内にリチウムニッケル複合酸化物とリチウムマン
ガン複合酸化物とを含み、かつ前記リチウムニッケル複
合酸化物の平均粒子径が前記リチウムマンガン複合酸化
物の平均粒子径よりも小さいことを特徴とする。
ウムイオンを含む正極活物質の粒子を含有する正極と、
リチウムイオン伝導性の非水電解質と、リチウムイオン
を吸蔵放出可能な負極活物質を含有する負極とからなる
非水電解質二次電池において、前記正極活物質の粒子が
各粒子内にリチウムニッケル複合酸化物とリチウムマン
ガン複合酸化物とを含み、かつ前記リチウムニッケル複
合酸化物の平均粒子径が前記リチウムマンガン複合酸化
物の平均粒子径よりも小さいことを特徴とする。
【００１１】請求項２の発明は、請求項１に記載の非水
電解質二次電池において、前記正極活物質の各粒子に含
まれる前記リチウムニッケル複合酸化物の平均粒子径が
前記リチウムマンガン複合酸化物の平均粒子径の１０％
以上５０％以下であることを特徴とする。
電解質二次電池において、前記正極活物質の各粒子に含
まれる前記リチウムニッケル複合酸化物の平均粒子径が
前記リチウムマンガン複合酸化物の平均粒子径の１０％
以上５０％以下であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の作用および効果】請求項１の発明においては、
次のような作用および効果が得られる。
次のような作用および効果が得られる。
【００１３】まず、正極活物質の原料として高価で希少
なコバルトを用いなくてすむことから、原料調達が容易
になるし、また材料コストの低減が可能となる。
なコバルトを用いなくてすむことから、原料調達が容易
になるし、また材料コストの低減が可能となる。
【００１４】次に、正極活物質として、高いエネルギー
密度を有するリチウムニッケル複合酸化物と安全性に優
れたリチウムマンガン複合酸化物とを用いるので、エネ
ルギー密度が高く、安全性に優れた非水電解質二次電池
を得ることができる。
密度を有するリチウムニッケル複合酸化物と安全性に優
れたリチウムマンガン複合酸化物とを用いるので、エネ
ルギー密度が高く、安全性に優れた非水電解質二次電池
を得ることができる。
【００１５】そして、正極活物質の粒子において、各粒
子内にリチウムニッケル複合酸化物とリチウムマンガン
複合酸化物とを含有しているので、単に両者を混合した
場合に比べてリチウムニッケル複合酸化物とリチウムマ
ンガン複合酸化物の充填密度を高くすることができる。
その結果、単に両者を混合した場合よりも単位容積あた
りのエネルギー密度が高い非水電解質二次電池を得るこ
とができる。
子内にリチウムニッケル複合酸化物とリチウムマンガン
複合酸化物とを含有しているので、単に両者を混合した
場合に比べてリチウムニッケル複合酸化物とリチウムマ
ンガン複合酸化物の充填密度を高くすることができる。
その結果、単に両者を混合した場合よりも単位容積あた
りのエネルギー密度が高い非水電解質二次電池を得るこ
とができる。
【００１６】更に、リチウムニッケル複合酸化物の平均
粒子径がリチウムマンガン複合酸化物の平均粒子径より
も小さいために、正極活物質中におけるリチウムニッケ
ル複合酸化物の反応性がリチウムマンガン複合酸化物と
比較して相対的に高くなる。その結果、リチウムニッケ
ル複合酸化物の有する優れた高率放電特性を効果的に発
現させることができるので、当該正極活物質を使用する
ことにより高率放電特性に優れた非水電解質二次電池を
得ることができる。
粒子径がリチウムマンガン複合酸化物の平均粒子径より
も小さいために、正極活物質中におけるリチウムニッケ
ル複合酸化物の反応性がリチウムマンガン複合酸化物と
比較して相対的に高くなる。その結果、リチウムニッケ
ル複合酸化物の有する優れた高率放電特性を効果的に発
現させることができるので、当該正極活物質を使用する
ことにより高率放電特性に優れた非水電解質二次電池を
得ることができる。
【００１７】請求項２の発明においては、請求項１の発
明と同様に、安価で、高いエネルギー密度を有し、安全
性に優れた非水電解質二次電池を得ることができる。こ
れに加えて、前記リチウムニッケル複合酸化物の平均粒
子径がリチウムマンガン複合酸化物の平均粒子径の５０
％以下であるために、リチウムニッケル複合酸化物の有
