JP2006286337A - 非水電解質二次電池及びその充電方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 正極活物質を有する正極と負極活物質を有する負極と前記両電極間に介在するセパレータとからなる電極体と、非水溶媒と、を有する非水電解質二次電池において、前記正極活物質が、少なくともジルコニウムとマグネシウムとが添加されたリチウムコバルト複合酸化物と、層状構造を有するリチウムニッケルマンガン複合酸化物と、からなり、前記正極活物質の電位がリチウム基準で4.4〜4.6Vであり、前記電極体を保護し、又は絶縁し、あるいは巻解けの防止のいずれかの機能を有する、基材層とゴム系樹脂糊剤層とを有する薄板状部材が取り付けられていることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
〈正極の作製〉
コバルト(Co)に対して0.2mol%のジルコニウム(Zr)と、コバルトに対して0.5mol%のマグネシウム(Mg)とを共沈させ、熱分解反応させて、ジルコニウム、マグネシウム含有四酸化三コバルトを得た。この四酸化三コバルトと炭酸リチウムとを混合し、空気雰囲気中で850℃で24時間焼成し、その後乳鉢で平均粒径が14μmとなるまで粉砕して、ジルコニウム、マグネシウム含有リチウムコバルト複合酸化物(正極活物質A)を得た。
負極活物質としての黒鉛95質量部と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース3質量部と、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム2質量部と、水とを混合して負極活物質スラリーとした。この負極活物質スラリーを銅製の負極集電体(厚み8μm)の両面に塗布し、乾燥・圧延した後、上記正極と同様に、極板両面の活物質塗布部と未塗布部の境界に薄板状部材を取り付けて、負極を作製した。
上記正極及び負極を、ポリプロピレン製微多孔膜からなるセパレータを介して巻回することにより、電極体を作製した。ここで、厚み0.02mmのポリプロピレン基材層と、厚み0.01mmのイソプレンゴム糊剤層とからなる薄板状部材(粘着テープ)を、図1(a)〜(e)に示すように、電極体(巻取り体)の巻き終わり3、電極体の缶底4及び上部2箇所(5,6)、電極タブ近傍7に取り付けた。なお、粘着テープ総面積/正極板総面積(テープ面積比)は、17.0%である。
非水溶媒としてのエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とを体積比20:30:50(25℃)で混合し、電解質塩としてのLiPF6を1M(モル/リットル)となるように溶解して、電解液となした。
外装缶に上記電極体を挿入した後、上記電解液を注液し、外装缶の開口部を封口することにより、実施例1に係る非水電解質二次電池(幅34mm×高さ43mm×厚み5mm)を作製した。電解液量は、後述する電池内体積の90%とした。
ポリプロピレン基材層の厚みを0.03mmとし、ゴム系樹脂糊剤層の厚みを0.015mmとしたこと以外は、上記実施例1と同様にして、実施例2に係る非水電解質二次電池を作製した。
ゴム系樹脂の変わりに、アクリル樹脂を糊剤層に用いたこと以外は、上記実施例1と同様にして、比較例1に係る非水電解質二次電池を作製した。
ゴム系樹脂の変わりに、アクリル樹脂を糊剤層に用いたこと以外は、上記実施例2と同様にして、比較例2に係る非水電解質二次電池を作製した。
設計基準となる正極活物質の電位を4.3V(すなわち電池電圧では4.2V)に変更し、正極と負極の充電容量比が1.1となるように正極及び負極の活物質充填量を調整したこと以外は、上記実施例1と同様にして、比較例3に係る非水電解質二次電池を作製した。
設計基準となる正極活物質の電位を4.3Vに変更し、正極と負極の充電容量比が1.1となるように正極及び負極の活物質充填量を調整したこと以外は、上記実施例2と同様にして、比較例4に係る非水電解質二次電池を作製した。
