JP3197684B2 - 非水系電解質二次電池 - Google Patents

非水系電解質二次電池

Info

Publication number
JP3197684B2
JP3197684B2 JP15161293A JP15161293A JP3197684B2 JP 3197684 B2 JP3197684 B2 JP 3197684B2 JP 15161293 A JP15161293 A JP 15161293A JP 15161293 A JP15161293 A JP 15161293A JP 3197684 B2 JP3197684 B2 JP 3197684B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
battery
present
electrolyte secondary
secondary battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP15161293A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06338325A (ja
Inventor
丈志 前田
正久 藤本
精司 吉村
晃治 西尾
俊彦 斎藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP15161293A priority Critical patent/JP3197684B2/ja
Publication of JPH06338325A publication Critical patent/JPH06338325A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3197684B2 publication Critical patent/JP3197684B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は非水系電解質二次電池に
係わり、詳しくはサイクル特性に優れ、しかも放電容量
の大きい二次電池を得ることを目的とした負極材料の改
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、
非水系電解質二次電池が、ニッケル・カドミウム二次電
池等の如き含水電解液を使用する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】この種の電池の負極材料としては、従来、
金属リチウム等の金属材料が使用されていたが、最近、
樹枝状電析リチウムの成長に因る内部短絡の問題が指摘
されるに至って、このような問題が全く無い充放電時に
単に金属イオンを吸蔵放出するに過ぎない、酸化鉄、酸
化モリブデン等の金属酸化物や黒鉛が、従前の金属リチ
ウムなどに代わる新素材として検討されている。このう
ち、酸化鉄、酸化モリブデン等の金属酸化物はイオンの
内部拡散速度が速いため高率放電特性に優れており、一
方黒鉛はサイクル特性に優れている。
【0004】しかしながら、金属酸化物については、黒
鉛に比し、放電容量が格段小さく、その上サイクル特性
が良くないという問題があり、一方黒鉛についても、金
属酸化物に比べると370mAh/g程度と比較的大き
な放電容量を有するものの、近年のポータブル機器用二
次電池に対する充電間隔の長期化の要請に充分応えるほ
どの放電容量を有してはおらず、かなり頻繁に充電しな
くてはならないという問題がある。
【0005】本発明は、これら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、実用上
充分満足のいくサイクル特性を有し、しかも黒鉛に比べ
て放電容量が大きいため充電頻度が少なくて済む非水系
電解質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電解質二次電池(以下、「本発明
電池」と称する。)は、錫(Sn)とケイ素(Si)又
はゲルマニウム(Ge)との複合酸化物が、リチウムイ
オン等のアルカリ金属イオン又はカルシウムイオン等の
アルカリ土類金属イオンを吸蔵放出可能な負極材料とし
て、使用されてなる。
【0007】本発明は、サイクル特性に優れ、しかも黒
鉛に比べて放電容量が大きい非水系電解質二次電池を得
るために、結晶構造が層状構造であり、充電時に層間に
リチウムイオン等の金属イオンが侵入して層間化合物を
形成するところの、錫と特定の金属との複合酸化物(複
酸化物)を負極材料として使用した点に特徴を有する。
それゆえ、正極材料、電解液などの電池を構成する他の
部材については特に制限されず、非水系電解質二次電池
用として従来使用され、或いは提案されている種々の材
料を制限無く使用することが可能である。
【0008】たとえば、正極材料(活物質)としては、
LiCoO2 等のコバルト複合酸化物、LiNiO2
LiMnO2 等のマンガン複合酸化物、バナジウム酸化
物、LiFeO2 が好適なものとして挙げられる。
【0009】また、電解液としては、エチレンカーボネ
ート、ビニレンカーボネート、プロピレンカーボネート
などの有機溶媒や、これらとジメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,
2−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタンなどの
低沸点溶媒との混合溶媒に、LiPF6 、LiCl
4 、LiCF3 SO3 などの電解液溶質を0.7〜
1.5M(モル/リットル)、就中1Mの割合で溶かし
た溶液が例示される。
【0010】
【作用】本発明電池において、充電時には、リチウムイ
オン等の金属イオンが負極材料中に吸蔵され、また放電
時には、負極材料から充電により吸蔵された金属イオン
が放出される。本発明電池では負極材料として特定の複
合酸化物が使用されているので、充放電時の上記金属イ
オンの吸蔵放出量が多く、また当該金属イオンの吸蔵放
出に伴う結晶構造の崩壊が起こりにくい。
【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。
【0012】(実施例1)扁平型の非水系電解液二次電
池(本発明電池)を作製した。
【0013】〔正極の作製〕正極活物質としての改質二
酸化マンガン(リチウム含有二酸化マンガン)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80:10:10で混合して
正極合剤を得た。この正極合剤を成形圧2トン/cm2
で加圧成形した後、250°Cで2時間加熱処理して、
円板状の正極を作製した。なお、正極集電体として、ス
テンレス鋼板(SUS304)を使用した。
【0014】〔負極の作製〕酸化第一錫(SnO)一酸化ケイ素(SiO)とのモ
ル比2:1の混合物を、真空中にて700°C10時
焼成して複合酸化物を得た。
【0015】このようにして得た負極材料としての複合
酸化物と、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80:10:
10で混合して負極合剤を得た。この負極合剤を成形圧
2トン/cm2 で加圧成形した後、250°Cで2時間
加熱処理して、円板状の負極を作製した。なお、負極集
電体として、ステンレス鋼板(SUS304)を使用し
た。
【0016】〔電解液の調製〕エチレンカーボネート
(EC)とジメチルカーボネート(DMC)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電解液を調製した。
【0017】〔電池の作製〕 以上の正負両極及び電解液を用いて扁平型の本発明電池
BA15(電池寸法:直径25mm、厚み:3.0m
m)を作製した。セパレータとしては、ポリプロピレン
不織布を使用し、これに先に述べた電解液を含浸させ
た。
【0018】図1は作製した本発明電池BA15を模式
的に示す断面図であり、同図に示す本発明電池BA15
は、正極1、負極2、これら両電極1,2を互いに離間
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。
【0019】正極1及び負極2は、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。
【0020】(実施例2) 酸化第一錫と一酸化ゲルマニウム(GeO)とのモル比
2:1の混合物を、真空中にて、700°C10時間
焼成して複合酸化物を作製した。次いで、この複合酸化
物を負極材料として使用したこと以外は実施例1と同様
にして、本発明電池BA16を作製した。
【0021】
【0022】
【0023】(比較例)負極材料としての天然黒鉛と、
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80:10:10で混合
して負極合剤を得た。この負極合剤を使用して得た負極
を使用し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。
【0024】〔各電池のサイクル特性〕 室温(25°C)下、3mAで充電終止電圧4.0Vま
で充電した後、12mAで放電終止電圧2.0Vまで放
電する工程を1サイクルとするサイクル試験を行い、本
発明電池BA15、BA16及び比較電池BC1のサイ
クル特性を調べた。結果を図2に示す。
【0025】図2は、各電池のサイクル特性を、縦軸に
負極材料1g当たりの放電容量(mAh/g)を、横軸
にサイクル数(回)をとって示したグラフであり、同図
より特定の複合酸化物を使用した本発明電池BA15、
BA16は、天然黒鉛を使用した比較電池BC1に比
し、大きな放電容量(初期放電容量)を有するととも
に、実用上充分なサイクル特性を有することが分かる。
【0026】叙上の実施例では、本発明を扁平型の非水
系電解質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
々の形状の非水系電池に適用し得るものである。
【0027】また、実施例では、リチウムイオンを電荷
担体とするリチウム二次電池を例に挙げて説明したが、
本発明は、ナトリウムイオン等の他のアルカリ金属イオ
ン又はカルシウムイオン等のアルカリ土類金属イオンを
電荷担体とする非水系電解質二次電池についても適用し
得るものである。
【0028】さらに、液体電解質に代えて固体電解質を
使用することも可能であり、また導電剤として、アセチ
レンブラックに代えて黒鉛、カーボンブラック、コーク
ス、ポリアクリロニトリルなどを使用することも可能で
ある。
【0029】
【発明の効果】本発明電池は、負極材料としてリチウム
イオンなどの吸蔵放出量が多く、しかも充放電の繰り返
しに伴う結晶構造の崩壊が起こりにくい特定の複合酸化
物が使用されているので、実用上充分満足のいくサイク
ル特性を有するとともに、放電容量が極めて大きいな
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】扁平型の非水系電解質二次電池(本発明電池)
の断面図である。
【図2】実施例及び比較例で作製した各電池のサイクル
特性を示すグラフである。
【符号の説明】BA15 非水系電解質二次電池(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 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 (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 (56)参考文献 特開 昭62−90863(JP,A) 特開 平6−275268(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)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】錫とケイ素又はゲルマニウムとの複合酸化
    物が、リチウムイオン等のアルカリ金属イオン又はカル
    シウムイオン等のアルカリ土類金属イオンを吸蔵放出可
    能な負極材料として、使用されていることを特徴とする
    非水系電解質二次電池。
JP15161293A 1993-03-30 1993-05-27 非水系電解質二次電池 Expired - Lifetime JP3197684B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15161293A JP3197684B2 (ja) 1993-03-30 1993-05-27 非水系電解質二次電池

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9687393 1993-03-30
JP5-96873 1993-03-30
JP15161293A JP3197684B2 (ja) 1993-03-30 1993-05-27 非水系電解質二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06338325A JPH06338325A (ja) 1994-12-06
JP3197684B2 true JP3197684B2 (ja) 2001-08-13

Family

ID=26438037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15161293A Expired - Lifetime JP3197684B2 (ja) 1993-03-30 1993-05-27 非水系電解質二次電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3197684B2 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4893495B2 (ja) * 1995-03-06 2012-03-07 宇部興産株式会社 非水二次電池
WO1996027910A1 (fr) * 1995-03-06 1996-09-12 Fuji Photo Film Co., Ltd. Element d'accumulateur non aqueux
AU5346996A (en) * 1995-04-19 1996-11-07 Fuji Photo Film Co., Ltd. Nonaqueous secondary battery
JP5071055B2 (ja) * 1995-06-28 2012-11-14 宇部興産株式会社 非水二次電池
US6365299B1 (en) 1995-06-28 2002-04-02 Fuji Photo Film Co., Ltd. Nonaqueous secondary battery
US6423448B1 (en) * 1997-05-22 2002-07-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery
EP0880187B1 (en) * 1997-05-22 2004-11-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery
JPH1140150A (ja) * 1997-07-17 1999-02-12 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池
JP5035281B2 (ja) * 2009-03-23 2012-09-26 宇部興産株式会社 非水二次電池
CN109768270B (zh) * 2018-11-21 2021-08-13 上海紫剑化工科技有限公司 碳包覆锡基负极材料、钠离子电池及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06338325A (ja) 1994-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3238954B2 (ja) 非水系二次電池
JP3172388B2 (ja) リチウム二次電池
JP4412778B2 (ja) ポリマー電解質電池
JP3436600B2 (ja) 二次電池
JPH06243871A (ja) 非水系二次電池
JPH09147863A (ja) 非水電解質電池
JP3197684B2 (ja) 非水系電解質二次電池
JP3717544B2 (ja) リチウム二次電池
JPH10199510A (ja) リチウム電池用負極及びリチウム電池
JP3972577B2 (ja) リチウム二次電池
JPH07153495A (ja) 二次電池
JPH08335465A (ja) 非水電解液電池
JP2734822B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP3188032B2 (ja) リチウム二次電池
JP3268924B2 (ja) 非水電解質電池
JPH08171936A (ja) リチウム二次電池
JPH06275265A (ja) 非水電解質二次電池
JP3670895B2 (ja) リチウム二次電池
JPH11176421A (ja) 非水電解液二次電池
JPH1027627A (ja) リチウム二次電池
JPH06243869A (ja) 非水系二次電池
JPH06275273A (ja) 非水系二次電池
JPH0495362A (ja) 非水系電解液電池
JP2002260661A (ja) 非水電解質二次電池用負極
JP3443290B2 (ja) 非水電解質電池

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080608

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090608

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090608

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100608

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110608

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110608

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120608

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130608

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term