JP2013222587A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、容量維持率を低下させることなく、SOCが低い状態での出力を向上することができる非水電解質二次電池を提供するものである。
【解決手段】集電体3の表面に正極合材層2を形成することにより正極1が構成され、前記正極1の正極合材層2を構成する正極活物質として、層状構造リチウム遷移金属複合酸化物である層状構造活物質4と、スピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物であるスピネル構造活物質5とを含む非水電解質二次電池であって、前記正極合材層2に含まれる前記スピネル構造活物質5の総量は、前記正極合材層2に含まれる正極活物質の総量に対して5wt%以上、かつ20wt%未満であり、前記正極合材層2の表層側および集電体3側のいずれか一側における、前記スピネル構造活物質5の含有割合が、他側の含有割合よりも高く構成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、正極活物質として、層状構造活物質とスピネル構造活物質とを用いた非水電解質二次電池に関する。
従来、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池においては、正極活物質として層状構造活物質とスピネル構造活物質との混合体を用いたものが知られている。
例えば、特許文献1には、正極活物質が、スピネル構造を有するリチウムとマンガンを主体とする複合酸化物と、層状構造を有するリチウムとニッケルを主体とする複合酸化物との混合体からなるリチウム二次電池が開示されている。
特許文献1においては、リチウム二次電池の正極活物質は、スピネル構造の活物質と層状構造の活物質とを所定の比率で十分に混合することにより構成され、スピネル構造の活物質と層状構造の活物質とを混合して得られた正極活物質に導電材および結着材を混合することにより正極合材が調製されている。また、前記正極活物質を溶媒に分散させて正極合材スラリーとし、前記正極合材スラリーを集電箔の両面に塗布して乾燥・加圧を行うことで、集電箔の両面に正極合材層が形成された正極を構成するようにしている。
図6に示すように、前述のごとくスピネル構造の活物質105と層状構造の活物質104とを混合した正極活物質を用いた正極合材層102おいては、スピネル構造の活物質105と層状構造の活物質104とが偏りなく均一に分布していた。
特開平10−92430号公報
従来、層状構造の活物質を正極活物質として用いて非水電解質二次電池を構成した場合、SOC(state of charge)が低い状態(例えば20%未満)では抵抗が大きく上昇するため出力が低くなり、ハイレート放電ができないという問題があった。
一方、前述のように、スピネル構造の活物質と層状構造の活物質とを混合して正極活物質として用いた場合には、SOCが低い状態での出力を向上させることができるが、極板内での充放電反応が均一に行われないため、充放電を繰り返した後の非水電解質二次電池の容量維持率が大幅に低下してしまうという問題があった。
そこで、本発明においては、前記容量維持率を低下させることなく、SOCが低い状態での出力を向上することができる非水電解質二次電池を提供するものである。
上記課題を解決する非水電解質二次電池は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項1記載の如く、集電体の表面に正極合材層を形成することにより正極が構成され、前記正極の正極合材層を構成する正極活物質として、層状構造リチウム遷移金属複合酸化物と、スピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物とを含む非水電解質二次電池であって、前記正極合材層に含まれる前記スピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物の総量は、前記正極合材層に含まれる正極活物質の総量に対して5wt%以上、かつ20wt%未満であり、前記正極合材層の表層側および集電体側のいずれか一側における、前記スピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物の含有割合が、他側の含有割合よりも高く構成されている。
また、請求項2記載の如く、前記正極合材層の表層側における、前記スピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物の含有割合が、他側よりも高く構成されている。
また、請求項3記載の如く、前記正極合材層の集電体側における、前記スピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物の含有割合が、他側よりも高く構成されている。
また、請求項4記載の如く、前記正極合材層は、2層で構成されており、前記2層の正極合材層のうち、集電体側に位置する層は、前記層状構造リチウム遷移金属複合酸化物および前記スピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物を含み、表層側に位置する層は、前記層状構造リチウム遷移金属複合酸化物を含む。
本発明によれば、非水電解質二次電池において、充放電を繰り返した後の容量維持率を低下させることなく、SOCが低い状態での出力を向上することが可能となっている。
第一実施形態に係る非水電解質二次電池における正極の正極合材層を示す側面断面図である。 第一実施形態に係る正極の正極合材層におけるスピネル構造活物質の含有率と、低SOC出力および容量維持率との関係を示す図である。 第一実施形態に係る正極の正極合材層における層状構造活物質のBET比表面積Sおよびスピネル構造活物質のBET比表面積Tで表わされる「S/(2T)」と、低SOC出力および容量維持率との関係を示す図である。 第二実施形態に係る非水電解質二次電池における正極の正極合材層を示す側面断面図である。 第二実施形態に係る正極の正極合材層におけるスピネル構造活物質の含有率と、低SOC出力および容量維持率との関係を示す図である。 従来の非水電解質二次電池における正極の正極合材層を示す側面断面図である。
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
[第一実施形態]
図1に示すように、第一実施形態に係る非水電解液二次電池の正極1は、正極活物質、導電材、および結着材等の電極材料を溶媒とともに混練して得られた正極合材ペーストを、箔状に形成される集電体3の表面(片面又は両面)に塗布するとともに乾燥・加圧して、集電体3の表面に正極合材層2を形成することで、構成されている。
正極合材層2は、正極活物質として、Niを含む層状構造リチウム遷移金属複合酸化物である層状構造活物質4と、Mnを含むスピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物であるスピネル構造活物質5とを含んでいる。
層状構造活物質4としては、例えばLi(Ni Co Mn)O2を用いることができ、スピネル構造活物質5としては、例えばLiMn24を用いることができる。
前記導電材としては、例えばアセチレンブラック(AB)を用いることができ、前記結着材としては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVdF)を用いることができる。また、前記溶媒としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いることができる。
正極合材層2において、層状構造活物質4はスピネル構造活物質5よりも多く含まれており、正極合材層2に含まれるスピネル構造活物質5の総量は、正極活物質全体(層状構造活物質4+スピネル構造活物質5)の総量の5wt%以上、かつ20wt%未満となっている。
また、正極合材層2を、厚み方向へ、集電体3側の半分の第一層L1と、表層側の半分の第二層L2との2層に等分割した場合、第一層L1に含まれるスピネル構造活物質5の総量Aよりも、第二層L2に含まれるスピネル構造活物質5の総量Bの方が多くなる(A<Bとなる)ように構成されている。即ち、正極合材層2においては、表層側のスピネル構造活物質5の含有割合が、集電体3側よりも高くなるように構成されている。
また、正極合材層2における層状構造活物質4は、例えば0.8〜1.2m2/g程度のBET比表面積を有し、スピネル構造活物質5は、例えば0.4〜0.6m2/g程度のBET比表面積を有しており、層状構造活物質4の方がスピネル構造活物質5よりも大きなBET比表面積を有しているが、層状構造活物質4のBET比表面積をSとし、スピネル構造活物質5のBET比表面積をTとしたときに、層状構造活物質4のBET比表面積Sとスピネル構造活物質5のBET比表面積Tとが、S>2Tとなる関係を有していることが好ましい。
