JP3087240B2 - Lithium secondary battery - Google Patents

Lithium secondary battery

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JP3087240B2
JP3087240B2 JP06257014A JP25701494A JP3087240B2 JP 3087240 B2 JP3087240 B2 JP 3087240B2 JP 06257014 A JP06257014 A JP 06257014A JP 25701494 A JP25701494 A JP 25701494A JP 3087240 B2 JP3087240 B2 JP 3087240B2
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lithium secondary
lithium
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negative electrode
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金銘 陳
英正 李
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    • 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

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はリチウム二次電池に関
し、詳細にはリチウムの樹枝状結晶の生成を防止するこ
とができるリチウム二次電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium secondary battery, and more particularly to a lithium secondary battery capable of preventing formation of lithium dendrites.

【0002】[0002]

【従来の技術】リチウム一次電池は、カード型計算器、
カメラ、腕時計等の様なポータブル用電子製品に用いら
れる電源として、近年大量に使用されているが、リチウ
ム二次電池の商品化は遅れているのが現状である。その
理由は、純粋なリチウムをリチウム二次電池の負極用物
質として使用すると、充電と放電の過程でセパレーター
に浸透するリチウムの樹枝状結晶が生成し、その結果短
絡がおこって安全性を確保することができないからであ
る。
2. Description of the Related Art A primary lithium battery is a card-type calculator,
In recent years, it has been used in large quantities as a power source for portable electronic products such as cameras and watches, but commercialization of lithium secondary batteries has been delayed at present. The reason is that when pure lithium is used as the negative electrode material of a lithium secondary battery, lithium dendrites that penetrate the separator during the charging and discharging process are generated, resulting in short-circuiting and ensuring safety. Because they cannot do it.

【0003】そこで、より安全なリチウム二次電池を供
給するために、純粋なリチウムを負極用物質として用い
る代わりに種々の代替物質を用いた研究がなされてお
り、具体的には、例えばLiAlの様なリチウム合金、
炭素粉や層状化合物等の様にリチウムイオンの挿入(in
tercalation )および脱離(deintercalation )に適し
た物質等の使用が試みられている。例えばWeiss 等は、
負極用物質としてTi(HPO42 ・H2 Oの化学式
を有するα−りん酸チタン(α−TiP)の使用を提案
しており[M. A. Weiss およびE. Michael. Z. Naturfo
rsch, B22 巻, 1100頁 (1967年) ]、またS. Allulli等
はTi(PO42 (H2 PO4 )・2H 2 Oの化学式
を有するγ−りん酸チタン(γ−TiP)の使用を提案
している[S. Allulli, C. Ferragina, A. LaGinestra,
M. A. Massucci およびN. J. Tomassini, Inorg. Nuc
l. Chem. 39巻, 1043頁 (1977年) ]。
[0003] Therefore, a safer lithium secondary battery is provided.
Use pure lithium as the anode material
Research using various alternative substances instead of
Specifically, for example, a lithium alloy such as LiAl,
Insertion of lithium ions such as carbon powder and layered compounds (in
Suitable for tercalation and deintercalation
Attempts have been made to use such substances. For example, Weiss et al.
Ti (HPOFour )Two ・ HTwo Chemical formula of O
The use of α-titanium phosphate (α-TiP)
[M. A. Weiss and E. Michael. Z. Naturfo
rsch, B22, 1100 (1967)], and S. Allulli et al.
Is Ti (POFour )Two (HTwo POFour ) ・ 2H Two Chemical formula of O
Use of γ-titanium phosphate (γ-TiP)
[S. Allulli, C. Ferragina, A. LaGinestra,
 M. A. Massucci and N. J. Tomassini, Inorg. Nuc
l. Chem. 39, 1043 (1977)].

【0004】しかしながら、いずれのリチウム二次電池
についてもリチウムの樹枝状結晶の生成を完全に防止す
ることはできず、十分な安全性を確保するには至ってい
ないものであり、電圧および容量等の点で電池としての
特性を十分に発揮させることができない。
However, none of the lithium secondary batteries can completely prevent the formation of lithium dendritic crystals, and has not yet achieved sufficient safety. In this respect, the characteristics of the battery cannot be sufficiently exhibited.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたのもであり、その目的は、リチウムの樹
枝状結晶の生成を防止することができる結果、安全で、
且つ作動電圧および放電容量が大きくしかも放電電圧が
定常である等の電池として要求される特性にも優れたリ
チウム二次電池を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to prevent the formation of dendritic crystals of lithium, resulting in a safe,
It is another object of the present invention to provide a lithium secondary battery having excellent characteristics required for a battery, such as a large operating voltage and a large discharge capacity and a constant discharge voltage.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
ができた本発明のリチウム二次電池は、負極用物質とし
て層状のりん酸チタン:TiO(OH)(H2PO4)を
用いるところに要旨を有するものである。上記層状のリ
ン酸チタンは、好ましくは(a)水酸化テトラメチルア
ンモニウム、二酸化チタンおよびりん酸の混合物を15
0℃以上の温度で加熱し(b)次いで水素陽イオン交換
に付した後、(c)真空熱処理することにより得られる
ものである。
The lithium secondary battery of the present invention, which can solve the above-mentioned problems, uses a layered titanium phosphate: TiO (OH) (H 2 PO 4 ) as a negative electrode material. It has a gist. The layered titanium phosphate is preferably a mixture of (a) a mixture of tetramethylammonium hydroxide, titanium dioxide and phosphoric acid.
It is obtained by heating at a temperature of 0 ° C. or higher, (b) and then subjecting it to hydrogen cation exchange, and (c) performing a vacuum heat treatment.

【0007】本発明のリチウム二次電池に用いられる正
極用物質としては、LiCoO2 またはLiNiO2
用いることが好ましい。また、本発明のリチウム二次電
池に用いられる電解質は、炭酸エチレンと炭酸ジメチル
の等量溶液(v/v )または炭酸プロピレンと炭酸ジエチ
ルの等量溶液(v/v )に対して、それぞれ1モルのLi
ClO4 を含むものが好ましい。
It is preferable to use LiCoO 2 or LiNiO 2 as the material for the positive electrode used in the lithium secondary battery of the present invention. The electrolyte used in the lithium secondary battery of the present invention is one equivalent to an equivalent solution of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (v / v) or one equivalent solution of propylene carbonate and diethyl carbonate (v / v). Mole of Li
Those containing ClO 4 are preferred.

【0008】[0008]

【作用】本発明のリチウム二次電池の特徴は、負極用物
質として、層間構造を有し且つリチウムイオンの挿入お
よび脱離の際に層間距離が変化する層状のりん酸チタン
[化学式:TiO(OH)(H2 PO4 )で表されるも
のであり、上記層状のりん酸チタンをLTPと略記す
る]を使用する点にある。上記LTPは、純粋なリチウ
ムではなく層間構造を有するリチウム化合物であるた
め、充電または放電過程においてリチウム金属が負極に
結晶することなく、リチウムの樹枝状結晶の生成を防止
することができる他、それ自身が還元されることができ
る還元可能(reducible )なチタンイオンを含有してい
るので、電気化学的にイオンが挿入する酸化還元反応
(redox reaction)が進行し易い。例えば、上記LTP
を負極用物質として使用した場合、n−ブチルリチウム
中では、次の様な反応が行われる。 この様に上記反応の下では、Lix ・LTP化合物は2
個のリチウムイオンを含み得るので、リチウムイオンの
挿入をスムースに行うことができるのである。
The feature of the lithium secondary battery of the present invention is that, as a material for a negative electrode, layered titanium phosphate having an interlayer structure and having a variable interlayer distance when lithium ions are inserted and desorbed [chemical formula: TiO ( OH) (H 2 PO 4 ), and the above-mentioned layered titanium phosphate is abbreviated as LTP]. Since the LTP is not pure lithium but a lithium compound having an interlayer structure, the lithium metal does not crystallize on the negative electrode during the charging or discharging process, and thus can prevent the formation of dendritic crystals of lithium. Since it contains reducible titanium ions that can be reduced, the redox reaction in which the ions are electrochemically inserted easily proceeds. For example, the above LTP
When is used as a material for a negative electrode, the following reaction takes place in n-butyllithium. Thus, under the above reaction, the Li x LTP compound is 2
Since lithium ions can be contained, insertion of lithium ions can be performed smoothly.

【0009】本発明に用いられるLTPを調製するに当
たっては、熱水を溶媒として用いるいわゆる水熱反応を
用いることが好ましく、その反応条件は、使用する原料
物質や反応容器等によって適宜選択される。LTPの調
製方法の一例を図1を用いて説明する。図1は、LTP
の製造工程に用いられるステンレススチール製加圧反応
器21の概略図であり、この反応器21はステンレス外殻21
aおよびテフロン製ライニング層21bから構成される本
体と、その本体に螺合されるステンレス製蓋21cから構
成され、該ステンレス製蓋21cと本体は、ステンレス製
バネ21dによって密閉できる様になっている。まずテト
ラメチルアンモニウム・りん酸チタン(NMe4 TPと
略記する)を水熱反応によって調製する。NMe4 TP
の調製方法は特に限定されず、例えば、水酸化テトラメ
チルアンモニウム[N(CH3 4 OH]溶液:0.0
5モルに、りん酸:0.15モルとアナターゼ型の二酸
化チタン(TiO2 ):0.05モルを混合し、得られ
た混合物をテフロン内張りのステンレススチール製加圧
反応器に入れて密封した後、150℃以上の温度(好ま
しくは180℃)、6〜7気圧の圧力下で3日間加熱す
る。次にこれを冷却した後、加圧反応器を開けて反応物
をろ過し、蒸留水で洗浄して空気中で乾燥することによ
りNMe4 TPを得る。
In preparing LTP used in the present invention,
The so-called hydrothermal reaction using hot water as a solvent
Preferably, the reaction conditions are as follows:
It is appropriately selected depending on the substance, the reaction container, and the like. LTP key
An example of the manufacturing method will be described with reference to FIG. Figure 1 shows the LTP
Stainless steel pressure reaction used in the manufacturing process
1 is a schematic view of a vessel 21.
book composed of a and a Teflon lining layer 21b
It consists of a body and a stainless steel lid 21c screwed into the body.
The stainless steel lid 21c and the main body are made of stainless steel.
It can be sealed by a spring 21d. First Tet
Lamethylammonium / titanium phosphate (NMeFour With TP
Abbreviated) is prepared by a hydrothermal reaction. NMeFour TP
The method for preparing the compound is not particularly limited.
Thilammonium [N (CHThree ) Four OH] solution: 0.0
5 mol of phosphoric acid: 0.15 mol and anatase type diacid
Titanium chloride (TiOTwo ): Obtained by mixing 0.05 mol
Pressed mixture made of stainless steel with Teflon lining
After sealing in a reactor, temperature above 150 ° C (preferably
Or 180 ° C) for 3 days
You. Then, after cooling it, open the pressurized reactor and
Is filtered, washed with distilled water and dried in air.
NMeFour Get TP.

【0010】次に、この様にして得られたNMe4 TP
を濃塩酸溶液中に入れ、室温で5日間水素陽イオン交換
に付すことにより、純粋な層状のりん酸チタン[TiO
2 (H2 PO4 )(H3 O)]が得られる。その後、1
10℃で真空熱処理することにより、本発明に用いられ
るLTPを調製することができる。
Next, the NMe 4 TP thus obtained is obtained.
In a concentrated hydrochloric acid solution and subjected to hydrogen cation exchange at room temperature for 5 days to obtain pure layered titanium phosphate [TiO 2].
2 (H 2 PO 4 ) (H 3 O)]. Then 1
By performing a vacuum heat treatment at 10 ° C., the LTP used in the present invention can be prepared.

【0011】この様にして得られたLTPは、通常約1
モルの結晶水を含んでおり、結晶面の層間距離は10オ
ングストロームであることに留意されたい。該LTPの
X線回析(XRD)のパターンを図2に示す。金属リチ
ウムは、水との反応性が高いため、LTPの層状構造
は、リチウムと水の反応によって発生する強塩基によっ
て壊される恐れがあることから、リチウムイオンの挿入
に先立って結晶水を除去することが必要である。結晶水
を除去した後の層間距離は8.9オングストロームにな
る。
The LTP thus obtained is usually about 1
Note that it contains moles of water of crystallization and the interlayer distance between the crystal planes is 10 Å. FIG. 2 shows the X-ray diffraction (XRD) pattern of the LTP. Since lithium metal has high reactivity with water, the layered structure of LTP may be broken by a strong base generated by the reaction between lithium and water, and therefore, water of crystallization is removed prior to insertion of lithium ions. It is necessary. After removing the water of crystallization, the interlayer distance becomes 8.9 angstroms.