する優れた高率放電特性を十分に発現させることができ
るので、請求項１の発明よりも高率放電特性に優れた非
水電解質二次電池を得ることができる。また、前記リチ
ウムニッケル複合酸化物の平均粒子径がリチウムマンガ
ン複合酸化物の平均粒子径の１０％以上であることか
ら、取り扱い時の発塵が抑えられるので作業性が向上す
る。
明と同様に、安価で、高いエネルギー密度を有し、安全
性に優れた非水電解質二次電池を得ることができる。こ
れに加えて、前記リチウムニッケル複合酸化物の平均粒
子径がリチウムマンガン複合酸化物の平均粒子径の５０
％以下であるために、リチウムニッケル複合酸化物の有
する優れた高率放電特性を十分に発現させることができ
るので、請求項１の発明よりも高率放電特性に優れた非
水電解質二次電池を得ることができる。また、前記リチ
ウムニッケル複合酸化物の平均粒子径がリチウムマンガ
ン複合酸化物の平均粒子径の１０％以上であることか
ら、取り扱い時の発塵が抑えられるので作業性が向上す
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】リチウムニッケル複合酸化物につ
いては、層状岩塩構造を有するＬｉＮｉＯ２を代表的に
用いることができる。
いては、層状岩塩構造を有するＬｉＮｉＯ２を代表的に
用いることができる。
【００１９】リチウムニッケル複合酸化物は、ニッケル
以外の金属を化学量論以上に添加して調製するなどによ
って、結晶格子中のニッケル原子の一部をこれらの金属
で置換することができる。このようにニッケル原子と置
換可能な金属元素としては、Ｌｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｓ
ｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｎ等の金属元素
を挙げることができる。上記の金属元素の中では、Ｃｏ
及び／又はＡｌによりニッケル原子を置換するのが好ま
しい。また、上述した金属元素の中から選ばれた複数の
金属元素によりニッケル原子を置換することもできる。
ただし、結晶構造を安定させることができるならば、ニ
ッケル原子と置換される金属元素の種類はこれに限定さ
れない。
以外の金属を化学量論以上に添加して調製するなどによ
って、結晶格子中のニッケル原子の一部をこれらの金属
で置換することができる。このようにニッケル原子と置
換可能な金属元素としては、Ｌｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｓ
ｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｎ等の金属元素
を挙げることができる。上記の金属元素の中では、Ｃｏ
及び／又はＡｌによりニッケル原子を置換するのが好ま
しい。また、上述した金属元素の中から選ばれた複数の
金属元素によりニッケル原子を置換することもできる。
ただし、結晶構造を安定させることができるならば、ニ
ッケル原子と置換される金属元素の種類はこれに限定さ
れない。
【００２０】ニッケル以外の金属元素により結晶格子中
のニッケル原子の一部が置換されたリチウムニッケル複
合酸化物は、層状岩塩構造を有する場合には通常、組成
式ＬｉｘＮｉ１−ｙＭｙＯ２−ｚ（Ｍは置換した金属元
素、０≦ｘ≦１．５、０＜ｙ≦１、−０．５≦ｚ≦０．
５）で表すことができる。ただし、結晶構造を安定させ
ることができるならば、リチウムニッケル複合酸化物の
組成比はこれに限定されない。
のニッケル原子の一部が置換されたリチウムニッケル複
合酸化物は、層状岩塩構造を有する場合には通常、組成
式ＬｉｘＮｉ１−ｙＭｙＯ２−ｚ（Ｍは置換した金属元
素、０≦ｘ≦１．５、０＜ｙ≦１、−０．５≦ｚ≦０．
５）で表すことができる。ただし、結晶構造を安定させ
ることができるならば、リチウムニッケル複合酸化物の
組成比はこれに限定されない。
【００２１】リチウムマンガン複合酸化物については、
スピネル構造を持つＬｉＭｎ２Ｏ４であってもよく、ま
た、層状岩塩構造を持つＬｉＭｎＯ２であってもよい。
スピネル構造を持つＬｉＭｎ２Ｏ４であってもよく、ま
た、層状岩塩構造を持つＬｉＭｎＯ２であってもよい。