非水電解質二次電池においては、上述のように構成される正極合材層2を用いることで、充放電を繰り返した後の容量維持率を低下させることなく、SOC(state of charge)が低い状態での出力を向上することが可能となっている。
次に、前述のように、表層側の第二層L2のスピネル構造活物質5の含有割合が、集電体側の第一層L1よりも高くなるように構成した正極合材層2を用いて作成した非水電解質二次電池の実施例について説明する。
<第一実施例>
まず、層状構造活物質4としてLi(Ni Co Mn)O2を、スピネル構造活物質5としてLiMn24を、導電材としてアセチレンブラック(AB)を、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を用いて、互いに層状構造活物質4およびスピネル構造活物質5の配合比の異なる2種類の正極合材ペーストを作成した。
具体的には、層状構造活物質4、スピネル構造活物質5、導電材、および結着材の配合比が、重量比にて、層状構造活物質4:スピネル構造活物質5:導電材:結着材=95:5:5:3となる第一の正極合材ペーストを作成した。
また、層状構造活物質4、スピネル構造活物質5、導電材、および結着材の配合比が、重量比にて、層状構造活物質4:スピネル構造活物質5:導電材:結着材=85:15:5:3となる第二の正極合材ペーストを作成した。
次に、アルミニウム箔にて構成された集電体3上に、前記第一の正極合材ペーストを目付15g/cm2にて塗布および乾燥し、その後、前記第二の正極合材ペーストを目付15g/cm2にて塗布および乾燥することで、集電体3の表面に正極合材層2を形成し、正極1を得た。
さらに、この正極1を用いて、第一実施例となる非水電解質二次電池を作成した。
また、比較例として、以下の第一比較例、第二比較例、第三比較例の非水電解質二次電池を作成した。
<第一比較例>
まず、層状構造活物質4としてLi(Ni Co Mn)O2を、スピネル構造活物質5としてLiMn24を、導電材としてアセチレンブラック(AB)を、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を用いて、層状構造活物質4、スピネル構造活物質5、導電材、および結着材の配合比が、重量比にて、層状構造活物質4:スピネル構造活物質5:導電材:結着材=90:10:5:3となる正極合材ペーストを作成した。第一比較例の正極合材ペーストにおいては、層状構造活物質4とスピネル構造活物質5とは均一に混合されている。
次に、アルミニウム箔にて構成された集電体3上に、前記正極合材ペーストを目付30g/cm2にて塗布および乾燥することで、正極を得た。
さらに、この正極を用いて、第一比較例となる非水電解質二次電池を作成した。
第一比較例の正極合材層における正極合材は、層状構造活物質4とスピネル構造活物質5とが均一に混合されたものの単層となっている。
<第二比較例>
まず、層状構造活物質4としてLi(Ni Co Mn)O2を、導電材としてアセチレンブラック(AB)を、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を用いて、層状構造活物質4、導電材、および結着材の配合比が、重量比にて、層状構造活物質4:導電材:結着材=100:5:3となる正極合材ペーストを作成した。
次に、アルミニウム箔にて構成された集電体3上に、前記正極合材ペーストを目付30g/cm2にて塗布および乾燥することで、正極を得た。
さらに、この正極を用いて、第二比較例となる非水電解質二次電池を作成した。
第二比較例の正極合材層における正極合材は、層状構造活物質4の単層となっている。
<第三比較例>
まず、スピネル構造活物質5としてLiMn24を、導電材としてアセチレンブラック(AB)を、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を用いて、スピネル構造活物質5、導電材、および結着材の配合比が、重量比にて、スピネル構造活物質5:導電材:結着材=100:5:3となる正極合材ペーストを作成した。
次に、アルミニウム箔にて構成された集電体3上に、前記正極合材ペーストを目付30g/cm2にて塗布および乾燥することで、正極を得た。
さらに、この正極を用いて、第三比較例となる非水電解質二次電池を作成した。
第三比較例の正極合材層における正極合材は、スピネル構造活物質5の単層となっている。
<出力特性、容量維持率の評価>
以上のように作成した、第一実施例、第一比較例、第二比較例、第三比較例に係る非水電解質二次電池について、低SOC状態での出力、および所定の充電率(SOC)で所定期間保存した場合の容量維持率の評価を行った。
