JP3301026B2 - リチウム電池 - Google Patents
リチウム電池Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Description
細には充放電可能なリチウム二次電池に関し、特に大容
量放電が可能な正極活物質に関するものである。
合金を負極活物質とする非水電解液電池は、負極金属イ
オンの正極活物質へのインサーションもしくはインター
カレーション反応によって、その大放電容量と充電可逆
性を両立させている。従来から、リチウムを負極活物質
として用いる二次電池としては、二硫化チタンなどの硫
化物を正極活物質に用いた電池が提案されているが、こ
れらは電圧が低く、またリチウムイオン導電性が悪く充
放電容量、ひいては充放電エネルギーも十分とはいえな
かった。
リチウムを含有する化合物を正極活物質とすることが提
案されており、例えばLiCoO2(mizushima et al.,
Mat.Res.Bull., 15, 783 (1990)など)などが研究され
ている。しかし、リチウムイオン導電性は十分ではな
く、活物質利用率が悪いという問題点を有しており、ま
た特にLiCoO2は原材料のコバルト化合物が非常に
高価であるという欠点があった。
現状の問題点を改良して、小形で充放電エネルギーが大
きいリチウム電池を安価に提供することにある。
ために、本発明リチウム電池では、組成式Li2CuO2
で与えられる複酸化物からリチウムの脱離を行なった化
合物を正極活物質とし、リチウムまたはその化合物を負
極活物質とし、前記正極活物質および前記負極活物質に
対して化学的に安定であり、かつリチウムイオンが前記
正極活物質あるいは前記負極活物質と電気化学反応をす
るための移動を行ない得る物質を電解質物質としたこと
を特徴としている。
しかもリチウムイオン導電性に優れていて活物質利用率
の高い、高エネルギー密度電池用材料を鋭意探索した結
果、上述のように組成式Li2CuO2で与えられる複酸
化物からリチウムの脱離を行なった化合物を正極活物質
として用いることにより、従来のリチウム電池より充放
電エネルギーが大きく、サイクル性に優れたリチウム電
池を構成できることを確かめ、その認識の下に本発明を
完成した。
電池と比べて大容量になっている理由は、複酸化物Li
2CuO2およびこの複酸化物からリチウムの脱離を行な
った化合物が、十分に高いリチウムイオン導電性を有し
ており、充放電における活物質利用率が非常に高いため
と推察される。
には、塩素、臭素などの酸化剤を用いて化学的な方法で
行なうことが可能であるが、この場合反応物と生成物、
副生成物などの分離が必要である。例えば、下の例では
Li2-xCuO2とLiClが混合状態で得られるため、
溶解度などの物理的性質の差から分離を行なう必要があ
る。
CuO2+XLiCl
と、酸化還元反応が別の場所で行なわれるために反応物
と生成物の分離を行なう必要がなく、また電圧および電
流の操作によって反応の進行が簡単に制御可能である、
などの利点を有している。特に、Li2CuO2を正極活
物質として電池を構成してから、初期充電を行なうこと
によりリチウムの脱離を電気化学的に行なう方法を用い
ると、目標とする化合物を正極活物質として含む電池を
簡便に構成することができる。
トに代わり安価な銅を利用できることも、産業上の価値
が高い。
は、前記複酸化物粉末とポリテトラフルオロエチレンの
ごとき結着剤粉末との混合物をステンレスなどの支持体
上に圧着成型する、あるいは、かかる混合物粉末に導電
性を付与するためアセチレンブラックのような導電性粉
末を混合し、これにさらにポリテトラフルオロエチレン
のような結着剤粉末を所要に応じて加え、この混合物を
金属容器に入れる、あるいは前述の混合物をステンレス
などの支持体に圧着成型する、あるいは前述の混合物を
スラリー状にして金属基板上に塗布する、などの手段に
よって形成される。
ム電池のそれと同様にシート状として、またはそのシー
トをニッケル、ステンレスなどの導電体網に圧着して負
極として形成される。また負極活物質としては、リチウ
ム以外にリチウム−アルミニウム合金などのリチウム合
金を用いることができる。さらに炭素など、いわゆるロ
ッキングチェア電池用の負極を用いることもでき、充電
反応により正極から供給されるリチウムイオンをドープ
し、炭素−リチウム負極などとすることができる。
ン、2−メチルテトラヒドロフラン、エチレンカーボネ
ート、メチルホルメート、ジメチルスルホキシド、プロ
ピレンカーボネート、アセトニトリル、ブチロラクト
ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネートなどの有機溶媒に、LiAsF6、
LiBF4、LiPF6、LiAlCl4、LiClO4な
どのルイス酸を溶解した非水電解質溶液、あるいは固体
電解質などが使用できる。
スなど)などの他の要素についても従来公知の各種材料
が使用でき、特に制限はない。
説明するが、本発明はこれらによりなんら制限されるも
のではない。なお、実施例において電池の作成および測
定はアルゴン雰囲気下のドライボックス中で行なった。
コイン型電池の断面図であり、図中1は封口板、2はガ
スケット、3は正極ケース、4は負極、5はセパレー
タ、6は正極合剤ペレットを示す。
Li2CuO2を用いた。まずCuOとLiOH・H2O
を1:2のモル比で混合、420℃で8時間焼成した。
次にこの焼成粉末を粉砕し、再度700℃で4日間焼成
して、黒色の粉末を得た。この試料をA1とする。A1
粉末のX線回折ピークはジョイント コミニティーオブ
パワー ディフレクション スタンダーズ(Joint co
mmittee of powderdiffraction standards)の38−9
17に登録されたパターンと一致し、A1はLi2Cu
O2と同定された。
ブラック粉末)、結着剤(ポリテトラフルオロエチレ
ン)と共に混合の上、ロール成型し、正極合剤ペレット
6(厚さ0.5mm、直径15mm)とした。まず、ス
テンレス製の封口板1上に金属リチウムの負極4を加圧
配置したものをポリプロピレン製ガスケット2の凹部に
挿入し、負極4の上にポリプロピレン製で微孔性のセパ
レータ5、正極合剤ペレット6をこの順序に配置し、電
解液としてエチレンカーボネートとプロピレンカーボネ