【００２２】リチウムマンガン複合酸化物については、
マンガン以外の金属を化学量論以上に添加して調製する
などによって、結晶格子中のマンガン原子の一部をこれ
らの金属で置換することができる。このようにマンガン
原子と置換可能な金属元素としては、Ｌｉ、Ｂ、Ａｌ、
Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ等を
挙げることができる。上記の金属元素の中では、Ａｌ及
び／又はＬｉによりマンガン原子を置換するのが好まし
い。また、上述した金属元素の中から選ばれた複数の金
属元素によりマンガン原子を置換することもできる。た
だし、結晶構造を安定させることができるならば、マン
ガン原子と置換される金属元素の種類はこれに限定され
ない。
マンガン以外の金属を化学量論以上に添加して調製する
などによって、結晶格子中のマンガン原子の一部をこれ
らの金属で置換することができる。このようにマンガン
原子と置換可能な金属元素としては、Ｌｉ、Ｂ、Ａｌ、
Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ等を
挙げることができる。上記の金属元素の中では、Ａｌ及
び／又はＬｉによりマンガン原子を置換するのが好まし
い。また、上述した金属元素の中から選ばれた複数の金
属元素によりマンガン原子を置換することもできる。た
だし、結晶構造を安定させることができるならば、マン
ガン原子と置換される金属元素の種類はこれに限定され
ない。
【００２３】マンガン以外の金属元素により結晶格子中
のマンガン原子の一部が置換されたリチウムマンガン複
合酸化物は、スピネル構造を有する場合には通常、組成
式ＬｉｘＭｎ２−ｙＭｙＯ４−ｚ（Ｍは置換した金属元
素、０≦ｘ≦１．５、０＜ｙ≦１、−０．５≦ｚ≦０．
５）で表すことができる。ただし、結晶構造を安定させ
ることができるならば、リチウムマンガン複合酸化物の
組成比はこれに限定されない。
のマンガン原子の一部が置換されたリチウムマンガン複
合酸化物は、スピネル構造を有する場合には通常、組成
式ＬｉｘＭｎ２−ｙＭｙＯ４−ｚ（Ｍは置換した金属元
素、０≦ｘ≦１．５、０＜ｙ≦１、−０．５≦ｚ≦０．
５）で表すことができる。ただし、結晶構造を安定させ
ることができるならば、リチウムマンガン複合酸化物の
組成比はこれに限定されない。
【００２４】本発明においては、上述したリチウムニッ
ケル複合酸化物粒子から少なくとも１種類を選び、かつ
リチウムマンガン複合酸化物粒子から少なくとも１種類
を選び、これらを混合した後にスラリー化し、このスラ
リーを乾燥することによって、リチウムニッケル複合酸
化物とリチウムマンガン複合酸化物とを各粒子内に含む
正極活物質を製造できる。
ケル複合酸化物粒子から少なくとも１種類を選び、かつ
リチウムマンガン複合酸化物粒子から少なくとも１種類
を選び、これらを混合した後にスラリー化し、このスラ
リーを乾燥することによって、リチウムニッケル複合酸
化物とリチウムマンガン複合酸化物とを各粒子内に含む
正極活物質を製造できる。
【００２５】両複合酸化物の好ましい混合比は、リチウ
ムニッケル複合酸化物とリチウムマンガン複合酸化物と
の合計量に対してリチウムマンガン複合酸化物の割合
が、通常１０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下であり、よ
り好ましくは２０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下であ
る。リチウムマンガン複合酸化物の割合が少なすぎると
過充電時に電池が分解・破裂するおそれがある。一方、
リチウムマンガン複合酸化物の割合が多すぎると、電池
容量の不足、充放電サイクル特性の悪化という問題が生
じるおそれがある。
ムニッケル複合酸化物とリチウムマンガン複合酸化物と
の合計量に対してリチウムマンガン複合酸化物の割合
が、通常１０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下であり、よ
り好ましくは２０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下であ
る。リチウムマンガン複合酸化物の割合が少なすぎると
