JP3072049B2 - リチウム二次電池 - Google Patents

リチウム二次電池

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JP3072049B2 JP8096195A JP9619596A JP3072049B2 JP 3072049 B2 JP3072049 B2 JP 3072049B2 JP 8096195 A JP8096195 A JP 8096195A JP 9619596 A JP9619596 A JP 9619596A JP 3072049 B2 JP3072049 B2 JP 3072049B2
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宏史 黒河
正久 藤本
俊之 能間
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池に
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、
リチウム二次電池が、従前のアルカリ二次電池に比べ
て、正極活物質を適宜選択することにより高エネルギー
密度化が可能であることから注目されている。
【0003】この種の二次電池では、正極活物質として
LiCoO2 、LiNiO2 などが、また負極材料とし
てリチウム金属、リチウム合金、天然黒鉛、コークスな
どが、それぞれ使用されている。
【0004】しかし、これらの正極活物質及び負極材料
を使用した従来のリチウム二次電池には、充放電サイク
ル特性が総じて良くないという問題があった。
【0005】したがって、本発明の目的は、充放電サイ
クル特性が良好なリチウム二次電池を提供することであ
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
の本発明に係るリチウム二次電池(本発明電池)は、一
般式LiCo1-p Nip 2 (0.5≦p≦0.9)で
表されるリチウム含有コバルト・ニッケル複合酸化物を
活物質とする正極と、Lc(c軸方向の結晶子の大き
さ)が1000Å以上であり、且つd002 (格子面(0
02)面の面間隔)が3.35〜3.36Åである天然
黒鉛と、Lcが10〜150Åであり、且つd002
3.40〜3.70Åであるコークスとの、重量比4/
の混合物をリチウム吸蔵材とする負極と、非水電解液
とを備える。
【0007】正極活物質として、一般式LiCo1-p
p 2 (0.5≦p≦0.9)で表されるリチウム含
有コバルト・ニッケル複合酸化物が使用される。pが上
記範囲を外れると、充放電サイクル特性の良好なリチウ
ム二次電池が得られなくなる。
【0008】負極のリチウム吸蔵材として、天然黒鉛と
コークスとの重量比4/1の混合物が使用される。両者
の重量比がこのを外れると、充放電サイクル特性の良
好なリチウム二次電池が得られなくなる。天然黒鉛及び
コークスは、粉砕物をそのまま使用してもよく、粉砕物
に、精製処理、加熱処理、酸処理、アルカリ処理、膨張
化処理などを施したものを使用してもよい。
【0009】非水電解液は、特に限定されず、従来公知
のものを使用することができる。溶媒の具体例として
は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、
ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、スルホ
ラン、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、1,
2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,3−
ジオキソラン及びこれらの2種以上の混合溶媒が、また
溶質の具体例としては、LiPF6 、LiBF4、Li
ClO4 、LiCF3 SO3 及びLiAsF6 が、それ
ぞれ挙げられる。
【0010】本発明電池は、正極材料として一般式Li
Co1-p Nip 2 (0.5≦p≦0.9)で表される
リチウム含有コバルト・ニッケル複合酸化物を、また負
極のリチウム吸蔵材として天然黒鉛とコークスとの特定
の重量比の混合物を、それぞれ使用しているので、充放
電サイクル特性に優れる。
【0011】
【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で適宜変更して
実施することが可能なものである。
【0012】〔正極の作製〕下記の(A)〜(D)のい
ずれかの正極活物質と、導電剤としての炭素粉末とを重
量比90:5で混合し、得られた混合物95重量部を、
ポリフッ化ビニリデン5重量部のNMP(N−メチル−
2−ピロリドン)溶液と混練して、正極合剤スラリーを
調製した。次いで、この正極合剤スラリーを正極集電体
としてのアルミニウム箔の両面にドクターブレード法に
より塗布し、150°Cで2時間真空乾燥して、4種の
正極を作製した。なお、正極活物質量を調節して、正極
容量を互いに等しくした。
【0013】(A):LiCoO2 (B):式LiCo0.7 Ni0.3 2 で表されるリチウ
ム含有コバルト・ニッケル複合酸化物…水酸化リチウム
と水酸化コバルトと水酸化ニッケルとを、リチウム:コ
バルト:ニッケルの原子比10:7:3で混合し、85
0°Cで24時間焼成して作製したもの。 (C):式LiCo0.3 Ni0.7 2 で表されるリチウ
ム含有コバルト・ニッケル複合酸化物…水酸化リチウム
と水酸化コバルトと水酸化ニッケルとを、リチウム:コ
バルト:ニッケルの原子比10:3:7で混合し、85
0°Cで24時間焼成して作製したもの。 (D):LiNiO2
【0014】〔負極の作製〕下記の(a)〜(f)のい
ずれか一の負極材料を使用して、負極を作製した。
(c)〜(f)については、下記の負極材料85重量部
を、ポリフッ化ビニリデン15重量部のNMP溶液と混
練して、負極合剤スラリーを調製し、この負極合剤スラ
リーを負極集電体としての銅箔の両面にドクターブレー
ド法により塗布し、150°Cで2時間真空乾燥して、
負極を作製した。
【0015】(a):リチウム金属箔 (b):リチウム−アルミニウム合金箔 (c):平均粒径約9μmの天然黒鉛粉末(Lc>10
00Å;d002 =3.356Å)…天然黒鉛塊(Lc>
1000Å;d002 =3.356Å)に空気流を噴射し
てこれを粉砕(ジェット粉砕)し、篩にかけて得た粉
末。 (d):平均粒径約16μmのコークス粉末(Lc=3
2Å;d002 =3.44Å)…コークス塊(Lc=32
Å;d002 =3.44Å)に空気流を噴射してこれを粉
砕し、篩にかけて得た粉末。 (e):(c)と(d)との重量比4:1の混合物 (f):(c)と(d)との重量比3:2の混合物
【0016】〔電池の組立〕 上記した正極及び負極を種々組み合わせて、正極容量が
負極容量よりも大きい円筒形(AAサイズ)の本発明電
池A1及び比較電池A2,B1〜B22を組み立てた。
なお、非水電解液として、エチレンカーボネートとジエ
チルカーボネートとの体積比1:1の混合溶媒に、Li
PF6 (ヘキサフルオロリン酸リチウム)を1M(モル
/リットル)溶かしたものを使用した。また、セパレー
タとして、イオン透過性を有するポリプロピレン製の微
多孔膜を用いた。
【0017】〔充放電サイクル特性〕各電池を、室温
(25°C)にて、200mAで4.1Vまで充電した
後、200mAで2.75Vまで放電して、1サイクル
目の放電容量C1を求めた。また、この充放電を200
サイクル行って、200サイクル目の放電容量C2を求
めた。放電容量C1及びC2から、下式に基づき、20
0サイクルまでの1サイクル当たりの容量低下率Pを算
出した。結果を表1に示す。表1を比較電池B1を例に
挙げて説明するに、表1は、1サイクル目の放電容量が
500mAh、200サイクル目の放電容量(mAh)
が250mAh、容量低下率Pが0.25であったこと
を示している。
【0018】P(%/サイクル)={(C1−C2)/
C1}×100×1/200
【0019】
【表1】
【0020】表1に示すように、本発明電池A1は、比
較電池B1〜B22に比べて、容量低下率P(%/サイ
クル)が極めて小さい。この事実から、正極活物質とし
て本発明で規制する特定のリチウム含有コバルト・ニッ
ケル複合酸化物を、また負極のリチウム吸蔵材として天
然黒鉛とコークスとを特定の重量比で含有する本発明で
規制する混合物を、それぞれ使用することにより、充放
電サイクル特性に優れたリチウム二次電池が得られるこ
とが分かる。なお、比較電池A2は、容量低下率Pにつ
いては本発明電池A1と同レベルであるが、1サイクル
目及び200サイクル目の放電容量が本発明電池A1に
比べていずれも小さく、電池容量の点で実用上問題があ
る。
【0021】
【発明の効果】本発明電池は、充放電サイクル特性に優
れる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能間 俊之 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 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5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−335262(JP,A) 特開 平6−84515(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/58 H01M 4/02 H01M 10/40

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式LiCo1-p Nip 2 (0.5≦
    p≦0.9)で表されるリチウム含有コバルト・ニッケ
    ル複合酸化物を活物質とする正極と、Lc(c軸方向の
    結晶子の大きさ)が1000Å以上であり、且つd002
    (格子面(002)面の面間隔)が3.35〜3.36
    Åである天然黒鉛と、Lcが10〜150Åであり、且
    つd002 が3.40〜3.70Åであるコークスとの、
    重量比4/1の混合物をリチウム吸蔵材とする負極と、
    非水電解液とを備えるリチウム二次電池。
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