ートの等容積混合溶媒にLiPF6を溶解させた1規定
溶液を適量注入して含浸させた後に、ステンレス製の正
極ケース3を被せてかしめることにより、厚さ2mm、
直径23mmのコイン型電池を作製した。
/cm2の電流密度で4.5Vまで充電しその後1.5
Vまで放電させた際の充放電曲線を図2および表に示
す。2.6V付近で平坦な放電曲線を描いており、高エ
ネルギー密度電池として利用できる利点を有している。
放電電流密度で3.0V−4.5Vの電圧規制充放電さ
せた際の容量維持率(放電容量値を第一回目の放電容量
値で割った割合(%))を表に示す。これから明らかな
ようにサイクルによる容量低下が少ないことがわかる。
i2CuO2を用いる他は、実施例1と同様にしてリチウ
ム電池を作製した。
Oを1:2のモル比で水に溶解させ、1時間撹拌した
後、水を蒸発させ、得られた灰色粉末を420℃で8時
間、さらに700℃で4日間焼成して、黒色の粉末を得
た。この試料をA2とする。A2粉末のX線回折ピーク
はいずれもジョイント コミニティー オブ パワーデ
ィフレクション スタンダーズ(Joint committee of p
owder diffraction standards)の38−917に登録
されたパターンと一致し、A2はLi2CuO2と同定さ
れた。
0.1mA/cm2の電流密度で4.2Vまで充電し、
その後0.5mA/cm2の電流密度で1.5Vまで放
電させた際の充放電特性を表に示す。2.5V付近で平
坦な放電曲線を描いており、高エネルギー密度電池とし
て利用できる利点を有している。
放電電流密度で各々3.0V−4.5Vの電圧規制充放
電させた際の容量維持率(放電容量値を第一回目の放電
容量値で割った割合(%))を表に示す。これから明ら
かなようにサイクルによる容量低下が少ないことがわか
る。
ウムの脱離条件が異なる電池の特性について示したが、
これらの合成方法、リチウムの脱離条件に限定されるも
のではなく、組成式Li2CuO2で与えられる複酸化物
からリチウムの脱離を行なった化合物を正極活物質とし
て用いる場合は同様な効果を生じることは言うまでもな
い。
iCoO2を用いる他は、実施例1と同様にしてリチウ
ム電池を作成した。
混合し、900℃で1日間焼成して、黒色の粉末を得
た。この試料をB1とする。B1粉末のX線回折ピーク
は、いずれもジョイント コミニティー オブ パワー
ディフレクション スタンダーズ(Joint committee
of powder diffraction standards)の16−427に
登録されたパターンと一致し、B1はLiCoO2と同
定された。
活物質とする電池を0.5mA/cm2の電流密度で
4.5Vまで充電しその後1.5Vまで放電させた際の
充放電特性を表に示す。
〜2で作製した電池は充電容量が大きく、優れた性能を
示すことがわかる。
小形で充放電エネルギーが大きいリチウム電池を安価に
構成することができ、携帯用の種々の電子機器の電源を
始め、様々な分野に利用できるという利点を有する。
を示す断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 組成式Li2CuO2で与えられる複酸化
物からリチウムの脱離を行なった化合物を正極活物質と
し、リチウムまたはその化合物を負極活物質とし、前記
正極活物質および前記負極活物質に対して化学的に安定
であり、かつリチウムイオンが前記正極活物質あるいは
前記負極活物質と電気化学反応をするための移動を行な
い得る物質を電解質物質としたことを特徴とするリチウ
ム電池。 - 【請求項2】 前記リチウムの脱離が電気化学的に行な
われることを特徴とする請求項1記載のリチウム電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28057992A JP3301026B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28057992A JP3301026B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | リチウム電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06111821A JPH06111821A (ja) | 1994-04-22 |
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Family
ID=17627008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28057992A Expired - Lifetime JP3301026B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | リチウム電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3301026B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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---|---|---|---|---|
JPH10158017A (ja) * | 1996-11-29 | 1998-06-16 | Sharp Corp | リチウムニッケル銅複合酸化物とその製造法及びその用途 |
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KR20210034391A (ko) * | 2019-09-20 | 2021-03-30 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지용 양극재에 포함되는 비가역 첨가제, 이를 포함하는 양극재, 및 양극재를 포함하는 이차전지 |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP28057992A patent/JP3301026B2/ja not_active Expired - Lifetime
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