JP3192855B2 - 非水系電池 - Google Patents
非水系電池Info
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- JP3192855B2 JP3192855B2 JP34781293A JP34781293A JP3192855B2 JP 3192855 B2 JP3192855 B2 JP 3192855B2 JP 34781293 A JP34781293 A JP 34781293A JP 34781293 A JP34781293 A JP 34781293A JP 3192855 B2 JP3192855 B2 JP 3192855B2
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- composite oxide
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、遷移金属複合酸化物を
正極活物質とする非水系電池に係わり、詳しくは充電状
態で電池温度が多少上昇した場合でも電解液が分解しに
くいため、電池温度が異常上昇しにくい、信頼性の高い
非水系電池を得ることを目的とした、正極の改良に関す
る。
正極活物質とする非水系電池に係わり、詳しくは充電状
態で電池温度が多少上昇した場合でも電解液が分解しに
くいため、電池温度が異常上昇しにくい、信頼性の高い
非水系電池を得ることを目的とした、正極の改良に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
非水系電池が、エネルギー密度が高く、しかも水の分解
電圧を考慮する必要が無いため高電圧化が可能であるな
どの利点を有することから、脚光を浴びつつある。
非水系電池が、エネルギー密度が高く、しかも水の分解
電圧を考慮する必要が無いため高電圧化が可能であるな
どの利点を有することから、脚光を浴びつつある。
【０００３】而して、高電圧型の非水系電池の正極活物
質として、充放電領域において２Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
+ ）以上の電位を示すＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＣｏＯ2 等の
遷移金属複合酸化物が、また同電池の負極材料として、
金属リチウム又はリチウムを吸蔵及び放出することが可
能な物質（コークス、黒鉛など）が、それぞれ提案され
ている。
質として、充放電領域において２Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
+ ）以上の電位を示すＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＣｏＯ2 等の
遷移金属複合酸化物が、また同電池の負極材料として、
金属リチウム又はリチウムを吸蔵及び放出することが可
能な物質（コークス、黒鉛など）が、それぞれ提案され
ている。
【０００４】しかしながら、この種の電池には、正極電
位が貴となる充電状態にあるときに、短絡などにより電
池温度が上昇すると、電解液が正極表面で容易に分解
（発熱反応）するため、電池温度が異常に上昇する虞れ
があった。
位が貴となる充電状態にあるときに、短絡などにより電
池温度が上昇すると、電解液が正極表面で容易に分解
（発熱反応）するため、電池温度が異常に上昇する虞れ
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、正極による
電解液の分解反応の開始温度が高いため、短絡などによ
り電池温度が上昇した場合でも電解液の分解（発熱反
応）が起こりにくく、電池温度が異常に上昇しにくい、
信頼性の高い非水系電池を提供するにある。
たものであって、その目的とするところは、正極による
電解液の分解反応の開始温度が高いため、短絡などによ
り電池温度が上昇した場合でも電解液の分解（発熱反
応）が起こりにくく、電池温度が異常に上昇しにくい、
信頼性の高い非水系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電池（以下、「本発明電池」と称
する。）は、組成式Ｌｉx Ｎｉy Ｃｏz Ｏa （但し、０
＜ｘ＜１．３、ｙ＋ｚ＝１、ｙ＞ｚ、１．８≦ａ≦２．
２）で表される遷移金属複合酸化物粉末を正極活物質と
し、金属リチウム又はリチウムイオンを吸蔵及び放出す
ることが可能な物質を負極材料とする非水系電池におい
て、前記遷移金属複合酸化物粉末を構成する各粒子の表
面部に、リン又は窒素を含有する層が形成されているこ
とを特徴とする。
の本発明に係る非水系電池（以下、「本発明電池」と称
する。）は、組成式Ｌｉx Ｎｉy Ｃｏz Ｏa （但し、０
＜ｘ＜１．３、ｙ＋ｚ＝１、ｙ＞ｚ、１．８≦ａ≦２．
２）で表される遷移金属複合酸化物粉末を正極活物質と
し、金属リチウム又はリチウムイオンを吸蔵及び放出す
ることが可能な物質を負極材料とする非水系電池におい
て、前記遷移金属複合酸化物粉末を構成する各粒子の表
面部に、リン又は窒素を含有する層が形成されているこ
とを特徴とする。
【０００７】本発明が、特定の遷移金属複合酸化物粉末
を正極活物質とする正極を備えた非水系電池を対象とす
るのは、充電状態において４Ｖ（vs. Ｌｉ／Ｌｉ+ ）程
度の貴な電位を有するこの種の正極活物質を用いた場合
に、電解液の分解（発熱反応）に起因する電池温度の異
常上昇が特に起こり易いからである。
を正極活物質とする正極を備えた非水系電池を対象とす
るのは、充電状態において４Ｖ（vs. Ｌｉ／Ｌｉ+ ）程
度の貴な電位を有するこの種の正極活物質を用いた場合
に、電解液の分解（発熱反応）に起因する電池温度の異
常上昇が特に起こり易いからである。
【０００８】本発明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及び放出することが可
能な物質が用いられる。リチウムイオンを吸蔵及び放出
することが可能な物質としては、コークス、黒鉛、有機
物焼成体等の炭素材料が例示される。
チウム又はリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可
能な物質が用いられる。リチウムイオンを吸蔵及び放出
することが可能な物質としては、コークス、黒鉛、有機
物焼成体等の炭素材料が例示される。
【０００９】
【作用】本発明電池においては、遷移金属複合酸化物粉
末の各粒子表面にリン又は窒素を含有する層が形成さ
れ、この層がこの種の遷移金属複合酸化物が電解液分解
反応に対して示す触媒活性を低減する触媒毒として働く
ため、電解液が分解し始める温度（反応開始温度）が上
昇する。このため、短絡などにより電池温度が多少上昇
した場合でも、電解液の分解（発熱反応）が起こりにく
くなり、電池温度が異常上昇しにくくなる。
末の各粒子表面にリン又は窒素を含有する層が形成さ
れ、この層がこの種の遷移金属複合酸化物が電解液分解
反応に対して示す触媒活性を低減する触媒毒として働く
ため、電解液が分解し始める温度（反応開始温度）が上
昇する。このため、短絡などにより電池温度が多少上昇
した場合でも、電解液の分解（発熱反応）が起こりにく
くなり、電池温度が異常上昇しにくくなる。
【００１０】
【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。
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。
【００１１】（製造例１〜６） ＬｉＯＨとＮｉ（ＯＨ）2 とＣｏ（ＯＨ）2 とを乳鉢中
にてモル比５：４：１で混合した後、乾燥空気雰囲気下
にて、７５０°Ｃで２０時間熱処理し、次いで石川式ら
いかい乳鉢中で平均粒径約５μｍの粉末に粉砕し、組成
式ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2 Ｏ2 で表される遷移金属複合酸
化物粉末を得た。このようにして得た遷移金属複合酸化
物粉末１００重量部に、添加剤としてのトリメチルホス
フィン又はアニリンを、表１に示す割合で添加混合し、
乾燥空気雰囲気下にて３００°Ｃで１時間熱処理した
後、加圧成形してペレットＡ４〜Ａ９を作製した。
にてモル比５：４：１で混合した後、乾燥空気雰囲気下
にて、７５０°Ｃで２０時間熱処理し、次いで石川式ら
いかい乳鉢中で平均粒径約５μｍの粉末に粉砕し、組成
式ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2 Ｏ2 で表される遷移金属複合酸
化物粉末を得た。このようにして得た遷移金属複合酸化
物粉末１００重量部に、添加剤としてのトリメチルホス
フィン又はアニリンを、表１に示す割合で添加混合し、
乾燥空気雰囲気下にて３００°Ｃで１時間熱処理した
後、加圧成形してペレットＡ４〜Ａ９を作製した。
【００１２】
【表１】
【００１３】各ペレットについて、ＸＰＳ（X-ray Phot
o-Electron Spectroscopy ；Ｘ線光電子分光法）により
元素分析したところ、Ｐ及びＮの存在が確認された。な
お、各ペレットにＡｒをスパッタした後でＸＰＳによる
元素分析を行ったところ、Ｐ及びＮの急激な減少が認め
られた。このことから、Ｐ及びＮはペレットの表面部に
集中的に存在することが分かった。
o-Electron Spectroscopy ；Ｘ線光電子分光法）により
元素分析したところ、Ｐ及びＮの存在が確認された。な
お、各ペレットにＡｒをスパッタした後でＸＰＳによる
元素分析を行ったところ、Ｐ及びＮの急激な減少が認め
られた。このことから、Ｐ及びＮはペレットの表面部に
集中的に存在することが分かった。
【００１４】（比較製造例）トリメチルホスフィン 等の添加剤を一切添加しなったこ
と以外は製造例１〜６と同様にして、ペレットＢを作製
した。
と以外は製造例１〜６と同様にして、ペレットＢを作製
した。
【００１５】〔反応開始温度の測定〕 ペレットＡ４〜Ａ９及びＢを用いて電極を作製し（導電
剤としてアセチレンブラックを、また結着剤としてフッ
素樹脂を用いた。）、これを正極に、また金属リチウム
板を負極に用いて扁平型の非水系電池（電解液：ＬｉＰ
Ｆ6 を１モル／リットルの割合でエチレンカーボネート
に溶かした溶液）を組み立て、これを１Ｃで１時間充電
した。その後、電池を分解して、正極を取り出した。
剤としてアセチレンブラックを、また結着剤としてフッ
素樹脂を用いた。）、これを正極に、また金属リチウム
板を負極に用いて扁平型の非水系電池（電解液：ＬｉＰ
Ｆ6 を１モル／リットルの割合でエチレンカーボネート
に溶かした溶液）を組み立て、これを１Ｃで１時間充電
した。その後、電池を分解して、正極を取り出した。
【００１６】次いで、この充電した正極を電解液（Ｌｉ
ＰＦ6 を１モル／リットルの割合でエチレンカーボネー
トに溶かした溶液）中に浸漬し、電解液を外部加熱し、
電解液が分解して発熱し始める温度を熱測定により測定
した。結果を先の表１及び図１に示す。図１は、表１に
示す結果を、縦軸に反応開始温度（°Ｃ）を、また横軸
に遷移金属複合酸化物１００重量部に対する添加剤の添
加量（重量部）をとってグラフ化したものである。
ＰＦ6 を１モル／リットルの割合でエチレンカーボネー
トに溶かした溶液）中に浸漬し、電解液を外部加熱し、
電解液が分解して発熱し始める温度を熱測定により測定
した。結果を先の表１及び図１に示す。図１は、表１に
示す結果を、縦軸に反応開始温度（°Ｃ）を、また横軸
に遷移金属複合酸化物１００重量部に対する添加剤の添
加量（重量部）をとってグラフ化したものである。
【００１７】表１及び図１に示すように、正極にペレッ
トＡ４〜Ａ９を用いた場合は、ペレットＢを用いた場合
に比し、電解液の反応開始温度が高い。このことから、
粒子表面に、リン又は窒素が含有せしめることにより、
信頼性の高い非水系電池が得られることが分かる。
トＡ４〜Ａ９を用いた場合は、ペレットＢを用いた場合
に比し、電解液の反応開始温度が高い。このことから、
粒子表面に、リン又は窒素が含有せしめることにより、
信頼性の高い非水系電池が得られることが分かる。
【００１８】叙上の実施例では添加剤としてトリメチル
ホスフィン又はアニリンを用いる場合を例に挙げて説明
したが、この他、例えば、有機化合物としては、リン
酸、亜リン酸、脂肪族アミンなどを、また無機化合物と
しては、Ｐ 3 Ｎ 5 、Ｐ2 Ｏ5 、ＰＢｒ3 、ＰＯＢｒ3 な
どを用いることができる。
ホスフィン又はアニリンを用いる場合を例に挙げて説明
したが、この他、例えば、有機化合物としては、リン
酸、亜リン酸、脂肪族アミンなどを、また無機化合物と
しては、Ｐ 3 Ｎ 5 、Ｐ2 Ｏ5 、ＰＢｒ3 、ＰＯＢｒ3 な
どを用いることができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明電池は、短絡などにより電池温度
が多少上昇した場合でも、電解液の分解（発熱反応）が
起こりにくく、電池温度が異常上昇しにくいので、信頼
性が高い。
が多少上昇した場合でも、電解液の分解（発熱反応）が
起こりにくく、電池温度が異常上昇しにくいので、信頼
性が高い。
【図１】遷移金属複合酸化物粉末を構成する各粒子の表
面部に、リン又は窒素を含有する層を形成するために遷
移金属複合酸化物に添加される添加剤の添加量と反応開
始温度との関係を示すグラフである。
面部に、リン又は窒素を含有する層を形成するために遷
移金属複合酸化物に添加される添加剤の添加量と反応開
始温度との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末森 敦 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 (72)発明者 斎藤 俊彦 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４−328258（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/36 - 4/62 H01M 4/02 - 4/04 H01M 10/40
Claims (1)
- 【請求項１】組成式Ｌｉx Ｎｉy Ｃｏz Ｏa （但し、０
＜ｘ＜１．３、ｙ＋ｚ＝１、ｙ＞ｚ、１．８≦ａ≦２．
２）で表される遷移金属複合酸化物粉末を正極活物質と
し、金属リチウム又はリチウムイオンを吸蔵及び放出す
ることが可能な物質を負極材料とする非水系電池におい
て、前記遷移金属複合酸化物粉末を構成する各粒子の表
面部に、リン又は窒素を含有する層が形成されているこ
とを特徴とする非水系電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34781293A JP3192855B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 非水系電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34781293A JP3192855B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 非水系電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07192720A JPH07192720A (ja) | 1995-07-28 |
| JP3192855B2 true JP3192855B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=18392758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34781293A Expired - Lifetime JP3192855B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 非水系電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3192855B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2157639A1 (en) | 2008-08-04 | 2010-02-24 | Sony Corporation | Positive electrode active material, positive electrode using the same and non-aqueous electrolyte secondary battery |
| US8349489B2 (en) | 2008-02-13 | 2013-01-08 | Sony Corporation | Cathode active material, cathode therewith and nonaqueous electrolyte secondary battery |
| US8586246B2 (en) | 2008-09-01 | 2013-11-19 | Sony Corporation | Positive electrode active material, positive electrode using the same and non-aqueous electrolyte secondary battery |
| US11367875B2 (en) | 2017-08-30 | 2022-06-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Positive electrode active material, positive electrode, battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and power system |
Families Citing this family (15)
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|---|---|---|---|---|
| JPH09139232A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-05-27 | Toshiba Corp | リチウム電池 |
| US5705291A (en) * | 1996-04-10 | 1998-01-06 | Bell Communications Research, Inc. | Rechargeable battery cell having surface-treated lithiated intercalation positive electrode |
| JP4872150B2 (ja) * | 1999-10-26 | 2012-02-08 | 住友化学株式会社 | 非水二次電池用活物質およびこれを用いた非水二次電池 |
| KR100696619B1 (ko) * | 2000-09-25 | 2007-03-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 그 제조 방법 |
| US7138209B2 (en) | 2000-10-09 | 2006-11-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Positive active material for rechargeable lithium battery and method of preparing same |
| JP2003146662A (ja) * | 2001-11-13 | 2003-05-21 | Nikki Chemcal Co Ltd | リチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物、その製造方法および用途 |
| JP4752372B2 (ja) * | 2004-12-13 | 2011-08-17 | パナソニック株式会社 | 正極活物質およびその製造法ならびに非水電解質二次電池 |
| JP4215078B2 (ja) | 2006-07-21 | 2009-01-28 | ソニー株式会社 | 非水電解質電池用正極及び非水電解質電池 |
| JP4920475B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-04-18 | ソニー株式会社 | 正極活物質、正極および非水電解質電池 |
| CN102290573B (zh) | 2007-03-30 | 2015-07-08 | 索尼株式会社 | 正极活性物质、正极、非水电解质电池 |
| JP4967970B2 (ja) * | 2007-10-03 | 2012-07-04 | ソニー株式会社 | リチウムイオン電池の正極の製造方法 |
| CN103118985B (zh) * | 2010-09-21 | 2015-01-21 | 巴斯夫欧洲公司 | 制备经改性的混合过渡金属氧化物的方法 |
| JP5418626B2 (ja) * | 2012-04-05 | 2014-02-19 | ソニー株式会社 | リチウムイオン電池の正極の製造方法およびリチウムイオン電池の製造方法 |
| JP6232931B2 (ja) * | 2013-10-31 | 2017-11-22 | 日亜化学工業株式会社 | 非水電解液二次電池用正極活物質の製造方法。 |
| JP6702345B2 (ja) * | 2018-02-20 | 2020-06-03 | トヨタ自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP34781293A patent/JP3192855B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8349489B2 (en) | 2008-02-13 | 2013-01-08 | Sony Corporation | Cathode active material, cathode therewith and nonaqueous electrolyte secondary battery |
| US8377589B2 (en) | 2008-02-13 | 2013-02-19 | Sony Corporation | Cathode active material, cathode therewith and nonaqueous electrolyte secondary battery |
| EP2157639A1 (en) | 2008-08-04 | 2010-02-24 | Sony Corporation | Positive electrode active material, positive electrode using the same and non-aqueous electrolyte secondary battery |
| US8586246B2 (en) | 2008-09-01 | 2013-11-19 | Sony Corporation | Positive electrode active material, positive electrode using the same and non-aqueous electrolyte secondary battery |
| US11367875B2 (en) | 2017-08-30 | 2022-06-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Positive electrode active material, positive electrode, battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and power system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07192720A (ja) | 1995-07-28 |
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Legal Events
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