JP2009266648A - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
リチウムイオン二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009266648A JP2009266648A JP2008115432A JP2008115432A JP2009266648A JP 2009266648 A JP2009266648 A JP 2009266648A JP 2008115432 A JP2008115432 A JP 2008115432A JP 2008115432 A JP2008115432 A JP 2008115432A JP 2009266648 A JP2009266648 A JP 2009266648A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lithium
- negative electrode
- carbon atoms
- ion secondary
- secondary battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
【解決手段】コイン型電池20は、カップ形状の電池ケース21と、この電池ケース21の下部に設けられた正極22と、正極22に対してセパレータ24を介して対向する位置に設けられた負極23と、電解質を含む非水系電解液28とを備えている。ここでは、負極23には負極活物質としてリチウム含有遷移金属窒化物(例えばLi2.6Co0.4Nなど)が含まれており、非水系電解液28には、添加化合物(例えば、LiPF2(C2O4)2、LiPF4(C2O4)、LiP(C2O4)3、LiBF2(C2O4)など)を溶解させている。
【選択図】図1
Description
リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質を有する正極と、
リチウムイオンを吸蔵・放出可能なリチウム含有遷移金属窒化物を含む負極活物質を有する負極と、
前記正極と前記負極との間に介在し、リチウムを含む電解質と一般式(1)で表されるアニオン化合物とを有機溶媒に溶解し、リチウムイオンを伝導する非水系電解液と、
を備えたものである。
(リチウム含有遷移金属窒化物の合成)
リチウム含有遷移金属窒化物は、遷移金属元素としてコバルト(Co)を用いた。この合成工程は、露点−25℃以下の低湿度、酸素濃度100ppm以下の高純度窒素雰囲気で行った。出発物質として窒化リチウム(Li3N)粉末(高純度化学研究所製)と、金属コバルト粉末(高純度化学研究所製、粒径5μm)を用い、Li2.6Co0.4Nの組成となるような比率でこれらを十分混合したあと、るつぼに入れて窒素雰囲気中700℃で8時間焼成してLi2.6Co0.4N粉末を得た。
(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2の合成)
出発原料としてニッケル、コバルト、アルミニウムのそれぞれの硝酸塩を用い、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2の組成になるように所定のモル比で混合させた1Mの水溶液を調製した。この混合水溶液に、1Mの水酸化リチウムと3Mのアンモニア水との混合塩基性水溶液を添加し、前駆体となる沈殿を得た。その後、減圧下、80℃で水分を蒸発させたあと、110℃で乾燥させて、前駆体粉末とした。この前駆体粉末を、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2の組成となるよう水酸化リチウムと混合し、酸素雰囲気中750℃で16時間焼成することにより、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2を作製した。
(電池の作製)
負極活物質として上記Li2.6Co0.4Nを用い、活物質を85重量%、導電材としてカーボンブラック(東海カーボン製)を10重量%、結着材としてポリフッ化ビニリデン(クレハ製)を5重量%、分散材としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP、ナカライテスク製)を適量添加し、スラリー状合材とした。このスラリー状合材を負極活物質重量が3.0mg/cm2となるように10μm厚の銅箔集電体の片面に塗布し、加熱乾燥して塗布シートを作製した。この塗布シートを直径16mmの円盤状に打ち抜き、約1tの圧力で加圧し負極とした。正極活物質としては、上記作製したLiNi0.8Co0.15Al0.05O2を用いた。負極と同様の手順で、スラリー状合材を作成したあと、正極活物質重量が6.0mg/cm2となるように20μm厚のアルミニウム箔集電体の片面に塗布し、加熱乾燥して塗布シートを作製した。この塗布シートを直径17mmの円盤状に打ち抜き、約1tの圧力で加圧し正極とした。この正極を作用極、対極をリチウム金属としてポリエチレンセパレータを挟み込み、非水系電解液としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比で30:70の割合で混合した非水溶媒に電解質としてLiPF6を1Mの濃度になるように添加したものを用いてコイン電池を作成し、4.1Vまで充電した。その後、このコイン電池を分解し、電気化学的にリチウムを引き抜いた正極を得た。このリチウムを引き抜いた正極と、上記負極と、非水電解液を用い、コイン型電池(図1参照)を作製し、その電池特性を評価した。実験例1では、非水系電解液としては、ECとDECとを体積比で30:70の割合で混合した非水溶媒にLiPF6を1Mの濃度になるように添加したものを用い、これに、一般式(1)における、b=1、n=2、m=2、q=0、R2がF、X1及びX2がO、MがPであるアニオン化合物(PFO:式(4)参照)とLi+からなる添加化合物(LiPF2(C2O4)2:以下LPFOと称する)を0.05M溶解させたものを作製し、この非水系電解液を用いた。
非水系電解液への添加化合物を式(3)のアニオン化合物(PTFO)とLi+からなる添加化合物(LiPF4(C2O4):以下LPTFOと称する)とし、これを0.05MとLiPF6を1Mとなるよう上記非水溶媒へ溶解させた非水系電解液を用いた以外は上述した実験例1と同様の工程を行い作製したものを実験例2とした。また、非水系電解液への添加化合物を式(5)のアニオン化合物(PO)とLi+からなる添加化合物(LiP(C2O4)3:以下LPOと称する)とし、これを0.05MとLiPF6を1Mとなるよう上記非水溶媒へ溶解させた非水系電解液を用いた以外は上述した実験例1と同様の工程を行い作製したものを実験例3とした。また、非水系電解液への添加化合物を用いずにLiPF6を1Mとなるよう上記非水溶媒へ溶解させた非水系電解液を用いた以外は上述した実験例1と同様の工程を行い作製したものを実験例4とした。実験例1〜4は、添加化合物の種類を検討するのに用いた。