具体的には、低SOC状態での出力の評価は、SOC15%の状態の非水電解質二次電池について行った。
また、容量維持率の評価は、1.まず、25℃で4.1Vから3.0Vとなるまで定電流(CC)放電を行った際の非水電解質二次電池の保存前容量を測定し、2.その非水電解質二次電池をSOC60%の状態として、60℃において60日間保存し、3.その後、保存後の非水電解質二次電池に対して25℃で4.1Vから3.0Vとなるまで定電流(CC)放電を行った際の保存後容量を測定し、4.測定した保存後容量を保存前容量で除して容量維持率を算出することにより行った。
各評価の結果を次の表1に示す。
Figure 2013222587
表1においては、各例の値は、SOC15%出力および容量維持率ともに、第一実施例の値を100とした場合の相対値として示している。
評価は、各例の各値が概ね90以上である場合に良とし、概ね90未満である場合に否とした。
これによると、層状構造活物質4とスピネル構造活物質5とを均一に混合した構成の第一比較例では、SOC15%出力の値が110で良と評価されるが、容量維持率の値が70で否と評価される。
また、層状構造活物質4のみの構成の第二比較例では、容量維持率の値が95で良と評価されるが、SOC15%出力の値が60で否と評価される。
さらに、スピネル構造活物質5のみの構成の第三比較例では、SOC15%出力の値が125で良と評価されるが、容量維持率の値が75で否と評価される。
これに対し、表層側のスピネル構造活物質5の含有割合が集電体3側よりも高くなるように構成した第一実施例では、SOC15%出力の値が100、容量維持率の値が100で、ともに良と評価される。
このように、各比較例ではSOC15%出力および容量維持率の何れか一方を満足することができないのに対し、第一実施例ではSOC15%出力と容量維持率との両方を満足することが可能となっている。
また、表層側のスピネル構造活物質5の含有割合が集電体3側よりも高くなるように構成した第一実施例において、層状構造活物質4とスピネル構造活物質5との配合比、つまり正極活物質全体に対するスピネル構造活物質5の含有率を種々変化させた場合の、SOC15%出力および容量維持率の評価を行った。
この場合、表層側のスピネル構造活物質5の含有割合が集電体3側よりも高くなる状態を維持しながら、正極合材層2における正極活物質(層状構造活物質4+スピネル構造活物質5)の総量に対するスピネル構造活物質5の総量の含有率を変化させた。
図2に、各評価の結果を示す。
図2においては、各含有率の値は、SOC15%出力および容量維持率ともに、第一実施例の第一の正極合材ペーストにおけるスピネル構造活物質5の含有率を5wt%とし、第二の正極合材ペーストにおけるスピネル構造活物質5の含有率を15%として、正極合材全体としてのスピネル構造活物質5の含有率を10%とした場合の値を100とした相対値として示している。
評価は、各含有率の各値が概ね90以上である場合に良とし、概ね90未満である場合に否とした。
これによると、SOC15%出力については、スピネル構造活物質5の含有率が5%以上になると、90以上の値となって良と評価される。
また、容量維持率については、スピネル構造活物質5の含有率が20%未満になると、90以上の値となって良と評価される。
即ち、表層側のスピネル構造活物質5の含有割合が集電体3側よりも高くなるように構成した正極合材層2を用いた非水電解質二次電池においては、正極活物質の総量に対するスピネル構造活物質5の総量の含有率が5%以上、かつ20%未満となる場合に、SOC15%出力と容量維持率との両方を満足することが可能となっている。
従って、正極合材層2を構成する正極活物質として層状構造活物質4およびスピネル構造活物質5を含み、正極合材層2の表層側におけるスピネル構造活物質5の含有割合が集電体3側よりも高く構成された非水電解質二次電池においては、正極活物質の総量に対するスピネル構造活物質5の総量の含有率を5%以上、かつ20%未満となるように設定することが好ましい。
また、表層側のスピネル構造活物質5の含有割合が集電体3側よりも高くなるように構成した第一実施例において、層状構造活物質4のBET比表面積Sと、スピネル構造活物質5のBET比表面積Tとで表わされる「S/(2T)」の値を種々変化させた場合の、SOC15%出力および容量維持率の評価を行った。
図3に、各評価の結果を示す。
評価は、「S/(2T)」の各値が概ね100以上である場合に良とし、概ね100未満である場合に否とした。
