JP2003346906A - 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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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】比較的大きな容量を有し、比較的高率で放電さ
れる用途に用いられる非水電解質二次電池の、寿命性能
を改善する。 【解決手段】正極活物質にスピネル構造のリチウムマン
ガン複合酸化物、負極活物質に炭素材料を用いた非水電
解質二次電池であって、放電容量１Ａｈ当たり６ｇ〜８
ｇの電解液を備えていることを特徴とする。
れる用途に用いられる非水電解質二次電池の、寿命性能
を改善する。 【解決手段】正極活物質にスピネル構造のリチウムマン
ガン複合酸化物、負極活物質に炭素材料を用いた非水電
解質二次電池であって、放電容量１Ａｈ当たり６ｇ〜８
ｇの電解液を備えていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、比較的大きな容量
を有すると共に、比較的高率で放電される用途に用いら
れる非水電解質二次電池に関する。
を有すると共に、比較的高率で放電される用途に用いら
れる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、軽量で高エネル
ギー密度を有するという特徴から、携帯電話等の電源と
して普及している。この非水電解質二次電池は、リチウ
ム又はリチウム合金、リチウムを含有する負極と、リチ
ウム複合酸化物を含有する正極と、上記負極と上記正極
との間に配されたセパレータと、非水電解液とを備えた
二次電池である。
ギー密度を有するという特徴から、携帯電話等の電源と
して普及している。この非水電解質二次電池は、リチウ
ム又はリチウム合金、リチウムを含有する負極と、リチ
ウム複合酸化物を含有する正極と、上記負極と上記正極
との間に配されたセパレータと、非水電解液とを備えた
二次電池である。
【０００３】携帯電話等で多く用いられている非水電解
質二次電池は、小型非水電解質二次電池と呼ばれている
もので、正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物
が用いられ、負極活物質として黒鉛系炭素材料が用いら
れているもので、電池容量は１Ａｈ程度と比較的小さ
く、通常使用時の放電率は１Ｃ未満と比較的小さなもの
である。
質二次電池は、小型非水電解質二次電池と呼ばれている
もので、正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物
が用いられ、負極活物質として黒鉛系炭素材料が用いら
れているもので、電池容量は１Ａｈ程度と比較的小さ
く、通常使用時の放電率は１Ｃ未満と比較的小さなもの
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような小型非水
電解質二次電池に対し、電気自動車等の電動車両や非常
用無停電電源装置に用いることのできる、５Ａｈ以上の
放電容量をもつ大型非水電解質二次電池の実用化が望ま
れている。このような大型非水電解質二次電池には、そ
の用途から小型非水電解質二次電池に求められるよりも
より長寿命であり、高率放電が可能であるという性能が
求められ、例えば寿命１０年、５Ｃ放電可能といったよ
うな性能が求められる。
電解質二次電池に対し、電気自動車等の電動車両や非常
用無停電電源装置に用いることのできる、５Ａｈ以上の
放電容量をもつ大型非水電解質二次電池の実用化が望ま
れている。このような大型非水電解質二次電池には、そ
の用途から小型非水電解質二次電池に求められるよりも
より長寿命であり、高率放電が可能であるという性能が
求められ、例えば寿命１０年、５Ｃ放電可能といったよ
うな性能が求められる。
【０００５】さらに、電池容量が大きいことや、将来の
需要増大時の環境負荷も考えることが必要であることか
ら、正極活物質としてリチウムマンガン複合酸化物を用
いることが望まれている。
需要増大時の環境負荷も考えることが必要であることか
ら、正極活物質としてリチウムマンガン複合酸化物を用
いることが望まれている。
【０００６】しかしながら、既に広く用いられている小
型非水電解質二次電池をそのまま大きくしただけでは、
必要とされる寿命性能や放電性能を満たすことができ
ず、さらに、リチウムマンガン複合酸化物を用いた場合
