JP2009064602A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 Co、MgおよびAlと、Ti、ZrおよびGeよりなる群から選択される少なくとも1種とを、特定組成で含むリチウム複合酸化物を正極活物質として含有する正極合剤層を有する正極を備えてなる非水電解液二次電池であって、4.4±0.1Vの電圧に充電したときの電池の体積あたりの電気容量が120mAh/cm3以上であり、電池の外寸から求められる体積(V)(cm3)と外表面積(S)(cm2)との比(V)/(S)が、0.186以下であり、電池体積あたりの正極活物質量が、0.70g/cm3以下であることを特徴とする非水電解液二次電池により、前記課題を解決する。
【選択図】 図1
Description
<正極の作製>
正極活物質であるLiCo0.99Al0.004Mg0.004Ti0.002O2:97.3質量%、カーボンブラック:1.5質量%、およびPVDF:1.2質量%を、適量のNMPを溶剤として十分に混合して正極合剤含有ペーストを調製した。この正極合剤含有ペーストを、厚みが15μmのアルミニウム箔の両面に塗布した。なお、正極合剤含有ペーストの塗布量は、乾燥後の量で19.5mg/cm2となるようにした。また、集電体の片面の一部には正極合剤含有ペーストを塗布せずに、集電体表面が露出するようにした。その後、110±10℃で乾燥させ、プレス処理を施して厚みを120μmとした後、両面塗布長の合計が683mm、幅36mmとなるようにスリットして、正極を得た。得られた正極における正極合剤層の密度は、3.65g/cm3であった。
カーボン:97.8質量%、CMC:1.2質量%およびSBR:1質量%を、水を溶剤として十分に混合して負極合剤含有ペーストを調製した。この負極合剤含有ペーストを、厚みが8μmの銅箔の両面に塗布した。なお、負極合剤含有ペーストの塗布量は、乾燥後の量で10.6mg/cm2となるようにした。その後、110±10℃で乾燥させ、プレス処理を施して厚みを120μmとした後、両面塗布長の合計が698mm、幅37mmとなるようにスリットして、負極を得た。
厚みが0.025mmで幅が40mmのPE製微多孔膜からなるセパレータを介して、前記正極と前記負極とを重ね、正極の集電体の露出部が最外周となるように渦巻状に6周巻回して巻回電極体とした。この巻回電極体をアルミニウム製の金属容器(電池容器)に装填し、公知の手法により正負極のそれぞれを外部端子と接続した後、電池蓋を被せて電池容器と電池蓋とをレーザー溶接し、電池蓋に設けた電解液注入口から非水電解液を注入した。非水電解液には、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネートとを1:1:3(体積比)で混合した混合溶媒に、LiPF6を1.2mol/lの濃度で溶解させた溶液を用いた。その後、電解液注入口を封口して、高さ43mm、幅34mm、厚み4.6mmで、図1および図2に示す角形の非水電解液二次電池を得た。得られた非水電解液二次電池の(V)/(S)値は、0.1851であり、電池体積あたりの正極活物質量は、0.68g/cm3であった。
正極合剤含有ペーストを集電体に塗布する際の塗布量を、乾燥後の量で19.0mg/cm2となるようにした以外は、実施例1と同様にして非水電解液二次電池を作製した。得られた非水電解液二次電池の電池体積あたりの正極活物質量は、0.70g/cm3であった。また、実施例2の非水電解液二次電池で用いた正極における正極合剤層の密度は、3.66g/cm3であった。
正極合剤含有ペーストを集電体に塗布する際の塗布量を、乾燥後の量で20.0mg/cm2となるようにした以外は、実施例1と同様にして非水電解液二次電池を作製した。得られた非水電解液二次電池の電池体積あたりの正極活物質量は、0.73g/cm3であった。また、比較例1の非水電解液二次電池で用いた正極における正極合剤層の密度は、3.62g/cm3であった。
正極活物質をLiCoO2に変更した以外は、実施例1と同様にして非水電解液二次電池を作製した。
正極の幅を43mm、負極の幅を44mm、セパレータの幅を47mmとし、電池容器に、高さ50mm、幅34mm、厚み4.6mmのものを使用した以外は、比較例1と同様にして非水電解液二次電池を作製した。得られた非水電解液二次電池の(V)/(S)値は、0.1874であり、電池体積あたりの正極活物質量は、0.72g/cm3であった。また、参考例1の非水電解液二次電池で用いた正極における正極合剤層の密度は、3.65g/cm3であった。
実施例1〜2、比較例1〜2および参考例1の各非水電解液二次電池について、0.5Aの電流値で4.4Vになるまで定電流充電を行い、その後、4.4Vで定電圧充電を行った。なお、定電流充電と定電圧充電の総充電時間は、2時間30分とした。その後、各電池を放電させて、3.0Vになるまでの時間から放電容量を求め、これを電池の外寸から求められる体積で除して、電池の体積あたりの放電容量を算出した。
実施例1〜2、比較例1〜2および参考例1の各非水電解液二次電池について、放電容量測定と同じ条件で充電して電圧を4.4Vとした。そして、充電後の各電池を130℃の環境下に2時間置き、その際の電池容器外壁の最高温度を測定した。この昇温試験では、PE製微多孔膜の溶融が想定される150℃を前記の最高温度が超えない場合に、電池の信頼性が優れていると評価できる。
2 負極
3 セパレータ
4 電池容器
Claims (4)
- 一般式Li(1−s−α)Co(1−t−u)MgsAltMuO2(ただし、Mは、Ti、ZrおよびGeよりなる群から選択される少なくとも1種の元素で、0.01<s<0.1、0.01<t+u<0.1、0<α<0.05である)で表されるリチウム複合酸化物(A)を正極活物質として含有する正極合剤層を有する正極を備えてなる非水電解液二次電池であって、
4.4±0.1Vの電圧に充電したときの電池の体積あたりの電気容量が120mAh/cm3以上であり、
電池の外寸から求められる体積(V)(cm3)と外表面積(S)(cm2)との比(V)/(S)が、0.186以下であり、
電池体積あたりの正極活物質量が、0.70g/cm3以下であることを特徴とする非水電解液二次電池。 - 正極合剤層の密度が3.5〜3.9g/cm3である請求項1に記載の非水電解液二次電池。
- 正極活物質として、一般式Li(1+δ)MnxNiyCo(1−x−y−z)M’zO2(ただし、M’は、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Al、Si、Ga、GeおよびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の元素で、−0.15<δ<0.15、0.1<x≦0.5、0.6<x+y+z≦1.0、0≦z≦0.1である)で表されるリチウム複合酸化物(B)を、リチウム複合酸化物(A)と共に含有している請求項1または2に記載の非水電解液二次電池。
- リチウム複合酸化物(A)とリチウム複合酸化物(B)との合計に対するリチウム複合酸化物(A)の比率が、質量比率で0.6以上である請求項3に記載の非水電解液二次電池。
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