過充電時に電池が分解・破裂するおそれがある。一方、
リチウムマンガン複合酸化物の割合が多すぎると、電池
容量の不足、充放電サイクル特性の悪化という問題が生
じるおそれがある。
【００２６】リチウムニッケル複合酸化物とリチウムマ
ンガン複合酸化物とを混合する場合、湿式によっても乾
式によっても良いが、得られたスラリーを続いて乾燥処
理することができるので、処理手順の簡便性から湿式に
より混合するのが好ましい。湿式混合において通常使用
する媒体としては水を用いることができるが、有機溶媒
を用いることもできる。
ンガン複合酸化物とを混合する場合、湿式によっても乾
式によっても良いが、得られたスラリーを続いて乾燥処
理することができるので、処理手順の簡便性から湿式に
より混合するのが好ましい。湿式混合において通常使用
する媒体としては水を用いることができるが、有機溶媒
を用いることもできる。
【００２７】上述のスラリーは、例えば５０℃〜３００
℃の温度で、スプレードライヤー（噴霧乾燥機）による
噴霧乾燥により乾燥される。当該乾燥工程により、リチ
ウムマンガン複合酸化物とリチウムニッケル複合酸化物
とを各粒子内に含む正極活物質を製造することができ
る。
℃の温度で、スプレードライヤー（噴霧乾燥機）による
噴霧乾燥により乾燥される。当該乾燥工程により、リチ
ウムマンガン複合酸化物とリチウムニッケル複合酸化物
とを各粒子内に含む正極活物質を製造することができ
る。
【００２８】リチウムニッケル複合酸化物の粒子、リチ
ウムマンガン複合酸化物の粒子、正極活物質の粒子の平
均粒子径については、日機装製マイクロトラックＵＰＡ
およびＨＲＡを用い、レーザー回折・散乱法により測定
した。
ウムマンガン複合酸化物の粒子、正極活物質の粒子の平
均粒子径については、日機装製マイクロトラックＵＰＡ
およびＨＲＡを用い、レーザー回折・散乱法により測定
した。
【００２９】上記正極活物質においてリチウムニッケル
複合酸化物の平均粒子径がリチウムマンガン複合酸化物
の平均粒子径よりも大きい場合には、リチウムニッケル
複合酸化物の反応性がリチウムマンガン複合酸化物と比
較して相対的に低くなるため、リチウムニッケル複合酸
化物の有する優れた高率放電特性を十分に発現させるこ
とができなくなる。従って、リチウムニッケル複合酸化
物の平均粒子径はリチウムマンガン複合酸化物の平均粒
子径よりも小さいことを要する。取り扱い時の発塵など
を考慮すると、好ましくは、リチウムニッケル複合酸化
物の平均粒子径がリチウムマンガン複合酸化物の平均粒
子径の１０％以上５０％以下である。
複合酸化物の平均粒子径がリチウムマンガン複合酸化物
の平均粒子径よりも大きい場合には、リチウムニッケル
複合酸化物の反応性がリチウムマンガン複合酸化物と比
較して相対的に低くなるため、リチウムニッケル複合酸
化物の有する優れた高率放電特性を十分に発現させるこ
とができなくなる。従って、リチウムニッケル複合酸化
物の平均粒子径はリチウムマンガン複合酸化物の平均粒
子径よりも小さいことを要する。取り扱い時の発塵など
を考慮すると、好ましくは、リチウムニッケル複合酸化
物の平均粒子径がリチウムマンガン複合酸化物の平均粒
子径の１０％以上５０％以下である。
【００３０】
【実施例】＜実施例１＞平均粒子径１０μｍＬｉＮｉＯ
２をジェットミルにより乾式粉砕して得た平均粒子径
０．１μｍのＬｉＮｉＯ２１００ｇと、平均粒子径１０
μｍのＬｉＭｎ２Ｏ４１００ｇを１Ｌのポリエチレン製
容器に秤量し、これに純粋１００ｇを加えた後、ホモジ
ナイザーにより湿式粉砕して平均粒子径０．２μｍとな
ったＬｉＭｎ２Ｏ４スラリーと、純水１００ｇとを混合
し、再度ホモジナイザーにより湿式粉砕・混合を実施し
たスラリーをスプレードライヤーを用いて噴霧乾燥した
ところ、平均粒子径５μｍの、層状岩塩構造のリチウム
ニッケル複合酸化物とスピネル型リチウムマンガン複合
酸化物との両者を含む正極活物質が得られた。
２をジェットミルにより乾式粉砕して得た平均粒子径
０．１μｍのＬｉＮｉＯ２１００ｇと、平均粒子径１０
μｍのＬｉＭｎ２Ｏ４１００ｇを１Ｌのポリエチレン製
容器に秤量し、これに純粋１００ｇを加えた後、ホモジ
ナイザーにより湿式粉砕して平均粒子径０．２μｍとな