には、より寿命性能が悪くなってしまうというのが現状
であった。
型非水電解質二次電池をそのまま大きくしただけでは、
必要とされる寿命性能や放電性能を満たすことができ
ず、さらに、リチウムマンガン複合酸化物を用いた場合
には、より寿命性能が悪くなってしまうというのが現状
であった。
【０００７】以上に鑑み、本発明は比較的大きな容量を
有し、比較的高率で放電される用途に用いられる非水電
解質二次電池の、寿命性能を改善することを目的とす
る。
有し、比較的高率で放電される用途に用いられる非水電
解質二次電池の、寿命性能を改善することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、正極
活物質にスピネル構造のリチウムマンガン複合酸化物、
負極活物質に炭素材料を用いた非水電解質二次電池であ
って、放電容量１Ａｈ当たり６ｇ〜８ｇの電解液を備え
ていることを特徴とする非水電解質二次電池である。
活物質にスピネル構造のリチウムマンガン複合酸化物、
負極活物質に炭素材料を用いた非水電解質二次電池であ
って、放電容量１Ａｈ当たり６ｇ〜８ｇの電解液を備え
ていることを特徴とする非水電解質二次電池である。
【０００９】電解液量をこの範囲とすることにより、電
池容量が１０Ａｈ以上で、１０Ｃ放電で使用できる電池
を作製した場合でも、室温で１０００サイクル以上の寿
命性能（初期容量の８０％基準）を有する電池の作製が
可能となる。
池容量が１０Ａｈ以上で、１０Ｃ放電で使用できる電池
を作製した場合でも、室温で１０００サイクル以上の寿
命性能（初期容量の８０％基準）を有する電池の作製が
可能となる。
【００１０】本願第２の発明は、上記本願第１の発明に
おいて、正極合剤層の多孔度が３１〜３６％、負極合剤
層の多孔度が３２〜３７％、リチウムマンガン複合酸化
物がＬｉ１＋ｘＭｎ２−ｘ−ｙＭｙＯ４（０．０５≦ｘ
≦０．１５、０．０２≦ｙ≦０．１５）、負極活物質と
して用いる炭素材料の（００２）面の面間隔が０．３４
ｎｍ未満であることを特徴とする非水電解質二次電池で
ある。
おいて、正極合剤層の多孔度が３１〜３６％、負極合剤
層の多孔度が３２〜３７％、リチウムマンガン複合酸化
物がＬｉ１＋ｘＭｎ２−ｘ−ｙＭｙＯ４（０．０５≦ｘ
≦０．１５、０．０２≦ｙ≦０．１５）、負極活物質と
して用いる炭素材料の（００２）面の面間隔が０．３４
ｎｍ未満であることを特徴とする非水電解質二次電池で
ある。
【００１１】このような構成とすることにより、より確
実に上記寿命性能が得られ、１５００サイクル以上の寿
命を有する電池の作製も可能となる。
実に上記寿命性能が得られ、１５００サイクル以上の寿
命を有する電池の作製も可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明になる非水電解質二次電池
は、正極活物質にスピネル構造のリチウムマンガン複合
酸化物、負極活物質に炭素材料を用い、電池内に保持さ
せる電解液量は、放電容量１Ａｈ当たり６ｇ〜８ｇの電
解液を備えていることを特徴とする。さらに、電池内に
保持させる電解液量は、より好ましくは、放電容量１Ａ
ｈ当たり６．３ｇ〜７．５ｇとするのが良い。
は、正極活物質にスピネル構造のリチウムマンガン複合
酸化物、負極活物質に炭素材料を用い、電池内に保持さ
せる電解液量は、放電容量１Ａｈ当たり６ｇ〜８ｇの電
解液を備えていることを特徴とする。さらに、電池内に
保持させる電解液量は、より好ましくは、放電容量１Ａ
ｈ当たり６．３ｇ〜７．５ｇとするのが良い。
【００１３】電解液は、電池を充電状態に保つことで消
費され、この消費量は電池の容量が大きくなればより多
くなる。また、充電や放電時の電流の大きさによっても
消費のされ方が変わる。このため、電池の容量や使用時
の電流値に応じた電解液量を決めることによって良好な
寿命性能を維持することが可能となる。
費され、この消費量は電池の容量が大きくなればより多
くなる。また、充電や放電時の電流の大きさによっても
消費のされ方が変わる。このため、電池の容量や使用時
の電流値に応じた電解液量を決めることによって良好な
寿命性能を維持することが可能となる。
【００１４】さらに、電解液の消費される速度は、活物
質材料によっても異なり、例えば、リチウムニッケル複
合酸化物やリチウムコバルト複合酸化物を用いる場合に
は、本願発明に係る電解液量よりも少ない電解液量で同
等の寿命性能を得ることが可能となる。例えば、リチウ
ムニッケル複合酸化物を用いる場合には、放電容量１Ａ
ｈ当たり５．５ｇでも同等以上の寿命性能が得られる。