これによると、SOC15%出力については、「S/(2T)」の値が1.0を超えると、100以上の値となって良と評価される。
また、容量維持率についても、「S/(2T)」の値が1.0を超えると、100以上の値となって良と評価される。
即ち、表層側のスピネル構造活物質5の含有割合が集電体3側よりも高くなるように構成した正極合材層2を用いた非水電解質二次電池においては、層状構造活物質4のBET比表面積Sとスピネル構造活物質5のBET比表面積Tとで表わされる「S/(2T)」の値が1.0を超える場合に、SOC15%出力と容量維持率との両方を満足することが可能となっている。
従って、正極合材層2を構成する正極活物質として層状構造活物質4およびスピネル構造活物質5を含み、正極合材層2の表層側におけるスピネル構造活物質5の含有割合が集電体3側よりも高く構成された非水電解質二次電池においては、層状構造活物質4のBET比表面積Sと、スピネル構造活物質5のBET比表面積Tとが、S>2Tとなる関係を有していることが好ましい。
[第二実施形態]
図4に示すように、第二実施形態に係る非水電解液二次電池の正極11は、正極活物質、導電材、および結着材等の電極材料を溶媒とともに混練して得られた正極合材ペーストを、箔状に形成される集電体13の表面(片面又は両面)に塗布するとともに乾燥・加圧して、集電体13の表面に正極合材層12を形成することで、構成されている。
正極合材層12は、正極活物質として、Niを含む層状構造リチウム遷移金属複合酸化物である層状構造活物質14と、Mnを含むスピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物であるスピネル構造活物質15とを含んでいる。
層状構造活物質14としては、例えばLi(Ni Co Mn)O2を用いることができ、スピネル構造活物質15としては、例えばLiMn24を用いることができる。
前記導電材としては、例えばアセチレンブラック(AB)を用いることができ、前記結着材としては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVdF)を用いることができる。また、前記溶媒としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いることができる。
正極合材層12において、層状構造活物質14はスピネル構造活物質15よりも多く含まれており、正極合材層12に含まれるスピネル構造活物質15の総量は、正極活物質全体(層状構造活物質14+スピネル構造活物質15)の総量の5wt%以上、かつ20wt%未満となっている。
また、正極合材層12は、集電体13に直接塗布された(正極合材層12のうち、集電体13側に位置する)第一層L11と、第一層L11の上部表面に塗布された(正極合材層12のうち、表層側に位置する)第二層L12とで構成されている。
第一層L11は、層状構造活物質14とスピネル構造活物質15との両方を含んでおり、第二層L12は、層状構造活物質14のみを含んでいてスピネル構造活物質15は含んでいない。
即ち、正極合材層12においては、集電体13側のスピネル構造活物質15の含有割合が、表層側よりも高くなるように構成されている。
正極合材層12においては、スピネル構造活物質15の平均粒径をXとし、第一層L11の厚みをYとし、第二層L12の厚みをZとした場合に、X<Y<3Xであり、また2Y<Zであることが好ましい。
即ち、第一層L11は第二層L12よりも薄く形成されることが好ましい。
また、正極合材層12における層状構造活物質14のBET比表面積は、スピネル構造活物質15のBET比表面積よりも大きく形成されていることが好ましい。つまり、層状構造活物質14のBET比表面積をSとし、スピネル構造活物質15のBET比表面積をTとしたときに、S>Tとなるように構成することが好ましい。
さらに、正極合材層12の第一層L11および第二層L12は、正極活物質の他に導電材および結着材を含んでいるが、第一層L11における導電材の含有比率をCとし、第一層L11における結着材の含有比率をDとし、第二層L12における導電材の含有比率をEとし、第二層L12における結着材の含有比率をFとした場合に、第一層L11における導電材の含有比率Cが第二層L12における導電材の含有比率Eよりも多く(C>E)、また第一層L11における結着材の含有比率Dが第二層L12における結着材の含有比率Fよりも多く(D>F)なるように構成することが好ましい。
