JP3331608B2 - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池Info
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- 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
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
もしくはメモリ保持電源としての高エネルギー密度でか
つ高い安全性を有する非水電解質二次電池に関するもの
である。
その電源である電池に対して小形で軽量かつ高エネルギ
ー密度で、更に繰り返し充放電が可能な二次電池の開発
への要求が高まっている。これら要求を満たす二次電池
として、非水電解質二次電池が最も有望である。
結果より各種の材料が提案されいる。代表的なものとし
て、たとえばＭｎＯ2 ，Ｖ2 Ｏ5 ，スピネル型リチウム
マンガン酸化物（一般式ＬｉＭｎ2 Ｏ4 ），ＬｉＣｏＯ
2 等が挙げられる。これらの中でも、資源的に豊富でか
つリチウムに対して約３Ｖと約４Ｖの貴な電位において
２段の充放電挙動をおこなうスピネル型ＬｉＭｎ2 Ｏ4
が実用性のある活物質であるとして盛んに研究されてき
た。
リチウムをはじめとしてリチウムの吸蔵・放出が可能な
Ｌｉ−Ａｌ合金や炭素材料など種々のものが検討されて
いるが、なかでも炭素材料は、安全性が高くかつサイク
ル寿命の長い電池が得られるという利点がある。
リチウムマンガン酸化物(LixMn2 O4 ) などを用い、負
極に炭素材料を用いた電池は、初期充電において正極か
ら脱離したリチウムの一部が炭素材料に吸蔵されたまま
となり放電されなくなるため、電池内の電極容量に比し
て電池容量が小さくなるという問題があった。
ンを吸蔵放出する炭素材料からなる負極を備え、リチウ
ムイオンを含むイオン導電体を電解質とする非水電解質
二次電池において、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２０４であらわさ
れ、前記Ｘが０．１以上、０．８以下であるスピネル型
リチウムマンガン酸化物を正極として用い、前記電解質
はジメチルカーボネイトまたはジエチルカーボネイトの
少なくとも１種を含むことを特徴とする非水電解質二次
電池を定期用することで、上記問題を解決するものであ
る。
電解質二次電池と比較して放電容量が大きくなる。これ
は、負極が初期充放電で吸蔵後放出できないリチウム量
(X) をあらかじめスピネル型リチウムマンガン酸化物
（LiMn2 O4 ) に吸蔵させることで、充放電可能なリチ
ウム量が増大したためである。
する。
ンガン酸化物（LiMn2 O4 ) をつぎのように合成した。
炭酸リチウムと化学合成二酸化マンガンとをリチウム：
マンガン原子比が１：２になるように混合して温度７０
０℃で２５時間、空気中で熱分解した。
記の方法で得られたＬｉＭｎ2 Ｏ4８２重量部に対して
ポリフッ化ビニリデン６．５重量部、グラファイト（ロ
ンザ製SFG6）１０重量部、ケッチェンブラック１．５重
量部および溶剤としてのN-メチル-2- ピロリドンを適量
添加してよく混練し正極合剤ペーストを調製した。この
ペーストを１００メッシュのアルミ金網（線径0.1mm ）
に均一に塗布し、温度８５℃で１０時間熱風乾燥、次い
で温度２５０℃で３０分焼き付けした後、直径16mmの円
板に打ち抜いてＬｉＭｎ2 Ｏ4 電極を試作した。この電
極の理論容量は約１５ｍＡｈである。この電極を電池に
組み込む前に、純リチウムを対極としたビーカーセル中
で約４．５ｍＡｈ放電した。この活物質は分子１モル当
たり、０．３モルのリチウムを過剰に吸蔵しているた
め、組成はＬｉ1.3 Ｍｎ2 Ｏ4 となる。
（ピッチ系炭素）９２重量部に対してポリフッ化ビニリ
デン８重量部および溶剤としてのN-メチル-2- ピロリド
ンを適量添加してよく混練し、負極合剤ペーストを調製
した。このペーストを１００メッシュの銅金網（線径0.
1mm ）に均一に塗布し、温度８５℃で１０時間熱風乾
燥、次いで温度２５０℃で３０分焼き付けした後、直径
16mmの円板に打ち抜いて負極板を試作した。この電極の
初期充放電効率は約７０％、充放電容量は約１５ｍＡｈ
である。すなわち初期充電において約１９．５ｍＡｈの
リチウムを吸蔵するもののその後の放電量は、約１５ｍ
Ａｈとなる。
（以下ではECと表記する）とジメチルカーボネイト（以
下ではDMC と表記する）とジエチルカーボネイト（以下
ではDEC と表記する）を体積比１：１：１で混合した溶
媒に、１モル／ｌの過塩素酸リチウム（ LiClO4 ）を溶
解させた有機電解液（以下では LiClO4 (1M)/EC+DMC+DE
C(1:1:1)と表記する）を用いた。電解液は、前記の正，
負極板およびセパレーターに合計約２００マイクロリッ
ターだけ注液して用いた。
極板および電解液を用いた本発明の有機電解液二次電池
を（Ａ）と呼ぶ。また、前放電処理をしない正極板（組
成LiMn2 O4 ）を用いた以外は、本発明の有機電解液電
池（Ａ）と同様の構成とした従来の電池を（ア）と呼
ぶ。
おいて１は、耐有機電解液性のステンレス鋼板をプレス
によって打ち抜き加工した正極端子を兼ねるケース、２
は同種の材料を打ち抜き加工した負極端子を兼ねる封口
板であり、その内壁には負極３が当接されている。５は
有機電解液を含浸したポリプロピレンからなるセパレー
ター、６は正極であり正極端子を兼ねるケース１の開口
端部を内方へかしめ、ガスケット４を介して負極端子を
兼ねる封口板２の内周を締め付けることにより密閉封口
している。
で、端子電圧が４．１V に至るまで充電して、つづい
て、同じく２．０mAの定電流で、端子電圧が２．７V に
達するまで放電する充放電サイクル寿命試験（温度２５
℃）にかけた。
の電池（Ａ）（図２の○印）は、従来の電池（ア）（図
２の●印）と比較して放電容量が大きい。
炭素材料を用いたが、基本的に限定されず、熱分解炭素
や気相成長炭素材料などのリチウムイオンを吸蔵放出す
る物質を用いることができる。さらに、上記実施例では
分子１モル当たり０．３モルのリチウムを過剰に吸蔵さ
せた正極（組成Li1+X Mn2 O4 (X=0.3) ）を用いる場合
を説明したが、これは電池の容量が最大となるためであ
り、負極に使用する炭素材料の初期充放電効率によっ
て、リチウムの最適な吸蔵量は変化する。例えば、初期
充放電効率が９０％の炭素材料を負極に用いる場合は、
Ｘ＝０．１が最適値となるが、初期充放電効率が５５％
の炭素材料を負極に用いる場合は、Ｘ＝０．８が最適値
となる。上記実施例では、電極にリチウム吸蔵させる方
法として、電気化学的におこなう場合を説明したが、ｎ
−ブチルリチウムなどを用いて化学的に吸蔵させた場合
も同様な結果が得らえる。
機溶媒や固体のイオン導電体も基本的に限定されず、従
来の有機電解液二次電池に用いられているものを用いる
ことが出来る。たとえば、有機溶媒としては非プロトン
溶媒であるエチレンカーボネイトなどの環状エステル類
およびテトラハイドロフラン，ジオキソランなどのエー
テル類があげられ、これら単独もしくは２種以上を混合
した溶媒を用いることが出来る。固体のイオン導電体と
しては、リチウムイオン導電性を有するものであれば用
いることが出来る。その代表的なものとして、ポリエチ
レンオキサイドなどがあげられる。
イオン導電体に溶解される支持電解質も基本的に限定さ
れるものではない。たとえば、 LiAsF6 ， LiClO4 ，Li
BF4，LiPF6 ，LiCF3 SO3 などの１種以上を用いること
ができる。
ボタン形電池であるが、円筒形、角形またはペーパー形
電池に本発明を適用しても同様の効果が得られる。
安全性と優れたサイクル寿命性能を有する高エネルギー
密度の非水電解質二次電池を提供することができるもの
である。
内部構造を示した図。
Claims (1)
- 【請求項１】 リチウムイオンを吸蔵放出する炭素材料
からなる負極を備え、リチウムイオンを含むイオン導電
体を電解質とする非水電解質二次電池であって、Ｌｉ
１＋ｘＭｎ２０４であらわされ、前記Ｘが０．１以上、
０．８以下であるスピネル型リチウムマンガン酸化物を
正極として用い、前記電解質はジメチルカーボネイトま
たはジエチルカーボネイトの少なくとも１種を含むこと
を特徴とする非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03421092A JP3331608B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03421092A JP3331608B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 非水電解質二次電池 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002052216A Division JP2002304995A (ja) | 2002-02-27 | 2002-02-27 | 非水電解質二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05205744A JPH05205744A (ja) | 1993-08-13 |
| JP3331608B2 true JP3331608B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=12407801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03421092A Expired - Lifetime JP3331608B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3331608B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001266874A (ja) * | 2000-03-16 | 2001-09-28 | Toho Titanium Co Ltd | リチウムイオン二次電池 |
-
1992
- 1992-01-24 JP JP03421092A patent/JP3331608B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05205744A (ja) | 1993-08-13 |
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