JP2003282048A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 正極活物質に、マンガンとニッケルとのモル
比が等しいLia MnbNib Co1-2b2 で表される
遷移金属複合酸化物を用いた非水電解質二次電池におい
て、その正極における放電特性を改善し、特に、高電流
で放電を行った場合においても十分な放電容量が得られ
るようにする。 【解決手段】 正極集電体に正極合剤が付与された正極
11と、負極12と、非水電解液14とを備えた非水電解質二
次電池において、上記の正極合剤が、Lia Mn b Ni
b Co1-2b2 (式中、a,bは、0≦a≦1.1及び
0<b≦0.5の条件を満たす。)で表される正極活物
質と、結着剤と、導電剤とを含み、この正極合剤中に結
着剤が0.8〜3重量%の範囲で含有されると共に、こ
の正極合剤の密度が3.0g/cm3 以上になるように
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、正極集電体に正
極合剤が付与された正極と、負極と、非水電解液とを備
えた非水電解質二次電池に係り、特に、その正極を改良
して、非水電解質二次電池における高率放電特性を向上
させた点に特徴を有するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、高出力,高エネルギー密度の新型
電池の1つとして、非水電解液を用いて、リチウムの酸
化,還元を利用した高起電力の非水電解質二次電池が利
用されるようになった。
【0003】ここで、このような非水電解質二次電池に
おいては、その正極における正極活物質として、リチウ
ムイオンの吸蔵,放出が可能なリチウム・遷移金属複合
酸化物が用いられており、一般には、リチウム・コバル
ト複合酸化物のLiCoO2が広く利用されている。
【0004】しかし、リチウム・コバルト複合酸化物の
原料となるコバルトは高価であり、またこのようなリチ
ウム・コバルト複合酸化物を正極活物質に用いた非水電
解質二次電池の場合、このリチウム・コバルト複合酸化
物からリチウムが放出された充電状態において、この複
合酸化物におけるコバルトの酸化数が高くなり、この複
合酸化物が非水電解液と反応し、特に、高温条件下にお
いて反応が激しくなり、これにより非水電解質二次電池
における電池容量が低下する等の様々な問題があった。
【0005】このため、近年においては、非水電解質二
次電池における正極活物質に、コバルト以外のニッケル
やマンガン等の遷移金属を使用したリチウム・遷移金属
複合酸化物を用いることが検討されるようになった。
【0006】そして、特許第2561556号公報や、
特許第3244314号公報等においては、正極活物質
にコバルトとニッケルとマンガンとを含むリチウム・遷
移金属複合酸化物を用いた非水電解質二次電池が提案さ
れており、特に、コバルトとニッケルとマンガンとを含
むリチウム・遷移金属複合酸化物において、マンガンと
ニッケルとのモル比が等しいLiMnx Nix Co1-2x
2 で表される材料を用いた場合には、充電状態におい
ても、この複合酸化物が非水電解液と反応するのが抑制
されて高い熱的安定性を示すということが、Elect
rochemical and Solid−Stat
e Letters,4(12)A200−A203
(2001)等の文献において報告されている。
【0007】しかし、マンガンとニッケルとのモル比が
等しい上記の化学式で示されるコバルトとニッケルとマ
ンンガンとを含むリチウム・遷移金属複合酸化物を正極
活物質に使用した場合、この正極における放電特性が悪
くなり、特に、高電流で放電を行った場合に放電容量が
大きく減少し、高率放電特性が悪いという問題があっ
た。
【0008】また、正極における放電特性を改善するた
め、例えば、特開平11−176446号公報等におい
ては、正極活物質に導電剤である繊維状炭素と粒状炭素
との混合物を加えること等が提案されているが、このよ
うにした場合においても、高率放電特性を十分に改善す
ることができなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、正極活物
質にマンガンとニッケルとのモル比が等しい上記の化学
式で示されるコバルトとニッケルとマンガンとを含むリ
チウム・遷移金属複合酸化物を用いた非水電解質二次電
池における上記のような問題を解決することを課題とす
るものであり、上記のような正極活物質に用いた正極に
おける放電特性を改善し、特に、高電流で放電を行った
場合においても十分な放電容量が得られるようにするこ
とを課題とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係る非水電解
質二次電池においては、上記のような課題を解決するた
め、正極集電体に正極合剤が付与された正極と、負極
と、非水電解液とを備えた非水電解質二次電池におい
て、上記の正極合剤が、Lia Mnb Nib Co1- 2b
2 (式中、a,bは、0≦a≦1.1及び0<b≦0.
5の条件を満たす。)で表される正極活物質と、結着剤
と、導電剤とを含み、この正極合剤中に結着剤が0.8
〜3重量%の範囲で含有されると共に、この正極合剤の
密度が3.0g/cm3 以上になるようにしたのであ
る。
【0011】そして、この発明における非水電解質二次
電池のように、Lia Mnb NibCo1-2b2 で表さ
れる正極活物質を用いると、上記のように非水電解質二
次電池を充電させた状態においても、この正極活物質が
非水電解液と反応するのが抑制されるようになる。
【0012】また、この発明における非水電解質二次電
池のように、上記の正極活物質と結着剤と導電剤とを含
む正極合剤中に、結着剤が0.8〜3重量%の範囲で含
有されると共に、この正極合剤の密度が3.0g/cm
3 以上になるようにすると、上記の正極活物質粒子相互
の有効接触面積が増加して、正極内における電子移動が
スムーズになり、正極における放電特性が改善され、高
電流で放電を行った場合においても、十分な放電容量が
得られるようになる。ここで、正極合剤中における結着
剤の量が少なくすると、正極活物質粒子相互の有効接触
面積が増加するが、結着剤の量が少なくなり過ぎると、
正極活物質粒子相互や正極集電体に対する正極活物質粒
子の接着性が低下して、正極活物質粒子が剥離されやす
くなるため、上記のように正極合剤中に、結着剤が0.
8重量%以上含有されるようにする。
【0013】また、この発明における非水電解質二次電
池においては、上記のように正極合剤中に導電剤を含有
させているため、この導電剤により正極内における電子
移動がスムーズになり、正極における放電特性が向上す
る。
【0014】ここで、正極合剤中に含有させる導電剤と
しては、公知の様々な導電剤を用いることができ、例え
ば、導電性の炭素材料を用いることができ、特に、正極
内における電子移動をさらにスムーズにして、正極にお
ける放電特性をさらに向上させるためには、アセチレン
ブラックやケッチェンブラック等の非晶質炭素材料を用
いることが好ましい。
【0015】また、上記のように炭素材料からなる導電
剤を正極合剤中に含有させるにあたり、その量が少ない
と、上記のような効果が十分に得られない一方、その量
が多くなり過ぎると、炭素材料からなる導電剤を接着さ
せるために多くの結着剤が消費されて、正極活物質粒子
相互や正極集電体に対する正極活物質粒子の接着性が低
下して、正極活物質粒子が剥離されやすくなる。このた
め、炭素材料からなる導電剤を正極合剤中に1〜3重量
%の範囲で含有させることが好ましい。
【0016】また、この発明における非水電解質二次電
池において、上記の非水電解液としては、従来より使用
されている公知の非水電解液を用いることができる。
【0017】そして、この非水電解液における溶媒とし
ては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカー
ボネート、ブチレンカーボネート等の環状炭酸エステル
や、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネ―
ト、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネー
ト、エチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピル
カーボネート等の鎖状炭酸エステルや、酢酸メチル、酢
酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピ
オン酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類や、
テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、
1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,
2−ジエトキシエタン等のエーテル類や、アセトニトリ
ル等のニトリル類や、ジメチルホルムアミド等のアミド
類等を使用することができ、これらを単独又は複数組み
合わせて使用することができる。
【0018】ここで、上記の環状炭酸エステルと鎖状炭
酸エステルとを混合させた混合溶媒を使用する場合、環
状炭酸エステルの量が多くなると、非水電解液の粘度が
高くなり、上記のように密度が3.0g/cm3 以上に
なった正極合剤中に非水電解液がうまく浸透しなくなっ
て、非水電解質二次電池における充放電特性が低下する
ため、上記の混合溶媒中における環状炭酸エステルの量
を30体積%以下にすることが好ましい。
【0019】また、上記の非水電解液において上記の溶
媒に溶解させる溶質としても、公知の溶質を用いること
ができ、例えば、LiPF6 、LiBF4 、LiClO
4 、LiCF3 SO3 、LiAsF6 、LiN(CF3
SO2 2 等のリチウム化合物を使用することができ
る。
【0020】また、この発明における非水電解質二次電
池において、上記の負極における負極活物質としても、
公知のものを用いることができ、金属リチウムや、Li
−Al,Li−In,Li−Sn,Li−Pb,Li−
Bi,Li−Ga,Li−Sr,Li−Si,Li−Z
n,Li−Cd,Li−Ca,Li−Ba等のリチウム
合金の他に、リチウムイオンの吸蔵,放出が可能な黒
鉛,コークス,有機物焼成体等の炭素材料を用いること
ができる。
【0021】
【実施例】以下、この発明に係る非水電解質二次電池に
ついて、実施例を挙げて具体的に説明すると共に、この
実施例における非水電解質二次電池の場合、高電流で放
電を行った場合においても十分な放電容量が得られるこ
とを、比較例を挙げて明らかにする。なお、この発明に
おける非水電解質二次電池は、下記の実施例に示したも
のに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施できるものである。
【0022】(実施例1)実施例1においては、正極を
作製するにあたり、LiOHと、Mn0.33Ni0. 33Co
0.33(OH)2 とを1:1のモル比にして、石川式らい
かい乳鉢により混合した後、この混合物を空気雰囲気中
において1000℃で20時間熱処理し、その後、これ
を粉砕して平均粒径が約5μmになったLiMn0.33
0.33Co 0.332 で表される正極活物質を得た。
【0023】そして、このようにして得た正極活物質
と、導電剤である非晶質炭素材料のアセチレンブラック
と、結着剤のポリフッ化ビニリデンとが94:3:3の
重量比率になった正極合剤にN−メチルピロリドン液を
加え、これらを混練して正極合剤のスラリーを作製し
た。
【0024】次いで、このスラリーを厚みが20μmの
アルミニウム箔からなる正極集電体の上に塗布し、これ
を乾燥させた後、これを圧延ローラにより圧延させて、
正極集電体の上に密度が3.2g/cm3 になった正極
合剤が付与された正極を作製した。なお、上記の正極合
剤中における結着剤の割合は上記のように3重量%にな
っている。
【0025】そして、図1に示すような試験セル容器1
0内において、上記のように作製した正極を作用極11
に用いる一方、負極となる対極12と参照極13とにそ
れぞれ金属リチウムを用い、また非水電解液14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30:70の体積比率で混合させた
混合溶媒に、ヘキサフルオロリン酸リチウムLiPF6
を1mol/lの割合で溶解させたものを使用して、実
施例1の試験用電池を作製した。
【0026】(実施例2)実施例2においては、上記の
実施例1における正極の作製において、上記の正極活物
質と、導電剤である非晶質炭素材料のアセチレンブラッ
クと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとが95:3:2
の重量比率になった正極合剤を用い、それ以外は、実施
例1の場合と同様にして正極を作製した。そして、正極
合剤の密度が3.2g/cm3 、正極合剤中における結
着剤の割合が2重量%になったこの正極を、上記の作用
極11に使用して実施例2の試験用電池を作製した。
【0027】(実施例3)実施例3においては、上記の
実施例1における正極の作製において、上記の正極活物
質と、導電剤である非晶質炭素材料のアセチレンブラッ
クと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとが96.2:
3:0.8の重量比率になった正極合剤を用い、それ以
外は、実施例1の場合と同様にして正極を作製した。そ
して、正極合剤の密度が3.2g/cm3 、正極合剤中
における結着剤の割合が0.8重量%になったこの正極
を、上記の作用極11に使用して実施例3の試験用電池
を作製した。
【0028】(比較例1)比較例1においては、上記の
実施例1における正極の作製において、上記の正極活物
質と、導電剤である非晶質炭素材料のアセチレンブラッ
クと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとが93:3:4
の重量比になった正極合剤を用い、それ以外は、実施例
1の場合と同様にして正極を作製した。そして、正極合
剤の密度が3.2g/cm3 、正極合剤中における結着
剤の割合が4重量%になったこの正極を、上記の作用極
11に使用して比較例1の試験用電池を作製した。
【0029】(比較例2)比較例2においては、上記の
実施例1における正極の作製において、上記の正極活物
質と、導電剤である非晶質炭素材料のアセチレンブラッ
クと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとが92:3:5
の重量比になった正極合剤を用い、それ以外は、実施例
1の場合と同様にして正極を作製した。そして、正極合
剤の密度が3.2g/cm3 、正極合剤中における結着
剤の割合が5重量%になったこの正極を、上記の作用極
11に使用して比較例2の試験用電池を作製した。
【0030】(比較例3)比較例3においては、上記の
実施例1における正極の作製において、上記の正極活物
質と、導電剤である非晶質炭素材料のアセチレンブラッ
クと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとが96.5:
3:0.5の重量比になった正極合剤を用い、それ以外
は、実施例1の場合と同様にして正極を作製した。そし
て、正極合剤の密度が3.2g/cm3 、正極合剤中に
おける結着剤の割合が0.5重量%になったこの正極
を、上記の作用極11に使用して比較例3の試験用電池
を作製した。
【0031】そして、上記のように作製した実施例1〜
3及び比較例1〜3の各試験用電池を用い、それぞれ1
mA/cm2 の定電流で作用極の電位が4.3V(v
s.Li/Li+ )になるまで充電した後、1mA/c
2 の定電流で作用極の電位が2.75V(vs.Li
/Li+ )になるまで放電して、低電流での放電時にお
ける各正極活物質の単位重量当たりの放電容量QL (m
Ah/g)を測定した。
【0032】次いで、上記の各試験用電池をそれぞれ1
mA/cm2 の定電流で作用極の電位が4.3V(v
s.Li/Li+ )になるまで充電した後、6mA/c
2 の定電流で作用極の電位が2.75V(vs.Li
/Li+ )になるまで放電して、高電流での放電時にお
ける各正極活物質の単位重量当たりの放電容量QH (m
Ah/g)を測定し、下記の式により、低電流での放電
時における放電容量QLに対する高電流での放電時にお
ける放電容量QH の容量比率(%)を求め、その結果を
下記の表1に示した。
【0033】容量比率(%)=(QH /QL )×100
【0034】
【表1】
【0035】この結果から明らかなように、正極合剤中
における結着剤の割合が1〜3重量%の範囲になった正
極を用いた実施例1〜3の各試験用電池は、正極合剤中
における結着剤の割合が上記の範囲外になった正極を用
いた比較例1〜3の各試験用電池に比べて、高電流での
放電時における上記の容量比率が大きく増加しており、
高電流で放電を行った場合においても、十分な放電容量
が得られるようになっていた。
【0036】(実施例4)実施例4においては、上記の
実施例1における正極の作製において、上記の正極活物
質と、導電剤である非晶質炭素材料のアセチレンブラッ
クと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとが94:3:3
の重量比率になった正極合剤を、圧延ローラにより圧延
させて正極集電体の上に付与するにあたり、その圧延条
件を変更させて、正極合剤の密度が3.1g/cm3
なった正極を作製し、それ以外は、実施例1の場合と同
様にして、実施例4の試験用電池を作製した。
【0037】(実施例5)実施例5においては、上記の
実施例1における正極の作製において、上記の正極活物
質と、導電剤である非晶質炭素材料のアセチレンブラッ
クと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとが94:3:3
の重量比率になった正極合剤を、圧延ローラにより圧延
させて正極集電体の上に付与するにあたり、その圧延条
件を変更させて、正極合剤の密度が3.0g/cm3
なった正極を作製し、それ以外は、実施例1の場合と同
様にして、実施例5の試験用電池を作製した。
【0038】(比較例4)比較例4においては、上記の
実施例1における正極の作製において、上記の正極活物
質と、導電剤である非晶質炭素材料のアセチレンブラッ
クと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとが94:3:3
の重量比率になった正極合剤を、圧延ローラにより圧延
させて正極集電体の上に付与するにあたり、その圧延条
件を変更させて、正極合剤の密度が2.9g/cm3
なった正極を作製し、それ以外は、実施例1の場合と同
様にして、比較例4の試験用電池を作製した。
【0039】(比較例5)比較例5においては、上記の
実施例1における正極の作製において、上記の正極活物
質と、導電剤である非晶質炭素材料のアセチレンブラッ
クと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとが94:3:3
の重量比率になった正極合剤を、圧延ローラにより圧延
させて正極集電体の上に付与するにあたり、その圧延条
件を変更させて、正極合剤の密度が2.8g/cm3
なった正極を作製し、それ以外は、実施例1の場合と同
様にして、比較例5の試験用電池を作製した。
【0040】そして、上記のように作製した実施例4,
5及び比較例4,5の各試験用電池についても、上記の
実施例1の試験用電池の場合と同様にして、低電流での
放電時における放電容量QL に対する高電流での放電時
