JP2003263978A - 非水電解質二次電池用正極及びそれを用いた非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池用正極及びそれを用いた非水電解質二次電池Info
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- JP2003263978A JP2003263978A JP2002065539A JP2002065539A JP2003263978A JP 2003263978 A JP2003263978 A JP 2003263978A JP 2002065539 A JP2002065539 A JP 2002065539A JP 2002065539 A JP2002065539 A JP 2002065539A JP 2003263978 A JP2003263978 A JP 2003263978A
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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】 高いエネルギー密度、優れた重負荷特性、及
び優れた低温特性を持つ正極及びそれを用いた非水電解
質二次電池を提供する。 【解決手段】 帯状の正極集電体の両側にリチウムニッ
ケルコバルトマンガン複合酸化物を含有する帯状の正極
活物質層を配した正極と、帯状の負極集電体に負極活物
質層を備えた負極と、非水電解質とを備える非水電解質
二次電池である。正極集電体の厚さＴ１と、正極活物質
層の厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ３）が、２．０≦（Ｔ２＋Ｔ
３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ３）≦２００μｍの関係を
満たすことを特徴とした。
び優れた低温特性を持つ正極及びそれを用いた非水電解
質二次電池を提供する。 【解決手段】 帯状の正極集電体の両側にリチウムニッ
ケルコバルトマンガン複合酸化物を含有する帯状の正極
活物質層を配した正極と、帯状の負極集電体に負極活物
質層を備えた負極と、非水電解質とを備える非水電解質
二次電池である。正極集電体の厚さＴ１と、正極活物質
層の厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ３）が、２．０≦（Ｔ２＋Ｔ
３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ３）≦２００μｍの関係を
満たすことを特徴とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池用正極及びそれを用いた非水電解質二次電池に関す
る。
池用正極及びそれを用いた非水電解質二次電池に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】非水電解質二次電池は従来の電池と比較
して高エネルギー密度、長寿命であり、例えば、携帯電
話、ノート型パソコンなどの電源として用いられてい
る。
して高エネルギー密度、長寿命であり、例えば、携帯電
話、ノート型パソコンなどの電源として用いられてい
る。
【０００３】このような非水電解質二次電池では、例え
ば、負極活物質に炭素質材料、正極活物質にリチウム遷
移金属複合酸化物、電解質にリチウム塩を支持塩とする
非水電解質が用いられているが、特に正極活物質は非水
電解質二次電池の放電容量、放電電圧、サイクル寿命特
性、安全性などの性能を決定する重要な構成要素であ
る。
ば、負極活物質に炭素質材料、正極活物質にリチウム遷
移金属複合酸化物、電解質にリチウム塩を支持塩とする
非水電解質が用いられているが、特に正極活物質は非水
電解質二次電池の放電容量、放電電圧、サイクル寿命特
性、安全性などの性能を決定する重要な構成要素であ
る。
【０００４】ところで、現在市販されている小型非水電
解質二次電池では、正極活物質として層状岩塩型構造を
有するコバルト酸リチウムが用いられているが、原材料
となるコバルトは希少金属で価格が不安定であり、ま
た、過充電時などの電池安全性の課題が多い。これに対
し、リチウムマンガン複合酸化物は、原材料となるマン
ガンの埋蔵量が多く、高温時の熱安定性も優れているた
め、電池コスト、電池安全性において他の複合酸化物よ
りも有利な正極活物質であり、その実用化のための研究
が盛んに行われている。
解質二次電池では、正極活物質として層状岩塩型構造を
有するコバルト酸リチウムが用いられているが、原材料
となるコバルトは希少金属で価格が不安定であり、ま
た、過充電時などの電池安全性の課題が多い。これに対
し、リチウムマンガン複合酸化物は、原材料となるマン
ガンの埋蔵量が多く、高温時の熱安定性も優れているた
め、電池コスト、電池安全性において他の複合酸化物よ
りも有利な正極活物質であり、その実用化のための研究
が盛んに行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、代表的
なリチウムマンガン複合酸化物は、スピネル構造の活物
質であり、リチウムイオン拡散係数は、層状構造の活物
質の１／１０〜１／１００程度と著しく小さいことが知
られている。
なリチウムマンガン複合酸化物は、スピネル構造の活物
質であり、リチウムイオン拡散係数は、層状構造の活物
質の１／１０〜１／１００程度と著しく小さいことが知
られている。
【０００６】従って、重負荷特性、及び低温特性は必ず
しも十分とは言えず、重負荷特性、及び低温特性の向上
が切望されていた。また、エネルギー密度の向上も望ま
れている。
しも十分とは言えず、重負荷特性、及び低温特性の向上
が切望されていた。また、エネルギー密度の向上も望ま
れている。
【０００７】本発明は上記のような事情に基づいて完成
されたものであって、リチウムマンガン複合酸化物を正
極活物質に含有するものにおいて、高いエネルギー密
度、優れた重負荷特性、及び優れた低温特性を持つ非水
電解質二次電池を提供することを目的とする。
されたものであって、リチウムマンガン複合酸化物を正
極活物質に含有するものにおいて、高いエネルギー密
