JP2013110036A - リチウム二次電池用正極、リチウム二次電池用正極の作製方法およびリチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池用正極、リチウム二次電池用正極の作製方法およびリチウム二次電池 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】ステンレス鋼をはじめとする合金鋼を集電体に用い、該集電体に接して、リン酸鉄リチウムをはじめとする、鉄とリチウムを有する正極活物質を設けると、正極活物質が酸化鉄(Fe3O4)等の電池反応に寄与しない物質に変化する場合がある。電池反応に寄与しない物質が増加するほど、充放電特性は低下する。そこで、集電体と正極活物質の間に中間層を設けることとする。中間層としては、代表的にはタンタルを用いる。このような構成とすることで、正極活物質が酸化鉄等に変化することを抑制することができる。
【選択図】図1
Description
本実施の形態では、本発明の一態様である正極200の構成と作製方法の一例について、図1を用いて説明する。
本発明の一態様である正極200を図1(A)に示す。正極200は、集電体100と、集電体100を覆う中間層102と、中間層102上の正極活物質104を有する。
図1(A)の正極200の作製方法を以下に説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様に係るリチウム二次電池とその作製方法の一例について、図2を用いて説明する。
本発明の一態様に係るリチウム二次電池は、電力により駆動する様々な電気機器の電源として用いることができる。
集電体としてSUS316L基板を用いた。SUS316Lはオーステナイト系ステンレス鋼であり、鉄以外の主成分はクロム(17重量%)、ニッケル(13重量%)、モリブデン(2重量%)であり、低炭素(0.03重量%)鋼である。
上記のプロセスで作製した正極について、断面を、走査型透過電子顕微鏡(STEM)を用いて観察した。
上記のプロセスで作製した正極のリン酸鉄リチウム膜14について、ラマン分光法によりラマンスペクトルを測定した。測定には、(株)堀場製作所の顕微PL装置LabRAMを用いた。
上記のプロセスで作製した正極を直径10mmに形成して、二次電池を作製した。負極としてLi金属、電解液として1M LiPF6 EC/DEC(1:1)、セパレータとしてポリプロピレンを用い、2032型コイン電池を作製した。
〔比較例〕
中間層を設けない構成とした他は、実施例と同様に作製した。
実施例と同様に断面を観察し、得られた像を図7に示す。図7(A)は位相コントラスト像(TE)、図7(B)はZコントラスト(ZC)像である。
実施例と同様に測定して得られたラマンスペクトルを図8に示す。本実施例の正極(SUS\LiFePO4)と共に、リファレンスとして、リン酸鉄リチウム(LiFePO4)と、酸化鉄(Fe3O4)のラマンスペクトルを同じ図中に示す。リン酸鉄リチウムに含まれるP−O伸縮に帰属される920cm−1以上980cm−1以下の位置に鋭いピークが観察された。また、Fe3O4に帰属される630cm−1以上690cm−1以下の位置にブロードなピークが観察された。
上記のプロセスで作製した正極を用いて、実施例と同様に二次電池を作製し、定電流充放電特性を測定した。
14 リン酸鉄リチウム膜
31 炭素蒸着膜
32 白金コート
33 FIB保護膜
40 異相
100 集電体
102 中間層
104 正極活物質
151 リチウム二次電池
153 外装部材
155 蓄電セル
157 端子部
159 端子部
163 負極
165 正極
167 セパレータ
169 電解液
171 負極集電体
173 負極活物質層
175 正極集電体
200 正極
1000 表示装置
1001 筐体
1002 表示部
1003 スピーカー部
1004 リチウム二次電池
1100 照明装置
1101 筐体
1102 光源
1103 リチウム二次電池
1104 天井
1105 側壁
1106 床
1107 窓
1200 室内機
1201 筐体
1202 送風口
1203 リチウム二次電池
1204 室外機
1300 電気冷凍冷蔵庫
1301 筐体
1302 冷蔵室用扉
1303 冷凍室用扉
1304 リチウム二次電池
1400 タブレット型端末
1401 筐体
1402 筐体
1403 リチウム二次電池
Claims (5)
- 合金鋼を用いた集電体と、
前記集電体を覆う、タンタル膜と、
前記タンタル膜上の、鉄およびリチウムを含む正極活物質と、を有し、
前記正極活物質は、
ラマン分光法により得られたラマンスペクトルの、
ラマンシフトが630cm−1以上690cm−1以下のP−O伸縮強度と、
ラマンシフトが920cm−1以上980cm−1以下のFe3O4強度と、
の比P−O伸縮強度/Fe3O4強度が、7以上である、
リチウム二次電池用正極。 - 請求項1において、
前記合金鋼は、ステンレス鋼である、
リチウム二次電池用正極。 - 請求項1または請求項2において、
前記正極活物質は、リン酸鉄リチウムを含む、
リチウム二次電池用正極。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載のリチウム二次電池用正極と、
リチウム二次電池用負極と、電解質と、を有する、リチウム二次電池。 - 集電体上に、スパッタリング法によりタンタル膜を形成し、
前記タンタル膜上に、スパッタリング法により正極活物質を形成し、
前記集電体、前記タンタル膜および前記正極活物質に、550℃以上の熱処理を行う、
リチウム二次電池用正極の作製方法。
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WO2016182044A1 (ja) * | 2015-05-14 | 2016-11-17 | 株式会社村田製作所 | 非水電解質二次電池 |
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