設計基準となる正極活物質の電位を4.3Vに変更し、正極と負極の充電容量比が1.1となるように正極及び負極の活物質充填量を調整したこと以外は、上記比較例1と同様にして、比較例5に係る非水電解質二次電池を作製した。
設計基準となる正極活物質の電位を4.3Vに変更し、正極と負極の充電容量比が1.1となるように正極及び負極の活物質充填量を調整したこと以外は、上記比較例2と同様にして、比較例6に係る非水電解質二次電池を作製した。
上記実施例1で作製した正極を用いた三極式セル(対極:リチウム金属、参照極:リチウム金属)を作製し、各充電電位における活物質1gあたりの正極充電容量を測定した。この結果を下記表1に示す。
電池内に電解液を収容できる体積を、下記式1により算出した。
上記各電池に対し、下記条件で電池特性の試験を行った。この結果を下記表2に示す。
充電条件:定電流 1It(電池容量÷1時間で表される値)、定電圧(各電池の電池電圧)、合計3時間、25℃
放電条件:定電流 1It、終止電圧 3.0V、25℃
サイクル特性(%):(500サイクル目放電容量/1サイクル目放電容量)×100
粘着テープ総面積/正極板総面積(テープ面積比)で示される値を、下記表3に示すように変化させたこと以外は、上記実施例1または上記比較例1と同様にして電池を作製した。これらの電池のサイクル値特性を、上記と同様にして求めた。この結果を下記表3に示す。
また、ゴム系樹脂としては、上記実施例で用いたイソプレンゴム以外に、スチレン-ブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム等を使用することができる。
Claims (8)
- 正極活物質を有する正極と負極活物質を有する負極と前記両電極間に介在するセパレータとからなる電極体と、非水溶媒と、を有する非水電解質二次電池において、
前記正極活物質が、少なくともジルコニウムとマグネシウムとが添加されたリチウムコバルト複合酸化物と、層状構造を有するリチウムニッケルマンガン複合酸化物と、からなり、
前記正極活物質の電位がリチウム基準で4.4〜4.6Vであり、
前記電極体を保護し、又は絶縁し、あるいは巻解けの防止のいずれかの機能を有する、基材層とゴム系樹脂糊剤層とを有する薄板状部材が、前記電極体に取り付けられている、
ことを特徴とする非水電解質二次電池。 - 請求項1に記載の非水電解質二次電池において、
前記基材層が、ポリプロピレンからなる、
ことを特徴とする非水電解質二次電池。 - 請求項1、2または3に記載の非水電解質二次電池において、
前記非水電解質はさらに、ビニレンカーボネートを0.5〜5質量%含む、
ことを特徴とする非水電解質二次電池。 - 請求項1、2、3または4に記載の非水電解質二次電池において、
前記リチウムニッケルマンガン複合酸化物が、その結晶構造中にコバルトを含む、
ことを特徴とする非水電解質二次電池。 - 請求項1、2、3または4に記載の非水電解質二次電池において、
前記薄板状部材の総厚みが、30μm以下である
ことを特徴とする非水電解質二次電池。 - 請求項1、2、3または4に記載の非水電解質二次電池において、
前記基材層の厚みが、前記糊剤層の厚みの2倍である
ことを特徴とする非水電解質二次電池。 - 請求項1、2、3または4に記載の非水電解質二次電池において、
前記薄板状部材の総面積が、正極極板総面積の5%以上20%以下である
ことを特徴とする非水電解質二次電池。 - 正極活物質を有する正極と負極活物質を有する負極と前記両電極間に介在するセパレータとからなる電極体と、非水溶媒と、を有する非水電解質二次電池の充電方法において、
前記正極活物質が、少なくともジルコニウムとマグネシウムとが添加されたリチウムコバルト複合酸化物と、層状構造を有するリチウムニッケルマンガン複合酸化物と、からなり、
前記電極体を保護し、又は絶縁し、あるいは巻解けの防止のいずれかの機能を有する、基材層とゴム系樹脂糊剤層とを有する薄板状部材が、前記電極体に取り付けられており、
前記正極活物質の電位がリチウム基準で4.4〜4.6Vとなるまで充電する、
ことを特徴とする非水電解質二次電池の充電方法。
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