における放電容量QH の容量比率(%)を求め、その結
果を下記の表2に示した。
【0041】
【表2】
【0042】この結果から明らかなように、正極集電体
の上に付与された正極合剤の密度が3.0g/cm3
上になった正極を用いた実施例1,4,5の各試験用電
池は、正極合剤の密度が3.0g/cm3 未満になった
正極を用いた比較例4,5の各試験用電池に比べて、高
電流での放電時における上記の容量比率が大きく増加し
ており、高電流で放電を行った場合においても十分な放
電容量が得られるようになっていた。
【0043】(実施例6)実施例6においては、上記の
実施例1における正極の作製において、上記の正極活物
質と、導電剤である非晶質炭素材料のアセチレンブラッ
クと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとが95:2:3
の重量比率になった正極合剤を用い、それ以外は、実施
例1の場合と同様にして正極を作製した。そして、正極
合剤の密度が3.2g/cm3 、正極合剤中における導
電剤の割合が2重量%になったこの正極を、上記の作用
極11に使用して実施例6の試験用電池を作製した。
【0044】(実施例7)実施例7においては、上記の
実施例1における正極の作製において、上記の正極活物
質と、導電剤である非晶質炭素材料のアセチレンブラッ
クと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとが96:1:3
の重量比率になった正極合剤を用い、それ以外は、実施
例1の場合と同様にして正極を作製した。そして、正極
合剤の密度が3.2g/cm3 、正極合剤中における導
電剤の割合が1重量%になったこの正極を、上記の作用
極11に使用して実施例7の試験用電池を作製した。
【0045】(実施例8)実施例8においては、上記の
実施例1における正極の作製において、上記の正極活物
質と、導電剤である非晶質炭素材料のアセチレンブラッ
クと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとが96.2:
0.8:3の重量比率になった正極合剤を用い、それ以
外は、実施例1の場合と同様にして正極を作製した。そ
して、正極合剤の密度が3.2g/cm3 、正極合剤中
における導電剤の割合が0.8重量%になったこの正極
を、上記の作用極11に使用して実施例8の試験用電池
を作製した。
【0046】(実施例9)実施例9においては、上記の
実施例1における正極の作製において、上記の正極活物
質と、導電剤である非晶質炭素材料のアセチレンブラッ
クと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとが93:4:3
の重量比率になった正極合剤を用い、それ以外は、実施
例1の場合と同様にして正極を作製した。そして、正極
合剤の密度が3.2g/cm3 、正極合剤中における導
電剤の割合が4重量%になったこの正極を、上記の作用
極11に使用して実施例9の試験用電池を作製した。
【0047】そして、上記のように作製した実施例6〜
9の各試験用電池についても、上記の実施例1の試験用
電池の場合と同様にして、低電流での放電時における放
電容量QL に対する高電流での放電時における放電容量
H の容量比率(%)を求め、その結果を下記の表3に
示した。
【0048】
【表3】
【0049】この結果から明らかなように、上記のよう
に正極合剤中における導電剤の割合を変化させた実施例
6〜9の各試験用電池においても、上記の各比較例の試
験用電池に比べて、高電流での放電時における上記の容
量比率が増加しており、高電流で放電を行った場合にお
いても十分な放電容量が得られるようになっていた。
【0050】また、実施例1,6〜9の各試験用電池を
比較した場合、正極合剤中における上記の導電剤の割合
が1〜3重量%の範囲になった正極を用いた実施例1,
6,7の各試験用電池は、正極合剤中における導電剤の
割合が上記の範囲外になった正極を用いた実施例8,9
の各試験用電池に比べて、上記の容量比率がさらに増加
しており、高電流で放電を行った場合において、さらに
高い放電容量が得られるようになっていた。
【0051】(実施例10〜13)実施例10〜13に
おいては、上記の実施例1と同じ正極を用いる一方、試
験用電池を作製するにあたり、上記の非水電解液14に
用いるエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボ
ネート(DEC)との混合溶媒における体積比率を下記
の表4に示すように変更し、エチレンカーボネート(E
C)とジエチルカーボネート(DEC)との体積比率
を、実施例10では20:80に、実施例11では1
0:90に、実施例12では40:60に、実施例13
では50:50にし、それ以外は、上記の実施例1の場
合と同様にして、実施例10〜13の各試験用電池を作
製した。
【0052】そして、上記のように作製した実施例10
〜13の各試験用電池についても、上記の実施例1の試
験用電池の場合と同様にして、低電流での放電時におけ
る放電容量QL に対する高電流での放電時における放電
容量QH の容量比率(%)を求め、その結果を下記の表
4に示した。
【0053】
【表4】
【0054】この結果から明らかなように、上記のよう
に非水電解液14に用いる混合溶媒中におけるエチレン
カーボネートとジエチルカーボネートとの体積比率を変
更させた実施例10〜13の各試験用電池においても、
上記の各比較例の試験用電池に比べて、高電流での放電
時における上記の容量比率が増加しており、高電流で放
電を行った場合においても十分な放電容量が得られるよ
うになっていた。
【0055】また、実施例1,10〜13の各試験用電
池を比較した場合、非水電解液14に用いるエチレンカ
ーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒中にお
けるエチレンカーボネートの割合を30体積%以下にし
た実施例1,10,11の各試験用電池は、混合溶媒中
におけるエチレンカーボネートの割合が30体積%を越
えた実施例12,13の各試験用電池に比べて、上記の
容量比率がさらに増加しており、高電流で放電を行った
場合において、さらに高い放電容量が得られるようにな
っていた。
【0056】(実施例14)実施例14においては、正
極活物質を作製するにあたり、LiOHとMn0.4Ni
0.4 Co0.2 (OH)2 とを1:1のモル比にし、それ
以外は上記の実施例1の場合と同様にして、LiMn
0.4 Ni0.4 Co0.2 2 で表される正極活物質を得
た。
【0057】そして、このような正極活物質を用いる以
外は、上記の実施例1の場合と同様にして正極を作製す
ると共に、この正極を上記の作用極11に使用して実施
例14の試験用電池を作製した。
【0058】(実施例15)実施例15においては、正
極活物質を作製するにあたり、LiOHとMn0.5Ni
0.5 (OH)2 とを1:1のモル比にし、それ以外は上
記の実施例1の場合と同様にして、LiMn0.5 Ni
0.5 2 で表される正極活物質を得た。
【0059】そして、このような正極活物質を用いる以
外は、上記の実施例1の場合と同様にして正極を作製す
ると共に、この正極を上記の作用極11に使用して実施
例15の試験用電池を作製した。
【0060】そして、上記のように作製した実施例1
4,15の各試験用電池についても、上記の実施例1の
試験用電池の場合と同様にして、低電流での放電時にお
ける放電容量QL に対する高電流での放電時における放
電容量QH の容量比率(%)を求め、その結果を下記の
表5に示した。
【0061】
【表5】
【0062】ここで、実施例14,15の各試験用電池
に用いた正極活物質も、実施例1の試験用電池に用いた
正極活物質と同様に、Lia Mnb Nib Co1-2b2
(式中、a,bは、0≦a≦1.1及び0<b≦0.5
の条件を満たす。)で表されるものであり、このような
正極活物質を用いた実施例14,15の各試験用電池
も、実施例1の試験用電池と同様に、上記の各比較例の
試験用電池に比べて、高電流での放電時における上記の
容量比率が大きく増加しており、高電流で放電を行った
場合においても十分な放電容量が得られるようになって
いた。
【0063】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
非水電解液二次電池においては、上記のLia Mnb
b Co1-2b2 で表される正極活物質と結着剤と導電
剤とを含む正極合剤中に、結着剤を0.8〜3重量%の
範囲で含有させると共に、この正極合剤の密度が3.0
g/cm3 以上になるようにしたため、正極活物質粒子
相互の有効接触面積が増加し、その結果、正極内におけ
る電子移動がスムーズになって、正極における放電特性
が改善され、高電流で放電を行った場合においても十分
な放電容量が得られるようになった。
【0064】また、この発明における非水電解質二次電
池においては、その正極に上記のLia Mnb Nib
1-2b2 で表される正極活物質を用いるようにしたた
め、この非水電解質二次電池を充電させた状態において
も、この正極活物質が非水電解液と反応するのが抑制さ
れるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例及び比較例において作製した
試験用電池の概略説明図である。
【符号の説明】
11 作用極(正極) 12 対極(負極) 13 参照極 14 非水電解液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神野 丸男 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ02 AK03 AM03 AM05 AM07 DJ08 DJ16 EJ04 HJ01 HJ02 HJ07 HJ08 5H050 AA02 BA16 BA17 CA08 CA09 DA10 DA11 EA08 EA24 FA17 HA01 HA02 HA07 HA08

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極集電体に正極合剤が付与された正極
    と、負極と、非水電解液とを備えた非水電解質二次電池
    において、上記の正極合剤が、Lia MnbNib Co
    1-2b2 (式中、a,bは、0≦a≦1.1及び0<b
    ≦0.5の条件を満たす。)で表される正極活物質と、
    結着剤と、導電剤とを含み、この正極合剤中に結着剤が
    0.8〜3重量%の範囲で含有されると共に、この正極
    合剤の密度が3.0g/cm3 以上であることを特徴と
    する非水電解質二次電池。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載した非水電解質二次電池
    において、上記の正極合剤中に、炭素材料からなる導電
    剤が1〜3重量%の範囲で含有されていることを特徴と
    する非水電解質二次電池。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載した非水電解質二
    次電池において、上記の非水電解液に用いる溶媒が、環
    状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルとを含む混合溶媒で
    あり、この混合溶媒中における環状炭酸エステルの含有
    量が30体積%以下であることを特徴とする非水電解質
    二次電池。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006202647A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Hitachi Maxell Ltd 非水電解質二次電池
KR100982325B1 (ko) * 2006-12-12 2010-09-15 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
JP2020024958A (ja) * 2012-11-07 2020-02-13 株式会社半導体エネルギー研究所 正極

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7393476B2 (en) * 2001-11-22 2008-07-01 Gs Yuasa Corporation Positive electrode active material for lithium secondary cell and lithium secondary cell
WO2003081698A1 (fr) * 2002-03-27 2003-10-02 Yuasa Corporation Substance active pour electrode positive et batterie a electrolyte non aqueuse renfermant ladite substance
US7316862B2 (en) 2002-11-21 2008-01-08 Hitachi Maxell, Ltd. Active material for electrode and non-aqueous secondary battery using the same
CA2555521C (en) * 2004-02-06 2014-08-05 A123 Systems, Inc. Lithium secondary cell with high charge and discharge rate capability
US8617745B2 (en) * 2004-02-06 2013-12-31 A123 Systems Llc Lithium secondary cell with high charge and discharge rate capability and low impedance growth
US20060240290A1 (en) * 2005-04-20 2006-10-26 Holman Richard K High rate pulsed battery
JP4249727B2 (ja) * 2005-05-13 2009-04-08 株式会社東芝 非水電解質電池およびリチウムチタン複合酸化物
KR100856404B1 (ko) * 2006-01-03 2008-09-04 삼성전자주식회사 컨텐트를 임포트하는 방법 및 장치
KR101440883B1 (ko) * 2007-10-02 2014-09-18 삼성에스디아이 주식회사 전극, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 리튬 전지
KR101135491B1 (ko) * 2009-02-13 2012-04-13 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR101073013B1 (ko) * 2009-02-19 2011-10-12 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN101504978B (zh) * 2009-03-19 2011-11-09 厦门钨业股份有限公司 一种三元材料的锂离子电池正极片及其制备方法
KR101343477B1 (ko) * 2011-11-02 2013-12-19 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 비수 2차 전지
KR102515097B1 (ko) * 2015-10-26 2023-03-27 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
CN108767235B (zh) * 2018-06-04 2020-05-29 广州天赐高新材料股份有限公司 锂二次电池正极浆料及其制备方法和应用

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2561556B2 (ja) 1990-08-24 1996-12-11 本田技研工業株式会社 リチウム二次電池用正極活物質
JP3244314B2 (ja) 1991-11-13 2002-01-07 三洋電機株式会社 非水系電池
AU7452598A (en) * 1997-05-27 1998-12-30 Tdk Corporation Method of producing electrode for non-aqueous electrolytic cells
JP3493988B2 (ja) 1997-12-15 2004-02-03 株式会社日立製作所 リチウム二次電池
CN1227424A (zh) 1998-02-27 1999-09-01 和能控股有限公司 锂蓄电池及其制造方法
TW508861B (en) * 2000-08-08 2002-11-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Non-aqueous electrolyte secondary battery and positive electrode for the same
US6617075B2 (en) * 2000-12-01 2003-09-09 Motorola, Inc. Lithium-ion battery

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006202647A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Hitachi Maxell Ltd 非水電解質二次電池
KR100982325B1 (ko) * 2006-12-12 2010-09-15 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
US9088036B2 (en) 2006-12-12 2015-07-21 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable lithium battery
JP2020024958A (ja) * 2012-11-07 2020-02-13 株式会社半導体エネルギー研究所 正極
JP2020024957A (ja) * 2012-11-07 2020-02-13 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池用正極の製造方法及び二次電池用正極
JP2022009722A (ja) * 2012-11-07 2022-01-14 株式会社半導体エネルギー研究所 リチウムイオン二次電池用、及びリチウムイオン二次電池用の正極
JP7000402B2 (ja) 2012-11-07 2022-01-19 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池用正極の製造方法
US11515517B2 (en) 2012-11-07 2022-11-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Positive electrode for nonaqueous secondary battery, method for forming the same, nonaqueous secondary battery, and electrical device

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