質材料によっても異なり、例えば、リチウムニッケル複
合酸化物やリチウムコバルト複合酸化物を用いる場合に
は、本願発明に係る電解液量よりも少ない電解液量で同
等の寿命性能を得ることが可能となる。例えば、リチウ
ムニッケル複合酸化物を用いる場合には、放電容量１Ａ
ｈ当たり５．５ｇでも同等以上の寿命性能が得られる。
【００１５】本発明になる非水電解質二次電池に使用す
る正極および負極は、金属箔の集電体の上に、それ゛そ
れの活物質を含む合剤を塗布することにより形成し、多
孔度は、塗布重量と合剤層の厚さを制御することで調整
できる。例えば、（１−（塗布重量／（合剤層体積×合
剤真密度）））×１００（％）として多孔度を計算し、
これにより制御する。また、電池での多孔度を測定する
場合には、例えば、放電状態で電極を取り出して水銀ポ
ロシメーターにより測定する。
る正極および負極は、金属箔の集電体の上に、それ゛そ
れの活物質を含む合剤を塗布することにより形成し、多
孔度は、塗布重量と合剤層の厚さを制御することで調整
できる。例えば、（１−（塗布重量／（合剤層体積×合
剤真密度）））×１００（％）として多孔度を計算し、
これにより制御する。また、電池での多孔度を測定する
場合には、例えば、放電状態で電極を取り出して水銀ポ
ロシメーターにより測定する。
【００１６】正極合剤層の多孔度は、３１〜３６％とす
るのが良く、より好ましくは、３２〜３５％とするのが
良く、負極合剤層の多孔度は、３２〜３７％とするのが
良く、より好ましくは３３〜３６％とするのが良い。合
剤層の多孔度は、小さすぎても大きすぎても電池の寿命
が悪くなり、さらに、合剤層の多孔度を大きくすると電
池のエネルギー密度が小さくなる。また、負極合剤層の
多孔度を正極合剤層の多孔度より大きくするのが、より
長寿命で高率放電性能の良好な電池とするために好まし
い。
るのが良く、より好ましくは、３２〜３５％とするのが
良く、負極合剤層の多孔度は、３２〜３７％とするのが
良く、より好ましくは３３〜３６％とするのが良い。合
剤層の多孔度は、小さすぎても大きすぎても電池の寿命
が悪くなり、さらに、合剤層の多孔度を大きくすると電
池のエネルギー密度が小さくなる。また、負極合剤層の
多孔度を正極合剤層の多孔度より大きくするのが、より
長寿命で高率放電性能の良好な電池とするために好まし
い。
【００１７】負極活物質を含む合剤層の片面厚さは８０
μｍ以下とするのが良い。また、正極合剤層と負極合剤
層の多孔度の差は３％以下であるのが特に好ましい。こ
れは、液量のバランスがより良好になって寿命が長くな
るからである。
μｍ以下とするのが良い。また、正極合剤層と負極合剤
層の多孔度の差は３％以下であるのが特に好ましい。こ
れは、液量のバランスがより良好になって寿命が長くな
るからである。
【００１８】本発明で用いられる正極活物質としては、
スピネル構造のＬｉ１＋ｘＭｎ２− ｘ−ｙＭｙＯ
４（０．０５≦ｘ≦０．１５、０．０２≦ｙ≦０．１
５）、Ｍは、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａ
ｌ、Ｍｇの中から選んだ少なくとも１種以上の金属元
素）が特に好ましく、金属元素Ｍとしては、寿命をより
長くし容量を大きく保つことができるため、Ａｌ、Ｍｇ
を用いるのが特に良く、重負荷特性が良好であることか
ら、Ａｌを用いるのがより好ましい。なお、基本的に前
記組成で示されるものであるが、酸素サイトの一部が硫
黄やハロゲン元素で置換されているもの、酸素量に多少
の不定比性のあるものも好ましい。
スピネル構造のＬｉ１＋ｘＭｎ２− ｘ−ｙＭｙＯ
４（０．０５≦ｘ≦０．１５、０．０２≦ｙ≦０．１
５）、Ｍは、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａ
ｌ、Ｍｇの中から選んだ少なくとも１種以上の金属元
素）が特に好ましく、金属元素Ｍとしては、寿命をより
長くし容量を大きく保つことができるため、Ａｌ、Ｍｇ
を用いるのが特に良く、重負荷特性が良好であることか
ら、Ａｌを用いるのがより好ましい。なお、基本的に前
記組成で示されるものであるが、酸素サイトの一部が硫
黄やハロゲン元素で置換されているもの、酸素量に多少
の不定比性のあるものも好ましい。
【００１９】また、リチウムマンガン複合酸化物の粒子
を用いる場合、粒子の外観が多角形状の一次粒子が集合
して表面に多数の凹凸を有してなる球状二次粒子となっ
たもので、平均粒径が１０μｍ〜２０μｍのものを用い
るのがより好ましく、比表面積は０．１ｍ２／ｇ以上
１．０ｍ２／ｇ以下のものを用いるのがより好ましい。
このような粉体を用いることで巻回構造の電極を剥離等
が生じない良好な状態で作製することが容易となり、寿
命性能を良好に維持することができる。また、比表面積
は、０．１ｍ０ｍ２／ｇより小さくなると、高率放電性
能が悪くなり、１．００ｍ２／ｇを越えると寿命が急激
に悪くなる。
を用いる場合、粒子の外観が多角形状の一次粒子が集合
して表面に多数の凹凸を有してなる球状二次粒子となっ
たもので、平均粒径が１０μｍ〜２０μｍのものを用い
るのがより好ましく、比表面積は０．１ｍ２／ｇ以上
１．０ｍ２／ｇ以下のものを用いるのがより好ましい。
このような粉体を用いることで巻回構造の電極を剥離等
が生じない良好な状態で作製することが容易となり、寿
命性能を良好に維持することができる。また、比表面積
は、０．１ｍ０ｍ２／ｇより小さくなると、高率放電性
能が悪くなり、１．００ｍ２／ｇを越えると寿命が急激
に悪くなる。
【００２０】上記のようなリチウムマンガン複合酸化物
粒子は、例えば、リチウム、マンガン及び金属元素を含
有する出発原料を混合後、酸素存在下で焼成・冷却する
ことによって製造することができる。出発原料として用
いるリチウム化合物としては、Ｌｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ
３、ＬｉＯＨ、ＬｉＣｌ、Ｌｉ２Ｏ等があり、出発原料
として用いるマンガン化合物としては、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍ
ｎＯ２等のマンガン酸化物、ＭｎＣＯ３、Ｍｎ（Ｎ
Ｏ３）２等がある。また、他金属元素の出発原料として
用いる他金属元素の化合物としては、酸化物、水酸化
物、硝酸塩、炭酸塩、ジカルボン酸塩、脂肪酸塩、アン
モニウム塩等が挙げられる。
粒子は、例えば、リチウム、マンガン及び金属元素を含
有する出発原料を混合後、酸素存在下で焼成・冷却する
ことによって製造することができる。出発原料として用
いるリチウム化合物としては、Ｌｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ
３、ＬｉＯＨ、ＬｉＣｌ、Ｌｉ２Ｏ等があり、出発原料
として用いるマンガン化合物としては、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍ
ｎＯ２等のマンガン酸化物、ＭｎＣＯ３、Ｍｎ（Ｎ
Ｏ３）２等がある。また、他金属元素の出発原料として
用いる他金属元素の化合物としては、酸化物、水酸化
物、硝酸塩、炭酸塩、ジカルボン酸塩、脂肪酸塩、アン
モニウム塩等が挙げられる。
【００２１】本発明で用いられる炭素材料としては、熱
分解炭素類、ピッチコークス、ニードルコークス、石油
コークス等のコークス類、グラファイト類、炭素繊維、
活性炭等を使用することができるが、本発明に特に適し
ているのは、Ｃ軸方向の面間隔ｄ（００２）が０．３４
ｎｍ以下の炭素材料を負極活物質の主成分（５０％以
上）とするものであり、さらに適しているのは、このよ
うな炭素材料として、球状または塊状のものと鱗片状の
ものを含んだものである。
分解炭素類、ピッチコークス、ニードルコークス、石油
コークス等のコークス類、グラファイト類、炭素繊維、
活性炭等を使用することができるが、本発明に特に適し
ているのは、Ｃ軸方向の面間隔ｄ（００２）が０．３４
ｎｍ以下の炭素材料を負極活物質の主成分（５０％以
上）とするものであり、さらに適しているのは、このよ
うな炭素材料として、球状または塊状のものと鱗片状の
ものを含んだものである。
【００２２】球状炭素材料としては、例えば、メソフェ
ーズピッチ小球体を焼成したもの、塊状炭素材料として
は、例えば、コークスを焼成して粉砕したものを用いる
ことができ、その粒径としては、４０μｍ以下のものを
用いるのが好ましく、平均粒径としては、２０〜３５μ
ｍのものを用いるのがよい。これは、大電流、特に３Ｃ
以上の大電流での使用を前提とする電池では、負極の炭
素材料層の厚さを片面で８０μｍ以下とするのが好まし
く、上記粒径以下のものを用いることで塗工性を良好に
でき、膜密度も大きくできるからである。また、平均粒
径２０μｍ以下の場合、寿命が悪くなりやすいからであ
る。
ーズピッチ小球体を焼成したもの、塊状炭素材料として
は、例えば、コークスを焼成して粉砕したものを用いる
ことができ、その粒径としては、４０μｍ以下のものを
用いるのが好ましく、平均粒径としては、２０〜３５μ