ったＬｉＭｎ２Ｏ４スラリーと、純水１００ｇとを混合
し、再度ホモジナイザーにより湿式粉砕・混合を実施し
たスラリーをスプレードライヤーを用いて噴霧乾燥した
ところ、平均粒子径５μｍの、層状岩塩構造のリチウム
ニッケル複合酸化物とスピネル型リチウムマンガン複合
酸化物との両者を含む正極活物質が得られた。
【００３１】得られた正極活物質９１重量部に、結着剤
であるポリフッ化ビニリデン６重量部と、導電剤である
アセチレンブラック３重量部とを混合した。これにＮ−
メチル−ピロリドンを適宜加えてペースト状に調製した
後、その合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に
塗布した。これを乾燥した後、加圧し、厚さが２００μ
ｍ、幅１７５ｍｍの大きさに切り出して正極板を作成し
た。
であるポリフッ化ビニリデン６重量部と、導電剤である
アセチレンブラック３重量部とを混合した。これにＮ−
メチル−ピロリドンを適宜加えてペースト状に調製した
後、その合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に
塗布した。これを乾燥した後、加圧し、厚さが２００μ
ｍ、幅１７５ｍｍの大きさに切り出して正極板を作成し
た。
【００３２】負極ホスト物質としてのグラファイト８６
部と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン１４部とを
混合してペースト状に調製した後、その合剤を厚さ２０
μｍの銅箔からなる集電体の表面に塗布した。これを乾
燥した後、加圧し、１５０μｍ、幅１８０ｍｍの大きさ
に切り出して負極板を作成した。
部と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン１４部とを
混合してペースト状に調製した後、その合剤を厚さ２０
μｍの銅箔からなる集電体の表面に塗布した。これを乾
燥した後、加圧し、１５０μｍ、幅１８０ｍｍの大きさ
に切り出して負極板を作成した。
【００３３】セパレータには厚さ３５μｍ、幅２００ｍ
ｍのポリエチレン微多孔膜を用いた。
ｍのポリエチレン微多孔膜を用いた。
【００３４】これら正極板、セパレータ、負極板を順に
重ね合わせ、ポリエチレンの巻芯を中心としてその周囲
に長円渦状に巻いた後、電池ケースに収納した。電池ケ
ースは直径６６ｍｍ、高さ２２０ｍｍの円筒形で、材質
はステンレス３０４である。
重ね合わせ、ポリエチレンの巻芯を中心としてその周囲
に長円渦状に巻いた後、電池ケースに収納した。電池ケ
ースは直径６６ｍｍ、高さ２２０ｍｍの円筒形で、材質
はステンレス３０４である。
【００３５】電解液にはＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／ｌ含む
エチレンカーボネート：ジエチルカーボネート＝１：１
（体積比）の混合溶媒を用いた。
エチレンカーボネート：ジエチルカーボネート＝１：１
（体積比）の混合溶媒を用いた。
【００３６】この電池を用いて、２．５ｍＡ／ｃｍ２の
電流密度で充放電した際の正極層単位容積あたりの放電
容量を測定したところ、１６０ｍＡｈ／ｃｍ３であっ
た。
電流密度で充放電した際の正極層単位容積あたりの放電
容量を測定したところ、１６０ｍＡｈ／ｃｍ３であっ
た。
【００３７】＜実施例２＞平均粒子径１０μｍＬｉＮｉ
Ｏ２をジェットミルにより乾式粉砕して得た平均粒子径
０．１μｍのＬｉＮｉＯ２１００ｇと、平均粒子径１５
μｍのＬｉＭｎＯ ４１００ｇをホモジナイザーにより湿
式粉砕して得た平均粒子径０．３μｍのＬｉＭｎ２Ｏ４
のスラリーとを用いた以外は実施例１と同様の手法によ
り正極活物質を調製したところ、平均粒子径７．５μｍ
の正極活物質が得られた。
Ｏ２をジェットミルにより乾式粉砕して得た平均粒子径
０．１μｍのＬｉＮｉＯ２１００ｇと、平均粒子径１５
μｍのＬｉＭｎＯ ４１００ｇをホモジナイザーにより湿
式粉砕して得た平均粒子径０．３μｍのＬｉＭｎ２Ｏ４
のスラリーとを用いた以外は実施例１と同様の手法によ
り正極活物質を調製したところ、平均粒子径７．５μｍ
の正極活物質が得られた。
【００３８】このようにして得られた正極活物質につい
て実施例１と同様の方法により放電容量を測定したとこ
ろ、１５０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
て実施例１と同様の方法により放電容量を測定したとこ
ろ、１５０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
【００３９】＜実施例３＞平均粒子径１０μｍＬｉＮｉ
Ｏ２をジェットミルにより乾式粉砕して得た平均粒子径
０．１μｍのＬｉＮｉＯ２１００ｇと、平均粒子径２０
μｍのＬｉＭｎＯ ４１００ｇをホモジナイザーにより湿
式粉砕して得た平均粒子径０．４μｍのＬｉＭｎ２Ｏ４
のスラリーとを用いた以外は実施例１と同様の手法によ
り正極活物質を調製したところ、平均粒子径１０μｍの
正極活物質が得られた。
Ｏ２をジェットミルにより乾式粉砕して得た平均粒子径
０．１μｍのＬｉＮｉＯ２１００ｇと、平均粒子径２０
μｍのＬｉＭｎＯ ４１００ｇをホモジナイザーにより湿
式粉砕して得た平均粒子径０．４μｍのＬｉＭｎ２Ｏ４
のスラリーとを用いた以外は実施例１と同様の手法によ
り正極活物質を調製したところ、平均粒子径１０μｍの
正極活物質が得られた。
【００４０】このようにして得られた正極活物質につい
て実施例１と同様の方法により放電容量を測定したとこ
ろ、１４０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
て実施例１と同様の方法により放電容量を測定したとこ
ろ、１４０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
【００４１】＜実施例４＞平均粒子径５μｍＬｉＮｉＯ
２をジェットミルにより乾式粉砕して得た平均粒子径
０．０５μｍのＬｉＮｉＯ２１００ｇと、平均粒子径１
０μｍのＬｉＭｎＯ ４１００ｇをホモジナイザーにより
湿式粉砕して得た平均粒子径０．２μｍのＬｉＭｎ２Ｏ
４のスラリーとを用いた以外は実施例１と同様の手法に
より正極活物質を調製したところ、平均粒子径３μｍの
正極活物質が得られた。
２をジェットミルにより乾式粉砕して得た平均粒子径
０．０５μｍのＬｉＮｉＯ２１００ｇと、平均粒子径１
０μｍのＬｉＭｎＯ ４１００ｇをホモジナイザーにより
湿式粉砕して得た平均粒子径０．２μｍのＬｉＭｎ２Ｏ
４のスラリーとを用いた以外は実施例１と同様の手法に
より正極活物質を調製したところ、平均粒子径３μｍの
正極活物質が得られた。
【００４２】このようにして得られた正極活物質につい
て実施例１と同様の方法により放電容量を測定したとこ
ろ、１５０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
て実施例１と同様の方法により放電容量を測定したとこ
ろ、１５０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
【００４３】＜実施例５＞平均粒子径１０μｍＬｉＮｉ
Ｏ２をジェットミルにより乾式粉砕して得た平均粒子径
０．１μｍのＬｉＮｉＯ２１００ｇと平均粒子径１０μ
ｍのＬｉＭｎ２Ｏ ４１００ｇとを、１Ｌポリエチレン容
器に分取し、水２００ｇを加えてスラリーを調製した。
このスラリーをホモジナイザー処理することなく、実施
例１と同様の条件で噴霧乾燥したところ、平均粒子径１
２μｍの、層状岩塩構造のリチウムニッケル複合酸化物
とスピネル型リチウムマンガン複合酸化物との両者を含
む正極活物質が得られた。
Ｏ２をジェットミルにより乾式粉砕して得た平均粒子径
０．１μｍのＬｉＮｉＯ２１００ｇと平均粒子径１０μ
ｍのＬｉＭｎ２Ｏ ４１００ｇとを、１Ｌポリエチレン容
器に分取し、水２００ｇを加えてスラリーを調製した。
このスラリーをホモジナイザー処理することなく、実施
例１と同様の条件で噴霧乾燥したところ、平均粒子径１
２μｍの、層状岩塩構造のリチウムニッケル複合酸化物
とスピネル型リチウムマンガン複合酸化物との両者を含
む正極活物質が得られた。
【００４４】このようにして得られた正極活物質につい
て実施例１と同様の方法により放電容量を測定したとこ
ろ、１００ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
