JP3208227B2 - 非水系電解質電池 - Google Patents
非水系電解質電池Info
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Description
合酸化物を正極活物質とする非水系電解質電池に係わ
り、詳しくは放電特性を向上させることを目的とした当
該正極活物質の改良に関する。
非水系電解質電池の正極活物質として、LiMnO
2 が、高電圧を取り出すことが可能であるなどの理由か
ら注目を集めている。
充分な大きさの放電容量を有していないという問題が有
ったため、その改良が嘱望されていた。
は、LiMnO2 の放電容量が小さい理由が、正極が高
電位となる充電時などにLiMnO2 中のマンガンの一
部が電解液中に溶出することにあることに着目し、Li
MnO2 を安定化させてマンガンの溶出を抑えれば上記
問題を解決し得るとの知見を得た。
のであって、その目的とするところは、正極活物質たる
LiMnO2 の安定化を図ることによりマンガンの溶出
を抑制し、もって放電容量の大きい非水系電解質電池を
提供するにある。
の本発明に係る非水系電解質電池(以下、「本発明電
池」と称する。)は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な
物質又は金属リチウムを負極材料とする非水系電解質電
池であって、正極活物質が、実質的に、リチウムの水酸
化物、炭酸塩又は酸化物とマンガンの酸化物、水酸化物
又は炭酸塩との混合物を、真空中又は非酸化性ガス雰囲
気下にて600〜700°Cで焼成して得た、LiMn
O2 とLi2 Mn2 O4 との複合体からなる。
としては、コークス、黒鉛等の炭素材料、リチウム合
金、金属酸化物が例示される。炭素材料などの粉末材料
は、通常、フッ素樹脂等の結着剤と混練されて負極合剤
として使用される。
の水酸化物(LiOH)、炭酸塩(Li2 CO3 )又は
酸化物(Li2 O,Li2 O2 など)とマンガンの酸化
物(MnO2 、Mn2 O3 ,Mn3 O4 など)、水酸化
物(Mn(OH)2 ,MnOOHなど)又は炭酸塩(M
nCO3 )との混合物を、真空中又はチッ素ガス、不活
性ガス(アルゴンガスなど)等の非酸化性ガス雰囲気下
にて所定の温度で焼成することにより得られる。
度は600〜700°Cであるが、使用する出発原料及
び焼成雰囲気によって適宜選択する必要がある。例え
ば、水酸化リチウムと三二酸化マンガンとを出発原料と
し真空中で焼成する方法による場合は、600°C程度
の温度で数時間(通常5時間程度以上)焼成すればよい
が、マンガン原料として三二酸化マンガンに代えて二酸
化マンガンを使用する場合は、焼成温度を700°C程
度とする必要がある。二酸化マンガンを使用する場合、
600°C程度の焼成温度では、Li2 MnO3 とLi
Mn2 O4 とが生成し、目的とするLiMnO2 とLi
2 Mn2 O4 との複合体は生成しない。
素樹脂等の結着剤及び要すればカーボンブラック等の導
電剤と混練されて正極合剤として使用される。
にLiMnO2 中のマンガンが溶出することに起因して
放電容量が低下するという従来の非水系電解質電池が抱
えていた問題を、LiMnO2 をLi2 Mn2 O4 と複
合化し安定化させることにより解消したものであり、そ
れゆえ非水系電解質、セパレータ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、従来非水系電解質
電池用として実用され、或いは提案されている種々の材
料を使用することが可能である。
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、1,
2−ブチ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
−ジメトキエタン、1,2−ジエトキエタン、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が例示さ
れ、また溶質としては、LiPF6 、LiBF4 、Li
ClO4 、LiCF3SO3 が例示される。その他、液
漏れの無いポジションフリーの電池を得るためにポリエ
チレンオキサイド(PEO)等の固体電解質を使用する
ようにしてもよい。
MnO2 とLi2 Mn2 O4 との複合体が使用されてい
るので、保存中及び放電時はもとより、正極が特に高電
位となる充電時においても正極活物質中のマンガンの溶
出が起こりにくい。
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。
池(本発明電池)を作製した。
マンガンとのLi:Mnの原子比1:1の混合物を、真
空中にて600°Cで6時間焼成した。この焼成物につ
いてX線回折測定を行い、得られたX線回折パターンを
JCPDSカードと照合して、この焼成物がLiMnO
2 (JCPDSカードNo.35−0749;斜方晶)
とLi2 Mn2 O4 (JCPDSカードNo.38−2
99;正方晶)との複合体であることを確認した(以下
の実施例における焼成物も同様の手法により確認し
た。)。
末)と、導電剤としてのカーボンブラックと、結着剤と
してのフッ素樹脂とを、重量比率85:10:5で混合
して正極合剤を得た。この正極合剤を加圧成形して、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。
に打ち抜い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。
ネート(PC)と1,2−ジメトキシエタン(DME)
との等体積混合溶媒にLiPF6 (ヘキサフルオロリン
酸リチウム)を1モル/リットルの割合で溶かして非水
系電解液を調製した。
電解液を用いて扁平型の本発明電池BA1(電池寸法:
直径24mm、厚み:3mm)を作製した。セパレータ
としては、ポリプロピレン製の微多孔膜を用い、これに
先に述べた非水系電解液を含浸させた。
に示す断面図であり、同図に示す本発明電池BA1は、
正極1、負極2、これら両電極を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。正極1及び負極2は、非水系電解質を含浸したセパ
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、本発明電池BA1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。
ンガンとのLi:Mnの原子比1:1の混合物を、真空
中にて800°Cで6時間焼成した。この焼成物につい
てX線回折測定を行い、LiMnO2 のみからなるもの
であることを確認した。この焼成物を粉砕し正極活物質
として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。
ンガンとのLi:Mnの原子比1:1の混合物を、真空
中にて400°Cで6時間焼成した。次いで、この焼成
物についてX線回折測定を行い、この焼成物がLiMn
O2 とLi2 Mn2 O4 とMn2 O3 (JCPDSカー
ドNo.18−803)とからなるものであることを確
認した。この焼成物を粉砕し正極活物質として使用した
こと以外は実施例1と同様にして、比較電池BC2を作
製した。
び比較電池BC1,BC2を、充電電流1mAで充電終
止電圧4.3Vまで充電した後、放電電流1mAで放電
終止電圧2.5Vまで放電して、各電池の放電特性を調
べた。結果を図2に示す。
電圧(V)を、また横軸に正極活物質1g当たりの放電
容量(mAh/g)をとって示したグラフであり、同図
よりLiMnO2 とLi2 Mn2 O4 との複合体を正極
活物質として使用した本発明電池BA1は、従来電池た
るLiMnO2 単独を正極活物質とする比較電池BC1
に比し、放電容量が大きく、放電特性に優れていること
が分かる。なお、比較電池BC2の放電容量が極めて小
さいのは、低温焼成したため、正極活物質中に容量を全
く有しない未反応のMn2 O3 が多量に含まれているか
らである。
用する場合の具体例について説明したが、電池の形状に
特に制限はなく、円筒型、角型など、本発明は種々の形
状の非水系電解質電池に適用することができる。
に適用する場合について説明したが、LiMnO2 の放
電容量を増大化した点に本発明の特徴が有ることから明
らかなように、本発明は一次電池にも適用可能なもので
ある。
べて安定なLiMnO2 とLi2 Mn2 O4 との複合体
が正極活物質として使用されているので、マンガンの溶
出が起こりにくく、このため放電容量が大きいなど、本
発明は優れた特有の効果を奏する。
電特性を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】リチウムイオンを吸蔵放出可能な物質又は
金属リチウムを負極材料とする非水系電解質電池であっ
て、正極活物質が、実質的に、リチウムの水酸化物、炭
酸塩又は酸化物とマンガンの酸化物、水酸化物又は炭酸
塩との混合物を、真空中又は非酸化性ガス雰囲気下にて
600〜700°Cで焼成して得た、LiMnO2 とL
i2 Mn2 O4 との複合体からなることを特徴とする非
水系電解質電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15124493A JP3208227B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 非水系電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15124493A JP3208227B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 非水系電解質電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06338320A JPH06338320A (ja) | 1994-12-06 |
JP3208227B2 true JP3208227B2 (ja) | 2001-09-10 |
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ID=15514417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15124493A Expired - Fee Related JP3208227B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 非水系電解質電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3208227B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
CN106025346B (zh) * | 2016-07-21 | 2019-01-11 | 天津巴莫科技股份有限公司 | 锂离子电池复合正极材料及其制备方法和组装的电池 |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP15124493A patent/JP3208227B2/ja not_active Expired - Fee Related
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