ｍのものを用いるのがよい。これは、大電流、特に３Ｃ
以上の大電流での使用を前提とする電池では、負極の炭
素材料層の厚さを片面で８０μｍ以下とするのが好まし
く、上記粒径以下のものを用いることで塗工性を良好に
でき、膜密度も大きくできるからである。また、平均粒
径２０μｍ以下の場合、寿命が悪くなりやすいからであ
る。
【００２３】鱗片状炭素材料としては、負極の導電性を
大きくして大電流での容量を大きくできるという理由か
ら、グラファイト系のものが良く、鱗片状天然黒鉛また
は鱗片状人造黒鉛を用いるのが好ましい。また、面方向
の大きさは、球状・塊状炭素材料の粒径よりも小さい方
が容量密度を大きくできるため、その平均粒径として、
球状または塊状炭素材料の平均粒径、またはこれら混合
物の平均粒径よりも小さいものを用いるのが好ましい。
なお、平均粒径は、例えば、レーザー回折／散乱式粒度
分布測定装置を用いて測定できる。これは他でも同様で
ある。
大きくして大電流での容量を大きくできるという理由か
ら、グラファイト系のものが良く、鱗片状天然黒鉛また
は鱗片状人造黒鉛を用いるのが好ましい。また、面方向
の大きさは、球状・塊状炭素材料の粒径よりも小さい方
が容量密度を大きくできるため、その平均粒径として、
球状または塊状炭素材料の平均粒径、またはこれら混合
物の平均粒径よりも小さいものを用いるのが好ましい。
なお、平均粒径は、例えば、レーザー回折／散乱式粒度
分布測定装置を用いて測定できる。これは他でも同様で
ある。
【００２４】なお、上記鱗片状炭素材料の含有重量は、
球状（または塊状）炭素材料の含有重量よりも少なくす
るのが好ましく、より好ましくは、リチウムイオンをド
ープ及び脱ドープ可能な炭素材料総重量に対して、重量
比で３０％以下、さらに好ましくは、２５％以下とする
のが良い。これは、量が多くなると負極をプレスする際
に鱗片状炭素材料が配向して大電流での充放電容量が小
さくなるからである。
球状（または塊状）炭素材料の含有重量よりも少なくす
るのが好ましく、より好ましくは、リチウムイオンをド
ープ及び脱ドープ可能な炭素材料総重量に対して、重量
比で３０％以下、さらに好ましくは、２５％以下とする
のが良い。これは、量が多くなると負極をプレスする際
に鱗片状炭素材料が配向して大電流での充放電容量が小
さくなるからである。
【００２５】本発明電池を作製する際に用いるセパレー
タとしては、例えばポリエチレンフィルム、ポリプロピ
レンフィルム等の微孔性ポリオレフィンフィルムを用い
ることができ、好ましくは、上記負極の活物質層の厚さ
（片面）と上記正極の活物質層の厚さ（片面）との和を
ａとし、上記セパレータの厚さをｂとしたときに、０．
０５≦ｂ／（ａ＋ｂ）≦０．２５とし、さらにセパレー
タの透気度を３００〜７００ｓｅｃ／１００ｃｃとする
のが良い。このように活物質層とセパレータの厚さの関
係とセパレータの透気度とを規定することにより、電池
の長寿命と良好な高率放電性能が達成される。
タとしては、例えばポリエチレンフィルム、ポリプロピ
レンフィルム等の微孔性ポリオレフィンフィルムを用い
ることができ、好ましくは、上記負極の活物質層の厚さ
（片面）と上記正極の活物質層の厚さ（片面）との和を
ａとし、上記セパレータの厚さをｂとしたときに、０．
０５≦ｂ／（ａ＋ｂ）≦０．２５とし、さらにセパレー
タの透気度を３００〜７００ｓｅｃ／１００ｃｃとする
のが良い。このように活物質層とセパレータの厚さの関
係とセパレータの透気度とを規定することにより、電池
の長寿命と良好な高率放電性能が達成される。
【００２６】非水溶媒としては、例えば、炭酸プロピレ
ン、炭酸エチレン等の環状炭酸エステルや、炭酸ジエチ
ル、炭酸ジメチル等の鎖状炭酸エステル、プロピオン酸
メチルや酪酸メチル等のカルボン酸エステル、γ−ブチ
ルラクトン、スルホラン、２−メチルテトラヒドロフラ
ンやジメトキシエタン等のエーテル類等を使用すること
ができるが、特に本発明電池の場合、炭酸エチレンと鎖
状炭酸エステルとの混合溶媒を用いるのが良く、本願発
明の効果がよく発揮される。さらに、上記非水溶媒に
は、ビニレンカーボネートを添加するのが好ましく、電
解質としては、六フッ化リン酸リチウムを用いたものが
よい。
ン、炭酸エチレン等の環状炭酸エステルや、炭酸ジエチ
ル、炭酸ジメチル等の鎖状炭酸エステル、プロピオン酸
メチルや酪酸メチル等のカルボン酸エステル、γ−ブチ
ルラクトン、スルホラン、２−メチルテトラヒドロフラ
ンやジメトキシエタン等のエーテル類等を使用すること
ができるが、特に本発明電池の場合、炭酸エチレンと鎖
状炭酸エステルとの混合溶媒を用いるのが良く、本願発
明の効果がよく発揮される。さらに、上記非水溶媒に
は、ビニレンカーボネートを添加するのが好ましく、電
解質としては、六フッ化リン酸リチウムを用いたものが
よい。
【００２７】図１は、本願発明に係る電池例を示す分解
斜視図である。この非水電解質二次電池は、長円筒形の
巻回型の発電要素１を４個密着して並べ並列接続したも
のである。これらの発電要素１は、両端面部に配置され
た集電接続体２にそれぞれ正負の電極が接続固定されて
並列接続されている。集電接続体２は、正極側の場合に
はアルミニウム板、負極側の場合には銅板からなり、水
平に配置されたほぼ二等辺三角形の板状の本体の底辺部
から下方に向けて簾状に突出した接続部に、発電要素１
の正極又は負極が接続固定されている。これらの集電接
続体２の板状の本体は、それぞれ下部絶縁封止板３を介
して蓋板４の裏面の両端部に配置される。蓋板４は、矩
形のステンレス鋼板からなり、発電要素１を収納するス
テンレス製の容器である電池筐体５の上端開口部に嵌め
込まれて溶接により固着される。この蓋板４と電池筐体
５は、非水電解質二次電池の電池ケースを構成する。
斜視図である。この非水電解質二次電池は、長円筒形の
巻回型の発電要素１を４個密着して並べ並列接続したも
のである。これらの発電要素１は、両端面部に配置され
た集電接続体２にそれぞれ正負の電極が接続固定されて
並列接続されている。集電接続体２は、正極側の場合に
はアルミニウム板、負極側の場合には銅板からなり、水
平に配置されたほぼ二等辺三角形の板状の本体の底辺部
から下方に向けて簾状に突出した接続部に、発電要素１
の正極又は負極が接続固定されている。これらの集電接
続体２の板状の本体は、それぞれ下部絶縁封止板３を介
して蓋板４の裏面の両端部に配置される。蓋板４は、矩
形のステンレス鋼板からなり、発電要素１を収納するス
テンレス製の容器である電池筐体５の上端開口部に嵌め
込まれて溶接により固着される。この蓋板４と電池筐体
５は、非水電解質二次電池の電池ケースを構成する。
【００２８】上記蓋板４の上面の両端部には、それぞれ
上部絶縁封止板６を介して端子が配置されている。端子
は、正極側の場合にはアルミニウム製、負極側の場合に
は銅製の金属材料からなり、それぞれリベット端子７と
端子台８と端子ボルト９とで構成されている。
上部絶縁封止板６を介して端子が配置されている。端子
は、正極側の場合にはアルミニウム製、負極側の場合に
は銅製の金属材料からなり、それぞれリベット端子７と
端子台８と端子ボルト９とで構成されている。
【００２９】
【実施例】多角形状の１次粒子が集合して球状の二次粒
子を形成したリチウムマンガン複合酸化物Ｌｉ１．１Ｍ
ｎ１．８２Ａｌ０．０８Ｏ４（比表面積０．７ｍ２／
ｇ、平均粒径１５μｍ）粉末を用い、アセチレンブラッ
ク及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を重量比で９
０：５：５の割合で混合して合剤を調整し、溶剤となる
Ｎ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリーに
し、これを厚さ２０ミクロンのアルミニウム箔両面に塗
布し、乾燥、プレスして、合剤層の多孔度３３％で２２
０μｍ厚さの帯状正極を作製した。なお、平均粒径はレ
ーザー回折散乱法で測定したｄ５０の値であり、比表面
積は、吸着ガスとして窒素ガスを用いたＢＥＴ法で測定
したものである。
子を形成したリチウムマンガン複合酸化物Ｌｉ１．１Ｍ
ｎ１．８２Ａｌ０．０８Ｏ４（比表面積０．７ｍ２／
ｇ、平均粒径１５μｍ）粉末を用い、アセチレンブラッ
ク及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を重量比で９
０：５：５の割合で混合して合剤を調整し、溶剤となる
Ｎ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリーに
し、これを厚さ２０ミクロンのアルミニウム箔両面に塗
布し、乾燥、プレスして、合剤層の多孔度３３％で２２
０μｍ厚さの帯状正極を作製した。なお、平均粒径はレ
ーザー回折散乱法で測定したｄ５０の値であり、比表面
積は、吸着ガスとして窒素ガスを用いたＢＥＴ法で測定
したものである。
【００３０】平均粒径２６μｍの球状人造黒鉛粉末７５
重量部、平均粒径２７μｍの鱗片状人造黒鉛粉末１５重
量部、ＰＶｄＦ１０重量部を混合して負極合剤を調整