度、優れた重負荷特性、及び優れた低温特性を持つ非水
電解質二次電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、かかる問
題点を解決し得る正極、及び、これを用いた非水電解質
二次電池を開発すべく鋭意研究を重ねた。その結果、帯
状の正極集電体の両側にリチウムニッケルコバルトマン
ガン複合酸化物を含有する帯状の正極活物質層を配した
正極において、正極集電体の厚さＴ１と、正極活物質層
の厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ３）とが一定の関係を満たす
と、高いエネルギー密度、優れた重負荷特性、及び優れ
た低温特性を持つ非水電解質二次電池が得られることを
見出した。
題点を解決し得る正極、及び、これを用いた非水電解質
二次電池を開発すべく鋭意研究を重ねた。その結果、帯
状の正極集電体の両側にリチウムニッケルコバルトマン
ガン複合酸化物を含有する帯状の正極活物質層を配した
正極において、正極集電体の厚さＴ１と、正極活物質層
の厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ３）とが一定の関係を満たす
と、高いエネルギー密度、優れた重負荷特性、及び優れ
た低温特性を持つ非水電解質二次電池が得られることを
見出した。
【０００９】即ち、請求項１の発明は、帯状の正極集電
体の両側にリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化
物を含有する帯状の正極活物質層を配した正極におい
て、前記正極集電体の厚さＴ１と、前記正極活物質層の
厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ３）とが、２．０≦（Ｔ２＋Ｔ
３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ３）≦２００μｍの関係を
満たすことを特徴とする非水電解質二次電池用正極とし
た。
体の両側にリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化
物を含有する帯状の正極活物質層を配した正極におい
て、前記正極集電体の厚さＴ１と、前記正極活物質層の
厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ３）とが、２．０≦（Ｔ２＋Ｔ
３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ３）≦２００μｍの関係を
満たすことを特徴とする非水電解質二次電池用正極とし
た。
【００１０】請求項２の発明は、帯状の正極集電体の両
側にリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を含
有する帯状の正極活物質層を配した正極と、帯状の負極
集電体に負極活物質層を備えた負極と、非水電解質とを
備える非水電解質二次電池において、前記正極集電体の
厚さＴ１と、前記正極活物質層の厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ
３）が、２．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋
Ｔ３）≦２００μｍの関係を満たすことを特徴とする非
水電解質二次電池とした。
側にリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を含
有する帯状の正極活物質層を配した正極と、帯状の負極
集電体に負極活物質層を備えた負極と、非水電解質とを
備える非水電解質二次電池において、前記正極集電体の
厚さＴ１と、前記正極活物質層の厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ
３）が、２．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋
Ｔ３）≦２００μｍの関係を満たすことを特徴とする非
水電解質二次電池とした。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実
施形態にかかる角形非水電解質二次電池１の概略断面図
である。この角形非水電解質二次電池１は、正極３と、
負極４とがセパレータ５を介して巻回された扁平巻状電
極群２と、電解質塩を含有した図示しない非水電解液と
を電池ケース６に収納してなるものである。
て、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実
施形態にかかる角形非水電解質二次電池１の概略断面図
である。この角形非水電解質二次電池１は、正極３と、
負極４とがセパレータ５を介して巻回された扁平巻状電
極群２と、電解質塩を含有した図示しない非水電解液と
を電池ケース６に収納してなるものである。
【００１２】そして、電池ケース６には、安全弁８を設
けた電池蓋７がレーザー溶接によって取り付けられ、正
極端子１０は正極リード１１を介して正極３と接続さ
れ、負極４は電池ケース６の内壁と接触により電気的に
接続されている。
けた電池蓋７がレーザー溶接によって取り付けられ、正
極端子１０は正極リード１１を介して正極３と接続さ
れ、負極４は電池ケース６の内壁と接触により電気的に
接続されている。
【００１３】そして、正極３は、図２に示すように例え
ばアルミニウム、ニッケル、又はステンレス製の正極集
電体１３の両面にリチウムイオンを吸蔵・放出する物質
を構成要素とする正極合剤からなる正極活物質層１５，
１６を設けた構造となっている。この正極活物質層１
５，１６は、正極活物質として、リチウムニッケルコバ
ルトマンガン複合酸化物を含有する。なお、リチウムニ
ッケルコバルトマンガン複合酸化物は、一般式ＬｉｗＮ
ｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２（ただし、０≦ｗ≦１．２、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１）で表される。なお、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎの一
部が、アルミニウムなどの他の金属で置換されていても
よい。
ばアルミニウム、ニッケル、又はステンレス製の正極集
電体１３の両面にリチウムイオンを吸蔵・放出する物質
を構成要素とする正極合剤からなる正極活物質層１５，
１６を設けた構造となっている。この正極活物質層１
５，１６は、正極活物質として、リチウムニッケルコバ
ルトマンガン複合酸化物を含有する。なお、リチウムニ
ッケルコバルトマンガン複合酸化物は、一般式ＬｉｗＮ
ｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２（ただし、０≦ｗ≦１．２、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１）で表される。なお、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎの一
部が、アルミニウムなどの他の金属で置換されていても
よい。
【００１４】このようなリチウムマンガン複合酸化物で
は、スピネル構造をとっており、理想的にはリチウムイ
オンが４配位８ａ位置、マンガンイオンが６配位１６ｄ
位置に存在する。リチウムイオンはマンガン酸素八面体
で構成された拡散経路を通じて移動することが可能であ
り、この特徴からスピネル構造型リチウムマンガン複合
酸化物は非水電解質電池の正極活物質として利用でき、
特に、非水電解質リチウム二次電池の正極活物質として
適している。
は、スピネル構造をとっており、理想的にはリチウムイ
オンが４配位８ａ位置、マンガンイオンが６配位１６ｄ
位置に存在する。リチウムイオンはマンガン酸素八面体
で構成された拡散経路を通じて移動することが可能であ
り、この特徴からスピネル構造型リチウムマンガン複合
酸化物は非水電解質電池の正極活物質として利用でき、
特に、非水電解質リチウム二次電池の正極活物質として
適している。
【００１５】そして、正極３は例えば以下のようにして
製造される。正極活物質をグラファイトやカーボンブラ
ック等の導電剤とポリフッ化ビニリデン等の結着剤と共
に混合して、正極合剤とする。そして、この正極合剤を
Ｎ−メチルピロリドン等の溶媒に分散させてスラリーと
する。これを正極集電体１３の両面に塗布、乾燥後、ロ
ールプレス等により圧縮平滑化して正極３が製造され
る。
製造される。正極活物質をグラファイトやカーボンブラ
ック等の導電剤とポリフッ化ビニリデン等の結着剤と共
に混合して、正極合剤とする。そして、この正極合剤を
Ｎ−メチルピロリドン等の溶媒に分散させてスラリーと
する。これを正極集電体１３の両面に塗布、乾燥後、ロ
ールプレス等により圧縮平滑化して正極３が製造され
る。
【００１６】ここで、正極３の正極集電体１３の厚みを
Ｔ１とし、正極活物質層１５，１６の厚みをそれぞれ、
Ｔ２、Ｔ３とする。本実施形態では、正極集電体１３の
厚さＴ１と、正極活物質層の厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ３）
とが、２．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ
３）≦２００μｍの関係を満たしている。
Ｔ１とし、正極活物質層１５，１６の厚みをそれぞれ、
Ｔ２、Ｔ３とする。本実施形態では、正極集電体１３の
厚さＴ１と、正極活物質層の厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ３）
とが、２．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ
３）≦２００μｍの関係を満たしている。
【００１７】（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１の値は、２．０≦
（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１であることを要し、好ましくは、
３．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、特に４．０≦（Ｔ２＋
Ｔ３）／Ｔ１であることが好ましい。（Ｔ２＋Ｔ３）／
Ｔ１の値が２．０未満の場合には、正極３に占める正極
集電体１３の割合が大きくなってしまいエネルギー密度
が低下するからである。
（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１であることを要し、好ましくは、
３．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、特に４．０≦（Ｔ２＋
Ｔ３）／Ｔ１であることが好ましい。（Ｔ２＋Ｔ３）／
Ｔ１の値が２．０未満の場合には、正極３に占める正極
集電体１３の割合が大きくなってしまいエネルギー密度
が低下するからである。
【００１８】さらに（Ｔ２＋Ｔ３）≦２００μｍである
ことを要し、好ましくは（Ｔ２＋Ｔ３）≦１８０μｍ、
特に（Ｔ２＋Ｔ３）≦１６０μｍであることが好まし
い。このように、２００μｍ以下である場合には、以下
の理由から重負荷時における放電容量の向上が図られる
と考えられる。
ことを要し、好ましくは（Ｔ２＋Ｔ３）≦１８０μｍ、
特に（Ｔ２＋Ｔ３）≦１６０μｍであることが好まし
い。このように、２００μｍ以下である場合には、以下
の理由から重負荷時における放電容量の向上が図られる
と考えられる。
【００１９】非水電解質二次電池では、放電時において
リチウムイオンが、負極４から正極３に電解質を介して
移動する。そして、正極３に移動してきたリチウムは、
正極３表面から内部に向かって、拡散していく。
リチウムイオンが、負極４から正極３に電解質を介して
移動する。そして、正極３に移動してきたリチウムは、
正極３表面から内部に向かって、拡散していく。
【００２０】ところが、リチウムイオンのリチウムマン
ガン複合酸化物中での拡散速度が遅いため、活物質層１
５，１６が２００μｍよりも厚いと、リチウムイオンが
正極３表面の正極活物質層１５，１６から正極３内部の
正極活物質層１５，１６、すなわち正極集電体１３近傍
の正極活物質層１５，１６に到達するまで非常に時間が
かかってしまう。