て実施例１と同様の方法により放電容量を測定したとこ
ろ、１００ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
【００４５】
【比較例】＜比較例１＞平均粒子径０．１μｍのＬｉＮ
ｉＯ２１００ｇと平均粒子径１０μｍのＬｉＭｎ２Ｏ４
１００ｇとを１Ｌポリエチレン容器に分取し、水を加え
ること無く密栓し、振とう機にかけて十分に乾式混合を
行った。
ｉＯ２１００ｇと平均粒子径１０μｍのＬｉＭｎ２Ｏ４
１００ｇとを１Ｌポリエチレン容器に分取し、水を加え
ること無く密栓し、振とう機にかけて十分に乾式混合を
行った。
【００４６】このようにして得られた正極活物質につい
て実施例１と同様の方法により放電容量を測定したとこ
ろ、９０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
て実施例１と同様の方法により放電容量を測定したとこ
ろ、９０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
【００４７】＜比較例２＞平均粒子径２０μｍＬｉＮｉ
Ｏ２をジェットミルにより乾式粉砕して得た平均粒子径
０．２μｍのＬｉＮｉＯ２１００ｇと、平均粒子径１０
μｍのＬｉＭｎＯ ４１００ｇをホモジナイザーにより湿
式粉砕して得た平均粒子径０．２μｍのＬｉＭｎ２Ｏ４
のスラリーとを用いた以外は実施例１と同様の手法によ
り正極活物質を調製したところ、平均粒子径７．５μｍ
の正極活物質が得られた。
Ｏ２をジェットミルにより乾式粉砕して得た平均粒子径
０．２μｍのＬｉＮｉＯ２１００ｇと、平均粒子径１０
μｍのＬｉＭｎＯ ４１００ｇをホモジナイザーにより湿
式粉砕して得た平均粒子径０．２μｍのＬｉＭｎ２Ｏ４
のスラリーとを用いた以外は実施例１と同様の手法によ
り正極活物質を調製したところ、平均粒子径７．５μｍ
の正極活物質が得られた。
【００４８】このようにして得られた正極活物質につい
て実施例１と同様の方法により放電容量を測定したとこ
ろ、１２０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
て実施例１と同様の方法により放電容量を測定したとこ
ろ、１２０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H029 AJ01 AJ12 AJ14 AK03 AK19
AL07 AM03 AM05 AM07 EJ04
EJ12 HJ05
5H050 AA02 AA08 AA15 AA19 BA17
CA08 CA09 CB08 EA10 EA24
HA05
Claims (2)
- 【請求項１】 リチウムイオンを含む正極活物質の粒子
を含有する正極と、リチウムイオン伝導性の非水電解質
と、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質を含有
する負極とからなる非水電解質二次電池において、前記
正極活物質の粒子が各粒子内にリチウムニッケル複合酸
化物とリチウムマンガン複合酸化物とを含み、かつ前記
リチウムニッケル複合酸化物の平均粒子径が前記リチウ
ムマンガン複合酸化物の平均粒子径よりも小さいことを
特徴とする非水電解質二次電池。 - 【請求項２】 前記正極活物質の各粒子に含まれる前記
リチウムニッケル複合酸化物の平均粒子径が前記リチウ
ムマンガン複合酸化物の平均粒子径の１０％以上５０％
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
質二次電池。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001316765A JP3610943B2 (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001316765A JP3610943B2 (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 非水電解質二次電池 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2003123738A true JP2003123738A (ja) | 2003-04-25 |
