JP4837614B2 - リチウム二次電池 - Google Patents
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Description
[化1]
LiaA1−bBbD2
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、及び0≦b≦0.5である。)
[化2]
LiaE1−bBbO2−cFc
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05である。)
[化3]
LiE2−bBbO4−cFc
(上記の式で、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05である。)
[化4]
LiaNi1−b−cCobBcDα
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α≦2である。)
[化5]
LiaNi1−b−cCobBcO2−αFα
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α<2である。)
[化6]
LiaNi1−b−cCobBcO2−αF2
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α<2である。)
[化7]
LiaNi1−b−cMnbBcDα
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α≦2である。)
[化8]
LiaNi1−b−cMnbBcO2−αFα
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α<2である。)
[化9]
LiaNi1−b−cMnbBcO2−αF2
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α<2である。)
[化10]
LiaNibEcGdO2
(上記の式で、0.90≦a≦1.1、0≦b≦0.9、0≦c≦0.5、0.001≦d≦0.1である。)
[化11]
LiaNibCocMndGeO2
(上記の式で、0.90≦a≦1.1、0≦b≦0.9、0≦c≦0.5、0≦d≦0.5、0.001≦e≦0.1である。)
[化12]
LiaNiGbO2
(上記の式で、0.90≦a≦1.1、0.001≦b≦0.1である。)
[化13]
LiaCoGbO2
(上記の式で、0.90≦a≦1.1、0.001≦b≦0.1である。)
[化14]
LiaMnGbO2
(上記の式で、0.90≦a≦1.1、0.001≦b≦0.1である。)
[化15]
LiaMn2GbO4
(上記の式で、0.90≦a≦1.1、0.001≦b≦0.1である。)
[化16]
QO2
[化17]
QS2
[化18]
LiQS2
[化19]
V2O5
[化20]
LiV2O5
[化21]
LiIO2
[化22]
LiNiVO4
[化23]
Li(3−f)J2(PO4)3(0≦f≦3)
[化24]
Li(3−f)Fe2(PO4)3(0≦f≦2)
(前記化学式1乃至24において、Aは、Ni、Co、Mn、及び、これらの組み合わせからなる群から選択され;
Bは、Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、希土類元素、及び、これらの組み合わせからなる群から選択され;
Dは、O、F、S、P、及び、これらの組み合わせからなる群から選択され;
Eは、Co、Mn、及び、これらの組み合わせからなる群から選択され;
Fは、F、S、P、及び、これらの組み合わせからなる群から選択され;
Gは、Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、及び、これらの組み合わせからなる群から選択される遷移金属又はランタノイド元素であり;
Qは、Ti、Mo、Mn、及び、これらの組み合わせからなる群から選択され;
Iは、Cr、V、Fe、Sc、Y、及び、これらの組み合わせからなる群から選択され;
Jは、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、及び、これらの組み合わせからなる群から選択される。)
黒鉛負極活物質97.5重量%、フッ化ポリビニリデンバインダー1.5重量%、及び、ケッチェンブラック導電剤1重量%を、N−メチルピロリドン溶媒で分散させて、負極スラリーを製造した。
エチレンカーボネート15体積%、エチルメチルカーボネート45体積%、及び、ジメチルカーボネート40体積%を混合して非水性有機溶媒を製造したことを除いては、実施例1と同一に実施した。
エチレンカーボネート10体積%、エチルメチルカーボネート45体積%、及び、ジメチルカーボネート45体積%を混合して非水性有機溶媒を製造したことを除いては、実施例1と同一に実施した。
エチレンカーボネート5体積%、エチルメチルカーボネート45体積%、及び、ジメチルカーボネート50体積%を混合して非水性有機溶媒を製造したことを除いては、実施例1と同一に実施した。
エチレンカーボネート1体積%、エチルメチルカーボネート45体積%、及び、ジメチルカーボネート54体積%を混合して非水性有機溶媒を製造したことを除いては、実施例1と同一に実施した。
正極の合剤密度が3.75g/ccの正極を利用したことを除いては、実施例1と同一に実施した。
正極の合剤密度が3.8g/ccである正極を利用したことを除いては、実施例3と同一に実施した。
正極の合剤密度が3.85g/ccである正極を利用したことを除いては、実施例5と同一に実施した。
エチレンカーボネート及びジメチルカーボネートを45:55の体積比に混合して非水性有機溶媒を製造したことを除いては、実施例1と同一に実施した。
エチレンカーボネート30体積%、エチルメチルカーボネート45体積%、及び、ジメチルカーボネート25体積%を混合して非水性有機溶媒を製造したことを除いては、実施例1と同一に実施した。
エチレンカーボネート25体積%、エチルメチルカーボネート45体積%、及び、ジメチルカーボネート30体積%を混合して非水性有機溶媒を製造したことを除いては、実施例1と同一に実施した。
正極スラリーのローディング量を低くして、合剤密度が3.6g/cc以下である正極板を製造して使用したことを除いては、実施例3と同一に実施した。
正極スラリーのローディング量を低くして、合剤密度が3.55g/ccである正極板を製造して使用したことを除いては、比較例2と同一に実施した。
前記実施例1乃至8及び比較例1乃至3の方法で製造されたリチウム二次電池を、次の通りに60℃の高温で評価した。電池化成(Formation)に相当する最初の放電の後、60回まで充放電を繰り返した。前記充電時の電流密度は、全てのサイクルで同一に3.7mA/cm2であり、最初の放電時の電流密度は3.7mA/cm2であった。この時、充電カット−オフ電圧は4.35Vであった。
前記実施例1乃至5及び比較例1乃至3の方法で製造されたリチウム二次電池を、次の通りに20℃の常温で40回充放電して評価した結果を、下記表2に初期容量対比容量保存率(%)とともに示した。電池化成に相当する最初の放電後、40回まで充放電を繰り返した。前記充電時の電流密度は、全てのサイクルで同一に3.7Am/cm2であり、最初の放電時の電流密度は3.7mA/cm2であった。この時、充電カット−オフ電圧は4.35Vであった。
実施例3によるリチウム二次電池を、0.2C、0.5C、1C、1.5C、及び、2Cの充放電速度で充放電して、電池の高率特性を評価し、これを下記表3及び図2に示した。
実施例3、比較例2、参照例1、及び、参照例2によって製造された電池を、20℃の常温で50回充放電して測定した容量維持率を、下記表4に示しており、このうちの実施例3及び比較例2の容量維持率に対して図3にグラフとして示した。この時、下記表4での容量維持率は、初期容量を100%にして比較した値である。前記充電時の電流密度は、実施例3、比較例2、参照例1、及び、参照例2で全て同一に3.7Am/cm2であった。この時、充電カット−オフ電圧は4.35Vであった。
4 電極組立体
5 正極
6 負極
7 セパレータ
8 ケース
11 キャッププレート
12 ガスケット。
Claims (15)
- 負極活物質を含む負極;
正極活物質を含む正極;及び
電解液;を含み、
前記電解液は、環状カーボネート1乃至20体積%及び線状カーボネート99乃至80体積%を含む非水性有機溶媒、及び、リチウム塩を含み、
前記正極の合剤密度は3.7g/cc以上であるリチウム二次電池。 - 前記正極の合剤密度は3.7乃至4.2g/ccである、請求項1に記載のリチウム二次電池。
- 前記正極の合剤密度は3.7乃至3.9g/ccである、請求項1に記載のリチウム二次電池。
- 前記負極は1.5g/cc以上の合剤密度を有するものである、請求項1に記載のリチウム二次電池。
- 前記負極は1.5乃至1.9g/ccの合剤密度を有するものである、請求項4に記載のリチウム二次電池。
- 前記リチウム二次電池は、4.2乃至4.5Vの充電カット−オフ電圧を有するものである、請求項1に記載のリチウム二次電池。
- 前記リチウム二次電池は、4.3乃至4.5Vの充電カット−オフ電圧を有するものである、請求項6に記載のリチウム二次電池。
- 前記電解液は、環状カーボネートを5乃至15体積%含み、線状カーボネートを95乃至85体積%含むものである、請求項1に記載のリチウム二次電池。
- 前記環状カーボネートは、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニルカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、及び、これらの混合物からなる群から選択されるものである、請求項1に記載のリチウム二次電池。
- 前記環状カーボネートはエチレンカーボネートである、請求項9に記載のリチウム二次電池。
- 前記線状カーボネートは、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、及び、これらの混合物からなる群から選択されるものである、請求項1に記載のリチウム二次電池。
- 前記線状カーボネートは、エチルメチルカーボネート及びジメチルカーボネートである、請求項11に記載のリチウム二次電池。
- 前記負極は、リチウム、リチウムと合金化可能な物質、炭素質物質、及び、前記リチウムと合金化可能な物質と炭素質物質とを含む複合物質からなる群から選択される少なくとも一つの負極活物質を含むものである、請求項1に記載のリチウム二次電池。
- 前記正極は、下記の化学式1乃至24からなる群から選択されるリチウム化合物を正極活物質として含むものである、請求項1に記載のリチウム二次電池。
[化1]
LiaA1−bBbD2
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、及び0≦b≦0.5である。)
[化2]
LiaE1−bBbO2−cFc
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05である。)
[化3]
LiE2−bBbO4−cFc
(上記の式で、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05である。)
[化4]
LiaNi1−b−cCobBcDα
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α≦2である。)
[化5]
LiaNi1−b−cCobBcO2−αFα
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α<2である。)
[化6]
LiaNi1−b−cCobBcO2−αF2
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α<2である。)
[化7]
LiaNi1−b−cMnbBcDα
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α≦2である。)
[化8]
LiaNi1−b−cMnbBcO2−αFα
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α<2である。)
[化9]
LiaNi1−b−cMnbBcO2−αF2
(上記の式で、0.95≦a≦1.1、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α<2である。)
[化10]
LiaNibEcGdO2
(上記の式で、0.90≦a≦1.1、0≦b≦0.9、0≦c≦0.5、0.001≦d≦0.1である。)
[化11]
LiaNibCocMndGeO2
(上記の式で、0.90≦a≦1.1、0≦b≦0.9、0≦c≦0.5、0≦d≦0.5、0.001≦e≦0.1である。)
[化12]
LiaNiGbO2
(上記の式で、0.90≦a≦1.1、0.001≦b≦0.1である。)
[化13]
LiaCoGbO2
(上記の式で、0.90≦a≦1.1、0.001≦b≦0.1である。)
[化14]
LiaMnGbO2
(上記の式で、0.90≦a≦1.1、0.001≦b≦0.1である。)
[化15]
LiaMn2GbO4
(上記の式で、0.90≦a≦1.1、0.001≦b≦0.1である。)
[化16]
QO2
[化17]
QS2
[化18]
LiQS2
[化19]
V2O5
[化20]
LiV2O5
[化21]
LiIO2
[化22]
LiNiVO4
[化23]
Li(3−f)J2(PO4)3(0≦f≦3)
[化24]
Li(3−f)Fe2(PO4)3(0≦f≦2)
(前記化学式1乃至24において、Aは、Ni、Co、Mn、及び、これらの組み合わせからなる群から選択され;
Bは、Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、希土類元素、及び、これらの組み合わせからなる群から選択され;
Dは、O、F、S、P、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され;
Eは、Co、Mn、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され;
Fは、F、S、P、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され;
Gは、Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、及び、これらの組み合わせからなる群から選択される遷移金属又はランタノイド元素であり;
Qは、Ti、Mo、Mn、及び、これらの組み合わせからなる群から選択され;
Iは、Cr、V、Fe、Sc、Y、及び、これらの組み合わせからなる群から選択され;
Jは、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、及び、これらの組み合わせからなる群から選択される。) - 前記リチウム塩は、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)3、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO4、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(ここで、x及びyは自然数である)、LiCl、LiI、及び、これらの組み合わせからなる群から選択されるものである、請求項1に記載のリチウム二次電池。
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