JP2015002170A - 正極活物質および二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正極活物質は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含有する複合酸化物を含む中心核(51)と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含有する少なくとも2つの複合酸化物から形成された共晶体を含み、中心核(51)を被覆する共晶層(52)とを備える。共晶層の厚さは4nm以上800nm以下が好ましい。共晶体を形成する複合酸化物は、中心核(51)の複合酸化物を含む。
【選択図】図6
Description
[電極10について]
電極20は伝達イオンを吸蔵及び放出することができる。電極20は、10nm〜500nmの層間距離を有する層状物質と、1μm未満の直径を有して層状物質の層間に位置する層間粒子と、を有する。層状物質は、例えばグラフェンから構成される。層間粒子の1つは、例えばリチウムから構成される粒子である。リチウム粒子は、伝達イオンとして機能するものであってもよいし、ドナーとして機能するものであってもよい。また、層間粒子の別の1つは、シリコン又はシリコン酸化物(SiOXa)から構成される粒子である。
イオン伝達部材30は、液体、ゲル体及び固体のいずれかである。イオン伝達部材30として、好適には、液体(電解液)が用いられる。
ホール伝達部材40は固体又はゲル体である。ホール伝達部材40は、電極10及び電極20の少なくとも一方と接着されている。
例えば、集電体110及び120はステンレス鋼から形成されている。これにより、低コストで電位幅を拡大させることができる。
住友スリーエム株式会社製ニッケルマンガンコバルト酸リチウムBC−618、株式会社クレハ製PVDF#1320(固形分12重量部のN−メチルピロリドン(NMP)溶液)、及び、アセチレンブラックを3:1:0.09の重量比率で、N−メチルピロリドン(NMP)とともに双腕式練合機にて攪拌し、正極用の塗料を作製した。
ニッケル酸リチウム(住友金属鉱山株式会社製)にアンチモン(Sb)を0.7重量%ドープした材料と、Li1.2MnPO4(Dow Chemical Company製のLithiated Metal Phosphate II)と、Li2MnO3(Zhenhua E−Chem co.,ltd製のZHFL−01)とをそれぞれ重量比率54.7重量%、18.2重量%、18.2重量%となるように混合した。続けて、その混合物をホソカワミクロン株式会社製のAMS−LAB(メカノフュージョン)により回転速度1500rpmで3分間処理(メカノフュージョン処理)し、電極10(正極)の活物質を作製した。
実施例1において、電極10の活物質材料を作製する際、メカノフュージョン処理を1/3の時間にして二次電池を作製した。その電極10の活物質の断面を実施例1と同様、断面観察を行ったところ、実施例1とは異なり、電極10の活物質の表面層に共晶層52が平均3.8nm形成されていることがわかった。
実施例1において、電極10の活物質材料を作製する際、メカノフュージョン処理を半分の時間にして二次電池を作製した。その電極10の活物質の断面を実施例1と同様、断面観察を行ったところ、電極10の活物質の表面層に共晶層52が平均4.0nm形成されていることがわかった。
実施例1において、電極10の活物質材料を作製する際、メカノフュージョン処理を8倍の時間にして二次電池を作製した。その電極10の活物質の断面を実施例1と同様、断面観察を行ったところ、電極10の活物質の表面層に共晶層52が平均804nm形成されていることがわかった。
実施例1において、電極10の活物質材料を作製する際、メカノフュージョン処理を7.4倍の時間にして二次電池を作製した。その電極10の活物質の断面を実施例1と同様、断面観察を行ったところ、電極10の活物質の表面層に共晶層52が平均798nm形成されていることがわかった。
比較例1の1C放電における容量比を100として仕様電位範囲2V−4.3Vにおける各二次電池の容量比較性能評価を行った。評価には角型電池缶を用い、各二次電池を積層電池とした。また、2V−4.6Vの電位範囲でも各二次電池の容量比較性能評価を行った。さらに、各二次電池について10C/1Cの放電容量比を測定した。
満充電した二次電池に対して2.7mm径の鉄製丸釘を常温環境下で5mm/秒の速度で貫通させた時の発熱状態及び外観を観測した。釘刺試験は、二次電池における内部短絡の代用評価である。
充電率200%を電流維持し、15分以上外観に変化が生じるか否かを判定した。
仕様電位範囲2V−4.3Vにおいて、各二次電池の常温寿命特性の評価を行った。各二次電池について、25℃で1C/4.3Vで充電した後、1C/2V放電を3000サイクル実施し、初回の容量に対する容量低下を比較した。
図7に、電池初期容量評価、釘刺試験、過充電試験、及び常温寿命特性の評価結果を示す。過充電試験では、異常を起こさなかった二次電池を「OK」と示し、異常(膨れ又は破裂等)が生じた二次電池を「NG」と示している。釘刺試験では、二次電池の温度及び外観の変化が生じなかった二次電池を「OK」と示し、二次電池の温度及び外観の変化が生じた二次電池を「NG」と示している。
30 イオン伝達部材
30a 孔
40 ホール伝達部材
51 中心核
52 共晶層
100 電池
110、120 集電体
Claims (7)
- アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含有する複合酸化物を含む中心核と、
前記アルカリ金属または前記アルカリ土類金属を含有する少なくとも2つの複合酸化物から形成された共晶体を含み、前記中心核を被覆する共晶層と
を備える、正極活物質。
- 前記共晶層の厚さは4nm以上800nm以下である、請求項1に記載の正極活物質。
- 前記共晶体を形成する前記複合酸化物は、前記中心核の前記複合酸化物を含む、請求項1または請求項2に記載の正極活物質。
- 前記中心核の前記複合酸化物は、LixNiyMzOαと、Li2MnO3と、LiβMnPO4とのいずれかを含有し、
ここで、0<x<3、y+z=1、1<α<4および、β>1.0であり、
Mは、アンチモン、鉛、燐、ホウ素、アルミニウムおよびガリウムからなる群から選択された少なくとも1種である、請求項1から3のいずれかに記載の正極活物質。
- 前記共晶体を形成する前記複合酸化物は、LixNiyMzOαと、Li2MnO3とを含有し、
ここで、0<x<3、y+z=1および1<α<4であり、
Mは、アンチモン、鉛、燐、ホウ素、アルミニウムおよびガリウムからなる群から選択された少なくとも1種である、請求項1から4のいずれかに記載の正極活物質。
- 請求項1から5のいずれかに記載の正極活物質を有する正極と、
負極と、
前記正極と前記負極と接触するイオン伝達部材と
を備える、二次電池。
- 前記正極と前記負極と接触するホール伝達部材をさらに備える、請求項6に記載の二次電池。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2016114321A1 (ja) * | 2015-01-15 | 2017-11-24 | 中島 潤二 | 二次電池 |
WO2019027016A1 (ja) * | 2017-08-03 | 2019-02-07 | 株式会社パワーフォー | 二次電池 |
WO2020137912A1 (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | 株式会社パワーフォー | 二次電池 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7145600B2 (ja) * | 2017-10-10 | 2022-10-03 | 日産自動車株式会社 | 非水電解質二次電池用電極 |
