JP2569664B2 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
Non-aqueous electrolyte secondary batteryInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種小型電子機器の電源として使用が期待
される充放電可能な非水電解液二次電池に関するもので
ある。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a chargeable / dischargeable non-aqueous electrolyte secondary battery expected to be used as a power source for various small electronic devices.
本発明は、リチウムを負極活物質とする非水電解液二
次電池において、X線回折で回折角2θ=36.3゜近傍に
(110)面の回折X線ピークを有するMnO2と炭酸リチウ
ムとを所定温度で焼成して得たLiMn2O4を正極活物質と
して使用することにより、優れた充放電特性を有し、サ
イクル容量劣化の少ない非水電解液二次電池を提供しよ
うとするものである。The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery using lithium as a negative electrode active material, wherein MnO 2 and lithium carbonate having a (110) plane diffraction X-ray peak near a diffraction angle 2θ = 36.3 ° in X-ray diffraction are formed. By using LiMn 2 O 4 obtained by firing at a predetermined temperature as a positive electrode active material, it is intended to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent charge / discharge characteristics and less deterioration in cycle capacity. is there.
負極活物質としてチリウムを使用し、電解液に有機電
解液を使用したいわゆる非水電解液電池は、自己放電が
少ないこと、電圧が高いこと、保存性に優れること等の
利点を有しており、特に5〜10年の長期にわたる信頼性
を有する電池として、例えば電子時計や種々のメモリー
バックアップ用の電源として広く使用されている。A so-called non-aqueous electrolyte battery using thylium as the negative electrode active material and an organic electrolyte as an electrolyte has advantages such as low self-discharge, high voltage, and excellent storage stability. In particular, it is widely used as a battery having a long-term reliability of 5 to 10 years, for example, as an electronic timepiece and a power supply for various memory backups.
ところが、従来使用されている非水電解液電池は一次
電池であり、一度の使用でその寿命が尽きてしまうため
経済的に改善の余地がある。そこで、近年種々の電子機
器の飛躍的進歩とともに長時間便利に且つ経済的に使用
できる電源として再充電可能な非水電解液二次電池の出
現が待たれており、多くの研究が進められている。However, the non-aqueous electrolyte battery conventionally used is a primary battery, and its service life is exhausted after one use, so that there is room for economical improvement. In recent years, with the remarkable progress of various electronic devices, the emergence of a rechargeable non-aqueous electrolyte secondary battery as a power source that can be used conveniently and economically for a long time has been awaited, and much research has been conducted. I have.
一般に非水電解液二次電池の負極活性物質としては、
金属リチウム、リチウム合金(例えばLi−Al合金)、リ
チウムイオンをドーピングした導電性高分子(例えばポ
リアセチレンやポリピロール等)、さらにはリチウムイ
オンを結晶中に混入した層待化合物等が用いられてお
り、電解液としては有機溶媒に電解質を溶解した非水電
解液が用いられている。Generally, as a negative electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery,
Lithium metal, lithium alloy (for example, Li-Al alloy), conductive polymer doped with lithium ions (for example, polyacetylene or polypyrrole), and further, a layer-waiting compound in which lithium ions are mixed in the crystal, and the like are used. As the electrolyte, a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte is dissolved in an organic solvent is used.
一方、正極活物質としては研究の結果各種の材料が提
案されており、代表的なものとしては例えばTiS2,MoS2,
NbSe2,V2O5等が挙げられる。On the other hand, as a positive electrode active material, various materials have been proposed as a result of research, and typical ones include, for example, TiS 2 , MoS 2 ,
NbSe 2 , V 2 O 5 and the like can be mentioned.
これらの材料を用いた電池の放電反応は、負極リチウ
ムイオンが正極活物質であるこれら材料の層間にインタ
ーカーレーションすることによって進行し、逆に充電す
る場合には上記材料の層間からリチウムイオンが負極へ
デインターカーレーションする。すなわち、負極のリチ
ウムイオンが正極活物質の層間に出入りする反応を繰り
返することによって、充放電を繰り返すことができる。The discharge reaction of a battery using these materials proceeds by intercalation of negative electrode lithium ions between layers of these materials that are the positive electrode active material, and when charged, lithium ions are discharged from the layers of the above materials. Deintercalate to the negative electrode. That is, charge and discharge can be repeated by repeating a reaction in which lithium ions of the negative electrode enter and exit between layers of the positive electrode active material.
