JP2586747B2 - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
るもので、さらに詳しくはその正極に関するものであ
る。
ウム電池は、高電圧、高エネルギー密度及び高信頼性を
有する特長から広く一般に用いられるようになってきた
が、これらは１次電池である。最近では、２次電池の研
究も盛んに行われ、一部では実用化もされている。しか
し、これらの電池の特性は未だに十分ではない。その原
因の一つとして正極活物質の特性が悪いことがあげられ
る。
してはＭｏＳ2 ，Ｖ2 Ｏ5 ，ＭｎＯ2 ，ＮｂＳｅ3 ，Ｔ
ｉＳ2 などがある。これらの中で、特にＭｎＯ2 は安価
であるということから注目され、改質されたマンガン酸
化物が種々提案されている。例えば特願昭６３−２５８
９４０号や特願平１−１５９１号に開示されているが、
これらのマンガン酸化物はいずれも作動電圧が３Ｖ程度
であり、容量はさほど大きくない。
度であるが、作動電圧が４Ｖ程度と高いＬｉＣｏＯ2 が
高電圧、高エネルギー密度を得られる活物質として注目
され研究されている。
充放電サイクル試験を行ったところ、サイクルの進行に
伴って容量が劣化することが判った。これはリチウムの
挿入・脱離に伴う結晶構造の変化が大きいために、活物
質自身の可逆性が低下することと、電極が膨張収縮を繰
り返すうちに活物質と導電剤の接触が不十分になること
が原因であると考えられることから、結晶構造の変化の
小さいＬｉＣｏＯ2 を作製する必要があるという問題点
があった。
解消するために、深い深度での充放電サイクルにおいて
も可逆性に優れ、結晶構造変化の少ないＬｉＣｏＯ2 を
得ることを目的とする。
のＣｏの一部をＰｂ，Ｂｉ，Ｂの中から選ばれた少なく
とも１種の元素で置換したものを活物質とした正極を具
備するリチウム二次電池である。
ら選ばれた少なくとも１種の元素で置換することによ
り、リチウムの挿入脱離に伴う結晶構造の変化が抑えら
れるために、サイクル特性が向上する。このメカニズム
は明らかではないが考えられるものとして、置換元素が
非遷移金属であることから、電池内の酸化還元反応に寄
与せず、はじめから取り込んでいるリチウムを放出しな
いためにその部分のリチウムが柱の役目をし、他のリチ
ウムが取り除かれた部分の酸素同士の反発力による結晶
構造の変化を抑えているのではないかということが挙げ
られる。また、一方では置換元素が酸素と強く結合して
いるために、酸素同士の反発力が弱められ、結晶構造の
変化が抑えられているのではないかとも考えられる。
明する。
たっては、市販特級試薬の炭酸リチウム３７ｇと炭酸コ
バルト１０７ｇと二酸化鉛２４ｇとをボールミルで粉砕
しながら十分混合し、混合物をアルミナ坩堝に入れ空気
中６５０℃で５時間仮焼成したのち、９５０℃で２０時
間焼成した。焼成後室温までゆっくり冷却し、粉砕した
ものを正極活物質とした。得られた生成物のＸ線回折パ
ターンを図１に示す。図１より、ＬｉＣｏＯ2 のＣｏに
一部がＰｂで置換されたものが単一相で得られているこ
とが判る。さらにこの生成物について化学定量分析を行
ったところ、その組成はＬｉＣｏ0.90Ｐｂ0.10Ｏ2 であ
ることが判った。
ンブラック及びポリテトラフルオロエチレン粉末とを重
量比８５：１０：５で混合し、トルエンを加えて十分混
練した。これをローラープレスにより厚み０．８ｍｍの
シート状に成形した。次にこれを１６ｍｍに円形に打ち
抜き減圧下２００℃で１５時間熱処理し、リチウム含有
コバルト酸化物を活物質とした正極を得た。負極は厚み
０．３ｍｍのリチウム箔を直径１５ｍｍの円形に打ち抜
き、集電体を介して負極缶に圧着して用いた。非水電解
液にはγ−ブチロラクトンに１ｍｏｌ／ｌのＬｉＢＦ４
を溶解したものを用い、セパレータにはポリプロピレン
製微孔薄膜を用いた。上記正極、負極、電解液及びセパ
レータを用いて直径２０ｍｍ厚さ１．６ｍｍのボタン型
のリチウム電池を作製した。この電池をＡ１とする。
マス２３ｇを用いたことを除いては、実施例１と同様の
工程で正極活物質を得た。さらにこの活物質を用いて実
施例１と同様の工程で電池を作製した。この電池をＡ２
とする。
素３．５ｇを用いたことを除いては、実施例１と同様の
工程で正極活物質を得た。さらにこの活物質を用いて実
施例１と同様の工程で電池を作製した。この電池をＡ３
とする。
酸化鉛１２ｇと酸化ビスマス１２ｇの混合物を用いたこ
とを除いては、実施例１と同様の工程で正極活物質を得
た。さらにこの活物質を用いて、実施例１と同様の工程
で電池を作製した。この電池をＡ４とする。
バルト１１９ｇとをボールミルで粉砕しながら十分混合
し、混合物をアルミナ坩堝に入れ空気中６５０℃で５時
間仮焼成したのち、９５０℃で２０時間焼成した。焼成
後室温までゆっくり冷却し、粉砕したものを正極活物質
とした。得られた生成物のＸ線回折パターンを図２に示
す。図２により、得られた生成物がＬｉＣｏＯ2 である
ことが判った。さらに生成物について化学定量分析を行
ったところ、その組成はＬｉＣｏＯ2 であることが判っ
た。このようにして得られた活物質を用いて、実施例１
と同様の工程で電池を作製した。この電池をＢとする。
Ａ３，Ａ４，Ｂを用いて、充放電サイクル試験を行っ
た。試験条件は、充電電流３ｍＡ、充電終止電圧４．５
Ｖ、放電電流３ｍＡ、放電終止電圧３．０Ｖとした。こ
の結果を図３に示した。
も比較電池Ｂよりもサイクル特性が向上していることが
判る。これはＬｉＣｏＯ2 のＣｏの一部をＰｂ，Ｂｉ，
Ｂの中から選ばれた少なくとも１種の元素で置換したこ
とによって、結晶構造の変化が抑えられ、その結果活物
質と導電剤の接触が良好に保たれたことに起因している
ものと考えられる。
ｂ，Ｂｉ，Ｂの中から選ばれた少なくとも１種の元素で
置換して得られるものを活物質とした正極は、置換して
いないＬｉＣｏＯ2 を活物質とした正極に比べて充放電
サイクルにともなう容量劣化が小さい。その結果、本発
明による正極と負極及び電解質とを具備したリチウム二
次電池は、従来のリチウム二次電池のサイクル特性を大
幅に改善することができる。
電解質、セパレータ及び電池形状などに限定されるもの
ではなく、負極に有機焼成体を用いるものや電解液、セ
パレータの代わりに固体電解質を用いたものなどにも適
用可能である。
ンである。
である。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＬｉＣｏＯ2 のＣｏの一部をＰｂ、Ｂ
ｉ、Ｂの中から選ばれた少なくとも１種の元素で置換し
たものを活物質とした正極を具備することを特徴とする
リチウム二次電池。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3029537A JP2586747B2 (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3029537A JP2586747B2 (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | リチウム二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2586747B2 true JP2586747B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=12278863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3029537A Expired - Lifetime JP2586747B2 (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
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1991
- 1991-01-29 JP JP3029537A patent/JP2586747B2/ja not_active Expired - Lifetime
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