JP2003297338A - 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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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高いエネルギー密度、優れた重負荷特性、及
び優れた低温特性および安全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】 正極集電体１３の両側に、ＬｉX Ｍｎ
2-Y ＭY Ｏ4 （０．９５≦ｘ≦１．２５、０．０１≦ｙ
≦０．２０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚ
ｎ，Ａｌの中から選んだ少なくとも１種以上の金属）と
ＬｉxＮｉ1-y ＭyＯ2 （０．９５≦ｘ≦１．２５、０．
０１≦y≦０．４０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，
Ｍｎ，Ｚｎ，Ａｌ, Ｍｏ，Ｗの中から選んだ少なくとも
１種以上の金属）とを含有する正極活物質層１５，１６
を配した正極３において、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＋Ｔ
３）とが、２．５≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２
＋Ｔ３）≦２５０μｍの関係を満たすことを特徴とす
る。
び優れた低温特性および安全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】 正極集電体１３の両側に、ＬｉX Ｍｎ
2-Y ＭY Ｏ4 （０．９５≦ｘ≦１．２５、０．０１≦ｙ
≦０．２０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚ
ｎ，Ａｌの中から選んだ少なくとも１種以上の金属）と
ＬｉxＮｉ1-y ＭyＯ2 （０．９５≦ｘ≦１．２５、０．
０１≦y≦０．４０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，
Ｍｎ，Ｚｎ，Ａｌ, Ｍｏ，Ｗの中から選んだ少なくとも
１種以上の金属）とを含有する正極活物質層１５，１６
を配した正極３において、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＋Ｔ
３）とが、２．５≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２
＋Ｔ３）≦２５０μｍの関係を満たすことを特徴とす
る。
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構造を有する
コバルト酸リチウムが用いられている。しかし、コバル
ト酸リチウムは、原材料となるコバルトが希少金属で価
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。
解質二次電池では、正極活物質として層状構造を有する
コバルト酸リチウムが用いられている。しかし、コバル
ト酸リチウムは、原材料となるコバルトが希少金属で価
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。
【０００５】そこで、埋蔵量が多く、高温時の熱安定性
に優れるマンガンを原料とし、電池コストが安価で電池
安全性が高いリチウムマンガン複合酸化物を正極活物質
に使用することが考えられた。しかしながら、リチウム
マンガン複合酸化物は電池容量が小さく、また、スピネ
ル構造の活物質であるため、リチウムイオン拡散係数が
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。
に優れるマンガンを原料とし、電池コストが安価で電池
安全性が高いリチウムマンガン複合酸化物を正極活物質
に使用することが考えられた。しかしながら、リチウム
マンガン複合酸化物は電池容量が小さく、また、スピネ
ル構造の活物質であるため、リチウムイオン拡散係数が
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】
【発明が解決しようとする課題】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、高いエネルギ
ー密度、優れた重負荷特性、優れた低温特性および高い
安全性を有する正極、及び、これを用いた非水電解質二
次電池に関する。
事情に基づいて完成されたものであって、高いエネルギ
ー密度、優れた重負荷特性、優れた低温特性および高い
安全性を有する正極、及び、これを用いた非水電解質二
次電池に関する。
【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、従
来使用されているコバルトと比較して原料が安価であ
り、エネルギー密度が高く、かつリチウムの拡散速度に
優れる層状構造を有するリチウムニッケル複合酸化物を
上記リチウムマンガン複合酸化物に混合させることによ
り、高いエネルギー密度、優れた重負荷特性、優れた低
温特性、および高い安全性を持つ非水電解質二次電池が
得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
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、従
来使用されているコバルトと比較して原料が安価であ
り、エネルギー密度が高く、かつリチウムの拡散速度に
優れる層状構造を有するリチウムニッケル複合酸化物を
上記リチウムマンガン複合酸化物に混合させることによ
り、高いエネルギー密度、優れた重負荷特性、優れた低
温特性、および高い安全性を持つ非水電解質二次電池が
得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】即ち、請求項１の発明は、正極集電体の両
側に、ＬｉX Ｍｎ2-Y ＭY Ｏ4 （０．９５ ≦ｘ≦１．
２５、０．０１≦ｙ≦０．２０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌの中から選んだ少なくとも
１種以上の金属）とＬｉX Ｎｉ1-Y ＭY Ｏ2 （０．９５
≦ｘ≦１．２５、０．０１≦ｙ≦０．４０、Ｍは、Ｔ
ｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｗの
中から選んだ少なくとも１種以上の金属）とを含有する
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＋Ｔ
３）とが、２．５≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２
＋Ｔ３）≦２５０μｍ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。
側に、ＬｉX Ｍｎ2-Y ＭY Ｏ4 （０．９５ ≦ｘ≦１．
２５、０．０１≦ｙ≦０．２０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌの中から選んだ少なくとも
１種以上の金属）とＬｉX Ｎｉ1-Y ＭY Ｏ2 （０．９５
≦ｘ≦１．２５、０．０１≦ｙ≦０．４０、Ｍは、Ｔ
ｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｗの
中から選んだ少なくとも１種以上の金属）とを含有する
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＋Ｔ
３）とが、２．５≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２
＋Ｔ３）≦２５０μｍ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、正極集電体の両側に、
ＬｉX Ｍｎ2-Y ＭY Ｏ4 （０．９５≦ｘ≦１．２５、
０．０１≦ｙ≦０．２０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌの中から選んだ少なくとも１種以
上の金属）とＬｉX Ｎｉ1-YＭY Ｏ2 （０．９５ ≦ｘ≦
１．２５、０．０１≦ｙ≦０．４０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｗの中から
選んだ少なくとも１種以上の金属）とを含有する正極活
物質層を配した正極と、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、２．５≦（Ｔ２＋
Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ３）≦２５０μｍ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。
ＬｉX Ｍｎ2-Y ＭY Ｏ4 （０．９５≦ｘ≦１．２５、
０．０１≦ｙ≦０．２０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌの中から選んだ少なくとも１種以
上の金属）とＬｉX Ｎｉ1-YＭY Ｏ2 （０．９５ ≦ｘ≦
１．２５、０．０１≦ｙ≦０．４０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｗの中から
選んだ少なくとも１種以上の金属）とを含有する正極活
物質層を配した正極と、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、２．５≦（Ｔ２＋
Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ３）≦２５０μｍ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、チタン、又はステンレス鋼製の正極集
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、ＬｉX Ｍｎ2-Y ＭY Ｏ
4 （０．９５ ≦ｘ≦１．２５、０．０１≦ｙ≦０．２
０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌ
の中から選んだ少なくとも１種以上の金属）とＬｉX Ｎ
ｉ1-Y ＭY Ｏ2 （０．９５ ≦ｘ≦１．２５、０．０１
≦ｙ≦０．４０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍ
ｎ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｗの中から選んだ少なくとも１
種以上の金属）とを含有する。
ばアルミニウム、チタン、又はステンレス鋼製の正極集
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、ＬｉX Ｍｎ2-Y ＭY Ｏ
4 （０．９５ ≦ｘ≦１．２５、０．０１≦ｙ≦０．２
０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌ
の中から選んだ少なくとも１種以上の金属）とＬｉX Ｎ
ｉ1-Y ＭY Ｏ2 （０．９５ ≦ｘ≦１．２５、０．０１
≦ｙ≦０．４０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍ
ｎ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｗの中から選んだ少なくとも１
種以上の金属）とを含有する。
【００１４】正極活物質の一方であるリチウムマンガン
複合酸化物は、スピネル構造をとっている。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。また、Ｍは、特
にＣｏ，Ｎｉとすることが望ましい。Ｃｏ，Ｎｉを使用
すると、電池容量が向上するためである。
複合酸化物は、スピネル構造をとっている。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。また、Ｍは、特
にＣｏ，Ｎｉとすることが望ましい。Ｃｏ，Ｎｉを使用
すると、電池容量が向上するためである。
【００１５】また、他方のリチウムニッケル複合酸化物
は、層状構造をとっている。リチウムイオンはリチウム
単独の二次元拡散層を通じて移動可能であり、スピネル
構造のものに比べ、高い拡散係数を有する。この特徴か
ら層状構造型リチウムニッケル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。また、
Ｍは、特にＡｌ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｏとすることが望まし
い。Ａｌ，Ｃｏを使用すると、結晶構造が安定化されサ
イクル寿命が向上し、Ｍｏ，Ｗを使用すると、熱安定性
が向上するためである。これらは、一方だけを使用して
も、複数種使用してもよい。
は、層状構造をとっている。リチウムイオンはリチウム
単独の二次元拡散層を通じて移動可能であり、スピネル
構造のものに比べ、高い拡散係数を有する。この特徴か
ら層状構造型リチウムニッケル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。また、
Ｍは、特にＡｌ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｏとすることが望まし
い。Ａｌ，Ｃｏを使用すると、結晶構造が安定化されサ
イクル寿命が向上し、Ｍｏ，Ｗを使用すると、熱安定性
が向上するためである。これらは、一方だけを使用して
も、複数種使用してもよい。
【００１６】なお、リチウムマンガン複合酸化物は、公
知の方法、例えば、リチウムの炭酸塩、リチウムの硝酸
塩、リチウムの酸化物、リチウムの水酸化物と、マンガ
ンの炭酸塩、マンガンの硝酸塩、マンガンの酸化物、マ
ンガンの水酸化物とを所定割合で粉砕混合して、酸素含
有の雰囲気中で例えば６００〜１０００℃で焼成して得
ることができる。
知の方法、例えば、リチウムの炭酸塩、リチウムの硝酸
塩、リチウムの酸化物、リチウムの水酸化物と、マンガ
ンの炭酸塩、マンガンの硝酸塩、マンガンの酸化物、マ
ンガンの水酸化物とを所定割合で粉砕混合して、酸素含
有の雰囲気中で例えば６００〜１０００℃で焼成して得
ることができる。
【００１７】また、リチウムニッケル複合酸化物は、公
知の方法、例えば、リチウムの炭酸塩、リチウムの硝酸
塩、リチウムの酸化物、リチウムの水酸化物と、ニッケ
ルの炭酸塩、ニッケルの硝酸塩、ニッケルの酸化物、ニ
ッケルの水酸化物とを所定の割合で粉砕混合して、酸素
含有の雰囲気中で例えば６００〜９００℃で焼成して得
ることができる。
知の方法、例えば、リチウムの炭酸塩、リチウムの硝酸
塩、リチウムの酸化物、リチウムの水酸化物と、ニッケ
ルの炭酸塩、ニッケルの硝酸塩、ニッケルの酸化物、ニ
ッケルの水酸化物とを所定の割合で粉砕混合して、酸素
含有の雰囲気中で例えば６００〜９００℃で焼成して得
ることができる。
【００１８】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。
【００１９】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、２．５≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ
３）≦２５０μｍ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、２．５≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ
３）≦２５０μｍの関係を満たしている。
【００２０】（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１の値は、２．５≦
（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１であることを要し、好ましくは、
４．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、特に５．０≦（Ｔ２＋
Ｔ３）／Ｔ１であることが好ましい。（Ｔ２＋Ｔ３）／
Ｔ１の値が２．５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、
４．０≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、特に５．０≦（Ｔ２＋
Ｔ３）／Ｔ１であることが好ましい。（Ｔ２＋Ｔ３）／
Ｔ１の値が２．５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。
【００２１】さらに（Ｔ２＋Ｔ３）≦２５０μｍである
ことを要し、好ましくは（Ｔ２＋Ｔ３）≦２００μｍ、
特に（Ｔ２＋Ｔ３）≦１５０μｍであることが好まし
い。このように、２５０μｍ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）≦２００μｍ、
特に（Ｔ２＋Ｔ３）≦１５０μｍであることが好まし
い。このように、２５０μｍ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。
【００２２】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。
【００２３】正極表面に到達したリチウムイオンは、リ
チウムニッケル複合酸化物中では、酸素層間に存在する
リチウム単独の二次元層を通じて速やかに拡散する。
チウムニッケル複合酸化物中では、酸素層間に存在する
リチウム単独の二次元層を通じて速やかに拡散する。
【００２４】ところが、リチウムマンガン複合酸化物中
では、リチウムイオンの拡散速度が遅いため、活物質層
１５，１６が２５０μｍ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。
では、リチウムイオンの拡散速度が遅いため、活物質層
１５，１６が２５０μｍ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。
【００２５】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。
【００２６】そこで、本実施形態では、（Ｔ２＋Ｔ３）
≦２５０μｍ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。
≦２５０μｍ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。
【００２７】なお、（Ｔ２＋Ｔ３）≦２５０μｍ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。
【００２８】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、２．５≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ
３）≦２５０μｍ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、２．５≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ
３）≦２５０μｍの関係を満たす必要がある。
【００２９】負極４は、例えば銅、ニッケル、チタン、
ステンレス鋼製の負極集電体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を設けた構造となって
いても構わない。
ステンレス鋼製の負極集電体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を設けた構造となって
いても構わない。
【００３０】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。
【００３１】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。
【００３２】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。
【００３３】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。
【００３４】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
ンカーボネートとエチルメ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−ブチルラクトン、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
ンカーボネートとエチルメ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−ブチルラクトン、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。
【００３５】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。
【００３６】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。
【００３７】
【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に示す角型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、炭酸リチウム１．０モ
ルと二酸化マンガン４．０モルを混合し、この混合物
を、空気中、温度８００℃で１５時間焼成した。生成物
についてＸ線回折測定を行ったところ、ＪＣＰＤＳファ
イルに登録されたＬｉＭｎ2 Ｏ4 のピークとよく一致し
ていた。このため生成物がＬｉＭｎ2 Ｏ4と確認され
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に示す角型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、炭酸リチウム１．０モ
ルと二酸化マンガン４．０モルを混合し、この混合物
を、空気中、温度８００℃で１５時間焼成した。生成物
についてＸ線回折測定を行ったところ、ＪＣＰＤＳファ
イルに登録されたＬｉＭｎ2 Ｏ4 のピークとよく一致し
ていた。このため生成物がＬｉＭｎ2 Ｏ4と確認され
た。
【００３８】次に、水酸化リチウム１．０モルと水酸化
ニッケル０．８モルと水酸化コバルト０．２モルとを混
合し、この混合物を、空気中、温度７００℃で１５時間
焼成した。生成物についてＸ線回折測定を行ったとこ
ろ、単相化合物が得られることから、この生成物は、Ｌ
ｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2と推察された。
ニッケル０．８モルと水酸化コバルト０．２モルとを混
合し、この混合物を、空気中、温度７００℃で１５時間
焼成した。生成物についてＸ線回折測定を行ったとこ
ろ、単相化合物が得られることから、この生成物は、Ｌ
ｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2と推察された。
【００３９】上記ＬｉＭｎ2 Ｏ4粉末を５０重量部と、
ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2粉末を４１重量部と、導電剤の
アセチレンブラックを３重量部と、結着剤のポリフッ化
ビニリデンを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、厚さ（Ｔ１）が１５〜３０μｍのアル
ミニウム製の正極集電体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、
（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１（Ｔ２、Ｔ３は正極活物質層１
５，１６の厚さ）の値が異なる正極３を用意した（表１
参照）。
ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2粉末を４１重量部と、導電剤の
アセチレンブラックを３重量部と、結着剤のポリフッ化
ビニリデンを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、厚さ（Ｔ１）が１５〜３０μｍのアル
ミニウム製の正極集電体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、
（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１（Ｔ２、Ｔ３は正極活物質層１
５，１６の厚さ）の値が異なる正極３を用意した（表１
参照）。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】上述の構成要素を用いて、幅４８ｍｍ、高
さ９０ｍｍ、厚み４．１５ｍｍの角形非水電解質二次電
池１を作製した。
さ９０ｍｍ、厚み４．１５ｍｍの角形非水電解質二次電
池１を作製した。
【００４３】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。
【００４４】次に、実施例８〜１３、比較例５〜６とし
て、上記実施例１〜７と同様の方法で、正極活物質Ｌｉ
Ｍｎ2 Ｏ4とＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2との混合比が異なる
（表４参照）角形非水電解質二次電池を作製した。（Ｔ
２＋Ｔ３）／Ｔ１＝４とし、ＬｉＭｎ2 Ｏ4とＬｉＮｉ
0.8Ｃｏ0.2Ｏ2との混合比以外の構成要素は、上記実施
例１〜７および比較例１〜４と同様とした。
て、上記実施例１〜７と同様の方法で、正極活物質Ｌｉ
Ｍｎ2 Ｏ4とＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2との混合比が異なる
（表４参照）角形非水電解質二次電池を作製した。（Ｔ
２＋Ｔ３）／Ｔ１＝４とし、ＬｉＭｎ2 Ｏ4とＬｉＮｉ
0.8Ｃｏ0.2Ｏ2との混合比以外の構成要素は、上記実施
例１〜７および比較例１〜４と同様とした。
【００４５】（常温低負荷電池容量試験）上述の実施例
１〜１３と比較例１〜６の角形非水電解質二次電池１を
２３℃の環境下、０．５Ａの定電流で最大電圧４．２Ｖ
の定電流定電圧充電（初期充電）を６時間行った後に、
２３℃の環境下０．５Ａの電流で終止電圧２．７５Ｖ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。
１〜１３と比較例１〜６の角形非水電解質二次電池１を
２３℃の環境下、０．５Ａの定電流で最大電圧４．２Ｖ
の定電流定電圧充電（初期充電）を６時間行った後に、
２３℃の環境下０．５Ａの電流で終止電圧２．７５Ｖ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。
【００４６】（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
３℃の環境下、０．５Ａの定電流で最大電圧４．２Ｖの
定電流定電圧充電（初期充電）を６時間行った後に、２
３℃の環境下３Ａの電流で終止電圧２．７５Ｖ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／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
３℃の環境下、０．５Ａの定電流で最大電圧４．２Ｖの
定電流定電圧充電（初期充電）を６時間行った後に、２
３℃の環境下３Ａの電流で終止電圧２．７５Ｖ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／Ｃ１で表される。
【００４７】（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
３℃の環境下、０．５Ａの定電流で最大電圧４．２Ｖの
定電流定電圧充電（初期充電）を６時間行った後に、０
℃の環境下に１時間放置後、０．５Ａの電流で終止電圧
２．７５Ｖ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
３℃の環境下、０．５Ａの定電流で最大電圧４．２Ｖの
定電流定電圧充電（初期充電）を６時間行った後に、０
℃の環境下に１時間放置後、０．５Ａの電流で終止電圧
２．７５Ｖ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。
【００４８】（安全性試験）上述の実施例１および８〜
１３と比較例５，６の角形非水電解質二次電池１を２３
℃の環境下、０．５Ａの定電流で最大電圧４．２Ｖの定
電流定電圧充電（初期充電）を６時間行った後に、電池
に３ｍｍφの鉄製の釘を突き刺し、発熱や発煙の有無を
調べた。
１３と比較例５，６の角形非水電解質二次電池１を２３
℃の環境下、０．５Ａの定電流で最大電圧４．２Ｖの定
電流定電圧充電（初期充電）を６時間行った後に、電池
に３ｍｍφの鉄製の釘を突き刺し、発熱や発煙の有無を
調べた。
【００４９】（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、低温低負荷電池容量試験、およ
び安全性試験の試験結果を表１〜表５、および図３〜図
６に示す。
温重負荷電池容量試験、低温低負荷電池容量試験、およ
び安全性試験の試験結果を表１〜表５、および図３〜図
６に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】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。表１および図３において、２．５≦（Ｔ２＋Ｔ
３）／Ｔ１である実施例１〜７は、２．５＞（Ｔ２＋Ｔ
３）／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５のＣ１が、実施例６，７のＣ１よりも大き
いことから、４．０≦（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５のＣ１よりも大きいことから、特に５．０
≦（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。表１および図３において、２．５≦（Ｔ２＋Ｔ
３）／Ｔ１である実施例１〜７は、２．５＞（Ｔ２＋Ｔ
３）／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５のＣ１が、実施例６，７のＣ１よりも大き
いことから、４．０≦（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５のＣ１よりも大きいことから、特に５．０
≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１であることが好ましいことが分
かった。
【００５２】
【表２】
【００５３】
【表３】
【００５４】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。表２および図４において、（Ｔ２＋Ｔ
３）≦２５０μｍである実施例１〜７のＣ２／Ｃ１は、
（Ｔ２＋Ｔ３）＞２５０μｍ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２
のＣ２／Ｃ１が、実施例１のＣ２／Ｃ１よりも大きいこ
とから、（Ｔ２＋Ｔ３）≦２００μｍであることが好ま
しいことが分かった。さらに、実施例３，４のＣ２／Ｃ
１が、実施例２のＣ２／Ｃ１よりも大きいことから、特
に（Ｔ２＋Ｔ３）≦１５０μｍ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。表２および図４において、（Ｔ２＋Ｔ
３）≦２５０μｍである実施例１〜７のＣ２／Ｃ１は、
（Ｔ２＋Ｔ３）＞２５０μｍ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２
のＣ２／Ｃ１が、実施例１のＣ２／Ｃ１よりも大きいこ
とから、（Ｔ２＋Ｔ３）≦２００μｍであることが好ま
しいことが分かった。さらに、実施例３，４のＣ２／Ｃ
１が、実施例２のＣ２／Ｃ１よりも大きいことから、特
に（Ｔ２＋Ｔ３）≦１５０μｍであることが好ましいこ
とが分かった。
【００５５】また表３および図５に示す低温負荷特性Ｃ
３／Ｃ１については、（Ｔ２＋Ｔ３）≦２５０μｍであ
る実施例１〜７のＣ３／Ｃ１は、（Ｔ２＋Ｔ３）＞２５
０μｍ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。
３／Ｃ１については、（Ｔ２＋Ｔ３）≦２５０μｍであ
る実施例１〜７のＣ３／Ｃ１は、（Ｔ２＋Ｔ３）＞２５
０μｍ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。
【００５６】このような結果が得られたのは、活物質層
１５，１６が２５０μｍ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
性および低温負荷特性が低下したものと考えられる。
１５，１６が２５０μｍ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
性および低温負荷特性が低下したものと考えられる。
【００５７】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、
２．５≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ３）≦
２５０μｍの関係を満たすこととすることによって、高
いエネルギー密度、優れた重負荷特性、優れた低温特性
を持つ非水電解質二次電池を得ることができる。
と、正極活物質層の厚さの合計（Ｔ２＋Ｔ３）とが、
２．５≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ３）≦
２５０μｍの関係を満たすこととすることによって、高
いエネルギー密度、優れた重負荷特性、優れた低温特性
を持つ非水電解質二次電池を得ることができる。
【００５８】
【表４】
【００５９】
【表５】
【００６０】次に、正極活物質であるＬｉＭｎ2 Ｏ4と
ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2との混合比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。表４
および図６において、ＬｉＭｎ2 Ｏ4の含有率が低い実
施例８，９は、ＬｉＭｎ2 Ｏ4の含有率が高い実施例１
２，１３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。一方、安全性におい
ては、表５に示すように、ＬｉＭｎ2 Ｏ4を全く含まな
い比較例５において電池の異常発熱と発煙が見られた。
ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2との混合比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。表４
および図６において、ＬｉＭｎ2 Ｏ4の含有率が低い実
施例８，９は、ＬｉＭｎ2 Ｏ4の含有率が高い実施例１
２，１３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。一方、安全性におい
ては、表５に示すように、ＬｉＭｎ2 Ｏ4を全く含まな
い比較例５において電池の異常発熱と発煙が見られた。
【００６１】以上の結果から、電池の容量を高くするた
めにはＬｉＭｎ2 Ｏ4の含有率を低くする方が好ましい
が、高い安全性を維持させるためには熱安定性の高いＬ
ｉＭｎ2 Ｏ4を添加することが好ましい。エネルギー密
度と安全性とを高いレベルで両立させるには、ＬｉＭｎ
2 Ｏ4の含有率を４０〜９０％とすることが好ましい。
めにはＬｉＭｎ2 Ｏ4の含有率を低くする方が好ましい
が、高い安全性を維持させるためには熱安定性の高いＬ
ｉＭｎ2 Ｏ4を添加することが好ましい。エネルギー密
度と安全性とを高いレベルで両立させるには、ＬｉＭｎ
2 Ｏ4の含有率を４０〜９０％とすることが好ましい。
【００６２】なお、本実施例においては、正極活物質と
してＬｉＭｎ2 Ｏ4 とＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2との混合
物を用いたが、ＬｉＭｎ2Ｏ4はスピネル構造をもつもの
であれば、ＬｉX Ｍｎ2-Y ＭY Ｏ4 （０．９５≦ｘ≦
１．２５、０．０１≦ｙ≦０．２０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌの中から選んだ少な
くとも１種以上の金属）で表される活物質を用いても同
様の効果が得られることは明らかである。ＬｉＮｉ0.8
Ｃｏ0.2Ｏ2も同様で、一般式ＬｉxＮｉ1-y Ｍy Ｏ
2（０．９５≦ｘ≦１．２５、０．０１≦y≦０．４０、
Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ａｌ, Ｍ
ｏ，Ｗの中から選んだ少なくとも１種以上の金属）で表
される活物質を用いても同様の効果が見られる。
してＬｉＭｎ2 Ｏ4 とＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2との混合
物を用いたが、ＬｉＭｎ2Ｏ4はスピネル構造をもつもの
であれば、ＬｉX Ｍｎ2-Y ＭY Ｏ4 （０．９５≦ｘ≦
１．２５、０．０１≦ｙ≦０．２０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌの中から選んだ少な
くとも１種以上の金属）で表される活物質を用いても同
様の効果が得られることは明らかである。ＬｉＮｉ0.8
Ｃｏ0.2Ｏ2も同様で、一般式ＬｉxＮｉ1-y Ｍy Ｏ
2（０．９５≦ｘ≦１．２５、０．０１≦y≦０．４０、
Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ａｌ, Ｍ
ｏ，Ｗの中から選んだ少なくとも１種以上の金属）で表
される活物質を用いても同様の効果が見られる。
【００６３】＜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。
【００６４】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、短冊状の電極をセ
パレータを介して積層してなる角形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、短冊状の電極をセ
パレータを介して積層してなる角形電池等としてもよい
ことは勿論である。
【００６５】
【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、優れた低温特性、お
よび高い安全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、優れた低温特性、お
よび高い安全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】本発明の正極集電体の厚さＴ１と活物質層の厚
さ（Ｔ２＋Ｔ３）の比（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１と常温低負
荷放電容量Ｃ１との関係を示す特性図
さ（Ｔ２＋Ｔ３）の比（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１と常温低負
荷放電容量Ｃ１との関係を示す特性図
【図４】本発明の正極活物質層の厚さ（Ｔ２＋Ｔ３）と
常温低負荷放電容量Ｃ１と常温重負荷放電容量Ｃ２との
比Ｃ２／Ｃ１との関係を示す特性図
常温低負荷放電容量Ｃ１と常温重負荷放電容量Ｃ２との
比Ｃ２／Ｃ１との関係を示す特性図
【図５】本発明の正極活物質層の厚さ（Ｔ２＋Ｔ３）と
常温低負荷放電容量Ｃ１と低温低負荷放電容量Ｃ３との
比Ｃ３／Ｃ１との関係を示す特性図
常温低負荷放電容量Ｃ１と低温低負荷放電容量Ｃ３との
比Ｃ３／Ｃ１との関係を示す特性図
【図６】本発明の正極活物質ＬｉＭｎ2 Ｏ4のＬｉＮｉ
0.8Ｃｏ0.2Ｏ2に対する含有率と常温低負荷放電容量Ｃ
１との関係を示す特性図
0.8Ｃｏ0.2Ｏ2に対する含有率と常温低負荷放電容量Ｃ
１との関係を示す特性図
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 AJ12 AK03 AL02
AL06 AL07 AL12 AL16 AL18
AM03 AM04 AM05 AM07 AM11
AM16 BJ02 BJ14 DJ07 EJ04
EJ12 HJ02 HJ04
5H050 AA02 AA06 AA08 AA15 BA16
BA17 CA08 CA09 CB02 CB07
CB08 CB12 CB29 DA04 EA10
EA24 HA02 HA04
Claims (2)
- 【請求項１】 正極集電体の両側に、ＬｉX Ｍｎ2-Y Ｍ
Y Ｏ4 （０．９５≦ｘ≦１．２５、０．０１≦ｙ≦０．
２０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａ
ｌの中から選んだ少なくとも１種以上の金属）とＬｉX
Ｎｉ1-Y Ｍ Y Ｏ2 （０．９５ ≦ｘ≦１．２５、０．０
１≦ｙ≦０．４０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍ
ｎ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｗの中から選んだ少なくとも１
種以上の金属）とを含有する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、２．５≦（Ｔ２＋Ｔ３）／
Ｔ１、且つ（Ｔ２＋Ｔ３）≦２５０μｍ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】 正極集電体の両側に、ＬｉX Ｍｎ2-Y Ｍ
Y Ｏ4 （０．９５≦ｘ≦１．２５、０．０１≦ｙ≦０．
２０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａ
ｌの中から選んだ少なくとも１種以上の金属）とＬｉX
Ｎｉ1-Y Ｍ Y Ｏ2 （０．９５ ≦ｘ≦１．２５、０．０
１≦ｙ≦０．４０、Ｍは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍ
ｎ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｗの中から選んだ少なくとも１
種以上の金属）とを含有する正極活物質層を配した正極
と、 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、２．５≦（Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ
１、且つ（Ｔ２＋Ｔ３）≦２５０μｍ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 |
|---|---|---|---|
| JP2002093971A JP2003297338A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP2002093971A JP2003297338A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 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 |
|---|---|
| JP2003297338A true JP2003297338A (ja) | 2003-10-17 |
Family
ID=29386874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002093971A Pending JP2003297338A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 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) | JP2003297338A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100340017C (zh) * | 2004-05-26 | 2007-09-26 | 索尼株式会社 | 正极活性材料和非水电解质二次电池 |
| JP2014517459A (ja) * | 2011-05-23 | 2014-07-17 | エルジー ケム． エルティーディ． | エネルギー密度特性が向上した高エネルギー密度のリチウム二次電池 |
| CN105144458A (zh) * | 2013-04-26 | 2015-12-09 | 日产自动车株式会社 | 非水电解质二次电池 |
-
2002
- 2002-03-29 JP JP2002093971A patent/JP2003297338A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100340017C (zh) * | 2004-05-26 | 2007-09-26 | 索尼株式会社 | 正极活性材料和非水电解质二次电池 |
| JP2014517459A (ja) * | 2011-05-23 | 2014-07-17 | エルジー ケム． エルティーディ． | エネルギー密度特性が向上した高エネルギー密度のリチウム二次電池 |
| CN105144458A (zh) * | 2013-04-26 | 2015-12-09 | 日产自动车株式会社 | 非水电解质二次电池 |
| EP2991152A4 (en) * | 2013-04-26 | 2016-05-11 | Nissan Motor | NONAQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY |
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