JP3340515B2 - リチウム電池 - Google Patents
リチウム電池Info
- Publication number
- JP3340515B2 JP3340515B2 JP17867393A JP17867393A JP3340515B2 JP 3340515 B2 JP3340515 B2 JP 3340515B2 JP 17867393 A JP17867393 A JP 17867393A JP 17867393 A JP17867393 A JP 17867393A JP 3340515 B2 JP3340515 B2 JP 3340515B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lithium
- active material
- electrode active
- positive electrode
- 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
Links
Classifications
-
- 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
なリチウム電池に関する。
チウム電池は、高いエネルギーを有することから、数々
の方面でその二次電池化が試みられてきた。負極活物質
に純金属リチウムを用いた場合、充放電の繰り返しに伴
う負極リチウムの針状析出、いわゆるデンドライトの生
成が問題となっている。即ち、針状析出したリチウムが
セパレータを突き破り正極に到達することによって電池
内部での短絡が起こり、電池性能が著しく低下する性能
面と、内部短絡によって過大な電流が流れ、温度の異常
上昇で有機電解液の揮発が起こり、電池内圧上昇が最悪
の場合、破裂、爆発を引き起こすと言った安全性の面で
問題となっている。特に安全性の面では、電池の破裂後
は化学的に活性で反応性の高い金属リチウムが空気中の
水分と反応し、Li+H2O→LiOH+1/2H2によ
って水素ガスと反応熱がさらに安全性を低下させる。
するために、一応の対策として負極にLi−Al合金な
どのリチウム合金や充放電に伴い、リチウムイオンの収
容、放出が可能なリチウムイオン保持体、例えばリチウ
ム−グラファイトインターカレート化合物が負極に用い
られている。しかし、このような場合、負極の放電およ
び充電時の過電圧が大きく、特にリチウム−グラファイ
トインターカレート化合物は、放電又は充電の進行に伴
う電位変化が大きく、放電作動電圧が低下すること、充
電終止電圧を高く設定しなければならないことがデメリ
ットとなる。放電作動電圧が低下すると、高エネルギー
であるリチウム電池の特長がスポイルされる。
電時の電位平坦性に優れた活物質、いわゆる4V級リチ
ウム電池の活物質が登場し、実用化されている。一般に
4V級リチウム電池の正極活物質には、LiCoO2や
LiNiO2等がある。近年の電子デバイスの発展に伴
って、その電子デバイスの電源となる電池に対する高エ
ネルギー密度化が強く要望されている。
ー密度化を可能とする正極活物質を備えたリチウム電池
を提供することを目的とするものである。
に本発明は、含リチウムコバルトフッ化酸化物を正極活
物質として用い、リチウムあるいはリチウム合金あるい
はリチウムイオンを電気化学的に収容、放出が可能なリ
チウムイオン保持体からなる負極活物質を用い、リチウ
ムイオン伝導が可能な固体状あるいは液体状の電解質を
用いるリチウム電池であって、前記含リチウムコバルト
フッ化酸化物は、化学式がLiwCoxOyFz(w≒1、
x≒1、y≒2、0<z≦0.0001)で表わされる
ものであり、かつ、LiwCoxOyがNF3ガス等のフッ
素化剤でフッ素化処理されたものである、ことを特徴と
する。
由について説明する。w≒1、x≒1、y≒2、0<z
≦0.0001としたのは、LiCoO2をフッ素化し
たときに、zが0.0001を上回るとフッ素のリチウ
ムとの強い反応性により、充放電可逆性が低下してしま
うためである。
CoxOyFz(w≒1、x≒1、y≒2、0<z≦0.
0001)で表わされる含リチウムコバルトフッ化酸化
物であり、かつ、LiwCoxOyをNF3ガス等のフッ素
化剤でフッ素化処理したものであることにより、フッ素
化反応が粒子の表面層の方から結晶構造の基本骨格を崩
すことなく進行し、O原子とF原子の一部置換、又はN
F3の吸着、フッ素の結晶格子内への進入などが起こる
ために、F原子による正極電位が高くなり、電池電圧お
よび放電作動電圧が高くなるように作用するものと考え
られる。
発明を実施したリチウム電池の断面図である。1は集電
体を兼ねた正極ケース、2は正極活物質層で、本実施例
では正極活物質として含リチウムコバルトフッ化酸化物
(以下「LiwCoxOyFz」という)を用い、これと導電
助剤であるアセチレンブラック(以下「AB」という)
とポリテトラフロロエチレン樹脂(以下「PTFE」と
いう)との混練物成形体に電解液が含浸されているもの
である。3はポリエチレン微多孔膜からなるセパレー
タ、4は負極活物質で金属リチウムを用いた。5は集電
体を兼ねた負極キャップ、6は絶縁封口樹脂である。
極活物質LiwCoxOyFzと導電助剤ABとを十分均質
になるように混合し、そこへPTFEを投入し、よく混
練する。配合比は、LiwCoxOyFz:AB:PTFE
=80:15:5(重量比)とし、この混練物をシート状
に圧延し、ディスク状に切り出した物、即ち正極活物質
層2を正極ケース1に配置する。正極活物質層2中のL
iwCoxOyFz量は200mgとした。正極活物質層2
の周囲に絶縁封口樹脂6を配置する。次に正極活物質層
2に電解液としての1mol/dm3のLiClO4を溶
解したプロピレンカーボネートと1,2−ジメトキシエ
タンの混合溶液(混合体積比1:1)を0.1mlを滴
下し、その上からセパレータ3を配置し、さらにその上
から上記電解液を0.1ml滴下する。一方、厚さ0.
1mmの金属リチウムを負極活物質4として正極活物質
層2と同様ディスク状に切断し、負極キャップ5に圧着
したものを、正極ケース1の上にかぶせ、絶縁封口樹脂
6の部分で正極ケース1をかしめて電池が組立てられ
る。
Fzの調製方法を説明する。炭酸リチウムあるいは硝酸
リチウムと、炭酸コバルトあるいは硝酸コバルトとをL
i:Coのモル比が1:1となるように混合された固体
−固体反応による熱分解生成物を得る。この生成物を、
フッ素化剤としてNF3 ガスを用い、10torrの圧
力で100℃、1時間保持し、フッ素化処理を施した。
このようにして得られたLiwCoxOyFzのX線回折分
析結果を図2に示す。ASTMカード16−427(L
iCoO2)とのマッチングの結果、 LiCoO2 の単
一相であることが確認された。従って、フッ素化処理を
行っても、結晶構造の基本骨格は崩されることなく、O
原子とF原子とが置換されているといえる。
分光分析(XPS)結果を図3〜図5に示す。フッ素化
処理を行うことにより、F1sのピークが増大し、Co
2p、O1sのピークに変化がないことから、各元素の
結合を変えることなくフッ素化反応が進行したことがわ
かる。更に、その試料LiwCoxOyFzをエッチングす
ることにより、F1sのピークが小さくなっていくこと
も認められており、フッ素化は試料粒子表面層の方がよ
り多く進行しているものと考えられる。このLiwCox
OyFzのSEM観察の結果からは、フッ素化処理前後で
試料表面形態に変化が認められなかった。フッ素化処理
後の化学分析値からその組成はほぼLiCoO2F
0.0001 であることがわかった。
0.0001 を正極活物質に用いた本発明のリチウム電池
(以下「本発明品」という)と、従来の正極活物質を用
いたリチウム電池(以下「従来品」という)とを比較す
るために電池の基本的な放電、充電テストを行った。こ
こで、従来の正極活物質とは、炭酸リチウムあるいは硝
酸リチウムと、炭酸コバルトあるいは硝酸コバルトとを
モル比でLi:Co=1:1となるように混合したもの
の固体−固体反応による熱分解生成物で、フッ素化処理
を行っていない正極活物質のことである。
特性を示す。放電電流値は、両者の差がわかりやすいよ
うにやや高めの電流値5mAとした。終止電圧2.5
V、テスト温度25℃とした。図6の横軸は、正極活物
質1gあたりの放電容量即ち、比容量で示してある。図
6からわかることは、本発明品は、従来品に比べて放電
作動電圧(放電電圧の平坦部)が約30mV上昇してい
ることであり、これは本発明品の正極活物質がフッ素化
されることにより、O原子がF原子に置換、又はNF3
の吸着、フッ素の結晶格子内への進入などが起こってい
るために、F原子による正極還元電位が高くなったもの
と考えられる。尚、本発明品を数十回繰り返し充放電を
行ったが、特に大きな容量低下を起こさず、安定に充放
電容量が推移した。
oxOyFz(w≒1、x≒1、y≒2、0<z≦0.0
001)で表わされる含リチウムコバルトフッ化酸化物
であり、かつ、LiwCoxOyをNF3ガス等のフッ素化
剤でフッ素化処理したものであることにより、リチウム
電池を高電圧、高エネルギー密度化することができる点
で優れている。
わず、リチウム二次電池のほかリチウム一次電池にも適
用することができ、さらに、電解質は電解液に限らず、
固体電解質を用いた電池系でも効果が優れている。
である。
oxOyFzのX線回折図である。
oxOyFzのX線光電子分光分析結果F1sを示す図で
ある。
oxOyFzのX線光電子分光分析結果Co2pを示す図
である。
oxOyFzのX線光電子分光分析結果O1sを示す図で
ある。
4は負極活物質、5は負極キャップ、6は絶縁封口樹脂
Claims (1)
- 【請求項1】含リチウムコバルトフッ化酸化物を正極活
物質として用い、リチウムあるいはリチウム合金あるい
はリチウムイオンを電気化学的に収容、放出が可能なリ
チウムイオン保持体からなる負極活物質を用い、リチウ
ムイオン伝導が可能な固体状あるいは液体状の電解質を
用いるリチウム電池であって、 前記含リチウムコバルトフッ化酸化物は、化学式がLi
wCoxOyFz(w≒1、x≒1、y≒2、0<z≦0.
0001)で表わされるものであり、かつ、LiwCox
OyがNF3ガス等のフッ素化剤でフッ素化処理されたも
のである、ことを特徴とするリチウム電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17867393A JP3340515B2 (ja) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17867393A JP3340515B2 (ja) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | リチウム電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0737617A JPH0737617A (ja) | 1995-02-07 |