しかしながら、上述の正極材料においては、充放電反
応を繰り返すうちにリチウムイオンが次第にデインター
カーレーションされにくくなるため、放電容量が徐々に
低下し、サイクル寿命が短くなるという欠点があった。
また、これらの正極材料は非常に高価であるため大量の
電池を製造しようとするとコストが高くなり、二次電池
の主流となっているニッケル−カドミウム電池と比べて
経済上不利となる。さらに、これらの正極材料を用いた
電池は放電電圧が1.5〜2.5Vと一般的なリチウム一次電
池(Li/MnO2,Li/CFX)の3.0Vという高い電圧に比べて極
めて低く、リチウムを用いた電池の特徴である高電圧が
得られないという問題がある。However, the above-described positive electrode material has a disadvantage that lithium ions gradually become less likely to be deintercalated during repeated charge / discharge reactions, so that the discharge capacity gradually decreases and the cycle life is shortened.
In addition, since these positive electrode materials are very expensive, it is costly to manufacture a large number of batteries, which is economically disadvantageous as compared with nickel-cadmium batteries, which are the mainstream of secondary batteries. In addition, batteries using these cathode materials have a discharge voltage of 1.5 to 2.5 V, which is extremely low compared to the high voltage of 3.0 V of a general lithium primary battery (Li / MnO 2 , Li / CF X ). There is a problem that a high voltage, which is a feature of the battery used, cannot be obtained.
そこで、充放電サイクルに伴う放電容量の劣化が少な
く、サイクル寿命特性に優れ、さらに経済性にも優れる
正極材料として、本願出願人は例えば特願昭61−257479
号明細書において、LiMn2O4を主体とする正極材料を開
示した。Therefore, as a positive electrode material that has less deterioration in discharge capacity due to charge / discharge cycles, has excellent cycle life characteristics, and is also economical, the applicant of the present invention has disclosed, for example, Japanese Patent Application No. 61-257479.
In the specification, a positive electrode material mainly composed of LiMn 2 O 4 was disclosed.
このLiMn2O4を利用する電池反応は次式のように表さ
れる。The battery reaction using this LiMn 2 O 4 is represented by the following equation.
〔発明が解決しようとする問題点〕 上述のように、正極材料としてLiMn2O4が開発された
ことにより、放電容量、サイクル寿命、経済性には大幅
な改善が見られた。 [Problems to be Solved by the Invention] As described above, the development of LiMn 2 O 4 as a cathode material has resulted in significant improvements in discharge capacity, cycle life, and economy.
本発明は上記LiMn2O4を正極活物質として用いた比水
電解液二次電池のより一層のサイクル特性の向上を目的
とするものである。An object of the present invention is to further improve the cycle characteristics of a specific water electrolyte secondary battery using the above LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material.
本発明者は、LiMn2O4を正極活物質とする比水電解液
二次電池の充放電特性やサイクル容量の劣化を改善する
ために種々の検討を行った。その結果LiMn2O4の原料と
なる二酸化マンガンには様々な結晶相が存在することを
認識し、その中でもX線回折が回折角2θ=36.3゜近傍
に(110)面の回折X線ピークを有するMnO2を用い、こ
れと炭酸リチウムとを400〜600℃で焼成することにより
得られるLiMn2O4を正極活物質として用いることによっ
て非水電解液二次電池のサイクル容量劣化が減少すると
の知見を得るに至った。すなわち、本発明に係る非水電
解液二次電池は、リチウムまたはリチウム合金を主体と
する負極と、LiMn2O4を主体とする正極と、非水電解液
とからなる非水電解液二次電池において、上記LiMn2O4
はX線回折で回折角2θ=36.3゜近傍に(110)面の回
折X線ピークを有するMnO2と炭酸リチウムとを400〜600
℃で焼成したLiMn2O4であることを特徴とするものであ
る。The present inventors have made various studies to improve the charge / discharge characteristics and the deterioration of the cycle capacity of a specific water electrolyte secondary battery using LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material. As a result, we recognized that manganese dioxide, which is a raw material of LiMn 2 O 4 , has various crystal phases, and among them, X-ray diffraction showed a diffraction X-ray peak of the (110) plane near diffraction angle 2θ = 36.3 ゜. Using MnO 2 having, and using LiMn 2 O 4 obtained by firing this and lithium carbonate at 400 to 600 ° C. as a positive electrode active material, the cycle capacity deterioration of the non-aqueous electrolyte secondary battery will decrease. I got the knowledge. That is, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode mainly composed of lithium or a lithium alloy, a positive electrode mainly composed of LiMn 2 O 4 , and a non-aqueous electrolyte. In the battery, the LiMn 2 O 4
Indicates that 400 to 600 MnO 2 and lithium carbonate having a (110) plane diffraction X-ray peak near the diffraction angle 2θ = 36.3 ° by X-ray diffraction.