次に、負極活物質のCoの組成比の影響を検討した。負極活物質として上記Li2.7Co0.3Nとなるように組成を調整した負極活物質を用いた以外は上述した実験例1と同様の工程を行い作製したものを実験例5とした。また、負極活物質として上記Li2.5Co0.5Nとなるように組成を調整した負極活物質を用いた以外は上述した実験例1と同様の工程を行い作製したものを実験例6とした。また、負極活物質として上記Li2.8Co0.2Nとなるように組成を調整した負極活物質を用いた以外は上述した実験例1と同様の工程を行い作製したものを実験例7とした。また、負極活物質として上記Li2.4Co0.6Nとなるように組成を調整した負極活物質を用いた以外は上述した実験例1と同様の工程を行い作製したものを実験例8とした。
Li2.7Co0.3Nとなるように組成を調整した負極活物質を用いた以外は、添加化合物を用いない上述した実験例4と同様の工程を行い作製したものを実験例9とした。また、Li2.5Co0.5Nとなるように組成を調整した負極活物質を用いた以外は上述した実験例4と同様の工程を行い作製したものを実験例10とした。また、Li2.8Co0.2Nとなるように組成を調整した負極活物質を用いた以外は上述した実験例4と同様の工程を行い作製したものを実験例11とした。また、Li2.4Co0.6Nとなるように組成を調整した負極活物質を用いた以外は上述した実験例4と同様の工程を行い作製したものを実験例12とした。
実験例1〜12のリチウムイオン二次電池について、過放電試験を行い、過放電状態での放電容量が維持される程度を表す過放電維持率を評価した。この過放電試験は、室温(20℃)の温度条件下、電流密度0.2mA/cm2の定電流で放電下限電圧として2.3Vまで放電させた。その後、電流密度0.2mA/cm2の定電流で充電上限電圧として4.1Vまで充電を行う充放電を1サイクルとし、このサイクルを5サイクル行ったあと0Vまで放電して12時間放置した。放置後、電池を4.1V、2.3Vの電圧領域で再び充放電させ、0V放置後の放電容量をD0(mAh/g)、5サイクル後0V放置前の放電容量をD5(mAh/g)として過放電維持率Dk(%)を、Dk=D0/D5×100の式を用いて算出した。
実験例1〜12のリチウムイオン二次電池について、充放電サイクル試験を行い、繰り返し充放電における放電容量が維持される程度を表す容量維持率を評価した。充放電サイクル試験は、実験例1〜12を室温(20℃)の温度条件下、電流密度0.2mA/cm2の定電流で充電上限電圧を4.1V、放電下限電圧を2.3Vとする電圧領域で、充放電サイクルを100サイクル行うものとした。充放電サイクル試験の2サイクル目の放電容量を初期放電容量W2(mAh/g)とし、100回目のサイクルでの放電容量をサイクル後放電容量W100(mAh/g)とし、容量維持率Wma(%)をWma=W100/W2×100の式を用いて算出した。
実験例1〜4について、過放電試験、初期放電容量、充放電サイクルの容量維持率を表1にまとめて示す。表1に示すように、添加化合物を溶解させた実験例1〜3では、添加化合物を溶解させない実験例4に比して、過放電維持率や容量維持率が高い値を示しており、添加化合物による性能向上効果が認められた。この理由は明らかではないが、負極活物質がリチウム含有遷移金属窒化物である場合に、上述した式(1)のアニオン化合物を含む添加化合物を非水系電解液へ溶解させると、負極活物質を黒鉛系炭素とするものと異なる被膜がその表面に形成され、この被膜が例えばリチウム含有遷移金属窒化物に含まれる窒素からの窒素ガスの発生などを抑制し、この負極活物質の機能をより引き出すことが可能となったのではないかと推察された。
Claims (8)
- リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質を有する正極と、
リチウムイオンを吸蔵・放出可能なリチウム含有遷移金属窒化物を含む負極活物質を有する負極と、
前記正極と前記負極との間に介在し、リチウムを含む電解質と一般式(1)で表されるアニオン化合物とを有機溶媒に溶解し、リチウムイオンを伝導する非水系電解液と、
を備えたリチウムイオン二次電池。
- 前記負極は、前記リチウム含有遷移金属窒化物が前記遷移金属としてMn,Ni,Co,Feのうち1以上を含んでいる、
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。 - 前記負極は、前記リチウム含有遷移金属窒化物の主成分が組成式Li3-yCoyN(0.3≦y≦0.5)である、
請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。 - 前記非水系電解液は、前記アニオン化合物として前記PFOを溶解している、請求項4に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記非水系電解液は、前記電解質と前記アニオン化合物を含む添加化合物とが、モル比で電解質:添加化合物が98:2から55:45の範囲で含んでいる、請求項1〜5のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記非水系電解液は、前記電解質としてLiPF6、LiBF4、LiAsF6及びLiSbF6から選ばれる1種以上のリチウム塩を電解質として含みリチウムイオンを伝導する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記非水系電解液は、一般式(1)におけるMがAl,B,V,Ti,Si,Zr,Ge,Sn,Cu,Y,Zn,Ga,Nb,Ta,Bi,P,As,Sc,Hf及びSbのうちいずれか1以上を含んでいる、請求項1〜7のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008115432A JP5192897B2 (ja) | 2008-04-25 | 2008-04-25 | リチウムイオン二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008115432A JP5192897B2 (ja) | 2008-04-25 | 2008-04-25 | リチウムイオン二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009266648A true JP2009266648A (ja) | 2009-11-12 |
JP5192897B2 JP5192897B2 (ja) | 2013-05-08 |
Family
ID=41392216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008115432A Expired - Fee Related JP5192897B2 (ja) | 2008-04-25 | 2008-04-25 | リチウムイオン二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5192897B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2023020876A (ja) * | 2021-07-30 | 2023-02-09 | コリア アドバンスド インスティチュート オブ サイエンス アンド テクノロジィ | 高誘電率および低誘電損失を有するセラミック誘電体並びにその製造方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10116628A (ja) * | 1996-10-11 | 1998-05-06 | Hitachi Ltd | リチウム二次電池 |
JPH10302777A (ja) * | 1997-04-30 | 1998-11-13 | Matsushita Denchi Kogyo Kk | リチウム二次電池 |
JP2002110235A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-12 | Central Glass Co Ltd | 電気化学ディバイス用電解質及びそれを用いた電池 |
JP2005285492A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Central Glass Co Ltd | 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池 |
JP2007018945A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 非水電解液及びリチウム二次電池 |
-
2008
- 2008-04-25 JP JP2008115432A patent/JP5192897B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10116628A (ja) * | 1996-10-11 | 1998-05-06 | Hitachi Ltd | リチウム二次電池 |
JPH10302777A (ja) * | 1997-04-30 | 1998-11-13 | Matsushita Denchi Kogyo Kk | リチウム二次電池 |
JP2002110235A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-12 | Central Glass Co Ltd | 電気化学ディバイス用電解質及びそれを用いた電池 |
JP2005285492A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Central Glass Co Ltd | 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池 |
JP2007018945A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 非水電解液及びリチウム二次電池 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2023020876A (ja) * | 2021-07-30 | 2023-02-09 | コリア アドバンスド インスティチュート オブ サイエンス アンド テクノロジィ | 高誘電率および低誘電損失を有するセラミック誘電体並びにその製造方法 |
JP7485387B2 (ja) | 2021-07-30 | 2024-05-16 | コリア アドバンスド インスティチュート オブ サイエンス アンド テクノロジィ | 多結晶セラミック誘電体およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5192897B2 (ja) | 2013-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5910627B2 (ja) | 二次電池 | |
US10062925B2 (en) | Electrolyte solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery | |
JPWO2017047019A1 (ja) | 電池 | |
JP5357517B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP6365305B2 (ja) | リチウム二次電池 | |
JP2020521285A (ja) | 正極添加剤、その製造方法、これを含む正極およびリチウム二次電池 | |
WO2017047018A1 (ja) | 電池 | |
JP4579588B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP4995444B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP5196909B2 (ja) | 非水電解液リチウムイオン二次電池 | |
JP4728598B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP6565323B2 (ja) | 非水系二次電池 | |
CN113169377A (zh) | 电池用非水电解液及锂二次电池 | |
JP4795654B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
CN111052486B (zh) | 非水电解质二次电池 | |
JP2008288049A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP4855331B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP5350849B2 (ja) | リチウム二次電池 | |
JP5192897B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP2019061826A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP6676280B2 (ja) | リチウムイオン二次電池及びその使用方法 | |
JP4579587B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP5666225B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極及びリチウムイオン二次電池 | |
JP2012064396A (ja) | リチウム二次電池 | |
JP2016009566A (ja) | リチウムイオン二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110117 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121121 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121127 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130107 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130129 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130201 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5192897 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160208 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |