JP3054511B2 - 非水系二次電池 - Google Patents

非水系二次電池

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JP3054511B2
JP3054511B2 JP5047316A JP4731693A JP3054511B2 JP 3054511 B2 JP3054511 B2 JP 3054511B2 JP 5047316 A JP5047316 A JP 5047316A JP 4731693 A JP4731693 A JP 4731693A JP 3054511 B2 JP3054511 B2 JP 3054511B2
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lithium
battery
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secondary battery
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真弓 上原
俊之 能間
宏史 黒河
俊彦 斎藤
晃治 西尾
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非水系二次電池に係わ
り、詳しくは、信頼性(安全性)の向上を目的とした、
リチウムを負極活物質とする非水系二次電池の正極活物
質の改良に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
リチウム二次電池等の非水系二次電池が、ニッケル・カ
ドミウム二次電池等の水系二次電池と異なり水の分解電
圧を考慮する必要がないため高電圧設計が可能であるな
どの理由から、脚光を浴びつつある。
【0003】而して、電池電圧が高い非水系二次電池と
して、リチウムを負極活物質として使用し、且つ、Li
NiO2 、LiNia Co1-a 2 (0<a<1)など
を正極活物質に使用した電池が知られている。
【0004】しかしながら、この非水系二次電池には、
充電時に比較的低い温度(180°C程度)で正極活物
質と非水系電解液とが反応(発熱反応)し始めるため電
池温度が異常に上昇する危険性があり、信頼性の点で問
題があった。
【0005】本発明は、この問題を解決するべくなされ
たものであって、その目的とするところは、正極活物質
非水系電解液との反応開始温度が高いために発熱しに
くい、信頼性の高い非水系二次電池を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る非水系二次電池(以下、「本発明電池」
と称することがある。)は、リチウムを負極活物質とす
る負極と、組成式Lix Ni1-y Coy w (0<x<
1.3、0≦y≦0.5、1.8≦w≦2.2)で表さ
れる複合酸化物を正極活物質とする正極と、非水系電解
液とを備える非水系二次電池であって、前記複合酸化物
に、硝酸リチウムが添加されてなる。
【0007】本発明が改良せんとする電池(対象電池)
は、リチウムを負極活物質とし、特定の複合酸化物を正
極活物質とする非水系二次電池である。
【0008】したがって、本発明電池における負極材料
としては、金属リチウム又はリチウムイオンを吸蔵放出
可能な物質が使用される。リチウムイオンを吸蔵放出可
能な物質としては、リチウム合金、コークス、黒鉛が例
示される。
【0009】本発明電池における複合酸化物は、たとえ
ばリチウムの水酸化物、酸化物、炭酸塩又は硝酸塩と、
ニッケルの水酸化物、酸化物、炭酸塩又は硝酸塩と、コ
バルトの水酸化物、酸化物、炭酸塩又は硝酸塩との混合
物を焼成することにより得られる。
【0010】本発明電池では、この複合酸化物と非水系
電解液との正極が高電位となる充電時の反応開始温度を
高めるべく、当該複合酸化物に硝酸リチウムが添加され
る。
【0011】複合酸化物に対する硝酸リチウムの好適な
添加割合は、複合酸化物100モル部に対して、リチウ
ム原子換算モル数で3〜30モル部である。3モル部未
満の場合は反応開始温度を高めるという本発明が企図す
る効果が充分に発現されず、また30モル部を越えた場
合はリチウムの吸蔵放出に関与しない硝酸リチウムの量
が多くなり容量低下を招くので、ともに好ましくない。
【0012】本発明は、組成式Lix Ni1-y Coy
w で表される複合酸化物を正極活物質とする非水系二次
電池の信頼性を向上させるために、これに硝酸リチウム
を添加して複合酸化物と非水系電解液との反応開始温度
を高めるようにしたものである。それゆえ、非水系電解
液、セパレータなどについては特に制限されない。
【0013】
【作用】本発明電池においては、正極活物質たる組成式
Lix Ni1-y Coy w で表される複合酸化物に硝酸
リチウムを添加して、当該複合酸化物と非水系電解液と
の反応開始温度が高くなるようにしてあるので、発熱し
にくい。
【0014】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
【0015】(実施例1)扁平型の非水系二次電池(本
発明電池)を作製した。
【0016】〔正極の作製〕水酸化リチウムと、水酸化
ニッケルと、酸化コバルトとを、リチウム:ニッケル:
コバルトの原子比10:9:1で混合した後、800°
Cで20時間焼成して組成式LiNi0.9 Co0.1 2
で表される複合酸化物粉末を得た。
【0017】次いで、この複合酸化物粉末100モル部
に対して、硝酸リチウム(LiNO3 )をリチウム換算
モル数で3モル部添加混合して正極材料を得た。
【0018】続いて、この正極材料と、導電剤としての
アセチレンブラックと、結着剤としてのフッ素樹脂粉末
とを、重量比率90:6:4で混合して正極合剤を得
た。
【0019】最後に、この正極合剤を成形圧2トン/c
2 で加圧成形した後、250°Cで加熱処理して、直
径20mmの円板状の正極を作製した。なお、正極集電
体としては、ステンレス鋼板(SUS304)を使用し
た。
【0020】〔負極の作製〕リチウム圧延板を所定の寸
法に打ち抜いて、金属リチウムからなる円板状の負極を
作製した。なお、負極集電体としては、ステンレス鋼板
(SUS304)を使用した。
【0021】〔電解液の調製〕プロピレンカーボネート
(PC)と1,2−ジメトキシエタン(DME)との等
体積混合溶媒に、LiClO4 (過塩素酸リチウム)を
1モル/リットルの割合で溶かして非水系電解液を調製
した。
【0022】〔電池の作製〕以上の正負両極及び非水系
電解液を用いて本発明電池BA1を作製した(電池寸
法:直径24mm;厚み3.0mm)。セパレータとし
ては、イオン透過性を有するポリプロピレン製の微多孔
膜を用い、これに先に述べた非水系電解液を含浸させ
た。
【0023】図1は作製した本発明電池BA1の模式的
断面図であり、図示の本発明電池BA1は、正極1、負
極2、これら両電極を離間するセパレータ3、正極缶
4、負極缶5、正極集電体6、負極集電体7及びポリプ
ロピレン製の絶縁パッキング8などからなる。正極1及
び負極2は、非水系電解液を含浸したセパレータ3を介
して対向して正負両極缶4、5が形成する電池ケース内
に収容されており、正極1は正極集電体6を介して正極
缶4に、また負極2は負極集電体7を介して負極缶5に
接続され、電池内部で生じた化学エネルギーを正極缶4
及び負極缶5の両端子から電気エネルギーとして外部へ
取り出し得るようになっている。
【0024】(実施例2)正極の作製において、複合酸
化物粉末100モル部に対して、硝酸リチウムをリチウ
ム換算モル数で10モル部添加混合したこと以外は実施
例1と同様にして本発明電池BA2を作製した。
【0025】(実施例3)正極の作製において、複合酸
化物粉末100モル部に対して、硝酸リチウムをリチウ
ム換算モル数で20モル部添加混合したこと以外は実施
例1と同様にして本発明電池BA3を作製した。
【0026】(実施例4)正極の作製において、複合酸
化物粉末100モル部に対して、硝酸リチウムをリチウ
ム換算モル数で30モル部添加混合したこと以外は実施
例1と同様にして本発明電池BA4を作製した。
【0027】(実施例5)正極の作製において、複合酸
化物粉末100モル部に対して、硝酸リチウムをリチウ
ム換算モル数で35モル部添加混合したこと以外は実施
例1と同様にして本発明電池BA5を作製した。
【0028】(比較例)正極の作製において、硝酸リチ
ウムを添加しなかったこと以外は実施例1と同様にして
比較電池BC1を作製した。
【0029】(放電容量)本発明電池BA1〜BA5及
び比較電池BC1について、常温(25°C)下、3m
Aで充電終止電圧4.2Vまで充電した後、3mAで放
電終止電圧2.75Vまで放電して、各電池の放電容量
を調べた。結果を図2に示す。
【0030】図2は、放電容量と硝酸リチウムの添加量
との関係を、縦軸に正極活物質1g当たりの放電容量
(mAh/g)を、また横軸に複合酸化物粉末100モ
ル部に対する硝酸リチウムの添加モル数をとって示した
グラフであり、同グラフより、硝酸リチウムの添加量を
30モル部以下に抑えることが、放電容量の大きい電池
を得る上で好ましいことが分かる。
【0031】(反応開始温度)本発明電池BA1〜BA
5及び比較電池BC1について、正極活物質と非水系電
解液との反応開始温度を示差熱分析により調べた。結果
を図3に示す。
【0032】図3は、反応開始温度(発熱開始温度)と
硝酸リチウムの添加量との関係を、縦軸に反応開始温度
(°C)を、また横軸に複合酸化物粉末100モル部に
対する硝酸リチウムの添加モル数をとって示したグラフ
であり、同グラフより、硝酸リチウムの添加量を3モル
部以上とすることが反応開始温度を顕著に高める上で好
ましいことが分かる。
【0033】叙上の実施例では、本発明を扁平型の非水
系二次電池に適用する場合を例に挙げて説明したが、電
池の形状は特に限定されず、円筒型、角型など種々の形
状の非水系二次電池に適用し得るものである
【0034】
【発明の効果】本発明電池は、充電時の正極活物質と
水系電解液との反応開始温度が高いため電池温度が異常
上昇しにくく、それゆえ信頼性が高いなど、本発明は優
れた特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】扁平型の本発明電池の断面図である。
【図2】放電容量と硝酸リチウムの添加量との関係を示
すグラフである。
【図3】反応開始温度と硝酸リチウムの添加量との関係
を示すグラフである。
【符号の説明】
BA1 本発明電池 1 正極 2 負極 3 セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 俊彦 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−328278(JP,A) 特開 平4−329269(JP,A) 特開 平4−282563(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/02 - 4/04 H01M 4/58 H01M 10/40

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リチウムを負極活物質とする負極と、組成
    式Lix Ni1-y Coy w (0<x<1.3、0≦y
    ≦0.5、1.8≦w≦2.2)で表される複合酸化物
    を正極活物質とする正極と、非水系電解液とを備える非
    水系二次電池であって、前記複合酸化物に、硝酸リチウ
    が添加されていることを特徴とする非水系二次電池。
  2. 【請求項2】硝酸リチウムが、前記複合酸化物100モ
    ル部に対して、リチウム原子換算モル数で3〜30モル
    部添加されてなる請求項1記載の非水系二次電池。
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KR100959115B1 (ko) * 2002-03-08 2010-05-25 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 양극활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
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