It is characterized by being LiMn 2 O 4 fired at ° C.
上記LiMn2O4を得るために用いられるMnO2は、X線回
折で回折角2θ=36.3゜近傍に(110)面の回折X線ピ
ークを有するものである。これは例えばγ相のMnO2を30
0〜500℃の温度範囲で熱処理することにより得られるも
のである。γ相MnO2の(110)面の回折X線ピークが回
折角2θ=28.2゜近傍から36.3゜近傍へと高角度側へシ
フトする。熱処理に際しては温度条件が重要で、この熱
処理温度が300℃以下では(110)面の回折X線ピークが
充分にシフトせず、所望のMnO2を得ることは難しい。逆
に熱処理温度が500℃以上ではさらに高角度側に回折X
線ピークがシフトし、別の相(例えばα相)のMnO2とな
ってしまいやはり所望するMnO2を得ることができない。MnO 2 used for obtaining LiMn 2 O 4 has a (110) plane diffraction X-ray peak near a diffraction angle 2θ = 36.3 ° in X-ray diffraction. This means, for example, that γ-phase MnO 2
It is obtained by heat treatment in a temperature range of 0 to 500 ° C. The diffraction X-ray peak of the (110) plane of the γ-phase MnO 2 shifts from the diffraction angle 2θ = around 28.2 ° to the vicinity of 36.3 ° toward a higher angle. Temperature conditions are important for the heat treatment. If the heat treatment temperature is 300 ° C. or lower, the diffraction X-ray peak of the (110) plane does not sufficiently shift, and it is difficult to obtain desired MnO 2 . Conversely, when the heat treatment temperature is 500 ° C or higher, the diffraction X is further increased to higher angles.
The line peak shifts to MnO 2 of another phase (for example, α phase), and the desired MnO 2 cannot be obtained.
上述のようにγ相MnO2を熱処理することにより得られ
X線回折で回折角2θ=36.3゜近傍に(110)面の回折
X線ピークを有するMnO2、正方晶系ルチル型結晶構造を
有する非常に安定な二酸化マンガンである。なお、使用
されるγ相MnO2は、電解二酸化マンガンであってもよ
く、また化学合成により合成された二酸化マンガンであ
ってもよい。MnO 2 having a diffraction X-ray peak of (110) plane diffraction angle 2 [Theta] = 36.3 ° in the vicinity obtained X-ray diffraction by heat-treating γ-phase MnO 2 as described above, has a tetragonal rutile-type crystal structure It is a very stable manganese dioxide. The γ-phase MnO 2 used may be electrolytic manganese dioxide or manganese dioxide synthesized by chemical synthesis.
このようにγ相MnO2の熱処理等により得られた所定の
MnO2を使用して炭酸リチウムとともに400〜600℃の温度
で焼成しLiMn2O4とする。本発明では、前記操作によっ
て得られたLiMn2O4を正極活物質とする。なお、焼成に
ついては空気中で行ってもよく、また不活性ガス中で行
ってもよい。また焼成の際に使用する炭酸リチウムの代
わりにヨウ化リチウムを使用することも可能である。Thus, the predetermined value obtained by heat treatment of the γ phase MnO 2 etc.
It is calcined at a temperature of 400 to 600 ° C. with lithium carbonate using MnO 2 to obtain LiMn 2 O 4 . In the present invention, LiMn 2 O 4 obtained by the above operation is used as a positive electrode active material. The firing may be performed in the air or in an inert gas. It is also possible to use lithium iodide instead of lithium carbonate used in firing.
一方、負極活物質は金属リチウムを主体とするもの
で、リチウム単独で負極活物質として使用してもよく、
又リチウムにアルミニウム,鉛,錫,ビスマス,カドミ
ウム,銅,鉄等のうち一種以上を添加した合金を負極活
物質として使用してもよい。尚、リチウムと上記他の金
属との合金を負極活物質として使用する場合には、リチ
ウム本来の電位を大幅に変化させない程度に上記他の金
属を添加させることが好ましい。On the other hand, the negative electrode active material is mainly composed of metallic lithium, and lithium alone may be used as the negative electrode active material,
Alternatively, an alloy in which at least one of aluminum, lead, tin, bismuth, cadmium, copper, iron and the like is added to lithium may be used as the negative electrode active material. When an alloy of lithium and the other metal is used as the negative electrode active material, it is preferable that the other metal is added to such an extent that the original potential of lithium is not significantly changed.
上記非水電解液二次電池に使用される電解液は、リチ
ウム塩を電解質とし、これを有機溶剤に溶解した非水電
解液が使用される。As the electrolyte used for the non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt as an electrolyte in an organic solvent is used.
ここで、有機溶剤としては、エステル類,エーテル
類,3置換−2−チオキサゾリジノン類及びこれらの二種
以上の混合溶剤が挙げられる。Here, examples of the organic solvent include esters, ethers, 3-substituted-2-thioxazolidinones, and a mixed solvent of two or more of these.
エステル類としては、アルキレンカーボネート(エチ
レンカーボネート,プロピレンカーボネート,γ−ブチ
ルラクトン,2−メチル−γ−ブチルラクトン等)等が挙
げられる。Examples of the esters include alkylene carbonates (ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyl lactone, 2-methyl-γ-butyl lactone, and the like).
エーテル類としては、ジエチルエーテル、環状エーテ
ル,例えば5員環を有するエーテル〔テトラヒドロフラ
ン;置換(アルキル,アルコキシ)テトラヒドロフラン
例えば2−メチルテトラヒドロフラン,2,5−ジメチルテ
トラヒドロフラン,2−エチルテトラヒドロフラン,2,2′
−ジメチルテトラヒドロフラン,2−メトキシテトラヒド
ロフラン,2,5−ジメトキシテトラヒドロフラン等;ジオ
キソラン等〕,6員環を有するエーテル〔1,4−ジオキサ
ン,ピラン,ジヒドロピラン,テトラヒドロピラン〕,
ジメトキシエタン等が挙げられる。Examples of the ethers include diethyl ether, cyclic ethers, for example, ethers having a 5-membered ring [tetrahydrofuran; substituted (alkyl, alkoxy) tetrahydrofuran, for example, 2-methyltetrahydrofuran, 2,5-dimethyltetrahydrofuran, 2-ethyltetrahydrofuran, 2,2 '.
-Dimethyltetrahydrofuran, 2-methoxytetrahydrofuran, 2,5-dimethoxytetrahydrofuran and the like; dioxolane and the like], ether having a 6-membered ring [1,4-dioxane, pyran, dihydropyran, tetrahydropyran],
Dimethoxyethane and the like.
3置換−2−オキサゾリジノン類としては、3−アル
キル−2−オキサゾリジノン(3−メチル−2−オキサ
ゾリジノン,3−エチル−2−オキサゾリジノン等),3−
シクロアルキル−2−オキサゾリジノン(3−シクロヘ
キシル−2−オキサゾリジノン等),3−アラルキル−2
−オキサゾリジノン(3−ベンジル−2−オキサゾリジ
ノン等)、3−アリール−2−オキサゾリジノン(3−
フェニル)−2−オキサゾリジノン等)が挙げられる。Examples of the 3-substituted-2-oxazolidinones include 3-alkyl-2-oxazolidinones (e.g., 3-methyl-2-oxazolidinone, 3-ethyl-2-oxazolidinone), 3-
Cycloalkyl-2-oxazolidinone (e.g., 3-cyclohexyl-2-oxazolidinone), 3-aralkyl-2
-Oxazolidinone (e.g., 3-benzyl-2-oxazolidinone), 3-aryl-2-oxazolidinone (3-
Phenyl) -2-oxazolidinone and the like.