【0012】本発明のリチウム二次電池は上述した様に
負極用物質を規定する点に特徴を有するものであり、電
池を構成する他の構成要件(正極用物質、電解質等)に
ついては特に限定するものではない。好適な実施態様で
は、本発明に用いられる正極用物質は、LiCoO2
たはLiNiO2 であり、本発明に用いられる電解質
は、炭酸エチレンと炭酸ジメチルの等量溶液(v/v )ま
たは炭酸プロピレンと炭酸ジエチルの等量溶液(v/v )
に対して、それぞれ1モルのLiClO4 を含むもので
ある。あるいは、上記電解質としては、炭酸エチレン、
炭酸ジメチル、炭酸プロピレン、炭酸ジエチルのうちの
2種以上の混合溶液に対して、それぞれLiClO4
含むものを用いることもできる。
The lithium secondary battery of the present invention is characterized in that it defines the material for the negative electrode as described above, and the other constituent elements (the material for the positive electrode, the electrolyte, etc.) constituting the battery are particularly limited. It does not do. In a preferred embodiment, the positive electrode material used in the present invention is LiCoO 2 or LiNiO 2 , and the electrolyte used in the present invention is an equivalent solution of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (v / v) or propylene carbonate. Equivalent solution of diethyl carbonate (v / v)
, Each containing 1 mol of LiClO 4 . Alternatively, as the electrolyte, ethylene carbonate,
For a mixed solution of two or more of dimethyl carbonate, propylene carbonate, and diethyl carbonate, a solution containing LiClO 4 can also be used.

【0013】本発明において、負極用物質としてLTP
を使用し、正極用物質としてLiCoO2 ,LiNiO
2 またはLi・LTPを使用するリチウム二次電池は、
槽電圧4V、実用作動電圧3V、充電電圧および放電電
圧は定常であるので、ポータブル用電子製品(3ボル
ト)等に好適に用いることができる。
In the present invention, LTP is used as the material for the negative electrode.
And LiCoO 2 , LiNiO as a positive electrode material
Lithium secondary battery using 2 or Li-LTP
Since the cell voltage is 4 V, the practical operating voltage is 3 V, the charging voltage and the discharging voltage are steady, it can be suitably used for portable electronic products (3 volts).

【0014】以下実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を制限するものではな
く、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施するこ
とは全て本発明の技術的範囲に包含される。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following Examples do not limit the present invention, and all modifications that can be made without departing from the spirit of the present invention will be described. Within the technical scope of

【0015】[0015]

【実施例】以下の実施例では、図3に示す試験電池を使
用した。図中、10はガラス管であり、詳細には、雌ネ
ジ付の端部11、11’に、それぞれテフロン製の円形
キャップ8、8’が螺合されており、該ガラス管の中央
部の直径が小さくなっている構造を有する。1および7
は、それぞれ負極電流および正極電流の給電線として使
用されるステンレススチール製の棒である。これらのス
テンレススチール製の棒1および7の直径は、ガラス管
10の内径と実質的に同じであり、ネジ付の端部11、
11’から円形キャップ8および8’を通してガラス管
10に挿入される結果、密閉された空間12を形成する
ことになる。また、2は銅製のコレクター、3は負極、
4は透過性物質からなるセパレーター、5は正極、6は
アルミニウム製のコレクターである。ステンレススチー
ル製の棒1および7の外側端部は、電源からの電流を入
力するための電線(図示せず)に各々接続され、密閉さ
れた空間12には電解質が充填されている。
EXAMPLES In the following examples, test batteries shown in FIG. 3 were used. In the figure, reference numeral 10 denotes a glass tube. Specifically, circular caps 8, 8 'made of Teflon are screwed to ends 11, 11' with female threads, respectively. It has a structure with a smaller diameter. 1 and 7
Are stainless steel rods used as power supply lines for the negative current and the positive current, respectively. The diameter of these stainless steel rods 1 and 7 is substantially the same as the inner diameter of the glass tube 10 and has a threaded end 11,
As a result of being inserted into the glass tube 10 from 11 ′ through the circular caps 8 and 8 ′, a closed space 12 is formed. 2 is a copper collector, 3 is a negative electrode,
4 is a separator made of a permeable substance, 5 is a positive electrode, and 6 is an aluminum collector. The outer ends of the stainless steel rods 1 and 7 are respectively connected to electric wires (not shown) for inputting current from a power supply, and the sealed space 12 is filled with an electrolyte.

【0016】以下の実施例2および3において、負極3
は、負極粉末[LTP粉:85重量%、アセチレンブラ
ック:5重量%、フッ化ポリビニリデン(PVDF):
10重量%]と溶媒の等量物(w/w )を混合することに
より得られるペーストを、アルミニウム箔に塗着するこ
とによって調製する。また、正極5は、LiCoO2
またはLiNiO2 粉:85重量%、アセチレンブラッ
ク:5重量%およびPVDF:10重量%を混合するこ
とにより得られるペーストを、アルミニウム箔に塗着す
ることによって調製する。
In Examples 2 and 3 below, the negative electrode 3
Means negative electrode powder [LTP powder: 85% by weight, acetylene black: 5% by weight, polyvinylidene fluoride (PVDF):
10% by weight] and an equivalent (w / w) of a solvent is prepared by applying the paste to an aluminum foil. The positive electrode 5 is prepared by applying a paste obtained by mixing LiCoO 2 powder or LiNiO 2 powder: 85% by weight, acetylene black: 5% by weight, and PVDF: 10% by weight to an aluminum foil. .

【0017】また電解質は、炭酸エチレン(EC)と炭
酸ジメチル(DMC)の等量溶液(v/v )または炭酸プ
ロピレン(PC)と炭酸ジエチル(DEC)の等量溶液
(v/v )に対して、それぞれ1モルのLiClO4 を含
むものを使用する。
The electrolyte is prepared from an equivalent solution (v / v) of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) or an equivalent solution (v / v) of propylene carbonate (PC) and diethyl carbonate (DEC). Used are each containing 1 mol of LiClO 4 .

【0018】実施例1 本実施例は、本発明で用いられるLTPにリチウムイオ
ンが挿入および脱離する特性について実験したものであ
る。図3に示す試験電池において、負極用物質としてリ
チウム、正極用物質としてLTP、および電解質として
1モルのLiCLO4 を含有するECとDMCの等量溶
液(v/v )を用いた。試験電池をカットオフ電圧が0.
1Vになるまで電流密度:0.4mA/cm2 で充電
し、その後カットオフ電圧が2.4Vになるまで電流密
度:0.2mA/cm2 で放電した。図4に、得られた
充電曲線および放電曲線をグラフ化して表す。
Example 1 In this example, experiments were conducted on the characteristics of lithium ion insertion and desorption from the LTP used in the present invention. In the test battery shown in FIG. 3, an equimolar solution (v / v) of EC and DMC containing lithium as the material for the negative electrode, LTP as the material for the positive electrode, and 1 mol of LiCLO 4 as the electrolyte was used. The test battery has a cut-off voltage of 0.
The battery was charged at a current density of 0.4 mA / cm 2 until the voltage reached 1 V, and then discharged at a current density of 0.2 mA / cm 2 until the cut-off voltage reached 2.4 V. FIG. 4 is a graph showing the obtained charging curve and discharging curve.

【0019】図4に示す様に、充電過程、即ちリチウム
イオンの挿入過程では作動電圧は全く定常で約0.14
Vのままであり、また放電過程中、即ちリチウムイオン
の脱離過程では、作動電圧は約0.5Vのままでこれも
定常であった。このことは本発明に用いられるLTPが
リチウムイオンの挿入および脱離特性に優れていること
を示すものである。
As shown in FIG. 4, in the charging process, that is, in the process of inserting lithium ions, the operating voltage is quite steady and about 0.14.
In the discharging process, that is, in the process of desorbing lithium ions, the operating voltage was about 0.5 V, which was also steady. This indicates that the LTP used in the present invention has excellent lithium ion insertion and desorption characteristics.

【0020】実施例2 図3に示す試験電池において、負極用物質としてLT
P、正極用物質としてLiCoO2 またはLiNiO
2 、電解質としてLiClO4 1モルを添加したECと
DMCの等量溶液(v/v )を用いた。試験電池をカット
オフ電圧が4Vになるまで電流密度0.8mA/cm2
で充電した後、カットオフ電圧が2.5Vになるまで電
流密度0.4mA/cm2 で放電した。
Example 2 In the test battery shown in FIG. 3, LT
P, LiCoO 2 or LiNiO as positive electrode material
2. Equivalent solution (v / v) of EC and DMC to which 1 mol of LiClO 4 was added as an electrolyte was used. The test cell was subjected to a current density of 0.8 mA / cm 2 until the cutoff voltage reached 4 V.
And discharged at a current density of 0.4 mA / cm 2 until the cutoff voltage reached 2.5 V.

【0021】図5に、得られた充電曲線および放電曲線
をグラフ化して示す。図5に示す様に、正極用物質とし
てLiCoO2 またはLiNiO2 を用いた場合、放電
曲線において作動電圧はいずれも4Vから3Vへ低下し
た後は定常で3Vのままであった。
FIG. 5 is a graph showing the obtained charging curve and discharging curve. As shown in FIG. 5, when LiCoO 2 or LiNiO 2 was used as the material for the positive electrode, in the discharge curves, after the operating voltage decreased from 4 V to 3 V, the operating voltage remained steady at 3 V.

【0022】図6に、本実施例の放電容量とサイクルの
関係をグラフ化して示す。図6に示す様に負極用物質と
してLTP、正極用物質としてLiCoO2 を用いた場
合、最初の10サイクルでの平均放電容量は200mA
h/gであり、負極用物質としてLTP、正極用物質と
してLiNiO2 を用いた場合、最初の10サイクルで
の平均放電容量は175mAh/gであった。この結果
から明らかな様に、負極用物質としてLTP、正極用物
質としてLiNiO2 またはLiCoO2 を用いると、
175mAh/gから225mAh/gの範囲の放電容
量が得られ、この数値は、負極用物質としてコークスか
らの炭素粉を用いた場合に得られる数値とほぼ同じであ
り、非常に良好なものである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the discharge capacity and the cycle in this embodiment. As shown in FIG. 6, when LTP was used as the negative electrode material and LiCoO 2 was used as the positive electrode material, the average discharge capacity in the first 10 cycles was 200 mA.
h / g, and when LTP was used as the negative electrode material and LiNiO 2 was used as the positive electrode material, the average discharge capacity in the first 10 cycles was 175 mAh / g. As is clear from the results, when LTP is used as the negative electrode material and LiNiO 2 or LiCoO 2 is used as the positive electrode material,
A discharge capacity in the range of 175 mAh / g to 225 mAh / g was obtained, and this value was almost the same as that obtained when carbon powder from coke was used as the negative electrode material, and was very good. .

【0023】実施例3 図3に示す試験電池において、負極用物質としてLT
P、正極用物質としてLiCoO2 および電解質として
LiClO4 1モルを添加したPCとDECの等量溶液
(v/v )を使用した。この試験電池をカットオフ電圧が
4Vになるまで電流密度:0.8mA/cm2 で充電し
た後、カットオフ電圧が2.5Vになるまで電流密度:
0.4mA/cm2 で放電した。
Example 3 In the test battery shown in FIG. 3, LT
An equivalent solution (v / v) of PC and DEC to which P, LiCoO 2 as a positive electrode material and 1 mol of LiClO 4 as an electrolyte were added was used. The test battery was charged at a current density of 0.8 mA / cm 2 until the cutoff voltage reached 4 V, and then the current density until the cutoff voltage reached 2.5 V:
Discharge was performed at 0.4 mA / cm 2 .

【0024】図7に得られた放電容量、効率およびサイ
クルの関係をグラフ化して示す。図7に示す様に、最初
の10サイクルでは平均放電容量:約195mAh/
g、効率:約60%と極めて良好な結果が得られたこと
から、負極用物質としてLTP、正極用物質としてLi
CoO2 を用い、電解質としてPCとDECの混合溶液
を用いた場合でも電池としての特性が極めて優れている
ことが分かる。
FIG. 7 is a graph showing the relationship among the obtained discharge capacity, efficiency and cycle. As shown in FIG. 7, in the first 10 cycles, the average discharge capacity: about 195 mAh /
g, efficiency: very good results of about 60% were obtained, so that LTP was used as the negative electrode material and Li was used as the positive electrode material.
It can be seen that even when CoO 2 is used and a mixed solution of PC and DEC is used as the electrolyte, the characteristics as a battery are extremely excellent.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明のリチウム二次電池は上述した様
に構成されているので、充電過程および放電過程でリチ
ウムの樹枝状結晶が生成せず、作動電圧が高く放電容量
も大きくしかも放電電圧が安定している等、電池として
の特性に極めて優れたものである。
Since the lithium secondary battery of the present invention is constructed as described above, no dendritic crystals of lithium are formed during the charging and discharging processes, the operating voltage is high, the discharging capacity is large, and the discharging voltage is high. Is very excellent in characteristics as a battery, for example, is stable.

【0026】また、本発明に用いられるLTPは、反応
工程が容易な低温下(180℃)での水熱反応によって
調製することができるので、高純度の生成物を効率よく
大量生産することができる。
The LTP used in the present invention can be prepared by a hydrothermal reaction at a low temperature (180 ° C.) where the reaction step is easy, so that a high-purity product can be efficiently mass-produced. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】LTPの製造に用いられる加圧反応器の概略図
である。
FIG. 1 is a schematic view of a pressurized reactor used for producing LTP.

【図2】本発明に用いられるLTPのX線回析パターン
を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing an X-ray diffraction pattern of LTP used in the present invention.

【図3】本実施例で使用した試験電池の構造を示す概略
図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of a test battery used in this example.

【図4】実施例1における充電曲線および放電曲線を示
すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a charge curve and a discharge curve in Example 1.

【図5】実施例2における充電曲線および放電曲線を示
すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a charge curve and a discharge curve in Example 2.

【図6】実施例2における放電容量とサイクルの関係を
示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a discharge capacity and a cycle in Example 2.

【図7】実施例3における放電容量、効率およびサイク
ルの関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship among discharge capacity, efficiency, and cycle in Example 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ステンレススチール製の棒 2 銅製のコレクター 3 負極 4 セパレーター 5 正極 6 アルミニウム製のコレクター 7 ステンレススチール製の棒 8,8’ 円形キャップ 10 ガラス管 11,11’ 雌ネジ付の端部 12 密閉された空間 21 ステンレススチール製加圧反応器 21a ステンレス外殻 21b テフロン製ライニング層 21c ステンレス製蓋 21d ステンレス製バネ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stainless steel rod 2 Copper collector 3 Negative electrode 4 Separator 5 Positive electrode 6 Aluminum collector 7 Stainless steel rod 8,8 'Circular cap 10 Glass tube 11,11' Female threaded end 12 Sealed Space 21 Stainless steel pressurized reactor 21a Stainless steel outer shell 21b Teflon lining layer 21c Stainless steel lid 21d Stainless steel spring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−74457(JP,A) 特開 平3−81908(JP,A) 特開 平2−162605(JP,A) J.CHEM.SOC.DALTON TRANS.1989 No.5 pp. 829−835 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/58 C01B 25/37 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-74457 (JP, A) JP-A-3-81908 (JP, A) JP-A-2-162605 (JP, A) CHEM. SOC. DALTON TRANS. 1989 No. 5pp. 829-835 (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 4/58 C01B 25/37 JICST file (JOIS)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 負極用物質として層状のりん酸チタン
TiO(OH)(H 2 PO 4 を用いることを特徴とする
リチウム二次電池。
1. A layered titanium phosphate as a material for a negative electrode :
A lithium secondary battery using TiO (OH) (H 2 PO 4 ) .
【請求項2】 前記層状のりん酸チタンが、 (a)水酸化テトラメチルアンモニウム、二酸化チタン
およびりん酸の混合物を150℃以上の温度で加熱し、 (b)次いで水素陽イオン交換に付した後、 (c)真空熱処理することにより得られるものである請
求項1に記載のリチウム二次電池。
2. The layered titanium phosphate comprises: (a) heating a mixture of tetramethylammonium hydroxide, titanium dioxide and phosphoric acid at a temperature of 150 ° C. or higher; and (b) subjecting the mixture to hydrogen cation exchange. 2. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the lithium secondary battery is obtained by (c) performing a vacuum heat treatment.
【請求項3】 正極用物質としてLiCoO2 またはL
iNiO2 を用いるものである請求項1または2に記載
のリチウム二次電池。
3. LiCoO 2 or L as a positive electrode material
3. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein iNiO 2 is used.
【請求項4】 電解質が、炭酸エチレンと炭酸ジメチル
の等量溶液(v/v )または炭酸プロピレンと炭酸ジエチ
ルの等量溶液(v/v )に対して、それぞれ1モルのLi
ClO4 を含むものである請求項1〜3のいずれかに記
載のリチウム二次電池。
4. An electrolyte according to claim 1, wherein each of the electrolytes is 1 mol of Li in an equivalent solution of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (v / v) or an equivalent solution of propylene carbonate and diethyl carbonate (v / v).
The lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 3 is intended to include ClO 4.
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