JP3340515B2 true JP3340515B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=16052565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17867393A Expired - Lifetime JP3340515B2 (ja) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | リチウム電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3340515B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009164139A (ja) * | 2009-04-20 | 2009-07-23 | Toyo Tanso Kk | 非水電解液二次電池用正極活物質の製造方法 |
JP2009164138A (ja) * | 2009-04-20 | 2009-07-23 | Toyo Tanso Kk | 非水電解液二次電池用正極活物質 |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5932374A (en) * | 1997-12-04 | 1999-08-03 | Telcordia Technologies, Inc. | Lithium magnesium manganese oxy-fluorides for Li-ion rechargeable battery electrodes |
EP1049183B1 (en) | 1998-11-10 | 2011-08-03 | Panasonic Corporation | Lithium secondary cell |
KR100307164B1 (ko) * | 1999-06-12 | 2001-11-01 | 김순택 | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 그를 포함하는 리튬 이차 전지 |
KR100464313B1 (ko) * | 1999-11-06 | 2004-12-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬망간산화물, 그 제조방법 및 그를 활물질로서채용하는리튬2차전지 |
CA2369030C (en) | 2001-01-23 | 2006-02-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Positive electrode active material and lithium ion secondary battery |
WO2003069702A1 (fr) * | 2002-02-15 | 2003-08-21 | Seimi Chemical Co., Ltd. | Materiau actif d'electrode positive particulaire pour une pile au lithium secondaire |
JP4746846B2 (ja) * | 2004-04-14 | 2011-08-10 | パナソニック株式会社 | リチウムイオン電池用負極活物質、その製造方法およびリチウムイオン電池 |
EP2921455A1 (en) * | 2014-03-20 | 2015-09-23 | Karlsruher Institut für Technologie | Oxyfluoride compounds for lithium-cells and batteries |
JP6872705B2 (ja) * | 2015-07-23 | 2021-05-19 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 正極活物質、および、電池 |
EP3352262B1 (en) | 2015-09-16 | 2019-10-16 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Positive electrode active material and battery |
WO2017047020A1 (ja) | 2015-09-16 | 2017-03-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電池 |
JP6846627B2 (ja) * | 2015-09-16 | 2021-03-24 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 正極活物質、および、電池 |
WO2017047015A1 (ja) * | 2015-09-16 | 2017-03-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電池 |
JP6793355B2 (ja) | 2015-09-16 | 2020-12-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電池 |
JP6793354B2 (ja) | 2015-09-16 | 2020-12-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電池 |
WO2017047023A1 (ja) | 2015-09-16 | 2017-03-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電池 |
WO2017047022A1 (ja) | 2015-09-16 | 2017-03-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 正極活物質、および、電池 |
WO2017047016A1 (ja) * | 2015-09-16 | 2017-03-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 正極活物質、および、電池 |
JP6979586B2 (ja) * | 2016-11-15 | 2021-12-15 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電池用正極活物質、および、電池用正極活物質を用いた電池 |