なかでも、プロピレンカーボネートやジメトキシエタ
ン,5員環を有するエーテル(特にテトラヒドロフラン,2
−メチルテトラヒドロフラン,2−エチルテトラヒドロフ
ラン,2,5−ジメトキシテトラヒドロフラン、2−メトキ
シテトラヒドロフラン),3−メチル−2−オキサゾリジ
ノン等が好ましい。Among them, propylene carbonate, dimethoxyethane, and ethers having a 5-membered ring (particularly, tetrahydrofuran,
-Methyltetrahydrofuran, 2-ethyltetrahydrofuran, 2,5-dimethoxytetrahydrofuran, 2-methoxytetrahydrofuran), 3-methyl-2-oxazolidinone, and the like.
電解質としては、過塩素酸リチウム,ホウフッ化リチ
ウム,リンフッ化リチウム,塩化アルミン酸リチウム,
ハロゲン化リチウム,トリフルオロメタンスルホン酸リ
チウム等が使用可能であり、過塩素酸リチウム,ホウフ
ッ化リチウム等が好ましい。As the electrolyte, lithium perchlorate, lithium borofluoride, lithium phosphofluoride, lithium chloride aluminate,
Lithium halide, lithium trifluoromethanesulfonate and the like can be used, and lithium perchlorate and lithium borofluoride are preferred.
例えばγ相MnO2を所定の温度によって熱処理し、(11
0)面の回折X線ピークを36.3゜近傍へとシフトさせた
二酸化マンガンを使用してLiMn2O4を調製することによ
り、不純物を含有しない優れたLiMn2O4を調製すること
ができる。これを非水電解液二次電池の正極活物質とす
ればサイクル特性の劣化が極めて少ないものとなる。For example, γ-phase MnO 2 is heat-treated at a predetermined temperature,
By preparing LiMn 2 O 4 using manganese dioxide whose X-ray diffraction peak on the 0) plane is shifted to around 36.3 °, excellent LiMn 2 O 4 containing no impurities can be prepared. If this is used as the positive electrode active material of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the deterioration of the cycle characteristics is extremely small.
以下、本発明を具体的な実施例に基づき、図面を参照
しがなら説明する。Hereinafter, the present invention will be described based on specific embodiments with reference to the drawings.
実施例 先ず、非水電解液二次電池の正極活物質であるLiMn2O
4を調製した。Example First, LiMn 2 O which is a positive electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery
4 was prepared.
LiMn2O4の調製にあたっては、先ず原料となるMnO2を
準備した。原料とするMnO2とは、市販のγ型MnO2を用
い、これを空気雰囲気中で420℃,4時間の条件で熱処理
を行うことによって得た。市販のγ型MnO2のX線回折パ
ターンを第1図に、熱処理して得られた二酸化マンガン
のX線回折パターンを第2図にそれぞれ示す。第1図及
び第2図から明らかなように、空気雰囲気中で熱処理す
ることにより、(110)面ピークが第1図中Aで示す位
置(2θ=28.2゜)から第2図中Bで示す位置(2θ=
36.3゜)へと高角度側にシフトしていることがわかる。In preparing LiMn 2 O 4 , first, MnO 2 as a raw material was prepared. MnO 2 as a raw material was obtained by using a commercially available γ-type MnO 2 and performing a heat treatment at 420 ° C. for 4 hours in an air atmosphere. FIG. 1 shows the X-ray diffraction pattern of commercially available γ-type MnO 2 , and FIG. 2 shows the X-ray diffraction pattern of manganese dioxide obtained by heat treatment. As is clear from FIGS. 1 and 2, the heat treatment in an air atmosphere causes the (110) plane peak to move from the position (2θ = 28.2 °) shown in A of FIG. 1 (B in FIG. 2). Position (2θ =
It can be seen that the angle has shifted to the higher angle side to 36.3 ゜).
上述のように熱処理して得られた二酸化マンガン86.9
g(1モル)と市販の炭酸リチウム18.5g(0.25モル)を
乳鉢ですりつぶしながら充分混合し、得られた混合物を
アルミナボートに入れ空気雰囲気中で460℃,1時間の条
件で焼成した。得られた焼成物についてX線回折により
分析を行った。このX線回折はFeKα線を使用して行
い、測定条件は管電圧30kV、管電流15mA、測定範囲2000
cps、走査速度1゜/分、記録紙速度5mm/分、発散スリ
ット幅1゜、受光スリット幅0.6mmである。物質の同定
はアメリカ材料試験協会(ASTM)のカード・インデック
スと照合することにより行い、上記焼成物はLiMn2O4で
あることが確認された。得られたLiMn2O4のX線回折パ
ターンを第3図に示す。Manganese dioxide 86.9 obtained by heat treatment as described above
g (1 mol) and 18.5 g (0.25 mol) of commercially available lithium carbonate were sufficiently mixed while being ground in a mortar, and the resulting mixture was placed in an alumina boat and calcined at 460 ° C. for 1 hour in an air atmosphere. The obtained fired product was analyzed by X-ray diffraction. This X-ray diffraction was performed using FeKα radiation, and the measurement conditions were a tube voltage of 30 kV, a tube current of 15 mA, and a measurement range of 2000.
cps, scanning speed 1 mm / min, recording paper speed 5 mm / min, divergence slit width 1 mm, light receiving slit width 0.6 mm. The substance was identified by checking with the American Society for Testing and Materials (ASTM) card index, and it was confirmed that the calcined product was LiMn 2 O 4 . FIG. 3 shows an X-ray diffraction pattern of the obtained LiMn 2 O 4 .
次に、上述のようにして得られたLiMn2O4を使用して
第4図に概略断面図で示すような非水電解液二次電池を
作製した。Next, a non-aqueous electrolyte secondary battery as shown in a schematic sectional view in FIG. 4 was produced using the LiMn 2 O 4 obtained as described above.
すなわち、上記LiMn2O4を80重量部とり、これにグラ
ファイト15重量部及びバインダーとしてポリテトラフル
オロエチレン(テフロン)5重量部を加えたものを正極
粉末として3t/cm2の圧力で直径10.2mm,厚さ0.43mmに加
圧成形し300℃,3時間の条件で真空乾燥させ正極ペレッ
ト(5)とした。That is, 80 parts by weight of the above LiMn 2 O 4 , 15 parts by weight of graphite and 5 parts by weight of polytetrafluoroethylene (Teflon) as a binder were added thereto to obtain a positive electrode powder having a diameter of 10.2 mm at a pressure of 3 t / cm 2. Then, it was press-molded to a thickness of 0.43 mm and vacuum dried at 300 ° C. for 3 hours to obtain a positive electrode pellet (5).
一方、負極板(1)はリチウム箔を直径15.0mm,厚さ
1.62mmに打ち抜いて形成し、これを負極罐(2)に圧着
した。On the other hand, the negative electrode plate (1) is made of lithium foil 15.0 mm in diameter and thickness.
It was formed by punching out to 1.62 mm, and this was pressure-bonded to the negative electrode can (2).
次に、上記負極板(1)上にプロピレン不織布をセパ
レータ(3)として重ね、ここに1モル/の過塩素酸
リチウムを溶解したプロピレンカーボネートと1,2−ジ
メトキシエタンの混合液を電解液として加えた。さら
に、前記セパレータ(3)上に先に作製した正極ペレッ
ト(5)を重ね、プラスチック製のガスケット(4)を
嵌め込み、続いて正極罐(6)を被せた後、開口部を密
封するようにかしめてシールを施し、外径20mm,厚さ2.5
mmの正極規制のいわゆるボタン型のサンプル電池を作製
した。Next, a propylene nonwoven fabric is stacked on the negative electrode plate (1) as a separator (3), and a mixed solution of propylene carbonate and 1,2-dimethoxyethane in which 1 mol / mol of lithium perchlorate is dissolved is used as an electrolyte. added. Further, the positive electrode pellet (5) previously prepared is stacked on the separator (3), a plastic gasket (4) is fitted therein, and then the positive electrode can (6) is covered, and the opening is sealed. Caulked and sealed, outer diameter 20 mm, thickness 2.5
A so-called button type sample battery with a positive electrode regulation of mm was fabricated.
比較例 市販のγ型MnO286.9g(1モル)と市販の炭酸リチウ
ム18.5g(0.25モル)を乳鉢ですりつぶしながら充分混
合し、得られた混合物をアルミナボートに入れ空気雰囲
気中で460℃,1時間の条件で焼成した。得られた焼成物
についてX線回折により分析を行った。このX線回折は
FeKα線を使用して行い、測定条件は管電圧30kV、管電
流15mA、測定範囲2000cps、走査速度1゜/分、記録紙
速度5mm/分、発散スリット幅1゜、受光スリット幅0.6m
mである。物質の同定はアメリカ材料試験協会(ASTM)
のカード・インデックスと照合することにより行い、上
記焼成物はLiMn2O4であることが確認された。得られたL
iMn2O4のX線回折パターンを第5図に示す。第5図と実
施例で作製したLiMn2O4のX線回折パターンを表してい
る第3図とを比較すると、LiMn2O4を示す主たるピーク
は同じように現れているが、第5図中a,bで示されるよ
うに第3図には現れていないピークが一部に見られる。Comparative Example 86.9 g (1 mol) of commercially available γ-type MnO 2 and 18.5 g (0.25 mol) of commercially available lithium carbonate were thoroughly mixed in a mortar, and the resulting mixture was placed in an alumina boat at 460 ° C. in an air atmosphere. The firing was performed for one hour. The obtained fired product was analyzed by X-ray diffraction. This X-ray diffraction
The measurement conditions were as follows: tube voltage 30 kV, tube current 15 mA, measurement range 2000 cps, scanning speed 1 mm / min, recording paper speed 5 mm / min, divergence slit width 1 mm, light receiving slit width 0.6 m.
m. Material identification is American Society for Testing and Materials (ASTM)
The calcined product was confirmed to be LiMn 2 O 4 . L obtained
The X-ray diffraction pattern of iMn 2 O 4 is shown in FIG. When FIG. 5 is compared with FIG. 3 showing the X-ray diffraction pattern of LiMn 2 O 4 produced in the example, the main peaks indicating LiMn 2 O 4 appear similarly, but FIG. As shown by middle a and b, some peaks not appearing in FIG. 3 are seen.
次に、上述のようにして得られたLiMn2O4を使用して
第4図に概略断面図で示すようなサンプル電池を実施例
と同様の方法により作製した。Next, using LiMn 2 O 4 obtained as described above, a sample battery as shown in a schematic sectional view in FIG. 4 was produced in the same manner as in the example.
実施例サンプル電池と比較例サンプル電池を用いて、
放電電流密度0.5mA/cm2で放電終止電圧2.0Vまで放電を
行い、その後充電電流密度0.5mA/cm2で充電終止電圧4.0
Vまで充電した。この充放電を数回繰り返して行い、そ
の結果をサイクル容量保持率として第6図に示す。第6
図においては2サイクル目の放電容量を100%とし各サ
イクル毎のサイクル容量保持率が示されている。第6図
より明らかなように、サイクル数が増しても実施例サン
プル電池はサイクル容量の劣化が少ない。これに比べ比
較例サンプル電池はサイクル数が増すに連れ次第にサイ
クル容量が劣化していくことがわかる。これは第5図に
示すように、正極活物質として使用したLiMn2O4に不純
物と思われるピークが発現しており、これが充放電の際
の反応を阻害する物質として作用しサイクル容量の劣化
を大きなものとしていると考えられる。Using the sample battery of the example and the sample battery of the comparative example,
At a discharging current density of 0.5 mA / cm 2 until the discharge end voltage 2.0V was discharged, charge voltage in the subsequent charge current density 0.5 mA / cm 2 4.0
Charged to V. This charge / discharge is repeated several times, and the results are shown in FIG. 6 as the cycle capacity retention. Sixth
In the figure, the discharge capacity at the second cycle is set to 100%, and the cycle capacity retention for each cycle is shown. As is clear from FIG. 6, even when the number of cycles is increased, the cycle capacity of the sample battery of the present invention is small. In contrast, it can be seen that the cycle capacity of the comparative sample battery gradually deteriorates as the number of cycles increases. As shown in FIG. 5, a peak which seems to be an impurity appears in LiMn 2 O 4 used as the positive electrode active material, and this acts as a substance which inhibits a reaction at the time of charging and discharging, thereby deteriorating the cycle capacity. Is considered to be large.
以上の説明からも明らかなように、本発明において
は、正極活物質としてX線回折で回折角2θ=36.3゜近
傍に(110)面の回折X線ピークを有するMnO2と炭酸リ
チウムとを所定の温度で焼成することにより得られ不純
物等を含有しないLiMn2O4を使用しているので、優れた
充放電特性を有し、サイクル容量劣化の非常に少ない非
水電解液二次電池とすることができる。As is clear from the above description, in the present invention, as the positive electrode active material, MnO 2 having a (110) plane diffraction X-ray peak near the diffraction angle 2θ = 36.3 ° by X-ray diffraction and lithium carbonate are specified. Since it uses LiMn 2 O 4 that is obtained by firing at a temperature of and does not contain impurities etc., it has excellent charge / discharge characteristics and a non-aqueous electrolyte secondary battery with very little cycle capacity deterioration. be able to.
第1図は市販のγ型MnO2のX線回折パターンを示す特性
図である。 第2図は熱処理することにより得られた二酸化マンガン
のX線回折パターンを示す特性図である。 第3図は実施例で使用したLiMn2O4のX線回折パターン
を示す特性図である。 第4図は非水電解液二次電池の一構成例を示す概略断面
図である。 第5図は比較例で使用したLiMn2O4のX線回折パターン
を示す特性図である。 第6図は実施例サンプル電池のサイクル容量保持率を比
較例サンプル電池のそれと対比して示す特性図である。 1……負極板 2……負極罐 3……セパレータ 4……ガスケット 5……正極ペレット 6……正極罐FIG. 1 is a characteristic diagram showing an X-ray diffraction pattern of commercially available γ-type MnO 2 . FIG. 2 is a characteristic diagram showing an X-ray diffraction pattern of manganese dioxide obtained by heat treatment. FIG. 3 is a characteristic diagram showing an X-ray diffraction pattern of LiMn 2 O 4 used in Examples. FIG. 4 is a schematic sectional view showing a configuration example of a non-aqueous electrolyte secondary battery. FIG. 5 is a characteristic diagram showing an X-ray diffraction pattern of LiMn 2 O 4 used in the comparative example. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the cycle capacity retention of the sample battery of the example in comparison with that of the sample battery of the comparative example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Negative electrode plate 2 ... Negative electrode can 3 ... Separator 4 ... Gasket 5 ... Positive electrode pellet 6 ... Positive electrode can
Claims (1)
負極と、LiMn2O4を主体とする正極と、非水電解液とか
らなる非水電解液二次電池において、 上記LiMn2O4はX線回折で回折角2θ=36.3゜近傍に(1
10)面の回折X線ピークを有するMnO2と炭酸リチウムと
を400〜600℃で焼成したLiMn2O4であることを特徴とす
る非水電解液二次電池。A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode mainly composed of lithium or a lithium alloy, a positive electrode mainly composed of LiMn 2 O 4 , and a non-aqueous electrolyte, wherein the LiMn 2 O 4 is X Diffraction angle 2θ = around 36.3 ゜ (1
10) A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising LiMn 2 O 4 obtained by calcining MnO 2 and lithium carbonate having a plane diffraction X-ray peak at 400 to 600 ° C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62330964A JP2569664B2 (en) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62330964A JP2569664B2 (en) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01173574A JPH01173574A (en) | 1989-07-10 |
JP2569664B2 true JP2569664B2 (en) | 1997-01-08 |
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ID=18238348
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JP62330964A Expired - Lifetime JP2569664B2 (en) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
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GB9305457D0 (en) * | 1993-03-17 | 1993-05-05 | Dowty Electronic Components | Lithiated manganese oxide |
WO1994021560A1 (en) * | 1993-03-17 | 1994-09-29 | Ultralife Batteries (Uk) Limited | Lithiated manganese oxide |
JP2006079883A (en) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Hitachi Maxell Ltd | Nonaqueous electrolyte solution battery |
-
1987
- 1987-12-26 JP JP62330964A patent/JP2569664B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH01173574A (en) | 1989-07-10 |
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