非水電解質二次電池においては、上述のように構成される正極合材層12を用いることで、充放電を繰り返した後の容量維持率を低下させることなく、SOC(state of charge)が低い状態での出力を向上することが可能となっている。
次に、前述のように、表層側の第二層L12にはスピネル構造活物質15が含まれず、集電体側の第一層L11のみにスピネル構造活物質15が含まれるように構成して、集電体13側のスピネル構造活物質15の含有割合を表層側よりも高くした正極合材層12を用いて作成した非水電解質二次電池の実施例について説明する。
<第二実施例>
まず、層状構造活物質14としてLi(Ni Co Mn)O2を、スピネル構造活物質15としてLiMn24を、導電材としてアセチレンブラック(AB)を、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を用いて、互いに層状構造活物質14およびスピネル構造活物質15の配合比の異なる2種類の正極合材ペーストを作成した。
具体的には、層状構造活物質14、スピネル構造活物質15、導電材、および結着材の配合比が、重量比にて、層状構造活物質14:スピネル構造活物質15:導電材:結着材=60:40:5:3となる第一の正極合材ペーストを作成した。
また、層状構造活物質14、導電材、および結着材の配合比が、重量比にて、層状構造活物質14:導電材:結着材=100:5:3となる第二の正極合材ペーストを作成した。
なお、第二実施例においては、正極合材層12の第一層L11を構成する第一の正極合材ペーストにおける導電材および結着材の含有率と、正極合材層12の第二層L12を構成する第二の正極合材ペーストにおける導電材および結着材の含有率とは、同じ含有率としている。
次に、アルミニウム箔にて構成された集電体13上に、前記第一の正極合材ペーストを目付6g/cm2にて塗布および乾燥し、その後、前記第二の正極合材ペーストを目付24g/cm2にて塗布および乾燥することで、集電体13の表面に正極合材層12を形成し、正極11を得た。
さらに、この正極11を用いて、第二実施例となる非水電解質二次電池を作成した。
また、比較例として、前述の第一実施形態にて作成した第一比較例、第二比較例、第三比較例の非水電解質二次電池を用意した。
<出力特性、容量維持率の評価>
以上のように作成した、第二実施例、第一比較例、第二比較例、第三比較例に係る非水電解質二次電池について、低SOC状態での出力、および所定の充電率(SOC)で所定期間保存した場合の容量維持率の評価を行った。
具体的には、低SOC状態での出力の評価は、SOC15%の状態の非水電解質二次電池について行った。
また、容量維持率の評価は、1.まず、25℃で4.1Vから3.0Vとなるまで定電流(CC)放電を行った際の非水電解質二次電池の保存前容量を測定し、2.その非水電解質二次電池をSOC60%の状態として、60℃において60日間保存し、3.その後、保存後の非水電解質二次電池に対して25℃で4.1Vから3.0Vとなるまで定電流(CC)放電を行った際の保存後容量を測定し、4.測定した保存後容量を保存前容量で除して容量維持率を算出することにより行った。
各評価の結果を次の表2に示す。
Figure 2013222587
表2においては、各例の値は、SOC15%出力および容量維持率ともに、第二実施例の値を100とした場合の相対値として示している。
評価は、各例の各値が概ね90以上である場合に良とし、概ね90未満である場合に否とした。
これによると、層状構造活物質4とスピネル構造活物質5とを均一に混合した構成の第一比較例では、SOC15%出力の値が115で良と評価されるが、容量維持率の値が65で否と評価される。
また、層状構造活物質4のみの構成の第二比較例では、容量維持率の値が90で良と評価されるが、SOC15%出力の値が65で否と評価される。
さらに、スピネル構造活物質5のみの構成の第三比較例では、SOC15%出力の値が130で良と評価されるが、容量維持率の値が55で否と評価される。
これに対し、集電体13側のスピネル構造活物質15の含有割合が表層側よりも高くなるように構成した第二実施例では、SOC15%出力の値が100、容量維持率の値が100で、ともに良と評価される。
このように、各比較例ではSOC15%出力および容量維持率の何れか一方を満足することができないのに対し、第二実施例ではSOC15%出力と容量維持率との両方を満足することが可能となっている。