JP6952251B2 (ja) * | 2016-11-15 | 2021-10-20 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電池用正極活物質、および、電池 |
JP6964246B2 (ja) | 2016-12-02 | 2021-11-10 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 正極活物質、および、正極活物質を用いた電池 |
JP7065341B2 (ja) | 2017-01-19 | 2022-05-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 正極活物質、および、電池 |
JP6952247B2 (ja) | 2017-01-19 | 2021-10-20 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 正極活物質、および、電池 |
JP2020107601A (ja) * | 2018-12-27 | 2020-07-09 | エルジー・ケム・リミテッド | コバルト酸リチウム正極活物質及びそれを用いた二次電池 |
CN115398676A (zh) * | 2020-04-10 | 2022-11-25 | 株式会社半导体能源研究所 | 正极活性物质、正极、二次电池、电子设备及车辆 |
-
1993
- 1993-07-20 JP JP17867393A patent/JP3340515B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009164139A (ja) * | 2009-04-20 | 2009-07-23 | Toyo Tanso Kk | 非水電解液二次電池用正極活物質の製造方法 |
JP2009164138A (ja) * | 2009-04-20 | 2009-07-23 | Toyo Tanso Kk | 非水電解液二次電池用正極活物質 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0737617A (ja) | 1995-02-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3340515B2 (ja) | リチウム電池 | |
USRE44489E1 (en) | Electrolytic solution and battery | |
US5051325A (en) | Secondary battery | |
CN100524907C (zh) | 负极活性材料和使用该负极活性材料的电池 | |
CA2295987A1 (en) | Lithium ion electrochemical cell | |
US5834139A (en) | Negative electrode material for use in lithium secondary batteries and lithium secondary batteries incorporating this material | |
JP3276451B2 (ja) | リチウム電池 | |
EP0743692A1 (en) | A material for use in the positive electrodes of lithium batteries, its manufacture, and lithium batteries incorporating this material | |
JP2007052935A (ja) | 非水電解質電池 | |
JPH07302588A (ja) | リチウム二次電池用負極およびその製造方法 | |
JPH08250108A (ja) | リチウム二次電池用負極の製造方法およびリチウム二次電池 | |
KR20040025600A (ko) | 음극 재료 및 이를 사용하는 전지 | |
JP3721734B2 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
JPH11120993A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP4359977B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2001223023A (ja) | リチウム2次電池 | |
JP2003151559A (ja) | 有機電解液電池 | |
JP4362909B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP3451602B2 (ja) | 非水電解質電池 | |
Santos-Peña et al. | Mg 2 Si and MSi 2 (M= Ca, Fe) silicon alloys as possible anodes for lithium batteries | |
JPH08106920A (ja) | リチウム二次電池 | |
JP2000113907A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP3048953B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP3311550B2 (ja) | リチウム二次電池 | |
JP2523997B2 (ja) | 非水電解質二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070816 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080816 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090816 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100816 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110816 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120816 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120816 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130816 Year of fee payment: 11 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |