JP2009277395A - 非水二次電池および非水二次電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 スピネル構造またはラムスデライト構造を有するリチウムチタン複合酸化物を活物質とする負極と、スピネル構造を有するリチウム含有複合酸化物を活物質とする正極と、非水電解質とを有する非水二次電池において、前記負極活物質の一次粒子の平均粒子径を1μm以下とし、前記正極の容量に対する前記負極の容量比を、0.95〜1.2とする。また、この非水二次電池の充電における電流値を、電池の定格容量に対し1C以上で維持するよう非水二次電池システムを構成する。
【選択図】 なし
Description
〔負極の作製〕
一次粒子の平均粒子径が0.1μmであり、スピネル型結晶構造を有するLi4Ti5O12:75重量部と、導電助剤として平均粒子径が0.05μmのアセチレンブラック:10重量部と、粒子長が約7μmの鱗片状黒鉛:5重量部と、バインダーであるPVDF:10重量部とを、N−メチルピロリドンを溶剤として均一になるように混合し、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、集電体となる厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に、塗布重量が乾燥後の重量で片面5mg/cm2となるように両面塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って全厚が75μmになるように負極合剤層の厚みを調整し、幅45mmになるように切断して、長さ72mm、幅45mmの負極を作製した。さらに、この負極のアルミニウム箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
一次粒子の平均粒子径が0.05μmであり、スピネル型結晶構造を有するLiMn2O4:75重量部と、導電助剤として平均粒子径が0.05μmのアセチレンブラック:10重量部、粒子長が約7μmの鱗片状黒鉛:5重量部と、バインダーであるPVDF:10重量部とを、N−メチルピロリドンを溶剤として均一になるように混合し、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、集電体となる厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に、塗布重量が乾燥後の重量で片面7mg/cm2となるように両面塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って全厚が75μmになるように正極合剤層の厚みを調整し、幅43mmになるように切断して、長さ70mm、幅43mmの正極を作製した。さらに、この正極のアルミニウム箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
前記のようにして得た負極および正極を、厚みが30μmのPET製不織布セパレータを介して積層し、積層電極体を作製した。また、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートを体積比で1対2に混合した溶媒に、LiPF6を濃度1.0mol/lで溶解し、非水電解液を作製した。前記積層電極体を前記非水電解液と共に、アルミニウムラミネートフィルムよりなる外装体の内部に封入し、非水二次電池を作製した。
以下の方法により、負極および正極の容量を求めた。集電体の片面のみに負極合剤含有ペーストを塗布した以外は、実施例1の負極と同じ条件で負極を作製し、Li金属を対極として前記電解液を用いてセルを構成した。このセルの負極に対し、Liに対する電位が1.0Vになるまで、負極活物質1gあたり20mAの電流密度で充電を行い、その後2.5Vになるまで、同じ電流密度で放電を行ったときの容量を測定した。また、実施例1の正極についても同様にしてセルを構成し、Liに対する電位が4.5Vになるまで、正極活物質1gあたり20mAの電流密度で充電を行い、その後3.0Vになるまで、同じ電流密度で放電を行ったときの容量を測定した。上記測定により、実施例1の負極および正極の容量は、電極の片面あたりで負極:18.7mAh、正極:18.2mAhであり、正極の容量に対する負極の容量比は1.03と求まった。
正極活物質として、一次粒子の平均粒子径が0.5μmのLiMn2O4を用いた以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。この電池の正極の容量に対する負極の容量比は、0.99であった。
正極活物質として、一次粒子の平均粒子径が4.0μmのLiMn2O4を用いた以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。この電池の正極の容量に対する負極の容量比は、0.94であった。
負極活物質として、一次粒子の平均粒子径が0.4μmのLi4Ti5O12を用いた以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。この電池の正極の容量に対する負極の容量比は、1.05であった。
セパレータとして、厚みが20μmのポリエチレン製微多孔膜を用いた以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。この電池の正極の容量に対する負極の容量比は、1.03であった。
正極活物質として、一次粒子の平均粒子径が0.5μmのLiCoO2を用い、合剤層の片面の塗布重量が乾燥後に6mg/cm2となるようにした以外は、実施例2と同様にして非水二次電池を作製した。この電池の正極の容量に対する負極の容量比は、0.98であった。
負極活物質として、一次粒子の平均粒子径が4.0μmのLi4Ti5O12を用いた以外は、実施例2と同様にして非水二次電池を作製した。この電池の正極の容量に対する負極の容量比は、0.99であった。
正極の容量に対する負極の容量比が、0.9となるように負極の合剤層の塗布量を減らした以外は、実施例2と同様にして非水二次電池を作製した。
正極の容量に対する負極の容量比が、1.3となるように負極の合剤層の塗布量を増やした以外は、実施例2と同様にして非水二次電池を作製した。
Claims (5)
- スピネル構造またはラムスデライト構造を有するリチウムチタン複合酸化物を活物質とする負極と、スピネル構造を有するリチウム含有複合酸化物を活物質とする正極と、非水電解質とを有する非水二次電池であって、
前記負極の活物質は、一次粒子の平均粒子径が1μm以下であり、
前記正極の容量に対する前記負極の容量比を、0.95〜1.2としたことを特徴とする非水二次電池。 - 前記正極の活物質は、一次粒子の平均粒子径が5μm以下である請求項1に記載の非水二次電池。
- 請求項1または2に記載の非水二次電池と充放電回路とを備え、前記非水二次電池の充電における電流値を、電池の定格容量に対し1C以上で維持することを特徴とする非水二次電池システム。
- 電流値が、少なくとも5C以上となる充電条件を含む請求項3に記載の非水二次電池システム。
- 前記充電が、定電流充電である請求項3または4に記載の非水二次電池システム。
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