また、集電体13側のスピネル構造活物質15の含有割合が表層側よりも高くなるように構成した第二実施例において、正極活物質全体(第一層L11の層状構造活物質14+第二層L12の層状構造活物質14+第一層L11のスピネル構造活物質15)に対するスピネル構造活物質5(第一層L11のスピネル構造活物質15)の含有率を種々変化させた場合の、SOC15%出力および容量維持率の評価を行った。
図5に、各評価の結果を示す。
図5においては、各含有率の値は、SOC15%出力および容量維持率ともに、第二実施例の第一の正極合材ペーストにおけるスピネル構造活物質5の含有率を40wt%として、正極合材全体としてのスピネル構造活物質5の含有率を8%とした場合の値を100とした相対値として示している。
評価は、各含有率の各値が概ね90以上である場合に良とし、概ね90未満である場合に否とした。
これによると、SOC15%出力については、スピネル構造活物質15の含有率が5%以上になると、概ね90以上の値となって良と評価される。
また、容量維持率については、スピネル構造活物質15の含有率が20%未満になると、概ね90以上の値となって良と評価される。
即ち、集電体13側のスピネル構造活物質15の含有割合が表層側よりも高くなるように構成した正極合材層12を用いた非水電解質二次電池においては、正極活物質の総量に対するスピネル構造活物質15の総量の含有率が5%以上、かつ20%未満となる場合に、SOC15%出力と容量維持率との両方を満足することが可能となっている。
従って、正極合材層12を構成する正極活物質として層状構造活物質14およびスピネル構造活物質15を含み、正極合材層12の集電体13側におけるスピネル構造活物質15の含有割合が表層側よりも高く構成された非水電解質二次電池においては、正極活物質の総量に対するスピネル構造活物質15の総量の含有率を5%以上、かつ20%未満となるように設定することが好ましい。
また、SOC15%出力は、スピネル構造活物質15の含有率が6%以上になると、5%のときよりも高い90以上の値となり、容量維持率は、スピネル構造活物質15の含有率が18%未満になると、20%のときよりも高い90以上の値となるため、正極活物質の総量に対するスピネル構造活物質15の総量の含有率を6%以上、かつ18%未満となるように設定することが、さらに好ましい。
1 正極
2 正極合材層
3 集電体
4 層状構造活物質
5 スピネル構造活物質

Claims (4)

  1. 集電体の表面に正極合材層を形成することにより正極が構成され、前記正極の正極合材層を構成する正極活物質として、層状構造リチウム遷移金属複合酸化物と、スピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物とを含む非水電解質二次電池であって、
    前記正極合材層に含まれる前記スピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物の総量は、前記正極合材層に含まれる正極活物質の総量に対して5wt%以上、かつ20wt%未満であり、
    前記正極合材層の表層側および集電体側のいずれか一側における、前記スピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物の含有割合が、他側の含有割合よりも高く構成されている、
    ことを特徴とする非水電解質二次電池。
  2. 前記正極合材層の表層側における、前記スピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物の含有割合が、他側よりも高く構成されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池。
  3. 前記正極合材層の集電体側における、前記スピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物の含有割合が、他側よりも高く構成されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池。
  4. 前記正極合材層は、2層で構成されており、
    前記2層の正極合材層のうち、
    集電体側に位置する層は、前記層状構造リチウム遷移金属複合酸化物および前記スピネル構造リチウム遷移金属複合酸化物を含み、
    表層側に位置する層は、前記層状構造リチウム遷移金属複合酸化物を含む、
    ことを特徴とする請求項3に記載の非水電解質二次電池。
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