し、溶剤となるＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させ
てスラリーにし、これを厚さ１５μｍの銅箔両面に塗布
し、乾燥させた後、一定圧力で圧縮成型して、合剤層の
多孔度３４％で１２０μｍ厚さの帯状負極を作製した。
重量部、平均粒径２７μｍの鱗片状人造黒鉛粉末１５重
量部、ＰＶｄＦ１０重量部を混合して負極合剤を調整
し、溶剤となるＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させ
てスラリーにし、これを厚さ１５μｍの銅箔両面に塗布
し、乾燥させた後、一定圧力で圧縮成型して、合剤層の
多孔度３４％で１２０μｍ厚さの帯状負極を作製した。
【００３１】これら電極と４０μｍ厚さのポリプロピレ
ン（ＰＰ）／ポリエチレン（ＰＥ）／ポリプロピレン
（ＰＰ）積層セパレータを用いて長円筒形の巻回型の発
電要素を作製し、これを２個密着して並べ並列接続する
ことで、上記図１に示したのと同様の構造の電池を作製
した。電池の外形は、Ｗ１７０×Ｄ４７×Ｈ１１５（ｍ
ｍ）であり、容器は１ｍｍ厚さのステンレス製である。
電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）／エチ
ルメチルカーボネート（ＥＭＣ）／ジエチルカーボネー
ト（ＤＥＣ）の体積比３：４：３の混合溶媒に、ビニレ
ンカーボネート（ＶＣ）を体積比で１％およびＬｉＰＦ
６を１ｍｏｌ／ｌ添加されたものを注液した。４６Ａ放
電での放電容量は４６Ａｈである。
ン（ＰＰ）／ポリエチレン（ＰＥ）／ポリプロピレン
（ＰＰ）積層セパレータを用いて長円筒形の巻回型の発
電要素を作製し、これを２個密着して並べ並列接続する
ことで、上記図１に示したのと同様の構造の電池を作製
した。電池の外形は、Ｗ１７０×Ｄ４７×Ｈ１１５（ｍ
ｍ）であり、容器は１ｍｍ厚さのステンレス製である。
電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）／エチ
ルメチルカーボネート（ＥＭＣ）／ジエチルカーボネー
ト（ＤＥＣ）の体積比３：４：３の混合溶媒に、ビニレ
ンカーボネート（ＶＣ）を体積比で１％およびＬｉＰＦ
６を１ｍｏｌ／ｌ添加されたものを注液した。４６Ａ放
電での放電容量は４６Ａｈである。
【００３２】電池は、放電容量１Ａｈ当たりの電解液の
注液量を変えたものを６種類作製し、これら電池につい
て、２５℃での充放電を繰り返し行い、初期放電容量に
対する放電容量の割合が８０％になったところの充放電
サイクル数を測定した。なお、充電は、終止電圧を４．
１Ｖとする定電流（４６Ａ）・定電圧（３Ｈ）充電と
し、放電は、終止電圧を２．７Ｖとする定電流（１４０
Ａ）放電とした。測定結果を下記表１に示す。
注液量を変えたものを６種類作製し、これら電池につい
て、２５℃での充放電を繰り返し行い、初期放電容量に
対する放電容量の割合が８０％になったところの充放電
サイクル数を測定した。なお、充電は、終止電圧を４．
１Ｖとする定電流（４６Ａ）・定電圧（３Ｈ）充電と
し、放電は、終止電圧を２．７Ｖとする定電流（１４０
Ａ）放電とした。測定結果を下記表１に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】表１の結果より、放電容量１Ａｈ当たりの
電解液量が少ないと充放電サイクル数が少なく、電解液
量が多くなるに従って充放電サイクル数が増加するが、
充放電サイクル数は頭打ちになって、多くなりすぎると
充放電サイクル数が少なくなる傾向を示すことがわかっ
た。
電解液量が少ないと充放電サイクル数が少なく、電解液
量が多くなるに従って充放電サイクル数が増加するが、
充放電サイクル数は頭打ちになって、多くなりすぎると
充放電サイクル数が少なくなる傾向を示すことがわかっ
た。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、大きな容量を有し、高
率で放電される用途に用いられる非水電解質二次電池の
寿命を長くすることができる。
率で放電される用途に用いられる非水電解質二次電池の
寿命を長くすることができる。
【図１】本願発明に係る電池例を示す分解斜視図。
１ 発電要素
２ 集電接続体
３ 下部絶縁封止板
４ 蓋板
５ 電池筐体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL06 AL07
AL08 AM03 AM04 AM05 AM07
DJ17 EJ04 EJ12 HJ01 HJ02
