JP4573098B2 - 非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池 Download PDF

Info

Publication number
JP4573098B2
JP4573098B2 JP2004257545A JP2004257545A JP4573098B2 JP 4573098 B2 JP4573098 B2 JP 4573098B2 JP 2004257545 A JP2004257545 A JP 2004257545A JP 2004257545 A JP2004257545 A JP 2004257545A JP 4573098 B2 JP4573098 B2 JP 4573098B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
positive electrode
secondary battery
active material
electrolyte secondary
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 - Fee Related
Application number
JP2004257545A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006073434A (ja
Inventor
小東  朋子
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.)
GS Yuasa International Ltd
Original Assignee
GS Yuasa International 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 GS Yuasa International Ltd filed Critical GS Yuasa International Ltd
Priority to JP2004257545A priority Critical patent/JP4573098B2/ja
Publication of JP2006073434A publication Critical patent/JP2006073434A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4573098B2 publication Critical patent/JP4573098B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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

本発明は、非水電解質二次電池に関する。
各種機器の電源への非水電解質二次電池の利用が広がっている。そして、非水電解質二次電池への高エネルギー密度化の要望が強まっている。そこで、電池電圧をより高くする試みがあり、その中から「5V級正極活物質」が発見された。ここで「5V級正極活物質」とは、充放電曲線の電位プラトーが4.5V(vs.Li/Li)以上である正極活物質を意味し、例えば特許文献1に記載されているように、LiMn1.5Ni0.5等が知られている。
5V級正極活物質を用いた非水電解質二次電池は、電圧が高く、高エネルギー密度電池が得られるという利点があるが、一方では、充放電サイクルに伴う容量低下が著しいという問題があった。
また、正極活物質として、5V級正極活物質と4V級正極活物質とを混合して用いる技術が、特許文献2に開示されている。
特開2001−143704公報 特開2001−43859公報
負極活物質にリチウムイオンを挿入・脱離可能なグラファイト等の炭素材料を用いた非水電解質二次電池において、優れた充放電サイクル特性を得るためには、負極表面に安定な被膜(SEI=Solid Electrolyte Interface)が形成される必要がある。
例えば、正極活物質にスピネル型LiMn(いわゆる「4V級正極活物質」)を用い、負極活物質にグラファイト等の炭素材料を用いた非水電解質二次電池においては、正極と負極の電位は図1に示したように変化する。この非水電解質二次電池では、充電初期(図1の破線の囲み部参照)に、電解質の溶媒やビニレンカーボネート(VC)等の被膜形成促進剤が負極で還元分解され、負極表面に安定な被膜(SEI)が形成され、この被膜により負極表面が不活性化され、SEI被膜が形成された後は、負極表面での電解液の分解が抑制され、充放電サイクル特性が優れた非水電解質二次電池が得られる。
ところが、正極活物質にLiMn1.5Ni0.5(いわゆる「5V級正極活物質」)を用い、負極活物質にグラファイト等の炭素材料を用いた非水電解質二次電池においては、正極と負極の電位は図2に示したように変化する。図2に示すように、充電開始直後には、正極電位が4.5V以上になる(図2の破線の囲み部参照)ため、電解質の溶媒やビニレンカーボネート(VC)等の被膜形成促進剤が負極表面で還元分解される前に、正極でガス発生を伴いながら酸化分解されてしまう。その結果、極板間にガスがたまり、電流分布が不均一になり、容量が低下する。また、負極表面上に不均一な被膜が形成され、リチウムデンドライトの生成が促進される。さらに、負極での電流密度が不均一になり、容量が低下する。その結果、充放電サイクル特性が著しく低下するという問題があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、高い作動電圧を確保した上で、負極表面上に安定な被膜を確実に形成し、充放電サイクル特性を改善することを目的とする。
