JP2006032149A - リチウム電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 正極材料を含む正極2と、負極材料を含む負極1と、溶媒及び溶質を含む電解液とを備えるリチウム電池において、正極材料としてλ−二酸化マンガンを用い、負極材料としてアルミニウムを0.05〜2重量%添加したリチウム合金を用いることを特徴としている。
【選択図】 図1
Description
(実施例1−1)
〔正極の作製〕
スピネル構造のマンガン酸リチウム(LiMn2O4)(粉末)をpH2となるように硫酸で酸処理した後、約85℃で乾燥して、λ−二酸化マンガン(λ−MnO2)を調製した。
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔を、円盤状に打ち抜き、負極を作製した。
エチレンカーボネート(EC)と、1,2−ジメトキシエタン(1,2−DME)との体積比率50:50の混合溶媒に、溶質としてのトリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)を1モル/リットル溶かして、非水電解液を調製した。
上記の正極、負極及び非水電解液を使用して、扁平形の本発明電池A1(リチウム電池;電池寸法:外径24mm、厚さ3mm)を組み立てた。なお、セパレータとしては、ポリプロピレン製の不織布を使用し、これに非水電解液を含浸させた。
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔の代わりに、リチウム箔を用いた以外は実施例1−1と同様にして、比較電池X1を組み立てた。
正極活物質として、スピネル構造のマンガン酸リチウム(LiMn2O4)を使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、比較電池X2を組み立てた。
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔の代わりに、リチウム箔を用いた以外は比較例1−2と同様にして、比較電池X3を組み立てた。
水酸化リチウム(LiOH)とγ−二酸化マンガン(γ−MnO2)とを、Li:Mnの原子比0.50:1.00の割合で混合し、空気中にて375℃で20時間熱処理して得たリチウム−マンガン複合酸化物(CDMO:Composite Dimensional Manganese Oxide)を正極活物質として使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、比較電池X4を組み立てた。
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔の代わりに、リチウム箔を用いた以外は比較例1−4と同様にして、比較電池X5を組み立てた。
γ−二酸化マンガン(γ−MnO2)を空気中にて375℃で20時間熱処理して得たγ−β−二酸化マンガン(γ−β−MnO2)を正極活物質として使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、比較電池X6を組み立てた。
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔の代わりに、リチウム箔を用いた以外は比較例1−6と同様にして、比較電池X7を組み立てた。
正極活物質として、酸化ニオビウム(Nb2O5)を使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、比較電池X8を組み立てた。
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔の代わりに、リチウム箔を用いた以外は比較例1−8と同様にして、比較電池X9を組み立てた。
電池作製直後の各電池に、1mV、1kHzの交流電圧を印加し、電流を測定することにより、内部抵抗を測定した。組立直後の各電池の内部抵抗は、約20Ωであった。
(比較例2−1)
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔の代わりに、リチウム箔を用いた以外は実施例1−1と同様にして、比較電池Y1(X1)を組み立てた。
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔の代わりに、0.01重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔を用いた以外は実施例1−1と同様にして、比較電池Y2を組み立てた。
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔の代わりに、0.05重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔を用いた以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池B1を組み立てた。
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔の代わりに、0.1重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔を用いた以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池B2を組み立てた。
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔を用い、実施例1−1と同様にして、本発明電池B3(A1)を組み立てた。
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔の代わりに、0.5重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔を用いた以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池B4を組み立てた。
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔の代わりに、1重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔を用いた以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池B5を組み立てた。
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔の代わりに、2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔を用いた以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池B6を組み立てた。
0.2重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔の代わりに、5重量%のアルミニウムを含むリチウム−アルミニウム合金箔を用いた以外は実施例1−1と同様にして、比較電池Y3を組み立てた。
(実施例3−1)
非水電解液の溶質として、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)を使用し、実施例1−1と同様にして、本発明電池C1(A1)を組み立てた。
非水電解液の溶質として、リチウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(LiN(CF3SO2)2)を使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池C2を組み立てた。
非水電解液の溶質として、リチウムトリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド(LiC(CF3SO2)3)を使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池C3を組み立てた。
非水電解液の溶質として、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池C4を組み立てた。
非水電解液の溶質として、テトラフルオロホウ酸リチウム(LiBF4)を使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池C5を組み立てた。
非水電解液の溶質として、ヘキサフルオロ砒酸リチウム(LiAsF6)を使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池C6を組み立てた。
非水電解液の溶質として、過塩素酸リチウム(LiClO4)を使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池C7を組み立てた。
(実施例4−1)
非水電解液溶媒として、エチレンカーボネート(EC)と1,2−ジメトキシエタン(DME)との体積比率50:50の混合溶媒を使用し、実施例1−1と同様にして、本発明電池D1(A1)を組み立てた。
非水電解液溶媒として、プロピレンカーボネート(PC)と1,2−ジメトキシエタン(DME)との体積比率50:50の混合溶媒を使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池D2を組み立てた。
非水電解液溶媒として、1,2−ブチレンカーボネート(BC)と1,2−ジメトキシエタン(DME)との体積比率50:50の混合溶媒を使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池D3を組み立てた。
非水電解液溶媒として、エチレンカーボネート(EC)の単独溶媒を使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池D4を組み立てた。
非水電解液溶媒として、プロピレンカーボネート(PC)の単独溶媒を使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池D5を組み立てた。
非水電解液溶媒として、1,2−ブチレンカーボネート(BC)の単独溶媒を使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池D6を組み立てた。
非水電解液溶媒として、エチレンカーボネート(EC)とジエチレングリコールジメチルエーテル(Di−DME)との体積比率50:50の混合溶媒を使用し、溶質としてLiN(CF3SO2)2を使用したこと以外は実施例1−1と同様にして、本発明電池D7を組み立てた。
2…正極
3…セパレータ
4…負極缶
5…正極缶
6…負極集電体
7…正極集電体
8…絶縁パッキング
Claims (3)
- 正極材料を含む正極と、負極材料を含む負極と、溶媒及び溶質を含む電解液とを備えるリチウム電池において、
前記正極材料としてλ−二酸化マンガンを用い、前記負極材料としてアルミニウムを0.05〜2重量%添加したリチウム合金を用いることを特徴とするリチウム電池。 - 前記溶質が、トリフルオロメタンスルホン酸リチウムであることを特徴とする請求項1に記載のリチウム電池。
- 前記溶媒が、エチレンカーボネートと1,2−ジメトキシエタンの混合溶媒であることを特徴とする請求項1または2に記載のリチウム電池。
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