| JP3610943B2 JP3610943B2 (ja) | 2005-01-19 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007207626A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Nissan Motor Co Ltd | リチウムイオン二次電池および組電池、並びにこれらを搭載した車両 |
| JP2007294397A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-11-08 | Hitachi Maxell Ltd | 非水二次電池およびその使用方法 |
| JP2007294396A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-11-08 | Hitachi Maxell Ltd | 非水二次電池およびその使用方法 |
| JP2008532221A (ja) * | 2005-02-23 | 2008-08-14 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウムイオン移動度及び電池容量が改良された二次バッテリー |
-
2001
- 2001-10-15 JP JP2001316765A patent/JP3610943B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2008532221A (ja) * | 2005-02-23 | 2008-08-14 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウムイオン移動度及び電池容量が改良された二次バッテリー |
| JP2011181528A (ja) * | 2005-02-23 | 2011-09-15 | Lg Chem Ltd | リチウムイオン移動度及び電池容量が改良された二次バッテリー |
| JP2014029881A (ja) * | 2005-02-23 | 2014-02-13 | Lg Chem Ltd | リチウムイオン移動度及び電池容量が改良された二次バッテリー |
| US9276259B2 (en) | 2005-02-23 | 2016-03-01 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery of improved lithium ion mobility and cell capacity |
| JP2016042490A (ja) * | 2005-02-23 | 2016-03-31 | エルジー・ケム・リミテッド | カソード活性材料、電極及びリチウムイオン移動度及び電池容量が改良された二次バッテリー |
| US9666862B2 (en) | 2005-02-23 | 2017-05-30 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery of improved lithium ion mobility and cell capacity |
| JP2007207626A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Nissan Motor Co Ltd | リチウムイオン二次電池および組電池、並びにこれらを搭載した車両 |
| JP2007294397A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-11-08 | Hitachi Maxell Ltd | 非水二次電池およびその使用方法 |
| JP2007294396A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-11-08 | Hitachi Maxell Ltd | 非水二次電池およびその使用方法 |
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