JP2010086779A - 活物質材料、それを用いた正極及びリチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 三斜晶LiVOPO4の結晶粒子を含み、上記結晶粒子は最大長さと最大厚みとの比(最大長さ/最大厚み)が5〜100である板状の形状を有する、活物質材料。
【選択図】 図10
Description
本発明の活物質材料は、三斜晶LiVOPO4の結晶粒子を含むものであり、この結晶粒子は、最大長さと最大厚みとの比(最大長さ/最大厚み)が5〜100である板状の形状を有するものである。
図1は本発明のリチウムイオン二次電池の好適な一実施形態を示す正面図である。また、図2は図1に示すリチウムイオン二次電池の内部を負極10の表面の法線方向からみた場合の展開図である。更に、図3は図1に示すリチウムイオン二次電池を図1のX1−X1線に沿って切断した場合の模式断面図である。また、図4は図1に示すリチウムイオン二次電池を図1のX2−X2線に沿って切断した場合の要部を示す模式断面図である。また、図5は図1に示すリチウムイオン二次電池を図1のY−Y線に沿って切断した場合の要部を示す模式断面図である。
(活物質材料の作製)
1.5Lオートクレーブ容器に、23.08gのH3PO4を500gの水に溶解したH3PO4水溶液を入れ、そこにV2O5(18.37g)を徐々に加えた。V2O5を全て加えた後、容器を密閉して200rpmで攪拌しながら95℃で16時間還流した。還流終了後、温度が室温に下がってから容器を一旦開放してLiOH・H2O(8.48g)とC6H8O6(7.13g)とを徐々に加えた。その後、再び容器を密閉して、160℃で8時間保持した。得られた混合物に約300mlの水を加えて洗浄し、オーブン中、90℃で約23時間加熱乾燥し、高速回転粉砕機で粉砕することで、灰色の粉体を得た。
上記活物質材料84質量部と、アセチレンブラック8質量部と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)8質量部とを混合し、N−メチルピロリドン(NMP)に溶解してスラリー状の正極用塗布液を得た。この塗布液をドクターブレード法によってAl箔に塗布し、乾燥することによって正極活物質含有層を形成した。これにより、厚さ15μmの集電体と厚さ50μmの活物質含有層とが積層された正極を得た。
活物質材料の作製において、遠心気流分級による分級により、1〜5μmの範囲に分級したこと以外は実施例1と同様にして実施例2のリチウムイオン二次電池を作製した。
活物質材料の作製において、遠心気流分級による分級により、0.1〜0.5μmの範囲に分級したこと以外は実施例1と同様にして実施例3のリチウムイオン二次電池を作製した。
(活物質材料の作製)
LiNO3、V2O5及びH3PO4を、モル比で2:1:2となるように水に溶解させた。得られた溶液を25℃で蒸発乾固し、25℃で20時間乾燥した後、乳鉢で粉砕した。
上記活物質材料84質量部と、アセチレンブラック8質量部と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)8質量部とを混合し、N−メチルピロリドン(NMP)に溶解してスラリー状の正極用塗布液を得た。この塗布液をドクターブレード法によってAl箔に塗布し、乾燥することによって正極活物質含有層を形成した。これにより、厚さ15μmの集電体と厚さ50μmの活物質含有層とが積層された正極を得た。この正極を用いた以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。
活物質材料の作製において、遠心気流分級による分級により、2〜10μmの範囲に分級したこと以外は実施例1と同様にして比較例2のリチウムイオン二次電池を作製した。
活物質材料の作製において、遠心気流分級による分級により、0.05〜0.3μmの範囲に分級したこと以外は実施例1と同様にして比較例3のリチウムイオン二次電池を作製した。
上記実施例及び比較例で得られたリチウムイオン二次電池の放電容量を、0.5C相当の電流で、4.2Vの定電流定電圧充電を行った後、0.5C相当の電流で2.5Vまで放電することにより測定し、LiVOPO4の単位質量当たりの放電容量を算出した。その結果を表1に示す。
上記実施例及び比較例で得られたリチウムイオン二次電池について、0.1C(25℃で定電流放電を行ったときに10時間で放電終了となる電流値)での放電容量と、1C(25℃で定電流放電を行ったときに1時間で放電終了となる電流値)での放電容量とを測定し、0.1Cでの放電容量に対する1Cでの放電容量の割合(%)をレート特性として求めた。その結果を表1に示す。
上記実施例及び比較例で得られたリチウムイオン二次電池について、4.2VのCCCV充電により1Cのレートで充電を行った。その後、定電流放電を2.5Vまで1Cのレートで行った。これを1サイクルとして100サイクル行い、1サイクル目の放電容量に対する100サイクル目の放電容量の割合(%)をサイクル特性として求めた。その結果を表1に示す。
Claims (5)
- 三斜晶LiVOPO4の結晶粒子を含み、前記結晶粒子は最大長さと最大厚みとの比(最大長さ/最大厚み)が5〜100である板状の形状を有する、活物質材料。
- 前記結晶粒子の最大厚みが10〜300nmである、請求項1記載の活物質材料。
- 前記結晶粒子の最大長さが50nm〜10μmである、請求項1又は2記載の活物質材料。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の活物質材料を含有する正極。
- 請求項4記載の正極を備えるリチウムイオン二次電池。
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JP2012099361A (ja) * | 2010-11-02 | 2012-05-24 | Tdk Corp | 活物質の製造方法及びリチウムイオン二次電池 |
JP2012216386A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Tdk Corp | 活物質粒子、活物質、電極、リチウムイオン二次電池、及び、活物質粒子の製造方法 |
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JP2004296367A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-21 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | リチウム金属リン酸塩化合物微粒子およびその製造方法 |
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