HJ09 HJ13 HJ19
5H050 AA07 AA08 BA17 CA09 CB07
CB08 CB09 EA10 EA24 HA01
HA02 HA09 HA13 HA19
Claims (2)
- 【請求項１】 正極活物質にスピネル構造のリチウムマ
ンガン複合酸化物、負極活物質に炭素材料を用いた非水
電解質二次電池であって、放電容量１Ａｈ当たり６ｇ〜
８ｇの電解液を備えていることを特徴とする非水電解質
二次電池。 - 【請求項２】正極合剤層の多孔度が３１〜３６％、負極
合剤層の多孔度が３２〜３７％、リチウムマンガン複合
酸化物がＬｉ１＋ｘＭｎ２−ｘ−ｙＭｙＯ４（０．０５
≦ｘ≦０．１５、０．０２≦ｙ≦０．１５）、負極活物
質として用いる炭素材料の（００２）面の面間隔が０．
３４ｎｍ未満であることを特徴とする請求項1記載の非
水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002155988A JP2003346906A (ja) | 2002-05-29 | 2002-05-29 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002155988A JP2003346906A (ja) | 2002-05-29 | 2002-05-29 | 非水電解質二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003346906A true JP2003346906A (ja) | 2003-12-05 |
Family
ID=29772373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002155988A Pending JP2003346906A (ja) | 2002-05-29 | 2002-05-29 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003346906A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012038702A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| WO2015119486A1 (ko) * | 2014-02-10 | 2015-08-13 | 주식회사 엘지화학 | 전기 화학 소자 |
| CN113871601A (zh) * | 2021-09-28 | 2021-12-31 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种石墨材料及其制备方法、负极片及锂离子电池 |
| CN114497698A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-05-13 | 江苏正力新能电池技术有限公司 | 一种锂离子电池及用电装置 |
-
2002
- 2002-05-29 JP JP2002155988A patent/JP2003346906A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012038702A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| WO2015119486A1 (ko) * | 2014-02-10 | 2015-08-13 | 주식회사 엘지화학 | 전기 화학 소자 |
| CN113871601A (zh) * | 2021-09-28 | 2021-12-31 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种石墨材料及其制备方法、负极片及锂离子电池 |
| CN113871601B (zh) * | 2021-09-28 | 2023-02-17 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种石墨材料及其制备方法、负极片及锂离子电池 |
| CN114497698A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-05-13 | 江苏正力新能电池技术有限公司 | 一种锂离子电池及用电装置 |
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