なお、4V級正極活物質と5V級正極活物質とを混合し、かつ4V級正極活物質を10〜90重量%とする技術が、上記特許文献2に開示されている。特許文献2では、4V級正極活物質のみを用いた場合には、放電深度が深くなると結晶構造が崩壊するために充放電サイクル特性が低下するので、それを防ぐために5V級正極活物質を添加することにより、4V級正極活物質の放電深度が深くならないようにしたものである。
すなわち、特許文献2に開示されている技術は、「4V級正極活物質」特有の問題点を解決しようとしたもので、本発明が解決しようとしている「5V級正極活物質」特有の問題点とは全く異なるため、単純に両者の充放電サイクル特性を比較することに技術的意味はない。
本発明者らは、高い作動電圧を確保した上で、負極表面上に安定な被膜を確実に形成し、充放電サイクル特性を改善するために、鋭意研究を重ねた。その結果、非水電解質二次電池において、正極が5V級正極活物質と4.5V(vsLi/Li)未満の充電領域において50mAh/g以上の初期充電電気量を有する第2成分の正極活物質を含み、第2成分の正極活物質が、正極活物質合計重量に対して1〜9重量%の極めて限られた範囲にすると、高い作動電圧が確保され、かつ充放電サイクル特性が著しく向上することを見出した。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。
すなわち、請求項1の発明は、正極に5V級正極活物質を含有するとともに、負極にリチウムイオンを挿入・脱離可能な負極活物質を備え、充電終止時の正極電位が4.5V(vsLi/Li)以上である非水電解質二次電池であって、前記正極は、第2成分として、4.5V(vsLi/Li)未満の充電領域において50mAh/g以上の初期充電電気量を有する正極活物質を含有し、前記第2成分の正極活物質が、正極活物質合計重量に対して1〜9重量%であることを特徴とする。
本発明の非水電解質二次電池において、正極活物質が、5V級正極活物質としてLiMn1.5Ni0.5と4V級正極活物質としてLiMnとを含有する場合を例にとって説明すると、正極と負極の電位は、例えば図3に示したように変化する。図3に示すように、充電初期には4V級正極活物質からリチウムイオンが放出されるから、正極電位は4.5V以上には上昇しない。
したがって、充電初期に、電解質の溶媒やビニレンカーボネート(VC)等の被膜形成促進剤が正極で酸化分解されることなく、負極表面で還元分解されて負極表面に安定な被膜が形成され(図3の破線の囲み部参照)、この被膜により負極表面が不活性化されて、電解質の溶媒の分解が抑制される。その結果、充放電サイクル特性が著しく向上する。
本発明の非水電解質二次電池は、正極が、5V級正極活物質と、4.5V(vsLi/Li)未満の充電領域において50mAh/g以上の初期充電電気量を有する第2成分の正極活物質を含有する。
ここで「5V級正極活物質」とは、充放電曲線の電位プラトーが4.5V(vs.Li/Li)以上である正極活物質である。具体的には、LiNiMn2−x−yMe(0.45≦x≦0.55、0<y≦0.2、Me=Ti、Al、Fe、Cu)、LiCoPO、LiMeMn2−x(0.45≦x≦0.55、Me=Co、Fe、Cr、Cu)、LiCoMnOなどを用いる。これらの中ではLiNiMn2−x−yMeが好ましい。
また、第2成分としての4.5V(vsLi/Li)未満の充電領域において50mAh/g以上の初期充電電気量を有するの正極活物質としては、LiMn、LiMeO(但し、MeはCo、Ni、Mnからなる群から選ばれる少なくとも1種である)、LiFePO、LiV、LiMn12などが例示される。
そして、本発明では、4.5V(vsLi/Li)未満の充電領域において50mAh/g以上の初期充電電気量を有する第2成分の正極活物質の含有量が、正極活物質合計重量に対して1〜9重量%とする。第2成分の正極活物質が1重量%未満の場合には、その含有量が少なすぎるために、充電開始後すぐに正極の電位が4.5Vまで上昇し、正極で電解質の溶媒や被膜形成促進剤の酸化分解反応が起きてしまうために、負極表面上に十分な被膜が形成されない傾向にあるからである。言い換えれば、1重量%未満では、均一に被膜形成がされる前に正極で酸化分解が起こってガスが発生してしまうのである。
他方、第2成分の正極活物質の含有量が9重量%よりも多い場合には、第2成分の正極活物質のために、5V級の放電容量(高い電圧での放電容量)が低下するとともに、第2成分の正極活物質を5V領域で充放電させた場合、第2成分の正極活物質の劣化が著しいために、充放電サイクルによる容量低下が大きくなるからである。
本発明の非水電解質二次電池では、負極には、リチウムイオンを挿入・脱理可能な負極活物質を備える。
負極活物質としては、特に限定されず、例えば公知のコークス類、ガラス状炭素類、グラファイト類、難黒鉛化性炭素類、熱分解炭素類、炭素繊維などの炭素質材料、あるいは金属リチウム、リチウム合金、ポリアセン等を単独でまたは二種以上を混合して使用することができるが、特に、安全性の高さから炭素質材料を用いるのが望ましい。
非水電解質としては、非水電解液又は固体電解質のいずれも使用することができる。非水電解液を用いる場合には特に限定されず、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γーブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキソラン、ブチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート、2−メチル−γ−ブチルラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、3−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、ジプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルイソプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート等を単独でまたは二種以上混合して使用することができる。
