JP3103101B2 - Lithium secondary battery and method of manufacturing the same - Google Patents

Lithium secondary battery and method of manufacturing the same

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、リチウム二次電池およびその製造方法に係
わり、さらに詳しくはその正極活物質の改良に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lithium secondary battery and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an improvement in a positive electrode active material thereof.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

リチウム二次電池の正極活物質としては、二硫化チタ
ン、五酸化バナジウム、マンガン酸化物などが提案され
てきたが、最近は、資源的に豊富で安価なマンガン酸化
物が特に注目されている。
As positive electrode active materials for lithium secondary batteries, titanium disulfide, vanadium pentoxide, manganese oxide, and the like have been proposed, but recently, manganese oxide, which is abundant in resources and inexpensive, has attracted particular attention.

このマンガン酸化物の場合、マンガンと酸素のみで構
成された二酸化マンガンなどは可逆性に問題があり、充
放電特性が悪いため、たとえばLiMn2O4などのように、
マンガン酸化物にリチウムを導入したリチウムマンガン
複合酸化物の状態で使用することが提案されている(た
とえば、米国特許第4,507,371号明細書)。
For this manganese oxide, manganese dioxide, which is composed of only manganese and oxygen has a problem in reversibility, because the charge-discharge characteristics is poor, for example, as such as LiMn 2 O 4,
It has been proposed to use a lithium-manganese composite oxide in which lithium has been introduced into a manganese oxide (for example, US Pat. No. 4,507,371).

そこで、本発明者らは、上記米国特許第4,507,371号
明細書に記載の方法にしたがって、LiMn2O4を合成し、
それをリチウム二次電池用の正極活物質として用い、リ
チウム負極に対して3.5〜2.0Vの電圧範囲で充放電させ
たところ、充放電容量が意外にも小さいことが判明し
た。
Therefore, the present inventors synthesized LiMn 2 O 4 according to the method described in the above-mentioned US Patent No. 4,507,371,
When it was used as a positive electrode active material for a lithium secondary battery and charged and discharged with a lithium anode in a voltage range of 3.5 to 2.0 V, it was found that the charge and discharge capacity was unexpectedly small.

また、0.26e-/Me〔マンガン(Mn)1原子に対して0.2
6個の電子(e-)〕という比較的大きな容量で充放電す
ると、劣化が大きくなるという報告もなされている〔電
気化学、57、(6)、p533(1989)〕。
Further, 0.26e / Me [0.2 atom per manganese (Mn) atom]
It has also been reported that when a battery is charged / discharged with a relatively large capacity of 6 electrons (e )], deterioration is increased [Electrochemistry, 57, (6), p533 (1989)].

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

本発明は、上記のように、従来使用の二酸化マンガン
やLiMn2O4では充放電特性の良好なリチウム二次電池を
得ることができなかったという問題点を解決し、充放電
特性の優れたリチウム二次電池を提供することを目的と
する。
The present invention, as described above, solves the problem that it was not possible to obtain a lithium secondary battery having good charge / discharge characteristics with conventionally used manganese dioxide or LiMn 2 O 4 and has excellent charge / discharge characteristics. An object is to provide a lithium secondary battery.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、酢酸リチウムまたは酢酸リチウム・二水和
物と二酸化マンガンとを熱処理することによって、Li/M
n=3/5〜5/5(モル比)で、格子定数a0=8.15Å(0.815
nm)の立方晶で指数付けできるリチウムマンガン酸化物
を合成し、これをリチウム二次電池の正極活物質として
用いることにより、上記目的を達成したものである。
The present invention provides a Li / M by heat-treating lithium acetate or lithium acetate dihydrate and manganese dioxide.
When n = 3/5 to 5/5 (molar ratio), the lattice constant a 0 = 8.15Å (0.815
The above object has been achieved by synthesizing a lithium manganese oxide that can be indexed by a cubic system of (nm) and using this as a positive electrode active material of a lithium secondary battery.

すなわち、格子定数a0=8.15Åという格子定数の小さ
いリチウムマンガン複合酸化物を得ることによって、Mn
3+の生成割合を少なくし、Mn3+に基づく立方晶から正方
晶への構造変化を抑制し、充放電特性を高めて、充放電
特性の優れたリチウム二次電池が得られるようにしたの
である。
That is, by obtaining a lithium manganese composite oxide having a small lattice constant of lattice constant a 0 = 8.15 °, Mn
Reduced the generation rate of 3+ , suppressed the structural change from cubic to tetragonal based on Mn 3+ , improved the charge / discharge characteristics, and obtained a lithium secondary battery with excellent charge / discharge characteristics It is.

上記Li/Mn=3/5〜5/5(モル比)で格子定数a0=8.15
Åの立方晶で指数付けできるリチウムマンガン複合酸化
物の特性と、従来使用のLiMn2O4の特性とを対比しつつ
詳しく説明すると、次のとおりである。
With the above Li / Mn = 3/5 to 5/5 (molar ratio), the lattice constant a 0 = 8.15
The characteristics of the lithium manganese composite oxide that can be indexed by the cubic crystal of Å and the characteristics of the conventionally used LiMn 2 O 4 will be described in detail while comparing them with those of the conventional LiMn 2 O 4 .

本発明において正極活物質として用いるLi/Mn=3/5〜
5/5(モル比)で格子定数a0=8.15Åの立方晶で指数付
けできるリチウムマンガン複合酸化物(以下、簡略化し
て、「本発明のリチウムマンガン複合酸化物」という)
は、従来使用のLiMn2O4とX線回折パターンが類似して
おり、両者とも立方晶系に属する。異なる点は格子定数
である。これまでに報告されてきたリチウムマンガン複
合酸化物で立方晶系に属する物質を示すと、次の第1表
の通りである。
Li / Mn used as a positive electrode active material in the present invention = 3/5 to
Lithium-manganese composite oxide that can be indexed by a cubic system with a lattice constant a 0 = 8.15 ° at 5/5 (molar ratio) (hereinafter simply referred to as “lithium-manganese composite oxide of the present invention”)
Has an X-ray diffraction pattern similar to that of the conventional LiMn 2 O 4, and both belong to the cubic system. The difference is the lattice constant. Table 1 shows the substances belonging to the cubic system among lithium manganese composite oxides that have been reported so far.

第1表に示すように、本発明のリチウムマンガン複合
酸化物は、格子定数が8.15Åであり、LiMn2O4に比べて
格子定数が小さい。また、これまでに報告されてきたLi
4Mn5O12などに比べても格子定数が小さく、第1表に記
載のリチウムマンガン複合酸化物のなかでは最も格子定
数が小さい。
As shown in Table 1, the lithium manganese composite oxide of the present invention has a lattice constant of 8.15 °, which is smaller than that of LiMn 2 O 4 . In addition, Li reported so far
It has a smaller lattice constant than 4 Mn 5 O 12 and the like, and has the smallest lattice constant among the lithium manganese composite oxides shown in Table 1.

第1表に記載のリチウムマンガン酸化物のうちリチウ
ム二次電池用正極活物質として充放電特性が測定された
のは、LiMn2O4のみであり、他のもの〔つまり、括弧
(カッコ)付きで示した物質〕はまったく測定されてい
ない。
Among the lithium manganese oxides listed in Table 1, only the LiMn 2 O 4 whose charge / discharge characteristics were measured as a positive electrode active material for a lithium secondary battery was the other one [that is, with parentheses (parentheses). Are not measured at all.

このLiMn2O4に比べて本発明のリチウムマンガン複合
酸化物が優れた充放電特性を示すのは、次に示す理由に
よるものと推測される。
It is presumed that the lithium manganese composite oxide of the present invention exhibits superior charge / discharge characteristics as compared with LiMn 2 O 4 for the following reason.

まず、本発明のリチウムマンガン複合酸化物はLiMn2O
4に比べて格子定数が小さい。これはMn3+に比べて半径
の小さいMn4+が多く含まれているためであると考えられ
る(LiMn2O4はMn3+とMn4+が半分ずつである)。LiMn2O4
は放電に伴ってその結晶構造中にLiが侵入し、Li1+χMn
2O4(0≦x≦1)になる。これに伴ってMn3+が生成
し、Mn3+のJahn−Teller効果による立方晶から正方晶へ
の構造変化が生じ、この構造変化が充放電特性を悪くす
るものと考えられる。
First, the lithium manganese composite oxide of the present invention is LiMn 2 O
Lattice constant is smaller than 4 . This is considered to be because Mn 4+ having a smaller radius is contained more than Mn 3+ (LiMn 2 O 4 has Mn 3+ and Mn 4+ in half each). LiMn 2 O 4
Li invades its crystal structure with discharge, and Li 1+ χMn
2 O 4 (0 ≦ x ≦ 1). Along with this, Mn 3+ is generated, and a structural change from cubic to tetragonal occurs due to the Jahn-Teller effect of Mn 3+ , and this structural change is considered to deteriorate charge / discharge characteristics.

これに対して、本発明のリチウムマンガン複合酸化物
は、Mn4+が多いので、放電に伴って生じるMn3+の割合が
LiMn2O4に比べて少なく、そのため、充放電特性の低下
が抑制され、LiMn2O4に比べて充放電特性が良好になる
ものと考えられる。
On the other hand, since the lithium manganese composite oxide of the present invention has a large amount of Mn 4+ , the ratio of Mn 3+ generated with discharge is low.
It is considered that the amount is smaller than that of LiMn 2 O 4 , so that the deterioration of the charge / discharge characteristics is suppressed, and the charge / discharge characteristics become better than that of LiMn 2 O 4 .

この考えに基づいて類推していくと、本発明のリチウ
ムマンガン複合酸化物は、第1表に記載のリチウムマン
ガン複合酸化物のなかで最も格子定数が小さいことか
ら、充放電特性が最も優れているものと考えられる。
By analogy with this idea, the lithium manganese composite oxide of the present invention has the smallest lattice constant among the lithium manganese composite oxides shown in Table 1, and therefore has the best charge-discharge characteristics. It is thought that there is.

つぎに、合成方法の面から、本発明のリチウムマンガ
ン複合酸化物がこれまでに報告されてきたリチウムマン
ガン複合酸化物と異なる点を説明する。
Next, the point that the lithium manganese composite oxide of the present invention is different from the lithium manganese composite oxide reported so far from the viewpoint of the synthesis method will be described.

まず、第1表中のLiMn2O4は炭酸リチウム(Li2CO3
とMn2O3とを900℃で熱処理することによって合成され
る。その次に記載のLi4/3Mn5/3O4は、リチウム(Li)と
マンガン(Mn)の酸化物または炭酸塩を酸化雰囲気中95
0℃で数時間熱処理することによって合成すると報告さ
れている。そのつぎのLi2Mn4O9とLi4Mn5O12は、合成方
法の詳細は明らかにされていないが、これらはリチウム
塩として水酸化リチウム・一水和物(LiOH・H2O)また
は炭酸リチウムを用い、マンガン酸化物としてγ−Mn
O2、β−MnO2、Mn2O3を用い、それらの混合物を400〜90
0℃で熱処理することによって合成すると記載されてい
る。また、Li4Mn5O12として文献中に示されている物質
のX線回折像には、回折角度2θ=22゜および65.5゜付
近に小さなピークがみられ、Li2MnO3の混在が考えられ
る。いずれにせよ、これらLi2Mn4O9やLi4Mn5O12は、第
1表に示すように、格子定数値が本発明のリチウムマン
ガン複合酸化物と異なっており、異なる物質であること
が明らかである。また、マンガンの価数が3.80〜3.90の
スピネル型構造と類似した構造のリチウムマンガン複合
酸化物が報告されている(特開平2−37665号公報)。
しかし、本発明のリチウムマンガン複合酸化物は、マン
ガンの価数が3.9以上であり、かつX線回折像も上記特
開平2−3766号公報に記載のリチウムマンガン複合酸化
物とは異なっていて、両者は異なる物質である。
First, LiMn 2 O 4 in Table 1 is lithium carbonate (Li 2 CO 3 )
And Mn 2 O 3 by heat treatment at 900 ° C. Li 4/3 Mn 5/3 O 4 described below is obtained by converting an oxide or carbonate of lithium (Li) and manganese (Mn) to 95% in an oxidizing atmosphere.
It is reported to be synthesized by heat treatment at 0 ° C. for several hours. For the next Li 2 Mn 4 O 9 and Li 4 Mn 5 O 12 , the details of the synthesis method are not clear, but they are lithium hydroxide monohydrate (LiOH · H 2 O) as a lithium salt. Alternatively, using lithium carbonate, γ-Mn
O 2, using a β-MnO 2, Mn 2 O 3, mixtures thereof 400-90
It is described that it is synthesized by heat treatment at 0 ° C. In addition, in the X-ray diffraction image of the substance indicated in the literature as Li 4 Mn 5 O 12 , small peaks were observed at diffraction angles 2θ = 22 ° and around 65.5 °, and it was considered that Li 2 MnO 3 was mixed. Can be In any case, as shown in Table 1, these Li 2 Mn 4 O 9 and Li 4 Mn 5 O 12 have different lattice constant values from the lithium manganese composite oxide of the present invention, and are different materials. Is evident. In addition, a lithium manganese composite oxide having a structure similar to a spinel structure having a manganese valence of 3.80 to 3.90 has been reported (JP-A-2-37665).
However, the lithium-manganese composite oxide of the present invention has a manganese valence of 3.9 or more, and the X-ray diffraction image is different from the lithium-manganese composite oxide described in JP-A-2-3766. Both are different substances.

さらに、水酸化リチウム(LiOH)と二酸化マンガン
(MnO2)とをLi/Mn=10/90〜67/33(モル比)で混合
し、300〜430℃で熱処理してリチウムマンガン複合酸化
物を合成する方法も報告されている(特開昭63−114064
号公報、電池技術委員会資料1−1など)。この合成法
では、立方晶系とは異なり、Li2MnO3と、少し低角度に
シフトしたγ−βMnO2との複合物になると報告されてい
るが、この合成法で得られる物質と本発明のリチウムマ
ンガン複合酸化物とでは、X線回折像が明らかに相違し
ており、両者は異なる物質である。
Further, lithium hydroxide (LiOH) and manganese dioxide (MnO 2 ) are mixed at a Li / Mn ratio of 10/90 to 67/33 (molar ratio) and heat-treated at 300 to 430 ° C to form a lithium manganese composite oxide. A synthesis method has also been reported (JP-A-63-114064).
Publication, Battery Technical Committee Material 1-1, etc.). In this synthetic method, unlike the cubic system, Li and 2 MnO 3, has been reported to be composite of γ-βMnO 2 shifted slightly lower angle, the present invention and a substance obtained by this synthesis The X-ray diffraction image is clearly different from that of the lithium manganese composite oxide, and both are different substances.

これに対して、本発明のリチウムマンガン複合酸化物
は、リチウム塩として酢酸リチウムまたは酢酸リチウム
・二水和物という低融点のリチウム塩を用い、これを二
酸化マンガンと熱処理することによって合成される。熱
処理時の温度としては、上記のように低融点のリチウム
塩を用いているので、300〜500℃という低い温度で目的
とするリチウムマンガン複合酸化物を合成することがで
きる。熱処理温度が300℃未満では水分の除去が不完全
になりやすく、500℃を越えても熱処理そのものは可能
であるが、不純物ピークが現れやすくなる。熱処理時間
は通常2〜40時間で、処理時の雰囲気としては酸素を含
む酸化性雰囲気が採用される。合成にあたって、酢酸リ
チウムまたは酢酸リチウム・二水和物と二酸化マンガン
とは、Li/Mn=3/5〜5/5(モル比)で混合される。そし
て、合成後のリチウムマンガン複合酸化物においてもこ
の合成時のLi/Mn(モル比)がほぼそのまま保たれる。L
i/Mn(モル比)としては、特にLi/Mn=4/5(モル比)付
近が好ましく、リチウムの比率がLi/Mn=3/5(モル比)
より小さくなると未反応の二酸化マンガンが混入しやす
くなる。また、リチウムの比率がLi/Mn=5/5(モル比)
より大きくなると充放電に寄与しないLi2MnO3が混入し
やすくなる。
On the other hand, the lithium manganese composite oxide of the present invention is synthesized by using a low melting point lithium salt such as lithium acetate or lithium acetate dihydrate as a lithium salt, and subjecting this to a heat treatment with manganese dioxide. Since the lithium salt having a low melting point is used as the temperature during the heat treatment as described above, the target lithium manganese composite oxide can be synthesized at a low temperature of 300 to 500 ° C. If the heat treatment temperature is lower than 300 ° C., the removal of moisture tends to be incomplete, and if it exceeds 500 ° C., the heat treatment itself is possible, but impurity peaks are likely to appear. The heat treatment time is usually 2 to 40 hours, and an oxidizing atmosphere containing oxygen is employed as the atmosphere during the treatment. In the synthesis, lithium acetate or lithium acetate dihydrate and manganese dioxide are mixed at Li / Mn = 3/5 to 5/5 (molar ratio). The Li / Mn (molar ratio) at the time of the synthesis is maintained almost as it is even in the synthesized lithium manganese oxide. L
The i / Mn (molar ratio) is particularly preferably around Li / Mn = 4/5 (molar ratio), and the ratio of lithium is Li / Mn = 3/5 (molar ratio).
If the diameter is smaller, unreacted manganese dioxide tends to be mixed. The ratio of lithium is Li / Mn = 5/5 (molar ratio)
If it is larger, Li 2 MnO 3 that does not contribute to charging and discharging tends to be mixed.

上記のように、本発明のリチウムマンガン複合酸化物
は、リチウムとして酢酸リチウムまたは酢酸リチウム・
二水和物という低融点のリチウム塩を用い、かつ300〜5
00℃という低い温度で合成できるという点において、従
来のリチウムマンガン複合酸化物とは合成方法の面でも
異なっている。
As described above, the lithium manganese composite oxide of the present invention has lithium as lithium or lithium acetate.
Use low melting point lithium salt called dihydrate, and 300 ~ 5
In that it can be synthesized at a temperature as low as 00 ° C., it differs from the conventional lithium manganese composite oxide in the method of synthesis.

また、前記したように、本発明において正極活物質と
して用いるLi/Mn=3/5〜5/5(モル比)で格子定数a0
8.15Åの立方晶で指数付けできるリチウムマンガン複合
酸化物は、格子定数が小さいという点でLiMn2O4をはじ
めとする他の立方晶系のリチウムマンガン複合酸化物と
異なっており、その格子定数が小さいことが良好な充放
電特性を示す要因になるものと考えられる。
Further, as described above, the lattice constant a 0 = Li / Mn = 3/5 to 5/5 (molar ratio) used as the positive electrode active material in the present invention.
The lithium manganese composite oxide that can be indexed by the 8.15Å cubic system is different from other cubic lithium manganese composite oxides such as LiMn 2 O 4 in that the lattice constant is small. Is considered to be a factor indicating good charge / discharge characteristics.

〔実施例〕〔Example〕

つぎに実施例をあげて本発明をより具体的に説明す
る。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

実施例1 酢酸リチウム・二水和物(CH3COOLi・2H2O)と化学二
酸化マンガン(MnO2)とを375℃で熱処理することによ
って、Li/Mn=4/5(モル比)で格子定数a0=8.15Åの立
方晶で指数付けできるリチウムマンガン複合酸化物を合
成した。上記の合成は以下のように行った。
Example 1 Lithium acetate dihydrate (CH 3 COOLi.2H 2 O) and chemical manganese dioxide (MnO 2 ) were subjected to a heat treatment at 375 ° C. to form a lattice with Li / Mn = 4/5 (molar ratio). A lithium manganese composite oxide having a constant a 0 = 8.15 ° and indexable by cubic system was synthesized. The above synthesis was performed as follows.

酢酸リチウム・二水和物(CH3COOLi・2H2O)と化学二
酸化マンガン(MnO2)とをLi/Mn=4/5(モル比)の割合
になるように秤量した後、乳鉢で粉砕し混合した。これ
を酸素ガス中において375℃で20時間熱処理した。
After weighing lithium acetate dihydrate (CH 3 COOLi 2H 2 O) and chemical manganese dioxide (MnO 2 ) so that the ratio of Li / Mn = 4/5 (molar ratio), crush it with a mortar. And mixed. This was heat-treated at 375 ° C. for 20 hours in oxygen gas.

上記のリチウムマンガン複合酸化物を正極活物質とし
て用い、これに電子伝導助剤としてりん状黒鉛と、結着
剤としてポリテトラフルオロエチレンを100:20:5(重量
比)の割合で混合して正極合剤を調製した。この正極合
剤を金型内に充填し、1t/cm2で直径10mm、厚さ約0.3mm
の円板状に加圧成形したのち、250℃で熱処理して正極
とした。
Using the above lithium manganese composite oxide as a positive electrode active material, phosphorous graphite as an electron conduction aid, and polytetrafluoroethylene as a binder were mixed at a ratio of 100: 20: 5 (weight ratio). A positive electrode mixture was prepared. Filling the positive electrode mixture in a mold, 10mm diameter at 1t / cm 2, a thickness of about 0.3mm
, And then heat-treated at 250 ° C to obtain a positive electrode.

この正極を用い、第1図に示すボタン形のリチウム二
次電池を作製した。
Using this positive electrode, a button-type lithium secondary battery shown in FIG. 1 was produced.

第1図において、(1)は上記の正極であり、(2)
は直径14mmの円板状のリチウムからなる負極である。
(3)は微孔性ポリプロピレンフィルムからなるセパレ
ータで、(4)はポリプロピレン不織布からなる電解液
吸収体である。(5)はステンレス鋼製の正極缶であ
り、(6)はステンレス鋼製網からなる正極集電体で、
(7)はステンレス鋼製で表面にニッケルメッキを施し
た負極缶である。(8)はステンレス鋼製網からなる負
極集電体で、上記負極缶(7)の内面にスポット溶接さ
れていて、前記の負極(2)は、このステンレス鋼製網
からなる負極集電体(8)に圧着されている。(9)は
ポリプロピレン製の環状ガスケットであり、この電池に
はプロピレンカーボネートと1,2−ジメトキシエタンと
の容量比1:1の混合溶媒にLiCF3SO3を0.6mol/溶解した
電解液が注入されている。
In FIG. 1, (1) is the above positive electrode, and (2)
Is a disk-shaped negative electrode of lithium having a diameter of 14 mm.
(3) is a separator made of a microporous polypropylene film, and (4) is an electrolyte absorber made of a polypropylene nonwoven fabric. (5) is a stainless steel positive electrode can, (6) is a positive electrode current collector made of stainless steel mesh,
(7) is a negative electrode can made of stainless steel and having its surface plated with nickel. (8) is a negative electrode current collector made of a stainless steel net, which is spot-welded to the inner surface of the negative electrode can (7), and the negative electrode (2) is a negative electrode current collector made of the stainless steel net. It is crimped on (8). (9) is a circular ring gasket made of polypropylene. In this battery, an electrolyte obtained by dissolving 0.6 mol / dissolved LiCF 3 SO 3 in a mixed solvent of propylene carbonate and 1,2-dimethoxyethane at a volume ratio of 1: 1 is injected. Have been.

比較例1 従来法に従い、炭酸リチウム(Li2CO3)とMn2O3とを9
00℃で熱処理することによってLiMn2O4を合成した。上
記の合成は以下のように行った。
Comparative Example 1 Lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and Mn 2 O 3
LiMn 2 O 4 was synthesized by heat treatment at 00 ° C. The above synthesis was performed as follows.

炭酸リチウム(Li2CO3)とMn2O3とをLi/Mn=1/2(モ
ル比)になるように秤量した後、メノウ製の乳鉢で粉砕
しつつ混合した。これをAr/O2=80/20のアルゴン−酸素
混合ガス中において、650℃で8時間、続いて900℃で24
時間熱処理した。
After weighing lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and Mn 2 O 3 so that Li / Mn = 1/2 (molar ratio), they were mixed while pulverized in an agate mortar. This was placed in an Ar / O 2 = 80/20 argon-oxygen gas mixture at 650 ° C. for 8 hours, followed by 24 hours at 900 ° C.
Heat treated for hours.

熱処理後の生成物のX線回折像を測定したところ、既
知のLiMn2O4のX線回折像と同じパターンを示した。
When the X-ray diffraction image of the product after the heat treatment was measured, it showed the same pattern as the known X-ray diffraction image of LiMn 2 O 4 .

上記のLiMn2O4を充分粉砕して正極活物質として用
い、それ以外は実施例1と同様にして、ボタン形のリチ
ウム二次電池を作製した。
A button-type lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the above LiMn 2 O 4 was sufficiently pulverized and used as a positive electrode active material.

つぎに、上記実施例1の電池および比較例1の電池を
充電電流0.392mA、放電電流0.785mAで、3.5〜2.0Vの電
圧間で充放電した。
Next, the battery of Example 1 and the battery of Comparative Example 1 were charged and discharged at a charge current of 0.392 mA and a discharge current of 0.785 mA between a voltage of 3.5 to 2.0 V.

第2表に上記実施例1の電池および比較例1の電池の
充放電サイクル数と充放電容量との関係を示す。
Table 2 shows the relationship between the number of charge / discharge cycles and the charge / discharge capacity of the battery of Example 1 and the battery of Comparative Example 1.

第2表に示すように、いずれのサイクル数において
も、実施例1の電池は比較例1の電池より大きな充放電
容量を有していた。
As shown in Table 2, the battery of Example 1 had a larger charge / discharge capacity than the battery of Comparative Example 1 at any cycle number.

なお、実施例1において正極活物質として用いたリチ
ウムマンガン複合酸化物のX線回折像を第2図に示す。
第2図中の括弧(カッコ)書きは面指数(hkl)を示
す。測定はCukα線を用い、50kVの印加電圧、150mAの印
加電流で行った。また、第3表に各ピークの回折角度
(2θ/度)の実測値と格子定数a0=8.15Åの立方晶と
して計算したときの計算値を示す。
FIG. 2 shows an X-ray diffraction image of the lithium manganese composite oxide used as the positive electrode active material in Example 1.
Parentheses in FIG. 2 indicate surface indices (hkl). The measurement was performed using a Cukα ray at an applied voltage of 50 kV and an applied current of 150 mA. Table 3 shows the measured values of the diffraction angle (2θ / degree) of each peak and the calculated values when calculated as a cubic crystal with a lattice constant a 0 = 8.15 °.

第2図および第3表に示すように、実施例1において
正極活物質として用いたリチウムマンガン複合酸化物
は、回折角度の実測値がa0=8.15Åの立方晶として計算
したときの計算値とほぼ一致しており、格子定数a0=8.
15Åの立方晶として各ピークを説明でき、それ以外のピ
ークは観察されなかった。
As shown in FIG. 2 and Table 3, the lithium manganese composite oxide used as the positive electrode active material in Example 1 was calculated as a cubic crystal having an actually measured diffraction angle of a 0 = 8.15 °. And the lattice constant a 0 = 8.
Each peak could be explained as a 15 ° cubic crystal, and no other peaks were observed.

なお、実施例1では、Li/Mn=4/5(モル比)でリチウ
ムマンガン複合酸化物を合成したが、Li/Mn(モル比)
はLi/Mn=3/5〜5/5(モル比)の範囲内にあればよい。
また、熱処理を375℃で行ったが、熱処理温度は300〜50
0℃の範囲内であればよい。
In Example 1, the lithium-manganese composite oxide was synthesized at Li / Mn = 4/5 (molar ratio), but Li / Mn (molar ratio).
May be in the range of Li / Mn = 3/5 to 5/5 (molar ratio).
The heat treatment was performed at 375 ° C., but the heat treatment temperature was 300 to 50.
The temperature may be within the range of 0 ° C.

実施例1では、二酸化マンガンとして化学二酸化マン
ガンを用いたが、それに代えて、電解二酸化マンガンや
炭酸マンガンを熱分解して得られる二酸化マンガンなど
を用いてもよい。また、リチウム塩として酢酸リチウム
・二水和物を用いたが、それに代えて、酢酸リチウムを
用いてもよい。さらに、実施例1では、負極にリチウム
を用いたが、それに代えて、リチウム−アルミニウム合
金などのリチウム合金やリチウム−コークスなどのリチ
ウム化合物を用いてもよい。また、電解液にも、実施例
1で用いたもの以外にも、たとえばLiClO4、LiPF6、LiB
F4、LiC4F9SO3などの電解質の1種または2種以上を、
たとえば1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエン
タ、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオ
キソランなどの単独または2種以上の混合溶媒に溶解し
た有機電解液を用いてもよい。
In the first embodiment, chemical manganese dioxide is used as manganese dioxide. Alternatively, electrolytic manganese dioxide or manganese dioxide obtained by thermally decomposing manganese carbonate may be used. Although lithium acetate dihydrate is used as the lithium salt, lithium acetate may be used instead. Further, in Example 1, lithium was used for the negative electrode, but instead, a lithium alloy such as a lithium-aluminum alloy or a lithium compound such as lithium-coke may be used. In addition to the electrolyte used in Example 1, for example, LiClO 4 , LiPF 6 , LiB
One or more electrolytes such as F 4 , LiC 4 F 9 SO 3
For example, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyenta, propylene carbonate, ethylene carbonate,
An organic electrolyte dissolved in a single solvent such as γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, or a mixture of two or more solvents may be used.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明では、正極活物質とし
て、Li/Mn=3/5〜5/5(モル比)で格子定数a0=8.15Å
の立方晶で指数付けできるリチウムマンガン複合酸化物
を用いることにより、LiMn2O4を正極活物質として用い
る場合に比べて、充放電特性の優れたリチウム二次電池
を提供することができた。
As described above, in the present invention, as the positive electrode active material, Li / Mn = 3/5 to 5/5 (molar ratio) and a lattice constant a 0 = 8.15Å.
By using a lithium manganese composite oxide that can be indexed by a cubic system, a lithium secondary battery having better charge / discharge characteristics as compared with the case where LiMn 2 O 4 is used as a positive electrode active material could be provided.

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

第1図は本発明のリチウム二次電池の一例を示す断面図
である。第2図は実施例1において正極活物質として用
いたリチウムマンガン複合酸化物のX線回折像を示す図
である。 (1)……正極、(2)……負極、(3)……セパレー
FIG. 1 is a sectional view showing an example of the lithium secondary battery of the present invention. FIG. 2 is a view showing an X-ray diffraction image of a lithium manganese composite oxide used as a positive electrode active material in Example 1. (1) Positive electrode, (2) Negative electrode, (3) Separator

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−210028(JP,A) 特開 平1−272051(JP,A) 特開 平2−139860(JP,A) 特開 平3−84874(JP,A) 特開 平4−169065(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/58 H01M 4/02 - 4/04 H01M 10/40 Continuation of the front page (56) References JP-A-63-210028 (JP, A) JP-A-1-272051 (JP, A) JP-A-2-139860 (JP, A) JP-A-3-84874 (JP) , A) JP-A-4-169065 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 4/58 H01M 4/02-4/04 H01M 10/40

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】リチウム、リチウム合金またはリチウム化
合物を負極に用いるリチウム二次電池において、 正極活物質として、Li/Mn=3/5〜5/5(モル比)で格子
定数a0=8.15Åの立方晶で指数付けできるリチウムマン
ガン複合酸化物を用いたことを特徴とするリチウム二次
電池。
1. A lithium secondary battery using lithium, a lithium alloy or a lithium compound for a negative electrode, wherein the positive electrode active material is Li / Mn = 3/5 to 5/5 (molar ratio) and the lattice constant a 0 = 8.15Å. A lithium secondary battery characterized by using a lithium manganese composite oxide that can be indexed by cubic crystals.
【請求項2】請求項1記載のリチウムマンガン複合酸化
物を、酢酸リチウムまたは酢酸リチウム・二水和物と二
酸化マンガンとの混合物を熱処理することによって合成
することを特徴とするリチウム二次電池の製造方法。
2. A lithium secondary battery according to claim 1, wherein the lithium manganese composite oxide according to claim 1 is synthesized by heat-treating lithium acetate or a mixture of lithium acetate dihydrate and manganese dioxide. Production method.
【請求項3】酢酸リチウムまたは酢酸リチウム・二水和
物と二酸化マンガンとの混合比がLi/Mn=3/5〜5/5(モ
ル比)で、熱処理温度が300〜500℃である請求項2記載
のリチウム二次電池の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the mixing ratio of lithium acetate or lithium acetate dihydrate to manganese dioxide is Li / Mn = 3/5 to 5/5 (molar ratio), and the heat treatment temperature is 300 to 500 ° C. Item 3. A method for producing a lithium secondary battery according to Item 2.
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