JP2014175278A - 非水二次電池用正極材料、非水二次電池用正極および非水二次電池 - Google Patents
非水二次電池用正極材料、非水二次電池用正極および非水二次電池 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 正極活物質粒子、前記正極活物質粒子以外の固体電解質、および電子伝導性を持つポリマーを含有する複合化粒子からなり、前記電子伝導性を持つポリマーとして、ポリアニリン、ポリチオフェンおよびポリアセチレンよりなる群から選択される少なくとも1種のポリマーを含有しており、前記複合化粒子は、前記正極活物質粒子の表面の一部または全部に、前記固体電解質が付着していることを特徴とする非水二次電池用正極材料、前記非水二次電池用正極材料を用いた非水二次電池用正極、および前記非水二次電池用正極を有する非水二次電池により、前記課題を解決する。
【選択図】 なし
Description
ものであってもよい。
スルホニウムイミド、へプチル−トリメチルアンモニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド、ピリジニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド、グアジニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミドといった常温溶融塩を用いることもできる。
<正極材料の作製>
LiH2PO4、ベーマイトおよびTiO2をモル比で9:0.3:1.7となるように計り取り、メノウ皿で混合した。得られた混合物をマッフル炉で700℃で4時間加熱した後取出し、洗浄および乾燥を行ってLATP粒子を得た。このLATP粒子について、蛍光X線分析(XRF)、誘導結合プラズマ分析(ICP)およびX線回折分析(XRD)の結果から、その組成がLi1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3であることを確認した。また、このLATP粒子の平均粒子径は1μmであった。
前記の複合化粒子からなる正極材料:47質量部、導電助剤であるカーボン:1質量部およびバインダであるPVDF:2質量部を、NMPを溶剤として混合して、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、厚みが15μmのアルミニウム箔(集電体)の片面に、アルミニウム箔の露出部が一部残るように塗布し、乾燥およびカレンダー処理を行い、更に120℃での一晩の真空加熱処理を行って、厚みが最薄部で20μm、最厚部で25μmの正極合剤層を集電体の片面に有する正極を得た。この正極を、アルミニウム箔の露出部を含み、かつ正極合剤層が存在する部分のサイズが25×40mmとなるように切断し、更にアルミニウムの露出部にタブを取り付けた。
前記の正極と、黒鉛およびバインダ(SBRおよびCMC)を含有する負極合剤層を、集電体である銅箔の片面に有する負極(負極合剤層のサイズが27×42mm)とを、セパレータ(厚みが18μmのPE製多孔質膜)を介して重ねて積層電極体とした。この積層電極体を2枚のラミネートフィルムで挟み、両ラミネートフィルムの3辺を熱封止し、両ラミネートフィルムの残りの1辺から非水電解液(エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジメチルカーボネートとの体積比1:1:8の混合溶媒に、LiPF6を1.4Mの濃度で溶解させた溶液)を注入した。その後、両ラミネートフィルムの前記残りの1辺を真空熱封止して、図1に示す外観で、図2に示す断面構造の非水二次電池(リチウムイオン二次電池)を作製した。
酢酸リチウム:112mg、アルミニウムトリブトキシド:86mg、およびチタン(IV)テトラブトキシド:755mgを2−ブタノール:20ml中に溶解させた溶液と、リン酸2水素アンモニウム:450mgを水:40mlに溶解させた溶液とを調製した。モル比で酢酸リチウム:アルミニウムトリブトキシド:チタン(IV)テトラブトキシド:リン酸2水素アンモニウム=1.3:0.3:1.7:3そして、これらの溶液を混合し、10分ほど撹拌した。
複合化粒子からなる正極材料に代えて、実施例1で使用したNCM523粒子を、そのまま正極材料(正極活物質)として用いた以外は、実施例1と同様にして正極を作製し、この正極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。
実施例1で複合化粒子の作製に用いたものと同じNCM523粒子をNMPに分散させた分散液に、実施例1で複合化粒子の作製に用いたものと同じポリアニリンをNMPに分散させた分散液を加え、これを超音波水槽に入れた状態で、超音波を印加しつつスリーワンモーターによる攪拌を1時間行い、NCM523粒子の表面にポリアニリンを付着させた粒子を得た。
実施例1で複合化粒子の作製に用いたものと同じNCM523の表面にLATP粒子を付着させた粒子を含む分散液から、NCM523粒子の表面にLATP粒子を付着させた粒子を取り出し、この粒子を複合化粒子からなる正極材料に代えて正極材料として用いた以外は実施例1と同様にして正極を作製し、この正極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。
実施例および比較例の各非水二次電池について、2Cの電流値で4.5Vまで定電流充電を行い、引き続いて4.5Vの電圧で電流値が0.2CAになるまで定電圧充電を行い、その後2Cの電流値で2.5Vまで定電流放電を行う一連の操作を1サイクルとして、これを200サイクル繰り返した。
2 ラミネートフィルム外装体
5 正極
6 負極
7 セパレータ
Claims (6)
- 非水二次電池用の正極材料であって、
正極活物質粒子、前記正極活物質粒子以外の固体電解質、および電子伝導性を持つポリマーを含有する複合化粒子からなり、
前記電子伝導性を持つポリマーとして、ポリアニリン、ポリチオフェンおよびポリアセチレンよりなる群から選択される少なくとも1種のポリマーを含有しており、
前記複合化粒子は、前記正極活物質粒子の表面の一部または全部に、前記固体電解質が付着していることを特徴とする非水二次電池用正極材料。 - 正極活物質粒子以外の表面の一部または全部に、前記正極活物質粒子以外の固体電解質が付着しており、かつ、その表面の一部または全部に、電子伝導性を持つポリマーが付着している請求項1に記載の非水二次電池用正極材料。
- 正極活物質粒子として、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、スピネルマンガン酸リチウムまたはニッケル・コバルト・マンガン酸リチウムの粒子を含有する請求項1または2に記載の非水二次電池用正極材料。
- 固体電解質として、リチウムおよびアルミニウムと、チタン、ゲルマニウムおよびケイ素よりなる群から選択される少なくとも1種の元素とを含むリン酸化合物を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の非水二次電池用正極材料。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の非水二次電池用正極材料を用いたことを特徴とする非水二次電池用正極。
- 正極、負極、セパレータおよび非水電解質を有する非水二次電池であって、
前記正極が、請求項5に記載の非水二次電池用正極であることを特徴とする非水二次電池。
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