ガン複合酸化物中での拡散速度が遅いため、活物質層１
５，１６が２００μｍよりも厚いと、リチウムイオンが
正極３表面の正極活物質層１５，１６から正極３内部の
正極活物質層１５，１６、すなわち正極集電体１３近傍
の正極活物質層１５，１６に到達するまで非常に時間が
かかってしまう。
【００２１】この結果、正極集電体１３近傍の正極活物
質層１５，１６が有効に利用できずに重負荷時における
放電容量が低下してしまうのである。
質層１５，１６が有効に利用できずに重負荷時における
放電容量が低下してしまうのである。
【００２２】そこで、本実施形態では、（Ｔ２＋Ｔ３）
≦２００μｍであることとし、リチウムイオンが、正極
集電体１３近傍の正極活物質層１５，１６にも速やかに
移動して、正極集電体１３近傍の正極活物質層１５，１
６を有効に利用することにより、重負荷時における放電
容量の向上を図っているのである。
≦２００μｍであることとし、リチウムイオンが、正極
集電体１３近傍の正極活物質層１５，１６にも速やかに
移動して、正極集電体１３近傍の正極活物質層１５，１
６を有効に利用することにより、重負荷時における放電
容量の向上を図っているのである。
【００２３】なお、（Ｔ２＋Ｔ３）≦２００μｍとすれ
ば、リチウムイオンのリチウムマンガン複合酸化物中で
の拡散速度がさらに遅い低温時においても、放電容量を
確保することができる。
ば、リチウムイオンのリチウムマンガン複合酸化物中で
の拡散速度がさらに遅い低温時においても、放電容量を
確保することができる。
【００２４】このように正極集電体１３の厚さＴ１と、
正極活物質層１５，１６の厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ３）
が、２．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ
３）≦２００μｍの関係を満たす必要がある。
正極活物質層１５，１６の厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ３）
が、２．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ
３）≦２００μｍの関係を満たす必要がある。
【００２５】負極４は、図３に示すように例えば銅、ニ
ッケル、ステンレス製の負極集電体１７の両面にリチウ
ムイオンを吸蔵・放出する物質を構成要素とする負極合
剤からなる負極活物質層１９を設けた構造となってい
る。なお、両面のみならず、片面のみ負極活物質層１９
を設けた構造となっていても構わない。
ッケル、ステンレス製の負極集電体１７の両面にリチウ
ムイオンを吸蔵・放出する物質を構成要素とする負極合
剤からなる負極活物質層１９を設けた構造となってい
る。なお、両面のみならず、片面のみ負極活物質層１９
を設けた構造となっていても構わない。
【００２６】この負極４は例えば以下のようにして製造
される。負極活物質をポリフッ化ビニリデン等の結着剤
と共に混合して、負極合剤とする。そして、この負極合
剤をＮ−メチルピロリドン等の溶媒に分散させてスラリ
ーとする。これを負極集電体１７の両面に塗布、乾燥
後、ロールプレス等により圧縮平滑化して負極４が製造
される。
される。負極活物質をポリフッ化ビニリデン等の結着剤
と共に混合して、負極合剤とする。そして、この負極合
剤をＮ−メチルピロリドン等の溶媒に分散させてスラリ
ーとする。これを負極集電体１７の両面に塗布、乾燥
後、ロールプレス等により圧縮平滑化して負極４が製造
される。
【００２７】負極活物質としては、特に限定されず、例
えば公知のコークス類、ガラス状炭素類、グラファイト
類、難黒鉛化性炭素類、熱分解炭素類、炭素繊維などの
炭素質材料、あるいは金属リチウム、リチウム合金、ポ
リアセン、あるいは、酸化スズ系ガラス、リチウム／チ
タン複合酸化物、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブ
デン、酸化タングステン、酸化チタン、酸化スズ、酸化
硅素等の金属酸化物等を単独でまたは二種以上を混合し
て使用することができるが、特に、安全性の高さから炭
素質材料を用いるのが望ましい。
えば公知のコークス類、ガラス状炭素類、グラファイト
類、難黒鉛化性炭素類、熱分解炭素類、炭素繊維などの
炭素質材料、あるいは金属リチウム、リチウム合金、ポ
リアセン、あるいは、酸化スズ系ガラス、リチウム／チ
タン複合酸化物、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブ
デン、酸化タングステン、酸化チタン、酸化スズ、酸化
硅素等の金属酸化物等を単独でまたは二種以上を混合し
て使用することができるが、特に、安全性の高さから炭
素質材料を用いるのが望ましい。
【００２８】セパレータ５としては、特に限定されず、
例えば公知の織布、不織布、合成樹脂微多孔膜等を用い
ることができ、特に合成樹脂微多孔膜が好適に用いるこ
とができる。中でもポリエチレン及びポリプロピレン製
微多孔膜、又はこれらを複合した微多孔膜等のポリオレ
フィン系微多孔膜が、厚さ、膜強度、膜抵抗等の面で好
適に用いられる。
例えば公知の織布、不織布、合成樹脂微多孔膜等を用い
ることができ、特に合成樹脂微多孔膜が好適に用いるこ
とができる。中でもポリエチレン及びポリプロピレン製
微多孔膜、又はこれらを複合した微多孔膜等のポリオレ
フィン系微多孔膜が、厚さ、膜強度、膜抵抗等の面で好
適に用いられる。
【００２９】さらに高分子固体電解質等の固体電解質を
用いることで、セパレータを兼ねさせることもできる。
この場合、高分子固体電解質として多孔性高分子固体電
解質膜を使用する等して高分子固体電解質にさらに電解
液を含有させても良い。
用いることで、セパレータを兼ねさせることもできる。
この場合、高分子固体電解質として多孔性高分子固体電
解質膜を使用する等して高分子固体電解質にさらに電解
液を含有させても良い。
【００３０】本発明の非水電解質としては、非水電解液
又は固体電解質のいずれも使用することができる。非水
電解液を用いる場合には特に限定されず、例えばエチレ
ンカーボネートとメチルエチルカーボネートとの混合溶
媒あるいはエチレンカーボネートとジメチルカーボネー
トとの混合溶媒を用いる。前記混合溶媒に、プロピレン
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、トリフルオロプロピレンカーボネート、γ−ブ
チロラクトン、２−メチル−γ−ブチロラクトン、アセ
チル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、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、テトラヒドロフラン、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、酢酸メ
チル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸
エチル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、ジプロピルカーボネー
ト、メチルプロピルカーボネート、エチルイソプロピル
カーボネート、ジブチルカーボネート等を単独でまたは
二種以上用いてこれを混合して使用しても良い。
又は固体電解質のいずれも使用することができる。非水
電解液を用いる場合には特に限定されず、例えばエチレ
ンカーボネートとメチルエチルカーボネートとの混合溶
媒あるいはエチレンカーボネートとジメチルカーボネー
トとの混合溶媒を用いる。前記混合溶媒に、プロピレン
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、トリフルオロプロピレンカーボネート、γ−ブ
チロラクトン、２−メチル−γ−ブチロラクトン、アセ
チル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、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、テトラヒドロフラン、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、酢酸メ
チル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸
エチル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、ジプロピルカーボネー
ト、メチルプロピルカーボネート、エチルイソプロピル
カーボネート、ジブチルカーボネート等を単独でまたは
二種以上用いてこれを混合して使用しても良い。
【００３１】非水電解液の溶質としての電解質塩は、特
に限定されず例えばＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、Ｌｉ
ＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３Ｃ
Ｆ２ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３、ＬｉＮ
（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２等を
単独でまたは二種以上を混合して使用することができ
る。電解質塩としては中でもＬｉＰＦ６を用いるのが好
ましい。
に限定されず例えばＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、Ｌｉ
ＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３Ｃ
Ｆ２ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３、ＬｉＮ
（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２等を
単独でまたは二種以上を混合して使用することができ
る。電解質塩としては中でもＬｉＰＦ６を用いるのが好
ましい。
【００３２】固体電解質としては、公知の固体電解質を
用いることができ、例えば無機固体電解質、ポリマー固
体電解質を用いることができる。
用いることができ、例えば無機固体電解質、ポリマー固
体電解質を用いることができる。
【００３３】
【実施例】以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れに限定されるものではない。実施例１〜７、比較例１
〜４では、図１に示す角形非水電解質二次電池１を作製
した。まず、正極活物質として、ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ２
を粉砕し、レーザー回折法で得られる累積５０％粒径が
１５μｍのＬｉＮｉＣｏＭｎＯ２粉末とした。そして、
ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ２９０重量部と、導電剤のアセチレ
ンブラック５重量部と、結着剤のポリフッ化ビニリデン
５重量部とを混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを適
宜加えて分散させ、スラリーを調製した。このスラリー
を表１に示すように、厚さ（Ｔ１）が、２０〜６８μｍ
のアルミ製の正極集電体１３の両面に均一に塗布、乾燥
させた後、ロールプレスで圧縮成形することにより正極
３を作製した。この正極３の作製の際、スラリーの塗布
量、ロールプレスで圧縮圧力を調整することによって、
表１に示す正極活物質層１５，１６の厚さ（Ｔ２＋Ｔ
３）、（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１の値が異なる正極３を用意
した。なお、実施例１〜７、比較例１〜４では、この正
極３のみそれぞれ異なり後述する他の構成要素は同一と
した。
れに限定されるものではない。実施例１〜７、比較例１
〜４では、図１に示す角形非水電解質二次電池１を作製
した。まず、正極活物質として、ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ２
を粉砕し、レーザー回折法で得られる累積５０％粒径が
１５μｍのＬｉＮｉＣｏＭｎＯ２粉末とした。そして、
ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ２９０重量部と、導電剤のアセチレ
ンブラック５重量部と、結着剤のポリフッ化ビニリデン
５重量部とを混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを適
宜加えて分散させ、スラリーを調製した。このスラリー
を表１に示すように、厚さ（Ｔ１）が、２０〜６８μｍ
のアルミ製の正極集電体１３の両面に均一に塗布、乾燥
させた後、ロールプレスで圧縮成形することにより正極
３を作製した。この正極３の作製の際、スラリーの塗布
量、ロールプレスで圧縮圧力を調整することによって、
表１に示す正極活物質層１５，１６の厚さ（Ｔ２＋Ｔ
３）、（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１の値が異なる正極３を用意
した。なお、実施例１〜７、比較例１〜４では、この正
極３のみそれぞれ異なり後述する他の構成要素は同一と
した。
【００３４】負極合剤は、鱗片状黒鉛９０重量部と、ポ
リフッ化ビニリデン１０重量部とを混合し、Ｎ−メチル
−２−ピロリドンを適宜加えて分散させ、スラリーを調
製した。このスラリーを厚さ１０μｍの銅製の負極集電
体１７に均一に塗布、乾燥させた後、ロールプレスで圧
縮成形することにより負極４を作製した。
リフッ化ビニリデン１０重量部とを混合し、Ｎ−メチル
−２−ピロリドンを適宜加えて分散させ、スラリーを調
製した。このスラリーを厚さ１０μｍの銅製の負極集電
体１７に均一に塗布、乾燥させた後、ロールプレスで圧
縮成形することにより負極４を作製した。
【００３５】セパレータ５には、厚さ２５μｍの微多孔
性ポリエチレンフィルムを用いた。
性ポリエチレンフィルムを用いた。
【００３６】上述の構成要素を用いて、定格容量６００
ｍＡｈで幅３０ｍｍ、高さ４８ｍｍ、厚み４．１５ｍｍ
の角形非水電解質二次電池１を作製した。
ｍＡｈで幅３０ｍｍ、高さ４８ｍｍ、厚み４．１５ｍｍ
の角形非水電解質二次電池１を作製した。
【００３７】非水電解質としては、エチレンカーボネー
ト（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを容積
比３０：７０で混合し、この溶液にＬｉＰＦ６を１．２
モル／リットル溶解したものを用いた。
ト（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを容積
比３０：７０で混合し、この溶液にＬｉＰＦ６を１．２
モル／リットル溶解したものを用いた。
【００３８】
【表１】
【００３９】（常温低負荷電池容量試験）上述の実施例
１〜７と比較例１〜４の角形非水電解質二次電池１を２
５℃、１Ｃ電流で４．２Ｖの定電流定電圧充電（初期充
電）を３時間行った後に、２５℃の環境下１Ｃの電流密
度で終止電圧２．５Ｖまで定電流放電を行う常温低負荷
電池容量試験を行った。なお、この常温低負荷電池容量
試験の容量をＣ１で表す。
１〜７と比較例１〜４の角形非水電解質二次電池１を２
５℃、１Ｃ電流で４．２Ｖの定電流定電圧充電（初期充
電）を３時間行った後に、２５℃の環境下１Ｃの電流密
度で終止電圧２．５Ｖまで定電流放電を行う常温低負荷
電池容量試験を行った。なお、この常温低負荷電池容量
試験の容量をＣ１で表す。
【００４０】（常温重負荷電池容量試験）上述の実施例
１〜７と比較例１〜４の角形非水電解質二次電池１を２
５℃、１Ｃ電流で４．２Ｖの定電流定電圧充電（初期充
電）を３時間行った後に、２５℃の環境下３Ｃの電流密
度で終止電圧２．５Ｖまで定電流放電を行う常温重負荷
電池容量試験を行った。ここで、常温重負荷電池容量試
験の放電容量をＣ２とし、上述の常温低負荷電池容量試
験の容量をＣ１とした場合に、重負荷特性は、Ｃ２／Ｃ
１で表される。
１〜７と比較例１〜４の角形非水電解質二次電池１を２
５℃、１Ｃ電流で４．２Ｖの定電流定電圧充電（初期充
電）を３時間行った後に、２５℃の環境下３Ｃの電流密
度で終止電圧２．５Ｖまで定電流放電を行う常温重負荷
電池容量試験を行った。ここで、常温重負荷電池容量試
験の放電容量をＣ２とし、上述の常温低負荷電池容量試
験の容量をＣ１とした場合に、重負荷特性は、Ｃ２／Ｃ
１で表される。
【００４１】（低温低負荷電池容量試験）上述の実施例
１〜７と比較例１〜４の角形非水電解質二次電池１を２
５℃、１Ｃ電流で４．２Ｖの定電流定電圧充電（初期充
電）を３時間行った後に、０℃の環境下に１０時間放置
後、１Ｃの電流密度で終止電圧２．５Ｖまで定電流放電
を行う低温低負荷電池容量試験を行った。ここで、低温
低負荷電池容量試験の放電容量をＣ３とし、上述の常温
低負荷電池容量試験の容量をＣ１とした場合に、低温負
荷特性は、Ｃ３／Ｃ１で表される。
１〜７と比較例１〜４の角形非水電解質二次電池１を２
５℃、１Ｃ電流で４．２Ｖの定電流定電圧充電（初期充
電）を３時間行った後に、０℃の環境下に１０時間放置
後、１Ｃの電流密度で終止電圧２．５Ｖまで定電流放電
を行う低温低負荷電池容量試験を行った。ここで、低温
低負荷電池容量試験の放電容量をＣ３とし、上述の常温
低負荷電池容量試験の容量をＣ１とした場合に、低温負
荷特性は、Ｃ３／Ｃ１で表される。
【００４２】（試験結果）常温低負荷電池容量試験、常
温重負荷電池容量試験、及び低温低負荷電池容量試験の
試験結果を表２に示す。
温重負荷電池容量試験、及び低温低負荷電池容量試験の
試験結果を表２に示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】まず、（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１の値が、常温
低負荷電池容量試験の容量Ｃ１に与える影響について検
討する。ここで、２．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１である
実施例１〜４は、２．０＞（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１の比較
例１〜２と比べて、エネルギー密度が増加したため放電
容量Ｃ１が大きいことが分かった。また、実施例２のＣ
１が、実施例１のＣ１よりも大きいことから、３．０≦
（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１であることが好ましいことが分か
った。さらに、実施例３のＣ１が、実施例２のＣ１より
も大きいことから、特に４．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１
であることが好ましいことが分かった。
低負荷電池容量試験の容量Ｃ１に与える影響について検
討する。ここで、２．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１である
実施例１〜４は、２．０＞（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１の比較
例１〜２と比べて、エネルギー密度が増加したため放電
容量Ｃ１が大きいことが分かった。また、実施例２のＣ
１が、実施例１のＣ１よりも大きいことから、３．０≦
（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１であることが好ましいことが分か
った。さらに、実施例３のＣ１が、実施例２のＣ１より
も大きいことから、特に４．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１
であることが好ましいことが分かった。
【００４５】次に、（Ｔ２＋Ｔ３）の値が、重負荷特性
Ｃ２／Ｃ１、低温負荷特性Ｃ３／Ｃ１に与える影響につ
いて検討する。ここで、（Ｔ２＋Ｔ３）≦２００μｍで
ある実施例５〜７のＣ２／Ｃ１は、（Ｔ２＋Ｔ３）＞２
００μｍである比較例３〜４のＣ２／Ｃ１と比べて大き
いことが分かった。また、実施例６のＣ２／Ｃ１が、実
施例７のＣ２／Ｃ１よりも大きいことから、（Ｔ２＋Ｔ
３）≦１８０μｍであることが好ましいことが分かっ
た。さらに、実施例５のＣ２／Ｃ１が、実施例６のＣ２
／Ｃ１よりも大きいことから、特に（Ｔ２＋Ｔ３）≦１
６０μｍであることが好ましいことが分かった。
Ｃ２／Ｃ１、低温負荷特性Ｃ３／Ｃ１に与える影響につ
いて検討する。ここで、（Ｔ２＋Ｔ３）≦２００μｍで
ある実施例５〜７のＣ２／Ｃ１は、（Ｔ２＋Ｔ３）＞２
００μｍである比較例３〜４のＣ２／Ｃ１と比べて大き
いことが分かった。また、実施例６のＣ２／Ｃ１が、実
施例７のＣ２／Ｃ１よりも大きいことから、（Ｔ２＋Ｔ
３）≦１８０μｍであることが好ましいことが分かっ
た。さらに、実施例５のＣ２／Ｃ１が、実施例６のＣ２
／Ｃ１よりも大きいことから、特に（Ｔ２＋Ｔ３）≦１
６０μｍであることが好ましいことが分かった。
【００４６】低温負荷特性Ｃ３／Ｃ１については、（Ｔ
２＋Ｔ３）≦２００μｍである実施例５〜７のＣ３／Ｃ
１は、（Ｔ２＋Ｔ３）＞２００μｍである比較例３〜４
のＣ３／Ｃ１と比べて大きいことが分かった。
２＋Ｔ３）≦２００μｍである実施例５〜７のＣ３／Ｃ
１は、（Ｔ２＋Ｔ３）＞２００μｍである比較例３〜４
のＣ３／Ｃ１と比べて大きいことが分かった。
【００４７】このような結果が得られたのは、活物質層
１５，１６が２００μｍよりも厚いと、リチウムイオン
が正極３表面の正極活物質層１５，１６から正極３内部
の正極活物質層１５，１６、すなわち正極集電体１３近
傍の正極活物質層１５，１６に到達するまで非常に時間
がかかってしまう。この結果、正極集電体１３近傍の正
極活物質層１５，１６が有効に利用できずに、重負荷特
性及び低温負荷特性が低下したものと考えられる。
１５，１６が２００μｍよりも厚いと、リチウムイオン
が正極３表面の正極活物質層１５，１６から正極３内部
の正極活物質層１５，１６、すなわち正極集電体１３近
傍の正極活物質層１５，１６に到達するまで非常に時間
がかかってしまう。この結果、正極集電体１３近傍の正
極活物質層１５，１６が有効に利用できずに、重負荷特
性及び低温負荷特性が低下したものと考えられる。
【００４８】以上の結果から、正極集電体の厚さＴ１
と、正極活物質層の厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ３）とが、
２．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ３）≦
２００μｍの関係を満たすと、高いエネルギー密度、優
れた重負荷特性、及び優れた低温特性を持つ非水電解質
二次電池が得られることが分かった。
と、正極活物質層の厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ３）とが、
２．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ３）≦
２００μｍの関係を満たすと、高いエネルギー密度、優
れた重負荷特性、及び優れた低温特性を持つ非水電解質
二次電池が得られることが分かった。
【００４９】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。
【００５０】上記した実施形態では、角形非水電解質二
次電池１として説明したが、電池構造は特に限定され
ず、円筒形、リチウムポリマー電池等としてもよいこと
は勿論である。
次電池１として説明したが、電池構造は特に限定され
ず、円筒形、リチウムポリマー電池等としてもよいこと
は勿論である。
【００５１】
【発明の効果】本発明による非水電解質二次電池用正極
及びそれを用いた非水電解質二次電池によれば、高いエ
ネルギー密度、優れた重負荷特性、及び優れた低温特性
を得ることができる。
及びそれを用いた非水電解質二次電池によれば、高いエ
ネルギー密度、優れた重負荷特性、及び優れた低温特性
を得ることができる。
【図１】本発明の一実施形態の角形非水電解質二次電池
の縦断面図
の縦断面図
【図２】本発明の一実施形態の正極の縦断面図
【図３】本発明の一実施形態の負極の縦断面図
３…正極
１３…正極集電体
１５…正極活物質層
１６…正極活物質層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H029 AJ02 AJ03 AK03 AL02 AL06
AL12 AM03 AM04 AM05 AM07
BJ02 BJ14 CJ08 CJ18 HJ04
5H050 AA06 AA08 BA17 CA08 CA09
CB02 CB07 CB12 FA02 FA05
GA10 GA20 HA04
Claims (2)
- 【請求項１】 帯状の正極集電体の両側にリチウムニッ
ケルコバルトマンガン複合酸化物を含有する帯状の正極
活物質層を配した正極において、 前記正極集電体の厚さＴ１と、前記正極活物質層の厚さ
の合計（Ｔ２＋Ｔ３）とが、２．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／
Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ３）≦２００μｍの関係を満たす
ことを特徴とする非水電解質二次電池用正極。 - 【請求項２】 帯状の正極集電体の両側にリチウムニッ
ケルコバルトマンガン複合酸化物を含有する帯状の正極
活物質層を配した正極と、 帯状の負極集電体に負極活物質層を備えた負極と、非水
電解質とを備える非水電解質二次電池において、 前記正極集電体の厚さＴ１と、前記正極活物質層の厚さ
の合計（Ｔ２＋Ｔ３）が、２．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ
１、且つ（Ｔ２＋Ｔ３）≦２００μｍの関係を満たすこ
とを特徴とする非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002065539A JP2003263978A (ja) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | 非水電解質二次電池用正極及びそれを用いた非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002065539A JP2003263978A (ja) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | 非水電解質二次電池用正極及びそれを用いた非水電解質二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003263978A true JP2003263978A (ja) | 2003-09-19 |
Family
ID=29197795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002065539A Pending JP2003263978A (ja) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | 非水電解質二次電池用正極及びそれを用いた非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003263978A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108611A1 (en) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Lg Chem, Ltd. | Cathode materials for lithium battery having higher performance |
| WO2007108610A1 (en) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Lg Chem, Ltd. | Stoichiometric lithium cobalt oxide and method for preparation of the same |
-
2002
- 2002-03-11 JP JP2002065539A patent/JP2003263978A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108611A1 (en) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Lg Chem, Ltd. | Cathode materials for lithium battery having higher performance |
| WO2007108610A1 (en) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Lg Chem, Ltd. | Stoichiometric lithium cobalt oxide and method for preparation of the same |
| US8932480B2 (en) | 2006-03-20 | 2015-01-13 | Lg Chem, Ltd. | Stoichiometric lithium cobalt oxide and method for preparation of the same |
| US8951435B2 (en) | 2006-03-20 | 2015-02-10 | Lg Chem, Ltd. | Cathode materials for lithium battery having higher performance |
| CN104979547A (zh) * | 2006-03-20 | 2015-10-14 | 株式会社Lg化学 | 化学计量的锂钴氧化物及其制备方法 |
| US9564636B2 (en) | 2006-03-20 | 2017-02-07 | Lg Chem, Ltd. | Stoichiometric lithium cobalt oxide and method for preparation of the same |
| US9567240B2 (en) | 2006-03-20 | 2017-02-14 | Lg Chem, Ltd. | Cathode materials for lithium battery having higher performance |
| CN104979547B (zh) * | 2006-03-20 | 2018-02-06 | 株式会社Lg化学 | 化学计量的锂钴氧化物及其制备方法 |
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