JP2855900B2 - 非水電解液二次電池用活物質の製造方法 - Google Patents

非水電解液二次電池用活物質の製造方法

Info

Publication number
JP2855900B2
JP2855900B2 JP3217457A JP21745791A JP2855900B2 JP 2855900 B2 JP2855900 B2 JP 2855900B2 JP 3217457 A JP3217457 A JP 3217457A JP 21745791 A JP21745791 A JP 21745791A JP 2855900 B2 JP2855900 B2 JP 2855900B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active material
particles
lithium
secondary battery
aqueous electrolyte
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP3217457A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0554886A (ja
Inventor
庄一郎 渡邊
晃好 西山
秀 越名
善一郎 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3217457A priority Critical patent/JP2855900B2/ja
Publication of JPH0554886A publication Critical patent/JPH0554886A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2855900B2 publication Critical patent/JP2855900B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はリチウム電池等の非水電
解液二次電池に用いる正極活物質の製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、AV機器あるいはパソコン等の電
子機器のポータブル化、コードレス化が急速に進んでお
り、これらの駆動用電源として小型、軽量で高エネルギ
ー密度を有する二次電池への要望が高い。このような点
で非水系二次電池、特にリチウム二次電池はとりわけ高
電圧、高エネルギー密度を有する電池として期待が大き
い。
【0003】この要望を満たす正極活物質としてリチウ
ムをインターカレーション、デインターカレーションす
ることのできる層状化合物としてLiCoO2 (例えば
米国特許4302518号)やLiCox Ni1-x 2
(0<x≦1)(特開昭62ー256371号)などの
リチウムとコバルトを主体とするリチウムーコバルト複
合酸化物が提案され、これらの活物質を用いて4V級の
高エネルギー密度二次電池の具体化開発が進められてい
る。
【0004】このようなリチウムーコバルト複合酸化物
は、Li塩、例えば水酸化物、炭酸塩、酸化物と、コバ
ルトの化合物、例えば酸化物、水酸化物、炭酸塩等およ
び必要に応じて微量添加するAl,Sn等の化合物(例
えば特開昭63ー121261号)とを混合した混合粉
体を焼成することによって合成することができる。この
ようにして合成したリチウムーコバルト複合酸化物は、
ボールミル等の粉砕機で数ミクロン程度に粉砕し正極活
物質として用いている(例えば特開昭63−12125
9号)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した方法で合成し
たリチウム−コバルト複合酸化物は、焼成工程におい
て、部分的に焼結されて塊状となっている。従ってこれ
を正極活物質として、加圧あるいは塗着法によって正極
板とするには、数ミクロンないしは数十ミクロンの粉末
に粉砕する必要がある。
【0006】しかし、リチウム−コバルト複合酸化物を
硬質のボールと容器壁との間でたたいて粉砕するボール
ミルなどのように摩擦と衝撃による強い粉砕力を有する
粉砕機で粉砕したものを正極活物質粉末とした電池で
は、充放電特性あるいは保存性など電池性能が低下する
などの問題点が見られた。その原因について、種々検討
したところ、リチウム−コバルト複合酸化物に前記のよ
うに強い粉砕力を加えると、その一次粒子間の分離だけ
でなく、一次粒子そのものが、大きな歪み力、あるいは
摩擦による部分的高温発熱などによって、破断あるいは
クラックを生じたものが多数見られ、さらにはリチウム
−コバルト複合酸化物の結晶構造、即ち、層状構造が破
壊されたと考えられるものも見られた。
【0007】このように一次粒子が大きな歪みを受けて
破断したり、結晶構造が破壊されたリチウム−コバルト
複合酸化物粉末は物性が不安定となり、リチウムが遊離
したり、容易に離脱しやすくなっている。そのために、
正極活物質として、アルミニウムなどの集電体上に塗着
して正極板を形成する際に、吸湿水分あるいは結着材の
添加水に前記リチウムがリチウムイオンとして溶出し、
塗着した活物質層のpH値を著しく上昇させることにな
る。その結果、集電体を腐食させたり、結着材の結着力
を減少させて、活物質の脱落あるいは浮き上がりを生じ
て集電特性を低下させていることがわかった。また、こ
のような変質したリチウム−コバルト複合酸化物を正極
活物質として用いると、リチウムが遊離し結晶構造が破
壊されるなどのために、所定のインターカレーション、
デインターカレーションができなくなり、放電容量が少
なく、充放電サイクルにおける劣化も早く、保存時の自
己放電も多いなどの特性劣化を生じやすかった。
【0008】この課題を解決するため、被粉砕粒子が摩
擦を受ける機会が少なく、冷却粉砕が可能なため温度上
昇による影響を除去できる流体エネルギーミル(朝倉書
店発行、粉体工学ハンドブック参照)を用いて粉砕を行
ったが、通常の使用方法では解決にいたらなかった。
【0009】本発明は、このような課題を解決して、リ
チウムーコバルト複合酸化物を原料とする非水電解液二
次電池用活物質の適切な製造方法を提供することを目的
としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明の非水電解液二次電池用活物質の製造方法
は、合成時に部分的に焼結したリチウムーコバルト複合
酸化物を粉砕するに際して、その衝撃力、即ち、粒子の
持つ運動エネルギーKE(KE=0.5mv2 に比例、
ここでmは粒子の質量、vは粒子の速度を示す)をジェ
ット気流の速度を変更することによって容易に抑制でき
る流体エネルギーミル等を用い、粉砕力を抑制して0.
2kgm2/sec2以下の運動エネルギーを持つ粒子の壁との
または粒子相互間の衝突による粉砕を行い、粒度を調節
することにより、せん断、破断によって粒子が受ける変
質を防止するようにしたものである。
【0011】即ち、本発明の非水電解液二次電池用活物
質の製造方法はリチウムとコバルトを主体とする複合酸
化物を粉砕して非水電解液二次電池の活物質を製造する
方法であって、リチウム化合物とコバルトを主体とする
化合物を混合した混合粉体を焼成して合成した、上記複
合酸化物の粒子を粉砕して活物質粉末とする工程におい
て、上記複合酸化物の粒子に0.2kgm2/sec2以下の運
動エネルギーを与え、この粒子を壁にまたは粒子相互間
で衝突させて粉砕を行い、その粒度を調整するようにし
たことを特徴とする。
【0012】尚、前記粉砕を、粉砕装置として被粉砕粒
子に与える運動エネルギーを0.2kgm2/sec2以下とし
た衝突式ジェット粉砕機型或いは気流吸い込み型等の流
体エネルギーミルを用いて行なうのが好ましい。
【0013】
【作用】前記非水電解液二次電池用活物質の製造方法に
よれば、せん断、破断による変形を受けず、正極活物質
として安定で好ましい性状のリチウムーコバルト複合酸
化物の活物質粉末を得ることができる。その結果、高水
準の放電容量を有し、充放電サイクル特性、保存性等電
池特性が安定してすぐれた非水電解液二次電池が得られ
ることになる。
【0014】
【実施例】以下、図面とともに本発明を具体的な実施例
に沿って説明する。
【0015】
【実施例1】Li2 CO3 とCoCO3 をLiとCoの
原子比が1対1になるように混合し、空気中、900℃
で5時間焼成することによりLiCoO2 を合成した。
得られた粒塊を粒径2〜5mm程度に粗砕したものを、
流体エネルギーミルの一種である衝突式ジェット粉砕機
にて0.2kgm2/sec2の運動エネルギーで衝突板に衝突
させることにより粉砕し、その粉体の粒度を20ミクロ
ン以下とした活物質粉末を正極活物質として製造した。
【0016】本実施例に用いた衝突式ジェット粉砕機の
概略図を図1及び図2に示す。図1において1は被粉砕
材料の供給機を示し、該供給機1の供給口2から供給さ
れた被粉砕材料は下方の分級機3に送られる。この分級
機3は空気を接線方向から吹き込み、その中心部から排
出させて内部に旋回流を生じさせ、この旋回流に乗った
粒子に作用する遠心力と中心向きの空気抵抗力との釣り
合い関係から所定の粒度に分級を行う装置である。この
分級機3によって分級された細粒子は分級機3上方に連
結された捕集サイクロン5の下部に設けられた細粒子回
収部6に回収される。一方、粗粒子はジェット気流送入
口7から供給されるジェット気流で分級機3の下方に設
けられた粉砕部4に送りこまれて粉砕された後、連通管
8を介して再度分級機3に供給される。尚、9は空気の
排気口である。図2は粉砕部4の詳細を示すもので、図
中点線で示したように、分級機3で分級された粗粒子は
ジェット気流送入口7から供給されるジェット気流で加
速され、衝突板10に衝突することにより粉砕され、連
通管8を介し、再度分級機3に供給される。そして、こ
のような粉砕機によれば、ジェット気流を導入するノズ
ル径を大きくすることによって、被粉砕粒子の加速速度
を通常使用する速度の50%以下に小さくしたり、粉砕
された微粒子を順次取り除く事によって粒子の衝突回数
を減少させるなどして、粒子に与える運動エネルギーを
0.2kgm2/sec2以下に押さえることにより、粒子の受
けるせん断、破断応力を減少させることができる。ただ
し、粒子の粉砕および、分級機への再供給をするため
に、最低必要な速度、即ち、仕事速度の10%以上は送
り込む必要がある。
【0017】尚、加速された粒子相互間の衝突で粉砕す
る気流吸い込み型の流体エネルギーミルを用いる場合に
おいても、粒子に与える運動エネルギーが0.2kgm2
sec2以下であれば同様の粉砕が可能である。
【0018】このようにして合成、粉砕したリチウムー
コバルト複合酸化物を正極活物質として100重量部、
アセチレンブラック4重量部、グラファイト4重量部、
フッ素樹脂系結着剤7重量部を混合して正極合剤とし、
カルボキシメチルセルロース水溶液に懸濁させてペース
ト状にした。このペーストをアルミ箔の両面に塗着し、
乾燥後圧延して極板とした。
【0019】負極は、コークスを焼成した炭素材100
重量部に、フッ素樹脂系結着剤10重量部を混合し、カ
ルボキシメチルセルロース水溶液に懸濁させてペースト
状にし、このペーストを銅箔の両面に塗着し、乾燥後圧
延して極板とした。このようにして得られた極板を用い
て図3に示すように試験電池として円筒形電池を組み立
てた。
【0020】図3において11は耐有機電解液性のステ
ンレス鋼板を加工した電池ケースを示し、内部に極板群
12を収容し、絶縁パッキング13を介し安全弁を備え
た封口板14により封口されている。尚、極板群12は
正極および負極をポリプロピレン製のセパレータを介し
て複数回渦巻き状に巻回したもので、上記正極からは正
極リード15が引き出されて封口板14に接続され、負
極からは負極リード16が引き出されて電池ケース11
の底部に接続されている。尚、17は極板群12の上下
部にそれぞれ設けられた絶縁リングを示す。電解液とし
ては炭酸プロピレンと炭酸エチレンの等容積混合溶媒
に、過塩素酸リチウムを1モル/リットルの割合で溶解
したものを用いた。
【0021】これらの試験電池について充放電電流10
0mAh、充電終止電圧4.1V、放電終止電圧3.0
Vの条件下で定電流充放電試験を行った。
【0022】
【実施例2】合成したLiCoO2 の粒塊を粗砕した
後、衝突式ジェット粉砕機にて0.1kgm2/sec2の運動
エネルギーで衝突板に衝突させるようにしたこと以外は
前記実施例1と同様にして活物質粉末を製造し、その後
前記実施例1の場合と同様にして試験電池を作成した。
【0023】
【比較例】合成したLiCoO2 の粒塊を粗砕した後、
衝突式ジェット粉砕機にて通常の粉砕に用いられる所要
条件の0.50kgm2/sec2の運動エネルギーで衝突板に
衝突させるようにしたこと以外は前記実施例1と同様に
して活物質粉末を製造し、その後前記実施例1の場合と
同様にして試験電池を作成した。
【0024】
【従来例】前記実施例1と同様にして合成したLiCo
2 の粒塊を粗砕した後、ボールミルで粉砕して活物質
粉末を製造し、その後前記実施例1の場合と同様にして
試験電池を作成した。
【0025】上記の各実施例および比較例、従来例にお
いて構成した電池の2サイクル時の正極活物質の容量密
度および50サイクル時迄の容量劣化率を表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】比較例で示したように衝突式ジェットミル
を通常の粉砕力の大きい状態で使用した場合や、従来例
のボールミルを用いた場合では、容量密度が著しく小さ
く、サイクルに伴う容量劣化も顕著である。これに対
し、実施例1、実施例2で示したように、粉砕力を抑制
しながら粉砕した場合は、容量密度が大きく、サイクル
劣化もほとんどない。実施例1の条件から粉砕力が大き
くなるにつれて、電池特性に対する本発明の効果は著し
く減少するので実用には不適当になる。表1の各実施例
と比較例の結果から正極活物質の粉砕力が、電池特性に
著しい影響を与えており、粉砕力が強まるに従い正極の
容量密度が低下すると共に、サイクルに伴う容量劣化も
激しくなっていることは明瞭である。これは、強い粉砕
力によってリチウムーコバルト複合酸化物がせん断、破
断力を受け、クラックを生じるなどの変質を起こしてい
るものと考えられ、リチウムーコバルト複合酸化物の結
晶構造が破壊されたために、このような電池特性の劣化
が起こったものである。
【0028】ただし、リチウムーコバルト複合酸化物の
合成法や、添加材によって活物質の性質が変化するため
に粉砕力には若干の調整が必要である。
【0029】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よるリチウムーコバルト複合酸化物を粉砕力を抑制しな
がら粉砕したものを正極活物質粉末として用いることに
より、高容量で、サイクル劣化の小さな非水電解液二次
電池が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に使用する衝突式ジェット粉砕
機の概略図である。
【図2】上記粉砕機の粉砕部の詳細図である。
【図3】本発明により得られた活物質を用いた円筒形電
池の断面図である。
【符号の説明】
1 供給機 3 分級機 4 粉砕部 5 捕集サイクロン 6 細粒子回収部 7 ジェット気流送入口 10 衝突板 11 電池ケース 12 極板群 14 封口板 15 正極リード 16 負極リード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 善一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 4/58 H01M 4/02 H01M 10/40

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リチウムとコバルトを主体とする複合酸
    化物を粉砕して非水電解液二次電池の活物質を製造する
    方法であって、リチウム化合物とコバルト化合物を混合
    した混合粉体を焼成して合成した、上記複合酸化物の粒
    子を粉砕して活物質粉末とする工程において、上記複合
    酸化物の粒子に0.2kgm2/sec2以下の運動エネルギー
    を与え、この粒子を壁にまたは粒子相互間で衝突させて
    粉砕を行い、その粒度を調整するようにしたことを特徴
    とする非水電解液二次電池用活物質の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記粉砕を、粉砕装置として被粉砕粒子
    に与える運動エネルギーを0.2kgm2/sec2以下とした
    衝突式ジェット粉砕機型或いは気流吸い込み型等の流体
    エネルギーミルを用いて行なうことを特徴とする請求項
    1の非水電解液二次電池用活物質の製造方法。
JP3217457A 1991-08-28 1991-08-28 非水電解液二次電池用活物質の製造方法 Expired - Lifetime JP2855900B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3217457A JP2855900B2 (ja) 1991-08-28 1991-08-28 非水電解液二次電池用活物質の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3217457A JP2855900B2 (ja) 1991-08-28 1991-08-28 非水電解液二次電池用活物質の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0554886A JPH0554886A (ja) 1993-03-05
JP2855900B2 true JP2855900B2 (ja) 1999-02-10

Family

ID=16704532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3217457A Expired - Lifetime JP2855900B2 (ja) 1991-08-28 1991-08-28 非水電解液二次電池用活物質の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2855900B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3048352B1 (ja) 1998-12-02 2000-06-05 三井金属鉱業株式会社 マンガン酸リチウムの製造方法
TW496008B (en) 1999-06-21 2002-07-21 Toshiba Corp Active material for anode of secondary cell and method for production thereof and non-aqueous electrolyte secondary cell, and recycled electrical functional material and regenerative method of electrical functional material
JP5758256B2 (ja) * 2011-09-28 2015-08-05 住友化学株式会社 微細リチウム二次電池用正極材粉末の製造方法
JP6149360B2 (ja) * 2012-08-23 2017-06-21 株式会社ジェイテクト 蓄電材料の混練装置および混練方法
JP6962260B2 (ja) * 2018-04-13 2021-11-05 トヨタ自動車株式会社 硫化物固体電解質粒子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0554886A (ja) 1993-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5555978B2 (ja) 非水電解質二次電池用負極活物質、及びそれを用いた非水電解質二次電池
US6645673B2 (en) Process for producing lithium titanate and lithium ion battery and negative electrode therein
US6475673B1 (en) Process for producing lithium titanate and lithium ion battery and negative electrode therein
CN101785132B (zh) 制备锂离子电池的方法
US9837658B2 (en) Silicon-containing particle, negative-electrode material for use in non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery
KR100507021B1 (ko) 리튬 복합 금속 산화물의 제조 방법
KR20160137518A (ko) 리튬 이온 2 차 전지용 부극 활물질 및 그 제조 방법
JPH09129230A (ja) 非水電解液電池および正極活物質の製造法
CN103891015A (zh) 锂二次电池用复合活性物质及其制造方法
JP2008153006A (ja) 非水電解質二次電池用負極及びその製造方法
JP3082557B2 (ja) 非水電解液二次電池の製造法
JP4673287B2 (ja) スピネル型リチウムマンガン酸化物及びその製造方法
US6573007B2 (en) Modified graphite particles and battery using the same
JP6746906B2 (ja) シリコン系粒子およびそれを含むリチウムイオン二次電池用負極活物質並びにそれらの製造方法
KR20080037536A (ko) 리튬 이온 2차 전지용 정극 활성 물질 및 그의 제조 방법
JP2003123748A (ja) 非水電解質二次電池用正極活物質及びその製造法
JPH09251854A (ja) 非水電解液二次電池用正極活物質の製造方法
JP3048352B1 (ja) マンガン酸リチウムの製造方法
JP2855900B2 (ja) 非水電解液二次電池用活物質の製造方法
JP6119796B2 (ja) 非水電解質二次電池用負極活物質、及びそれを用いた非水電解質二次電池
WO2022259920A1 (ja) 負極活物質、負極及びリチウムイオン二次電池
JPH11260368A (ja) リチウム二次電池用の正極活物質
JPH10149832A (ja) 非水電解液二次電池
JP2003086181A (ja) 正極活物質およびリチウムイオン二次電池
WO2022259914A1 (ja) 負極活物質、負極及びリチウムイオン二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071127

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081127

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091127

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091127

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101127

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111127

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111127

Year of fee payment: 13