CN108269985A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-10 | 青岛乾运高科新材料股份有限公司 | 一种采用复合掺杂方式的锰酸锂正极材料的制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09120815A (ja) * | 1995-08-23 | 1997-05-06 | Toshiba Corp | 非水電解液二次電池及びその製造方法 |
JP2007503102A (ja) * | 2003-05-28 | 2007-02-15 | ナショナル・リサーチ・カウンシル・オブ・カナダ | リチウムセルおよびバッテリー用の酸化リチウム電極 |
JP2007220452A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解液二次電池用セパレータおよび非水電解液二次電池 |
JP2009137834A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-25 | Toda Kogyo Corp | 非水電解液二次電池用Li−Ni系複合酸化物粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池 |
WO2011065464A1 (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-03 | 戸田工業株式会社 | 非水電解質二次電池用正極活物質粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池 |
JP2011134670A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Toyota Motor Corp | リチウム二次電池用正極活物質 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3316225B2 (ja) | 1992-02-28 | 2002-08-19 | 三洋電機株式会社 | リチウムイオン二次電池の製造方法 |
KR100399642B1 (ko) * | 2001-10-24 | 2003-09-29 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 그 제조방법 |
US20090127520A1 (en) * | 2003-05-28 | 2009-05-21 | Pamela Whitfield | Lithium metal oxide compositions |
US8148015B2 (en) * | 2008-03-21 | 2012-04-03 | Byd Company Limited | Cathode materials for lithium batteries |
JP2011515824A (ja) * | 2008-03-24 | 2011-05-19 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 高電圧カソード組成物 |
KR100914406B1 (ko) * | 2008-03-24 | 2009-08-31 | 주식회사 엘 앤 에프 | 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조방법 |
JP5568886B2 (ja) * | 2009-05-07 | 2014-08-13 | ソニー株式会社 | 活物質、電池および電極の製造方法 |
CN103107019A (zh) * | 2011-11-11 | 2013-05-15 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 氧化锌和二氧化钛杂化电极的制备方法 |
US9070489B2 (en) * | 2012-02-07 | 2015-06-30 | Envia Systems, Inc. | Mixed phase lithium metal oxide compositions with desirable battery performance |
CN103700828B (zh) * | 2012-09-27 | 2016-03-09 | 清华大学 | 锂离子电池正极复合材料 |
-
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09120815A (ja) * | 1995-08-23 | 1997-05-06 | Toshiba Corp | 非水電解液二次電池及びその製造方法 |
JP2007503102A (ja) * | 2003-05-28 | 2007-02-15 | ナショナル・リサーチ・カウンシル・オブ・カナダ | リチウムセルおよびバッテリー用の酸化リチウム電極 |
JP2007220452A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解液二次電池用セパレータおよび非水電解液二次電池 |
JP2009137834A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-25 | Toda Kogyo Corp | 非水電解液二次電池用Li−Ni系複合酸化物粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池 |
WO2011065464A1 (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-03 | 戸田工業株式会社 | 非水電解質二次電池用正極活物質粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池 |
JP2011134670A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Toyota Motor Corp | リチウム二次電池用正極活物質 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2016114321A1 (ja) * | 2015-01-15 | 2017-11-24 | 中島 潤二 | 二次電池 |
WO2019027016A1 (ja) * | 2017-08-03 | 2019-02-07 | 株式会社パワーフォー | 二次電池 |
JP2019029317A (ja) * | 2017-08-03 | 2019-02-21 | 株式会社パワーフォー | 二次電池 |
WO2020137912A1 (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | 株式会社パワーフォー | 二次電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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US20140370389A1 (en) | 2014-12-18 |
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KR20140145914A (ko) | 2014-12-24 |
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