非水電解液の溶質としての電解質塩は、特に限定されず例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiAsF、LiCFCO、LiCFSO、LiCFCFSO、LiCFCFCFSO、LiN(SOCF、LiN(SOCFCF、LiN(COCF、LiN(COCFCFLiBF、LiBC、LiPF(CおよびLiPF(CFCF等を単独でまたは2種類以上を混合して使用することができる。
電解質塩の非水電解液に対する溶解量は、特に限定されないが、0.2〜2.5mol/lが好ましい。特に、0.8〜2.0mol/lとすることがより好ましい。
固体電解質としては、公知の固体電解質を用いることができ、例えば無機固体電解質、ポリマー固体電解質を用いることができる。
さらに、本発明では非水電解質に、ビニレンカーボネートや、フェニルエチレンカーボネート、ジフェニルビニレンカーボネート等の炭酸ビニレン誘導体を含有することが望ましい。これらの化合物を含有すると、充電初期に負極上に形成される被膜の安定性が高まり、電解質の分解がさらに抑制されるからである。
ビニレンカーボネートや炭酸ビニレン誘導体の添加量は、特に限定されないが、好ましくは、非水電解質の全重量に対して0.1重量%以上3重量%以下であり、さらに好ましくは0.2重量%以上2重量%以下であり、特に好ましくは0.3重量%以上1重量%以下である。
以下、実施例によって本発明を更に詳しく説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
<5V級正極活物質の合成>
5V級の正極活物質であるスピネル型リチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物を固相法により合成した。出発物質には水酸化リチウム一水和物、電解二酸化マンガン、硝酸ニッケルを用いた。これらの出発物質をそれぞれ、モル比でLi:Mn:Ni=1:1.5:0.5になるように秤量し、混合した後、空気中500℃で仮焼した。その後、酸素中700℃で20時間焼成することで複合酸化物を得た。この複合酸化物の同定には、粉末X線回折測定、イオンクロマトグラフ及び原子吸光分析を用いた。その結果、得られた複合酸化物は、LiNi0.5Mn1.54であることを確認した。
<実施例1−1の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiMn24を、LiNi0.5Mn1.54:LiMn24=99:1(重量比)となるように混合して正極活物質とした。この正極活物質90重量%に、導電剤としてのアセチレンブラック4重量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)6重量%、さらに溶剤であるN−メチル−2ピロリドン(NMP)を加えて湿式混合してスラリー状にした。このスラリー状の塗液を、厚さ15μmのアルミニウム箔両面に塗布し、120℃で乾燥後、プレスして正極板を得た。
次に、負極板を作製した。黒鉛50重量%、PVdF5重量%、NMP45重量%を混合してペーストとし、このペーストを集電体としての厚さ10μmの銅箔に塗布し、130℃で乾燥後、プレスして負極板を得た。
以上のようにして作製した正・負極板と厚さ25μmのポリプロピレン微多孔質セパレータとを用いて、巻回型発電要素とし、この巻回型発電要素を角形電池ケースに入れ、高さ18mm、幅30mm、厚さ4.2mm、公称容量550mAhの角形非水電解質二次電池を作製した。
非水電解液は1MのLiPF6を支持塩とし、エチレンカーボネート(EC):ジエチルカーボネート(DEC)=30:70(体積比)を溶媒とした。
<実施例1−2の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiMn24を、LiNi0.5Mn1.54:LiMn24=97:3(重量比)となるように混合して正極活物質とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例1−3の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiMn24を、LiNi0.5Mn1.54:LiMn24=95:5(重量比)となるように混合して正極活物質とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例1−4の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiMn24を、LiNi0.5Mn1.54:LiMn24=93:7(重量比)となるように混合して正極活物質とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例1−5の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiMn24を、LiNi0.5Mn1.54:LiMn24=91:9(重量比)となるように混合して正極活物質とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例1−1の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54を正極活物質とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例1−2の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiMn24を、LiNi0.5Mn1.54:LiMn24=99.5:0.5(重量比)となるように混合して正極活物質とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例1−3の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiMn24を、LiNi0.5Mn1.54:LiMn24=90:10(重量比)となるように混合して正極活物質とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例1−4の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiMn24を、LiNi0.5Mn1.54:LiMn24=88:12(重量比)となるように混合して正極活物質とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例2−1の非水電解質二次電池の作製>
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例2−2の非水電解質二次電池の作製>
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−2と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例2−3の非水電解質二次電池の作製>
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−3と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例2−4の非水電解質二次電池の作製>
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−4と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例2−5の非水電解質二次電池の作製>
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−5と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例2−1の非水電解質二次電池の作製>
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、比較例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例2−2の非水電解質二次電池の作製>
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、比較例1−2と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例2−3の非水電解質二次電池の作製>
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、比較例1−3と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例2−4の非水電解質二次電池の作製>
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、比較例1−4と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例3−1の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiCoO2を、LiNi0.5Mn1.54:LiCoO2=99:1(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例3−2の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiCoO2を、LiNi0.5Mn1.54:LiCoO2=97:3(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例3−3の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiCoO2を、LiNi0.5Mn1.54:LiCoO2=95:5(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例3−4の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiCoO2を、LiNi0.5Mn1.54:LiCoO2=93:7(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例3−5の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiCoO2を、LiNi0.5Mn1.54:LiCoO2=91:9(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例3−1の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54を正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例3−2の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiCoO2を、LiNi0.5Mn1.54:LiCoO2=99.5:0.5(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例3−3の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiCoO2を、LiNi0.5Mn1.54:LiCoO2=90:10(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例3−4の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiCoO2を、LiNi0.5Mn1.54:LiCoO2=88:12(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例4−1の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiNi1/3Mn1/3Co1/32を、LiNi0.5Mn1.54:LiNi1/3Mn1/3Co1/32=99:1(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例4−2の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiNi1/3Mn1/3Co1/32を、LiNi0.5Mn1.54:LiNi1/3Mn1/3Co1/32=97:3(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例4−3の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiNi1/3Mn1/3Co1/32を、LiNi0.5Mn1.54:LiNi1/3Mn1/3Co1/32=95:5(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例4−4の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiNi1/3Mn1/3Co1/32を、LiNi0.5Mn1.54:LiNi1/3Mn1/3Co1/32=93:7(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<実施例4−5の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiNi1/3Mn1/3Co1/32を、LiNi0.5Mn1.54:LiNi1/3Mn1/3Co1/32=91:9(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例4−1の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54を正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例4−2の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiNi1/3Mn1/3Co1/32を、LiNi0.5Mn1.54:LiNi1/3Mn1/3Co1/32=99.5:0.5(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例4−3の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiNi1/3Mn1/3Co1/32を、LiNi0.5Mn1.54:LiNi1/3Mn1/3Co1/32=90:10(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<比較例4−4の非水電解質二次電池の作製>
LiNi0.5Mn1.54及びLiNi1/3Mn1/3Co1/32を、LiNi0.5Mn1.54:LiNi1/3Mn1/3Co1/32=88:12(重量比)となるように混合して正極活物質とし、
かつ、
1MのLiPF6を支持塩としてエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:70で混合して第1混合液とし、この第1混合液99.5重量部と0.5重量部のビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
<サイクル試験(サイクル特定の評価)>
上記の方法で作製した電池について、25℃の雰囲気下、1CmAの定電流で4.8Vまで充電後、4.8Vの定電圧で、充電開始後3時間まで充電を行った。その後、この電池を1CmAの定電流で3.3Vまで放電を行い、初期放電容量を測定した。引き続き同様の充放電を100サイクル繰り返し、放電容量を測定した。サイクル特性は、初期放電容量に対する100サイクル目の放電容量の割合(%)で示した。
結果を表1〜4に示す。
Figure 0004573098
表1の結果から、LiMn24が、LiNi0.5Mn1.54及びLiMn24の合計量に対して、1〜9重量%とすると、サイクル特性が向上することが分かった。
Figure 0004573098
表2の結果から、ビニレンカーボネート(VC)を混合したものを電解質として用いた場合にも、LiMn24が、LiNi0.5Mn1.54及びLiMn24の合計量に対して、1〜9重量%とすると、サイクル特性が向上することが分かった。
Figure 0004573098
表3の結果から、LiCoO2が、LiNi0.5Mn1.54及びLiCoO2の合計量に対して、1〜9重量%とすると、サイクル特性が向上することが分かった。
Figure 0004573098
表4の結果から、LiNi1/3Mn1/3Co1/32がLiNi0.5Mn1.54及びLiNi1/3Mn1/3Co1/32の合計量に対して、1〜9重量%とすると、サイクル特性が向上することが分かった。
4V級の複合酸化物を用いた非水電解質二次電池の充放電曲線である。 5V級のスピネル型リチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物を用いた非水電解質二次電池の充放電曲線である。 本発明の5V級の非水電解質二次電池の充放電曲線である。

Claims (1)

  1. 正極に5V級正極活物質を含有するとともに、負極にリチウムイオンを挿入・脱離可能な負極活物質を備え、充電終止時の正極電位が4.5V(vsLi/Li)以上である非水電解質二次電池であって、
    前記正極は、第2成分として、4.5V(vsLi/Li)未満の充電領域において50mAh/g以上の初期充電電気量を有する正極活物質を含有し、
    前記第2成分の正極活物質が、正極活物質合計重量に対して1〜9重量%であることを特徴とする非水電解質二次電池。
JP2004257545A 2004-09-03 2004-09-03 非水電解質二次電池 Expired - Fee Related JP4573098B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004257545A JP4573098B2 (ja) 2004-09-03 2004-09-03 非水電解質二次電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004257545A JP4573098B2 (ja) 2004-09-03 2004-09-03 非水電解質二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006073434A JP2006073434A (ja) 2006-03-16
JP4573098B2 true JP4573098B2 (ja) 2010-11-04

Family

ID=36153813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004257545A Expired - Fee Related JP4573098B2 (ja) 2004-09-03 2004-09-03 非水電解質二次電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4573098B2 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013128679A1 (ja) * 2012-02-29 2015-07-30 新神戸電機株式会社 リチウムイオン電池
JP6061144B2 (ja) * 2013-07-22 2017-01-18 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池の製造方法
JP5817007B1 (ja) * 2013-09-25 2015-11-18 国立大学法人 東京大学 非水系二次電池
JP5965445B2 (ja) 2013-09-25 2016-08-03 国立大学法人 東京大学 非水電解質二次電池
JP5817009B1 (ja) * 2013-09-25 2015-11-18 国立大学法人 東京大学 非水系二次電池
DE112014004439T5 (de) * 2013-09-25 2016-06-23 The University Of Tokyo Nichtwässrige Sekundärbatterie
WO2015045386A1 (ja) * 2013-09-25 2015-04-02 国立大学法人東京大学 非水系二次電池
KR101901675B1 (ko) 2013-09-25 2018-09-27 고쿠리츠다이가쿠호징 도쿄다이가쿠 비수 전해질 2차 전지
JP2017091851A (ja) * 2015-11-11 2017-05-25 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池の製造方法
JP6922101B2 (ja) * 2018-09-28 2021-08-18 積水化学工業株式会社 リチウムイオン二次電池用負極及びリチウムイオン二次電池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001043859A (ja) * 1999-08-02 2001-02-16 Toyota Motor Corp リチウム二次電池
JP2002203554A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Sony Corp 非水電解質二次電池
JP2004095534A (ja) * 2003-06-27 2004-03-25 Tanaka Chemical Corp リチウムマンガンニッケル複合酸化物
JP2005085720A (ja) * 2003-09-11 2005-03-31 Nec Corp リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001043859A (ja) * 1999-08-02 2001-02-16 Toyota Motor Corp リチウム二次電池
JP2002203554A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Sony Corp 非水電解質二次電池
JP2004095534A (ja) * 2003-06-27 2004-03-25 Tanaka Chemical Corp リチウムマンガンニッケル複合酸化物
JP2005085720A (ja) * 2003-09-11 2005-03-31 Nec Corp リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006073434A (ja) 2006-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7116314B2 (ja) 非水電解液電池用電解液及びそれを用いた非水電解液電池
US10050261B2 (en) Cathode material for lithium secondary battery, and lithium secondary battery containing same
KR101748037B1 (ko) 전기화학 성능이 우수한 양극활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JP5164477B2 (ja) 非水電解質二次電池
CN108808098B (zh) 锂离子二次电池的制造方法
US8685573B2 (en) Cathode active material and lithium ion rechargeable battery using the material
JP2001167791A (ja) 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
JP2010009799A (ja) 非水電解質二次電池
JP2005078820A (ja) 非水電解質二次電池
JP7040460B2 (ja) リチウムイオン二次電池用黒鉛系材料の製造方法、リチウムイオン二次電池用負極の製造方法、及びリチウムイオン二次電池の製造方法
JP2006344509A (ja) リチウム二次電池
CN111640975A (zh) 用于锂离子电化学电池的电解质组合物
JP5621869B2 (ja) リチウムイオン二次電池
JP2019102451A (ja) 非水電解液電池用電解液及びそれを用いた非水電解液電池
JP2020087690A (ja) 非水電解液電池用電解液及びそれを用いた非水電解液電池
WO2016068033A1 (ja) リチウムイオン二次電池
JP2009277395A (ja) 非水二次電池および非水二次電池システム
JP2005093414A (ja) リチウム電池
JP4573098B2 (ja) 非水電解質二次電池
WO2019235469A1 (ja) 還元型グラフェン系材料
KR101676687B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2019111958A1 (ja) 非水電解液電池用電解液及びそれを用いた非水電解液電池
JP7301449B2 (ja) リチウム二次電池用非水電解液及びこれを含むリチウム二次電池
JPH11214001A (ja) 非水電解液二次電池
JP5110057B2 (ja) リチウム二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20051213

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20060112

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20070110

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070629

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20090914

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20090914

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20100507

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20100608

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100709

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100722

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100804

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4573098

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130827

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees